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地质学报
中国地质学会
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中国地质学会

陈毓川

月刊

0001-5717

dizhixuebao@163.com

010-68312410

100037

北京阜成门外百万庄路26号

地质学报/Journal Acta Geologica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术性刊物。刊登地质学及其相关学科的领域的研究成果，涉及地层学、古生物学、矿物岩石学、地球化学、构造地质、水文地质、第四纪地质等方面。读者对象为地质科学研究人员及地质院校师生。
正式出版
收录年代

    伊犁洪海沟矿区富铀煤的元素地球化学以及铀的价态特征

    李家新王文峰白洪阳陆青锋...
    2439-2451页
    查看更多>>摘要：铀是重要能源矿产和国家战略资源,煤岩型铀矿对我国核能产业可持续发展和"双碳"目标实现具有重要意义.本文采用X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,研究了伊犁盆地洪海沟矿区煤的元素地球化学、富铀因素以及铀活化迁移过程的价态变化特征.结果表明:①洪海沟煤中U超常富集,平均含量为258.91μg/g.石炭纪—二叠纪中—酸性火成岩和海西期花岗岩是煤中铀的物质来源,稳定的单斜构造,头屯河组砂砾岩和粗砂岩的岩性组合,晚侏罗世以来干旱气候及后生富铀溶液的入渗共同控制煤层中U、Re、Se、Mo等元素共同富集.②煤岩型铀矿的形成与氧化环境中U6+以络合物或酸根形式迁移,氧化—还原过渡环境中富铀含氧流体中U6+被还原成U4+沉淀富集有关.洪海沟矿区弱氧化—还原过渡环境高价态的变价元素被还原,以Se-U-Re-Mo模式共同富集于煤层顶部.③洪海沟矿区"上铀下煤"矿产资源分布和铀矿下部多煤层的发育,需要合理划分煤-铀矿产资源之间保护区距离,上部砂岩型铀矿优先进行地浸开采,下部煤岩型铀矿采用井工开拓方式进行"煤炭地下气化+煤灰原位地浸开采",将煤灰中铀提取至地表利用,实现煤-铀资源协调开采利用.

    富铀煤元素地球化学价态协调开采

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    云南普阳煤矿新近系褐煤中稀土元素的赋存状态

    汪小妹郭星星韩宇轩徐振宇...
    2452-2471页
    查看更多>>摘要：目前对于褐煤中稀土元素(REY)赋存状态的研究还存在较多疑问,主要体现在两个方面:一是褐煤中REY究竟主要赋存于有机质中还是矿物质中?二是褐煤含有较多容易受到酸溶干扰的含氧官能团,在逐级化学提取实验过程中,高比例HCl提取相中的REY究竟来自于碳酸盐、磷酸盐、单硫化物等矿物还是来自于有机质?着眼于此,本文在逐级化学提取这一常规元素赋存状态研究方法的基础上,结合密度分离实验、红外光谱(FTIR)等手段,对普阳煤矿新近系褐煤中REY的赋存状态进行了系统研究.研究结果表明,普阳煤矿M2和M3煤层为极低—中灰、中高—高挥发分、中硫分褐煤,其组成矿物主要为石英、方解石、高岭石、黄铁矿.M2和M3煤层中常量元素以Al和Si为主,其REY配分模式主要为L型和N型,其中M2煤层中REY轻度富集.逐级化学提取实验结果显示M2和M3煤层中的REY主要被HCl浸取,其次被HNO3浸取,同时还有部分REY保留在残渣中,HF对煤中REY的提取率很低(一般<10％).密度分离实验结果表明REY主要赋存于低密度组分中.红外光谱分析结果显示煤样品经HCl处理后,酚羟基、羟基等含氧官能团增多,可能是经HCl浸取后样品中与酚羟基、羟基点位结合的REY被浸出迁移所致.综合来看,普阳煤矿M2和M3煤层中的REY主要赋存于有机质中,少量赋存于硅酸盐矿物中,碳酸盐、磷酸盐、单硫化物和双硫化物也可能是部分REY的赋存载体.逐级化学提取实验过程中HCl所提取的异常高比例的REY可能主要来自于有机质.

