1.世界煤中稀土元素分布特征
通常情况下,煤中稀土元素含量普遍偏低,Ketris和Yudovich估计世界煤中稀土元素含量平均值为68.47 μg/g,远低于上地壳稀土元素平均值。世界煤灰中稀土元素平均含量为403.5 μg/g,是世界煤中稀土元素含量的3~6倍,表明煤燃烧过程中,稀土元素主要在燃烧产物中富集。
美国、俄罗斯和中国是世界上煤炭资源最丰富,煤中稀土元素研究程度最高的国家,三国煤炭储量之和占世界煤炭储量的59%。美国煤和煤灰中稀土元素含量普遍偏低,Finkelman统计美国煤中稀土元素含量平均值为62.09 μg/g,略低于世界煤中稀土元素含量,煤灰中稀土元素含量为513 μg/g。美国肯塔基州中东部夹矸底部烟煤的煤灰中稀土元素含量高达1965~4198 μg/g 。美国地质调查局(USGS)煤质数据库7657个煤样统计结果表明,美国煤中稀土元素平均含量为65.5 μg/g,肯塔基州东部的烟煤是美国最有潜力的稀土替代资源,可以满足美国对稀土的需求。Seredin和Shpirt统计俄罗斯西伯利亚地区煤中稀土元素含量为500~1500 μg/g,煤灰中稀土元素含量为0.2~1.1 wt%,达到了煤灰中稀土元素的工业品位。同时俄罗斯远东地区新生代煤存在稀土元素异常,稀土含量介于300~1000 μg/g之间。煤地质学家采用不同的方法对我国煤中稀土元素含量进行了统计,代世峰2012年统计结果表明我国煤中稀土元素平均含量为136 μg/g,是美国煤中稀土元素含量的两倍。
2. 中国煤中稀土元素分布特征
根据煤炭地质和煤田分布情况,中国存在六个主要成煤期,分别是晚石炭-早二叠成煤期(C2-P1)、晚二叠成煤期(P2)、晚三叠成煤期(T3)、早-中侏罗成煤期(J1-2)、晚侏罗-早白垩成煤期(J3-K1)和古近-新近纪成煤期(E-N),同时在我国南部分布少量的早石炭世煤(C1)。晚石炭-早二叠成煤期和早-中侏罗成煤期是我国主要的两个成煤期,煤炭储量约占中国煤总储量的80%。结合我国成煤期和构造单元,全国煤可以划分出五大赋煤区,分别是东北赋煤区、西北赋煤区、华北赋煤区、华南赋煤区和滇藏赋煤区。
东北赋煤区主要出露晚侏罗-早白垩世煤和少量的古近-新近纪煤。宁树正等分析内蒙古早白垩世胜利煤田、霍林河煤田、伊敏煤田和大雁煤田中稀土平均含量为83 μg/g、94 μg/g、42 μg/g和82 μg/g,算数平均值为75.25 μg/g,低于我国煤中稀土元素的平均含量。内蒙古二连盆地侏罗纪煤中稀土含量高达397 μg/g,并且强烈富集重稀土元素,具有良好的成矿前景。
华北赋煤区主要出露早-中侏罗世煤、晚石炭-早二叠世煤以及少量的晚三叠世煤。其中晚石炭-早二叠世煤中稀土元素含量变化较大,介于31~1347 μg/g之间,在山西霍州、山东枣庄、安徽淮南淮北地区煤中稀土元素含量较低(31~141 μg/g)。在准格尔黑岱沟、哈尔乌素和阿道亥地区煤中稀土元素含量高(721~1347 μg/g)。华北早-中侏罗世煤主要出露在鄂尔多斯盆地,中国煤炭地质总局曹泊等测得鄂尔多斯盆地宁夏鸳鸯湖矿区、枣泉矿、双马矿煤以及甘肃马蹄沟煤矿中稀土元素平均含量分别为137 μg/g、105 μg/g、125 μg/g、84 μg/g,略高于秦国红测得的鄂尔多斯西缘侏罗纪煤中稀土元素含量。
西北赋煤区主要出露早-中侏罗世煤,中国煤炭地质总局曹泊等分析了18个青海木里矿区煤中稀土元素平均含量为110 μg/g,低于全国煤中稀土元素平均含量,其中义海煤矿、弧山区、江仓二井田煤矿中稀土元素平均含量分别为49 μg/g、303 μg/g、342 μg/g,鱼卡五彩煤中稀土元素平均含量为83 μg/g。新疆准格尔盆地早-中侏罗世煤中稀土元素含量普遍偏低。五彩湾矿区三号井和淖毛湖矿区白石湖露天井田中稀土元素平均含量分别为30 μg/g和103 μg/g,阜康矿区小黄山煤中稀土元素平均含量仅为5 μg/g。
华南赋煤区主要出露晚二叠世煤、晚三叠世煤以及少量的早石炭世煤和古近-新近纪煤。晚二叠世煤中稀土元素含量高,范围在75~2491 μg/g之间,平均值为870 μg/g。云南东部新德煤矿晚二叠世宣威组下部煤中稀土元素含量介于242~676 μg/g,平均含量为382 μg/g,具有较好的稀土成矿潜力。
滇藏赋煤区主要出露晚三叠世煤和古近-新近纪煤。陈柯婷和熊树斌测得云南西部临沧煤矿中稀土元素含量分别为223 μg/g和101 μg/g。
中国煤中稀土元素分布图
参考文献:《煤中稀土元素研究现状及展望》
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