齊翠翠，劉桂建，匡 武

（1.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，合肥 230022；2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，中國(guó)科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230026）

銻在淮南煤中的分布特征與富集成因

齊翠翠1，2，劉桂建2，匡 武1

（1.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，合肥 230022；2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，中國(guó)科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230026）

銻是煤中潛在的有害微量元素。前期對(duì)全國(guó)各省份煤田銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)的初步統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，安徽煤中銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.50 μg/g，高于大部分省份，屬典型高銻區(qū)。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)兩淮煤田492個(gè)煤樣數(shù)據(jù)表明，銻在淮南煤田煤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（6.06 μg/g，n=453）比淮北煤田（0.68 μg/g，n=39）高一個(gè)數(shù)量級(jí)，且淮南煤田的銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不同成煤時(shí)代和不同礦區(qū)存在較大的差異。淮南煤中銻與硫及其他礦物組分的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性不顯著，推測(cè)銻可能以有機(jī)結(jié)合態(tài)的形式賦存。以銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的淮南東部的朱集煤礦為例，通過(guò)探討銻在煤中的富集機(jī)制發(fā)現(xiàn)：成煤盆地即使陸源碎屑逐漸增強(qiáng)，銻在不同煤組中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也無(wú)明顯增加；銻的最大均值出現(xiàn)在巖漿侵入變質(zhì)程度較高的下石盒子組底部的4-2煤層中。因此，推斷淮南煤中銻的富集可能與沉積源區(qū)的物質(zhì)輸入無(wú)關(guān)，主要受區(qū)域巖漿活動(dòng)伴隨的富銻熱液的影響。

銻；高銻煤；分布特征；地質(zhì)富集模式

0 前言

元素銻（Antimony，Sb）于20世紀(jì)80年代被美國(guó)環(huán)保部列為優(yōu)先控制污染物[1]，其三硫化物和三氧化物被國(guó)際癌癥研究署歸為由呼吸途徑進(jìn)入生物體內(nèi)的2B和3類致癌物[2]。煤炭的開采利用可以造成其中的有害微量元素如Sb在礦區(qū)和燃煤區(qū)土壤、大氣、水體等表生環(huán)境中富集，并最終可能導(dǎo)致銻在生物體的積累[3]。煤中銻在工業(yè)加工和利用過(guò)程中的釋放難易程度及其進(jìn)入環(huán)境中的化學(xué)形態(tài)與毒性，在一定程度上受它在煤中的存在狀態(tài)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)所控制[4]。作者的前期統(tǒng)計(jì)研究表明：安徽境內(nèi)煤田銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.50 μg/g，是典型的高銻煤區(qū)域[5]。兩淮地區(qū)的淮南、淮北煤田集中了安徽省98%的煤炭資源，是華東地區(qū)的重要能源基地。進(jìn)一步研究銻在兩淮煤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、存在形態(tài)以及其地質(zhì)富集機(jī)制，不僅是煤地質(zhì)學(xué)、元素地球化學(xué)理論發(fā)展的需要，也對(duì)了解銻在環(huán)境中的遷移行為進(jìn)而實(shí)現(xiàn)銻的污染控制具有重要意義。

1 兩淮煤中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

受成煤環(huán)境、地質(zhì)因素等影響，銻在中國(guó)不同地區(qū)沉積煤層中的分布很不均勻，存在明顯的低銻煤區(qū)和高銻煤區(qū)。前期，筆者基于大量資料調(diào)研與實(shí)驗(yàn)室分析工作，對(duì)涵蓋全國(guó)23個(gè)省市自治區(qū)的1458個(gè)煤樣數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得出銻在中國(guó)煤中的分布具有以下特征[5]：西北、北部及中部地區(qū)煤中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，東北部分煤田中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，而西南部煤中的銻明顯富集。根據(jù)銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將中國(guó)含煤區(qū)劃分為低銻區(qū)（＜1μg/g）、中銻區(qū)（1～3 μg/g）和高銻區(qū)（＞3 μg/g）。其中，除貴州和內(nèi)蒙古自治區(qū)的超高富銻煤外，安徽境內(nèi)煤田銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為全國(guó)其它21個(gè)省份中最高，達(dá)6.50 μg/g，屬高銻煤區(qū)。

