摘要
煤中微量元素的含量分布以及富集特征对于揭示古沉积地理环境、沉积时的氧化还原条件、古气候及古盐度等一系列沉积环境特征具有重要意义。本文以云南省东部的龙田煤矿晚二叠世煤为研究对象。依据矿物学、煤岩学和大地构造等学科的理论，借助偏光显微镜、SEM-EDS、射频等离子低温灰化仪、XRD、XRF、ICP-MS等先进的测试分析技术，对龙田煤矿晚二叠世C9和C20煤中微量元素的含量、分布规律、赋存状态、富集机理以及对古环境的指示意义进行了研究，取得的研究成果包括： （1）滇东龙田晚二叠世煤的煤岩煤质和矿物的赋存特征。龙田煤矿晚二叠世C9煤属于低灰-特低灰、低硫烟煤，C20煤为中灰-低灰、低硫煤-中硫烟煤。C9煤的宏观煤岩组分以半暗-半亮型为主，而C20煤层则以半暗型为主。龙田晚二叠世C9煤中的镜质组含量较惰质组多，而在C20煤中则以惰质组最高，镜质组次之，壳质组的含量较小。龙田煤矿C20煤壳质组含量高于C9煤，镜质组含量低于C9煤。 煤中矿物种类有石英、黏土矿物、方解石、黄铁矿、独居石、锆石、锐钛矿、重晶石、闪锌矿和黄铜矿。龙田煤矿晚二叠世C9和C20煤中含量最高的黏土矿物是高岭石，它常作为其他矿物基质出现，另外胞腔中充填有高岭石，煤中这种同生的粘土矿物应该是物源区母岩的风化产物。充填于有机质中的有方解石和脉状黄铁矿，表明在成煤后期可能受到中低温热液作用的影响。煤中有棱角的石英一般是由火山碎屑输入而成。侵染状的石英可能受后期含Si热液在特定的环境下生成。龙田煤矿C9和C20煤矿物学特征推测出煤层的物质来源有陆源碎屑物质、中低温热液以及火山喷发物。 （2）龙田晚二叠世煤的分布赋存和富集成因。与世界煤中微量元素均值相比，龙田煤矿C9煤中V为轻度富集，Co为富集。C20煤轻度富集Zr、Nb、Hf、Ta、V、Co、Cu。龙田煤矿C9和C20煤层中稀土元素含量变化较大，煤分层中稀土元素含量分布不均，C20煤中稀土元素含量高于C9煤。C20煤层中3个煤分层的稀土元素含量高于中国值138μg/g。煤中微量元素大多数与灰分呈正相关，如Sc、Zr、Hf、Th、Ta、Nb、Li、U、Ga、Pb、Sn和Cr等赋存在矿物中，少量元素如Ge赋存在有机质中。煤中轻稀土相对于重稀土明显富集，稀土元素和灰分呈正相关，相关性较强，表明煤中稀土元素主要以无机态形式存在。煤中微量元素富集的影响因素主要为沉积源区供给、低温热液流体侵入、沉积环境。 （3）龙田晚二叠世煤的古环境指示意义。龙田煤矿C9煤的成煤环境为在泥炭沼泽时期处于贫氧的环境，古气候表现为温湿气候，煤中惰质组含量可以反推当时的古大气氧含量较高，反映了当时野火事件频发。有机碳同位素的负偏移印证了森林火灾事件的存在。
NETL