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本研究以内蒙古胜利煤田乌兰图嘎锗煤矿床为研究对象,应用地球化学方法,对乌兰图嘎锗煤矿床、胜利煤矿非锗煤和研究区东南部花岗岩露头样品进行地球化学对比研究。采用ICP-Ms方法和化学分析方法对研究样品的微量和常量元素进行测定。并结合乌兰图嘎锗煤矿床勘探成果资料,对乌兰图嘎锗煤矿床的地质特征、锗的丰度和分布特征、地球化学特征、锗物质的可能来源、锗的富集机理进行了比较系统的分析。所取得的主要认识如下:
1)该锗煤矿床的主要赋矿层位为6-1煤层,其次为6<,上>和6-2煤层。这些煤层以低中灰(9.85%-18.65%)-低中硫(0.98%-1.84%)为特征,煤级为亚烟煤。主要宏观岩石类型以暗淡煤、半暗煤和半亮煤为主,部分为条带状光亮煤。暗淡煤中丝炭含量高。
2)富锗煤中锗含量在平面上具有南部边缘高,变化梯度大,往北、东和西部锗含量逐渐降低的趋势,总体呈“朵状”分布。在垂向上煤层中呈现6种不同变化式样:①锗在煤层的顶部、中部和底部明显富集;②锗在煤层的底部和中部明显富集③锗在煤层的中部明显富集;④锗在煤层的顶部和底部明显富集;⑤锗在煤层的底部明显富集;⑥锗在煤层全层明显富集;
3)乌兰图嘎锗煤矿床中大多数微量元素的平均含量低于中国微量元素平均含量,仅Be、Cu、Ge、As、Sb、Tl、Cs元素的平均含量高于中国微量元素丰度范围,特别是Sb、As和Ge要高于60-120倍。对世界微量元素平均含量对比,多数微量元素低于世界平均含量,但是Be、Sc、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Sb、Cs、Hf和Tl高于世界平均含量,其中Ge和As高于世界平均含量320-460倍。表明Sb、As和Ge局部富集。
4)乌兰图嘎锗煤矿床中,煤层中总体上SiO<,2>+Al<,2>O<,3>含量较高;煤层的上部和下部SiO<,2>、Al<,2>O<,3>含量高于中部,煤层下部Fe<,2>O<,3>、MgO、K<,2>O含量较高,煤层上部CaO含量较高。
5)乌兰图嘎锗煤矿床中煤层总体表现为δEu的负异常和δCe的正异常,LREE/HREE均较高,轻稀土富集,∑REE与灰分呈正相关。在煤层顶、底处较高;稀土元素中,煤层顶底部Ce、Pr、Gd、Tb、Tm、Yb、Lu含量相对较高;而La、Nd、Sm、Eu、Ho、Er则在煤层底部含量相对较高。
6)富锗煤、非富锗煤中的微量元素和稀士元素平均含量分布与花岗岩中的微量元素和稀土元素含量基本一致,富锗煤与非富锗煤中的微量元素和稀土元素平均含量比值表明Ge、As、Be、Sb、Tl在富锗煤中明显富集,这说明这些煤中的微量元素和稀土元素总体来源于花岗岩物源,但富锗煤还可能有异常的物质来源。
7)煤中锗的富集主要发生泥炭富集阶段,沉积环境为还原环境;盆地边缘煤层露头的次生风化叠加富集也起着重要的作用。