安徽省蘊(yùn)藏豐富的煤炭資源，按所處構(gòu)造位置和沉積類型的不同，煤炭資源主要分布在淮南煤田和淮北煤田，即通常所稱的兩淮煤田。兩淮煤田是國(guó)家煤炭規(guī)劃礦區(qū)，也是全國(guó)十三個(gè)大型煤電基地之一，為典型的華北石炭、二疊紀(jì)含煤地層。前期調(diào)查表明[5]，銻在安徽境內(nèi)煤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～159 μg/g，分布十分不均，低銻煤和高銻煤同時(shí)存在。本文對(duì)兩淮煤田中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征作進(jìn)一步分析。

共統(tǒng)計(jì)采自兩淮煤田492個(gè)煤樣品的銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)，包括淮北孟莊煤礦、淮南東部、淮南新莊孜礦、李一礦、潘一礦和朱集礦（表1）[6-11]。其中，淮北煤田的數(shù)據(jù)39個(gè)，淮南煤田的453個(gè)，計(jì)算得出兩淮煤田中銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.64 μg/g，比前人統(tǒng)計(jì)的安徽煤的均值6.50 μg/g低約15%。銻在淮北煤田和淮南煤田中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值分別為0.68 μg/g，6.06 μg/g。銻在淮南和淮北煤田中的分布有很大差異，主要表現(xiàn)在：（1）對(duì)比中國(guó)和世界煤中銻的平均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果，淮北煤中銻低于中國(guó)（2.01 μg/g）和世界煤（3.0 μg/g），而淮南煤中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是中國(guó)的3倍，是世界煤的2倍；（2）從均值看，淮南煤田中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大大超過(guò)淮北煤田，前者幾乎是后者的10倍；（3）從區(qū)間范圍看，淮北煤田銻的空間分布均勻，最大的為1.2 μg/g，95%以上煤中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜1 μg/g，而銻在淮南煤田銻的分布極其不均。以新莊孜礦為例，其山西組和石盒子組兩個(gè)煤層中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.4和0.3 μg/g，相差超過(guò)1個(gè)數(shù)量級(jí)；此外，東部朱集礦的銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)均＞3 μg/g屬高銻區(qū)，李一礦銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.1 μg/g屬中銻區(qū)，潘一礦銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7 μg/g屬低銻區(qū)。

表1 兩淮煤田煤中銻的含量統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of antimony content in coals from Huainan and Huaibei coalfields

煤中微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)是一個(gè)不斷更新的課題，隨著煤炭資源的開采利用以及有關(guān)煤中銻的數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)大，其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算會(huì)無(wú)限接近真實(shí)值。本次工作綜合了目前已公開發(fā)表的相關(guān)資料和本實(shí)驗(yàn)室對(duì)淮南朱集礦的采樣測(cè)試結(jié)果，計(jì)算得出的兩淮煤中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布具有一定的代表性。

2 兩淮煤中銻的賦存形態(tài)

2.1 煤中銻的賦存形態(tài)

2.1.1 與硫礦物結(jié)合

國(guó)內(nèi)外不少研究證明Sb在煤中與硫礦物關(guān)系密切。早在1910年Spencer就在英國(guó)達(dá)勒姆煤層的碳酸鹽脈中發(fā)現(xiàn)銻硫鎳礦(NiSbS)。莊新國(guó)等發(fā)現(xiàn)貴州六枝、水城煤田晚二疊世煤中銻具有硫化物親和性[12]，馮新斌分析得出貴州煤田中銻可能主要存在于煤的黃鐵礦中[13]，趙峰華報(bào)道煤中成巖早期結(jié)核狀黃鐵礦的銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.68 μg/g，煤層夾矸中成巖期黃鐵礦中的銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.17 μg/g，煤系泥巖中的細(xì)粒結(jié)晶黃鐵礦的銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)6.21 μg/g[14]。代世峰等[15]曾統(tǒng)計(jì)24個(gè)黃鐵礦樣品中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2～30.5 μg/g，算術(shù)平均值為6.39μg/g；其中4個(gè)自形晶黃鐵礦樣品中Sb的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.52 μg/g，5個(gè)熱液黃鐵礦中銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.79 μg/g，黔西南煤中熱液方解石脈中銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)76.2 μg/g。

