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吉林省是我国东北地区重要的赋煤区,其中古近纪是吉林省最重要的成煤时期,主要分布在吉林省的东半部。珲春盆地位于吉林省珲春市境内,是吉林省煤炭资源最丰富的地区。本文结合煤岩学、矿物学以及地球化学等学科知识对珲春盆地古近纪煤的矿物学和地球化学特征进行了研究,并着重对珲春煤中矿物质的富集机理进行了深入的分析。珲春八连城矿区煤主要为低灰分、高挥发分亚烟煤;板石矿区煤主要为中灰分、高挥发分亚烟煤;富强矿区煤主要为中高灰分、高挥发分亚烟煤/褐煤。整体而言,三个矿区的煤均为特低硫煤,且煤中显微组分都以腐植组为主,稳定组和惰质组含量相对较低。珲春八连城、板石和富强煤中矿物主要有高岭石、伊利石(含伊蒙混层矿物)和石英,其次为斜长石(主要为钠长石)、钾长石和菱铁矿,铁白云石和黄铁矿仅在个别样品中检测到;另外,只在富强煤中检测出了烧石膏。借助扫描电镜,还观察到锐钛矿、闪锌矿、重晶石等痕量矿物。石英在本次研究中主要有以下几种赋存状态:颗粒较大且具有一定磨圆的陆生来源的碎屑石英;颗粒较小且呈浸染状的自生石英;充填裂隙的后生石英;呈现棱角状和细长颗粒状的火山碎屑石英。高岭石则主要以层状顺层理分布,有时以离散颗粒状、裂隙充填以及蠕虫状或书状的形式存在。本次研究发现的长石主要有斜长石(主要为钠长石)、钾长石和透长石。与中国煤均值相比,八连城和板石煤中K2O、Na2O和SiO2的含量都较高;富强煤中富集K2O、SiO2、Na2O、Al2O3、MnO和MgO。与世界低煤阶煤均值相比,八连城煤中轻度富集元素Cs、W、Sb和Ge;板石煤中As、Sb、Cs、Ge、W、V和Co含量较高;富强煤中富集元素较多,包括W、Cs、Sb、Rb、Pb、V、Ta、Ni、F、Li、Sn、Zr、Ga 和 Th。珲春八连城、板石和富强古近纪煤中矿物和元素具有相似的组合特征,影响煤中矿物质富集的地质因素有以下4点:1)沉积源区供给珲春煤田主要含煤地层为古近系珲春组,其基底为古生代变质岩和中生代火山岩。结合珲春盆地周边已有的可能为其提供物源的各时代的岩浆岩和变质岩的地球化学数据,利用Al2O3/TiO2-La/Yb,Sr/Y和Rb/Ti分布图来比对珲春古近纪各煤层沉积源岩性质,表明中生代(主要是早白垩世)火山岩是珲春盆地陆生物质的主要来源;另一个主要来源是古生代花岗岩和与之相关的变质岩;古近纪火山碎屑岩也是较小的物源供给区,包括一些具有高的Sr/Y和La/Yb值的埃达克岩。上地壳(Upper Continental Crust,UCC)标准化后的稀土元素,可用于地球化学示踪,此次研究中大部分样品呈现Eu的正异常或微弱的正异常,而珲春盆地周边的古生代(二叠纪)花岗岩和变质岩以及中生代的火山岩具有Eu的正异常,表明本次研究样品中Eu的异常更多的是继承自源岩。2)火山灰输入珲春古近纪煤在成煤过程中受到过火山活动的影响,煤层中tonstein(BLC-19-2-7p)的发现为火山灰输入含煤地层提供了直接证据。它的厚度为3cm,横向贯穿八连城矿区;主要矿物成分为黏土矿物,其中高岭石含量为61.9%,蒙脱石含量为22.9;棱角状的火山碎屑石英和呈透镜状、板状以及不规则颗粒状的高温矿物透长石也在该样品中发现;此外,高岭石的赋存状态(蠕虫状和书状)以及绿泥石化的黑云母都是tonstein的特征矿物。除了 tonstein外,在部分煤分层中也发现了呈棱角状的火山碎屑石英、高含量的黏土矿物以及蠕虫状高岭石和绿泥石化的高岭石。3)热液流体侵入样品BS-22A-1c和样品BLC-19B-3c具有相似的地球化学特征,并且都含有高含量的S、B、As、黄铁矿和石英。借助扫描电镜分析,在样品BLC-19B-3c发现了大量呈浸染状的自生石英,表明其可能来源于富硅的热液流体;在样品BS-22A-1c发现了充填裂隙的石英和含As黄铁矿,表明该煤分层受到了热液流体的影响;在部分样品中发现了由富铁镁的热液蚀变高岭石形成的鲕绿泥石以及呈浸染状的重晶石,均表明它们的热液成因。4)酸性水影响珲春煤中大部分样品稀土配分模式以中-重稀土富集型为主,且Gd达到最大值,是由于循环于煤盆地中的酸性水造成的。另外,珲春煤中高含量的B,也进一步说明了珲春煤盆地受过酸性水的影响。珲春古近纪煤中部分煤分层富集元素Ge,其来源更多的可能是盆地周围古老的花岗岩和其他结晶岩石,他们由于同沉积构造运动而抬升,经历混合的热液-风化过程,然后被间歇性的受火山热液影响的氧化的大气降水把Ge从源岩中提取出来,并被搬运到泥炭沼泽还原环境,最终通过与有机质发生生物-化学还原作用而在煤中富集。