煤中伴生微量元素和有机化合物的研究对煤炭资源的综合利用具有重要的意义,不仅可以为成煤沉积过程分析提供数据支撑,还能够为煤中有价元素的提取和有害元素的脱除提供理论依据。近期研究发现在中国西南地区多处煤田富集稀有元素,本课题选择中梁山K1和磨心坡K2晚二叠世龙潭组煤层为代表,以元素地球化学和有机地球化学等理论为指导,结合逐级化学提取法和索氏抽提法等实验方法,利用SEM-EDS、XRD、XRF、ICP-MS、GC、GC-MS等实验仪器,研究煤中伴生元素的丰度特征、分布规律、赋存状态、富集机制和成煤微环境条件;分析稀有元素与矿物组分的相关性;并对煤中有机质尤其是饱和烃和芳香烃组成及分布特征进行阐述,探讨煤中有机质与富集金属的相互作用。将煤中伴生元素含量分别与上地壳(Upper Continental Crust)、中国煤和世界煤中元素的背景值相比较,通过三种富集系数(R、EF和CC)发现,中梁山K1煤中Cr元素富集,磨心坡K2煤中Sc和Ag元素异常富集;两煤层中的元素纵向分布和共生组合遵循元素周期律。磨心坡煤中稀土元素的含量高于中梁山煤层,而且前者煤层表现为轻稀土富集型,后者煤层富集中稀土和重稀土;通过REY的分布模式以及δEu和δCe的负异常值可以反映K2为陆相母岩来源,但受间歇性海水影响,δEu和δCe在中梁山K1煤中无异常。中梁山K1和磨心坡K2的R_o(%)分别为0.97%和0.98%,属中阶烟煤,显微煤岩以镜质组为主,两煤层均未发现壳质组分,说明两煤层的成熟度较高。扫描电镜下K1和K2的矿物种类简单,主要以粘土矿物(条带状和豆粒状)、黄铁矿(莓球状和晶型颗粒)和自生石英为主,K2煤中氟碳铈石和磷钇石的发现为煤中稀土元素的富集提供了佐证。通过煤中可溶有机质中饱和烃和芳香烃的组成及分布特征研究表明,两煤层有机质属腐殖型,成煤植被以高等植物为主,也包含低等菌藻类,其沉积微相为还原条件的成煤环境,有机质在成煤过程中受热演化作用和降解作用显著。通过相关性分析显示,煤中元素的赋存状态复杂,但主要赋存在无机质中,少数元素与有机质呈相关性。逐级化学提取表明中梁山煤中Cr主要赋存于硅铝酸盐化合物和有机物结合态中;磨心坡煤中Sc主要以粘土矿物赋存,而Ag主要以硫化物态赋存。