2.1.2 與其他礦物及重金屬結(jié)合

隨著研究的深入，多數(shù)學(xué)者發(fā)現(xiàn)Sb作為金屬元素與其他無(wú)機(jī)成分如黏土礦物及同族或相鄰重金屬元素具有一定程度的親和性[16]。例如砷黝銅礦內(nèi)As與Sb存在完全的類質(zhì)同象關(guān)系[17]。貴州富As和Hg的煤中往往含較多Sb，而這三個(gè)元素都屬親銅元素，都來(lái)源于低溫?zé)嵋?，認(rèn)為它們可能處于相同的賦存狀態(tài)[7]。山西平朔安太堡露天礦9號(hào)煤層中與Sb與Nb的相關(guān)系數(shù)r＞0.9，而與煤灰分的相關(guān)性不明顯[18]。沈北煤田煤中Sb與Ca存在正相關(guān)關(guān)系，且Sb，Ba，Ca，Se同與碳酸鹽礦物如方解石、白云石與菱鐵礦等有關(guān)[19]。水城和六枝兩個(gè)煤田不同煤層中的Sb具有鋁硅酸鹽親和性，[r(Al)=0.31～0.50]，并與一些具有鋁硅酸鹽親合性的元素共生[12]。Sb在貴州西部晚二疊世煤中與灰分相關(guān)性很低（r=0.22），卻與Bi存在顯著的相關(guān)性（r=0.86），低溫?zé)嵋毫黧w和火山巖效應(yīng)可能導(dǎo)致了原先散布于有機(jī)組分的微量元素在無(wú)機(jī)相中富集[20]。

2.1.3 與有機(jī)態(tài)結(jié)合

Swaine[11]指出，散布于有機(jī)基質(zhì)中的顆粒極細(xì)的含銻硫化物礦物（可能是輝銻礦）所含銻可能被誤認(rèn)為是與有機(jī)質(zhì)締合的銻。加拿大西部大多數(shù)煤中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，其主要與有機(jī)質(zhì)結(jié)合，但也有可能是呈微小的硫化物顆粒嵌在有機(jī)質(zhì)中[21]。山西平朔安太堡露天礦9號(hào)煤層中的銻與煤中鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)性不明顯[18]。沈北煤田褐煤中銻賦存狀態(tài)的逐級(jí)化學(xué)提取實(shí)驗(yàn)表明：有機(jī)態(tài)銻（33%）＞鋁硅酸鹽態(tài)銻（21%）＞黃腐酸態(tài)銻（18%）＞腐殖酸態(tài)銻（13%）＞碳酸鹽態(tài)銻（10%）[22]。

2.2 銻在兩淮煤中的賦存形態(tài)

吳江平曾對(duì)淮南煤田銻的存在狀態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)銻與灰分呈線性負(fù)相關(guān)，認(rèn)為銻主要以有機(jī)態(tài)存在于煤中，而賦存于黃鐵礦以及其他硫化物礦物中的銻可能少量散布于有機(jī)基質(zhì)里或被有機(jī)質(zhì)束縛；淮南新莊孜礦煤樣中銻與Fe、Na、K、Ti都呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，表明黃鐵礦以及黏土礦物不是銻的主要存在形式[9]。

煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)被認(rèn)為是泥炭化階段成煤古環(huán)境的指標(biāo)之一[23]。煤中的硫受煤形成時(shí)沉積環(huán)境、煤化作用等的影響，在煤中有多種存在形式。受海相環(huán)境影響的煤通常屬于高硫煤，煤中硫主要以黃鐵礦硫和有機(jī)硫存在；陸相沉積的煤通常為低硫煤，且煤中硫主要以有機(jī)硫形態(tài)存在。在海相成煤環(huán)境中，隨海水的入侵，成煤沼澤中的水體鹽分增大，非巖屑來(lái)源的元素被認(rèn)為同沼澤水中的黃鐵礦結(jié)合，這就使得煤中的元素含量與煤中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)俞顯忠對(duì)兩淮煤田煤質(zhì)特征的分析[24]，淮南煤田各煤層原煤全硫（St.d%）平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.23%～1.09%，總體以特低硫煤為主；淮北煤田各煤層原煤全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%～2.12%，一般在0.4%～0.6%，以特低硫、低硫煤為主。兩淮煤中硫以黃鐵礦硫和有機(jī)硫?yàn)橹?，硫酸鹽硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)極少，并沿著煤均向上呈逐漸降低趨勢(shì)。根據(jù)本研究，淮南煤銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比淮北煤有顯著升高。但是，銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)與硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間卻沒(méi)有任何的耦合關(guān)系，淮南煤中總銻的富集未伴隨總硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大。此外，兩淮煤田各可采煤層原煤干燥基灰分（Ad）平均值25%，為低-中灰煤，總體上有中部高東西部略低的趨勢(shì)。這與淮南煤銻的空間分布不一致，表明礦物成分并不是控制銻富集的主要因素。基于此，銻在兩淮煤尤其是淮南高銻煤中最大可能的賦存形態(tài)為有機(jī)結(jié)合態(tài)。

