越南北部太原省晚三叠世高硫煤的煤质特征及地质控制因素

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本文选取越南北部太原省Khauh Hoa露天矿上三叠统煤为研究对象,综合运用煤化学、矿物学、地球化学和稳定碳、氮同位素等分析方法,系统查明了Khauh Hoa露天矿上三叠统煤的矿物学特征、元素地球化学特征和碳、氮同位素特征。在此基础上,结合区域地质演化史,深入探讨了影响研究区煤质特征的地质控制因素。取得了以下主要认识:1、Khanh Hoa露天矿上三叠统煤以特低水分(平均1.85%)、低中灰(平均16.74%)、低挥发分产率(平均16.66%)、高硫含量(平均3.57%)为特征,煤级属于低挥发分烟煤~半无烟煤阶段。2、煤中的主要矿物是方解石,黄铁矿和石英。方解石主要在煤层顶板和煤层的上部出现,呈块状、透镜状顺层分布于有机质中或充填在裂隙中。黄铁矿和石英主要分布在煤层下部,大部分黄铁矿以草莓状集合体顺层展布的形式出现,指示了同生成因,石英主要以自形晶体或细胞填充物的形式赋存在煤中,局部充填在黄铁矿晶体间的孔隙中,反映其自生成因。高岭石或磷灰石与高岭石一起充填于煤的裂隙中,反映其后生成因,表明这些矿物可能是由热液蚀变形成的。3、与中国煤及世界硬煤均值相比,Khanh Hoa露天矿煤中高度富集As和Mo,明显富集Sb和U,轻度富集Cs。煤中的大部分元素(Sb、U、Rb、Cs、Ga、Li、Sc、V、Cr、Ge、Zr、Nb、Pb、Th、REY)表现为铝硅酸盐态亲和性;As、Se、Tl等表现为硫化物亲和性,可能赋存在黄铁矿中;Mn、Sr表现为碳酸盐态亲和性,主要赋存在方解石中;煤中的Mo与煤中的全硫和有机硫呈正相关,表明Mo元素除了赋存在硫化物矿物中,还与有机硫结合。4、煤中稳定碳同位素特征反映成煤原始植物主要是裸子植物,其与研究区煤阶无明显内在联系,可能归因于沉积模式的改变,即海水影响导致煤中方解石和稳定碳同位素的变化。煤中稳定氮同位素值平均值是3.30‰,推断原始氮源可能来自于海水中的硝酸盐,说明煤的沉积环境很可能受到了海水的影响性。5、Khanh Hoa露天煤矿的煤样Al2O3/TiO2比值的平均值是26.41,反映了长英质组分的碎屑物质,认为研究区物源可能来自于越北隆起的长英质碎屑。水介质盐度(C值>0.23)及碳氮同位素特征、V/(V+Ni)比(平均0.6)、U/Th比(平均9.71)及沉积环境三元图等揭示研究区煤是在受到海水影响的强还原的、咸水-半咸水泥炭沼泽环境中形成的。Sr/Cu比(平均6.13)指示成煤期气候以湿润性气候为主。U/Th比、硫含量及铵云母的垂向分布特征表明煤层下部受热液作用的影响较大,碳、氮同位素和古盐度参数Ca O/(Ca O+Fe2O3)呈下低上高的垂向分布特征表明煤层上部受海水的影响比较大。因此研究区含煤盆地早期受岩浆热液流体的作用较强,后期受海侵的作用较强。
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