3 淮南高銻煤中銻的富集模式

煤中微量元素富集成因類型主要包括以下六種：源巖控制型、海相沉積環(huán)境控制型、熱液流體（巖漿熱液、低溫?zé)嵋毫黧w）控制型、海底噴流控制型、地下水控制型和火山灰控制型；其中陸源決定微量元素的背景含量，低溫?zé)嵋毫黧w是我國(guó)西南地區(qū)煤中微量元素異常富集的主控因素[25]。雖然也已發(fā)現(xiàn)銻在某些地區(qū)煤中富集的例子，但集中針對(duì)煤中銻的富集機(jī)制的研究較少。湘中盆地存在世界上最大的銻礦床，當(dāng)?shù)氐母讳R金礦和銻礦使地下水中銻的濃度高達(dá)76 μg/g；銻在陸源區(qū)母巖中的富集也最終使得形成的原煤富集了異常高濃度的銻。內(nèi)蒙古錫林郭勒盟烏蘭圖嘎煤共生鍺礦的42個(gè)的含鍺褐煤樣品中銻的平均值高達(dá)77.2 μg/g[26]；聚類分析顯示其與灰分（如鋁矽酸鹽）有很高相關(guān)性，推測(cè)銻在煤中的富集可能來(lái)自于母巖。水城煤田不同礦區(qū)11號(hào)煤層從靠物源一側(cè)的木沖溝煤礦到靠海一側(cè)的老鷹山煤礦煤中的銻質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有降低的趨勢(shì)，表明銻的來(lái)源和富集可能與物源區(qū)有關(guān)[12]。銻還可能與某些重金屬元素一同富集，如劉英俊報(bào)道的砷黝銅礦內(nèi)As與Sb有著密切關(guān)系[17]?；茨厦禾锞勖簠^(qū)構(gòu)造作用多樣，煤層層理復(fù)雜，成煤沉積環(huán)境差異較大，為研究多條件下煤中銻的富集模式提供了豐富的地質(zhì)信息。本文選取朱集煤礦為研究對(duì)象探討銻在淮南煤田的富集機(jī)制。

朱集井田處于黃淮平原的南部，淮南煤田東北部，橫跨安徽省淮南市潘集區(qū)和蚌埠市懷遠(yuǎn)縣，朱集井田煤系全部被新近系、第四系松散層所覆蓋，其自下而上劃分為七個(gè)含煤段（圖1）。山西組和下石盒子組各為一個(gè)含煤段，含煤層分別有1、3煤和4-1、4-2、5-1、5-2、6、7-2、8煤。上石盒子組有五個(gè)含煤段，含煤層有11-1、11-2、13-1、16-2、17-1、18、20、23、24、25煤。朱集煤礦主要可采煤層為3、4-1、4-2、5-1、5-2、6、7-2、8、11-1、11-2煤。

圖1 朱集礦井綜合柱狀圖Figure 1 Comprehensive stratigraphic column of Zhuji coalmine

3.1 沉積環(huán)境

淮南煤田寒武-奧陶紀(jì)為地臺(tái)型的淺海相沉積，自下奧陶末開始，經(jīng)歷長(zhǎng)期的地殼抬升與剝蝕，在上石炭系開始了以淺海相為主的海陸交互相沉積。二疊系時(shí)期，淮南煤田的沉積類型由過(guò)渡型的海陸交互相演化為陸相。筆者所在實(shí)驗(yàn)室利用B、Sr/Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)推測(cè)朱集1煤層到11-2煤層的沉積序列是由水下三角洲到上三角洲的過(guò)渡，煤層受海水影響逐漸減弱。雖然海水入侵沿地層向上總體逐漸遞減，但海進(jìn)海退依舊非常頻繁，特別是下石盒子的煤層。隨著煤層上升到上三角洲環(huán)境中，海水對(duì)成煤沼澤影響逐漸減弱。上石盒子煤層的沉積環(huán)境屬于淡水環(huán)境，陸源物質(zhì)影響較大；而山西組煤層的沉積環(huán)境屬于偏海相環(huán)境，陸源碎屑影響較小。假設(shè)煤中銻受海陸相沉積環(huán)境演變的影響，則它的含量在煤層由下到上的序列中應(yīng)該有所響應(yīng)。但是，通過(guò)分析可知，朱集礦從山西組（1～3煤層）到石盒子組（4～11煤層），隨著煤沉積盆地周圍陸源碎屑輸入逐漸增強(qiáng)，銻的變化趨勢(shì)并不明顯，銻的富集并未呈現(xiàn)傾向于某一沉積類型的特征。因此，朱集煤中銻的富集并不是由該礦區(qū)沉積環(huán)境的演變所致。

一般來(lái)說(shuō)，陸源沉積決定煤中微量元素的背景含量。兩淮煤田的物源區(qū)接近，成煤過(guò)程中陸源碎屑輸入的微量元素應(yīng)位于同一水平。然而，本次統(tǒng)計(jì)表明，銻在淮南和淮北煤田中的分布有很大差異，其均值分別為6.06 μg/g和0.68 μg/g。此外，分析朱集煤礦各煤層銻和灰分的平均分布得出（圖2），銻和灰分呈弱負(fù)相關(guān)（R2=0.41）。由此說(shuō)明銻富集對(duì)主要來(lái)源不是物源區(qū)巖屑的輸入，與陸相沉積環(huán)境無(wú)關(guān)。

3.2 巖漿活動(dòng)

兩淮地區(qū)從晚太古代五臺(tái)期至新生代喜馬拉雅期經(jīng)歷多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，并伴隨強(qiáng)弱程度不同的巖漿活動(dòng)，其中以中生代燕山期巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈，對(duì)煤田的破壞和煤的變質(zhì)作用影響也最大。根據(jù)朱集地質(zhì)報(bào)告，結(jié)合朱集井田前期鉆孔地質(zhì)資料及各種勘探地質(zhì)資料分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)巖漿侵入體多以巖床和巖脈形式侵入煤系，屬于淺成相的侵入巖體，其Rb/Sr同位素年齡約為110 Ma，屬于燕山期巖漿侵入的產(chǎn)物。根據(jù)朱集117個(gè)（前勘探88個(gè)，補(bǔ)堪29個(gè)）勘探鉆孔資料顯示，除了11煤，從17-1到1煤均發(fā)現(xiàn)有巖漿巖侵蝕層的揭露。此外，隨著煤層的上升，巖漿的侵蝕點(diǎn)呈減少的趨勢(shì)：3煤層30個(gè)，4-1煤層20個(gè)，4-2煤層8個(gè)，5-1煤層7個(gè)，5-2煤層1個(gè)，6煤層5個(gè)，7-2煤層6個(gè)，8煤層8個(gè)，13-1煤層2個(gè)，16-2煤層3個(gè)，17-1煤層1個(gè)。3、4-1、4-2煤層侵蝕點(diǎn)呈片出現(xiàn)，上部煤層侵蝕點(diǎn)零星分布，且3、4-1、4-2煤中受巖漿巖影響的煤樣揮發(fā)分的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（13.03%、14.0%、13.25%）顯著低于3到11-2煤層未受巖漿巖侵入的煤樣（35.07%～37.53%）。對(duì)比各煤層中銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知（圖2），煤層由下至上，其中銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致呈降低的趨勢(shì)，4-2煤層銻的均值最大，為17.31 μg/g；其次為1煤層，銻均值為14.48 μg/g；3和5-1煤層銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。該區(qū)煤中銻的最高富集值159.05 μg/g也出現(xiàn)在4-2煤層。巖漿熱液中含量大量的微量元素，當(dāng)其侵入煤層時(shí)，可與煤中的微量元素進(jìn)行交換，使得一些元素缺失或富集[27]。一方面，元素在煤層中的含量因受巖漿熱作用而揮發(fā)減少；另一方面，一些在巖漿富集的元素，可能進(jìn)入到其影響的煤層中[28]。本研究推測(cè)朱集煤中銻在特定煤層中的富集可能受巖漿侵入影響顯著。巖漿熱液分離出來(lái)的揮發(fā)性組份和熱液流體可能富含有高濃度的銻。

圖2 朱集主要煤層灰分及銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值分布Figure 2 Distribution of ash and antimony content averages in Zhuji coalmine main coal seams

4 結(jié)論

（1）兩淮煤中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體偏高（5.64 μg/ g），但銻在淮北和淮南煤田中的分布差異較大：淮北煤田屬低銻區(qū)（0.68 μg/g），煤中銻基本呈正態(tài)空間分布；淮南煤田屬高銻區(qū)（6.06 μg/g），且煤中銻在相鄰礦區(qū)和不同煤層的存在明顯不均，質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差可超過(guò)1個(gè)數(shù)量級(jí)。其中，淮南煤田東部朱集礦394個(gè)煤樣中銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.59 μg/g，為典型高銻煤礦。

（2）銻在煤中主要可與硫礦物（如銻硫鎳礦、黃鐵礦等）、其他礦物（如黏土礦物、碳酸鹽礦物等）、同族或相鄰重金屬（如砷、銅、汞等）以及煤中的有機(jī)質(zhì)（如黃腐酸、腐殖酸等）結(jié)合。兩淮煤田以特低硫、低硫和低-中灰煤為主，煤中高豐度的銻沒(méi)有對(duì)應(yīng)高含量的硫，高銻煤中銻與硫（黃鐵礦）及其他礦物組分的伴生關(guān)系微弱，推測(cè)其可能是以有機(jī)結(jié)合態(tài)的形式賦存。

（3）以朱集煤礦為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn)，隨著煤沉積盆地周圍陸源碎屑輸入逐漸增強(qiáng)，其在不同煤組中的含量并無(wú)趨勢(shì)性規(guī)律。朱集主要煤層中銻與灰分的呈弱負(fù)相關(guān)（R2=0.41），說(shuō)明銻的主要來(lái)源并不是物源區(qū)的巖屑的輸入。

朱集煤層由下至上，其中銻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致呈降低的趨勢(shì)，銻的最高富集值和最大均值出現(xiàn)在4-2煤層，而該煤層受巖漿巖侵蝕程度較大，侵蝕點(diǎn)呈片狀出現(xiàn)。本文推測(cè)朱集煤田中銻在特定煤層中的富集可能受巖漿侵入影響顯著。

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Distribution Features and Enrichment Causation of Antimony in Huainan Coal

Qi Cuicui1,2,Liu Guijian2，Kuang Wu1
(1.Anhui Provincial Environment Science Research Institute,Hefei,Anhui 230022;2.CAS Key Laboratory of Crust-Mental Materials and Environments,School of Earth and Space Sciences,University of Science and Technology of China,Hefei,Anhui 230026)

The antimony is a kind of potential hazardous trace element.From previous antimony content preliminary statistics in Chi?nese coalfields have found that the average antimony content in Anhui coals is 6.50 μg/g,higher than in coals in most provinces in Chi?na,thus the typical antimony-high area.Further statistics of 492 coal samples from the Huainan and Huaibei coalfields have shown that antimony content in 453 samples from Huainan coalfield is 6.06μg/g,higher one order of magnitude than in 39 samples from Huai?bei coalfield 0.68μg/g;and antimony contents have significant difference between coals of different coal-forming ages and different mine areas in Huainan coalfield.The statistical correlation is not significant between antimony and sulfur or other mineral components, thus inferred antimony may be hosted in organic binding state.Taking the higher antimony content Zhuji coalmine in eastern Huainan coalfield as an example,has discussed antimony enrichment mechanism in detail.The study has found that along with the increasing of terrigenous clasts input into coal-forming basin,without marked increasing of antimony content;the maximum average value happened in coal No.4-2 in highly metamorphosed bottom part of Xiashihezi Formation because of magmatic intrusion.It is inferred that the en?richment of antimony in Huainan coals may have no relation to the materials input from provenance,but rather mainly impacted by anti?mony-rich hydrothermal solution from regional magmatic activities.

antimony;antimony-rich coal;distribution features;geological enrichment model

P618.66

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.12.02

1674-1803(2016)12-0009-05

安徽省自然科學(xué)基金(1408085MD69)；中國(guó)博士后科學(xué)基金(2012M521238)；國(guó)家自然科學(xué)基金(41402133)

齊翠翠（1984—），女，安徽樅陽(yáng)人，高工，博士。

2016-06-28

責(zé)任編輯：宋博輦