    普阳煤矿褐煤稀土元素逐级化学提取红外光谱

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    不同变质程度煤中镜质组的元素分布特征:基于Raman和原位微区XRF分析

    刘超谢鹏鸿孙蓓蕾常洋梅...
    2472-2485页
    查看更多>>摘要：为明确煤中元素与有机质之间的关系,本文选择山西太原西山煤田6个矿区石炭系—二叠系太原组8号煤层煤样(镜质体最大反射率为1.26％～2.03％)为研究对象,挑选其中的镜煤条带,利用激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)选出镜质组,结合微区X射线荧光光谱仪(μ-XRF)对镜质组中元素含量和分布特征进行分析,试图探讨不同变质程度煤中镜质组的拉曼光谱和元素的耦合关系.研究发现,镜质组中仍然存在着大量的纳米级矿物,在实验操作过程中即使Raman光谱的结果限定了有机组分,但是由于束斑大小的差异,μ-XRF测试时不可避免的受到了煤中纳米级矿物的影响;Al、Si、K、Ti、V、Fe、Co、Ca主要赋存于镜质组中的纳米级矿物中,Ni、Zn、Ga、Ge、Br、S则主要以有机结合态的形式存在.

    西山煤田8号煤不同变质程度煤镜质组Ramanμ-XRF

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    安徽巢湖凤凰山栖霞组臭灰岩段黄铁矿结核的地球化学

    陈健李洋齐啸威李秀丽...
    2486-2498页
    查看更多>>摘要：沉积黄铁矿的地球化学是认识重金属汇、矿床金属来源、古海洋化学及环境条件的重要途径.巢湖北郊凤凰山上石炭统黄龙组至下二叠统栖霞组臭灰岩段揭露良好,臭灰岩中黄铁矿结核普遍,集中产出于碳质页岩上2～3 m的沥青质灰岩中,其地球化学特征及成因不清.为查明黄铁矿结核的地球化学特征,分析臭灰岩段的沉积环境,推断早二叠世早期古环境演化,厘清碎屑岩段与臭灰岩的关系,从该剖面采集10个黄铁矿结核和灰岩样品,采用偏光显微镜、X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪分析测试其矿物成分和主微量元素组成.结果表明:凤凰山下二叠统栖霞组臭灰岩段下部普遍发育的黄铁矿结核呈块状和微晶粒状,与灰岩界线清晰,并未切割或破坏有机质纹层,为成岩孔隙水交代生物而成.臭灰岩中SO3和Fe2O3显著富集,分别与高含量有机质和与下伏碎屑岩段一致的陆源供应有关.与上陆壳相比,臭灰岩中Se、Mo和Cd富集,黄铁矿结核中Cr、Ni、As、Se、Mo、Cd、Sb和Hg富集.碎屑岩-臭灰岩的岩性组合、黄铁矿结核的分布范围及其主微量元素地球化学特征均表明臭灰岩和黄铁矿结核沉积于受部分陆源物质影响的稳定大陆边缘缺氧强还原海相环境.

    微量元素稀土元素黄铁矿结核栖霞组臭灰岩巢湖

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    基于分子动力学的升温条件下煤中锂吸附扩散特性研究

    张俊爽张彬孙蓓蕾刘超...
    2499-2508页
    查看更多>>摘要：煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程中可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床,成为矿产资源勘探的重要领域.温度是影响煤化作用及其过程中锂等关键金属赋存方式变化的重要因素.为了研究升温过程对煤中锂吸附特征的影响,本文以内蒙古准格尔煤田典型高锂煤为研究对象,构建锂-煤可视化模型,通过分子动力学方法计算了不同温度点锂在煤结构中的径向分布函数、扩散系数,分析了锂与有机大分子结构和高岭石相互作用能的变化,探讨了煤结构对锂的吸附特征.结果表明:锂在吸附过程中与氮原子、有机结构中的氧原子和硅原子存在较强的相互作用,与其他原子相互作用较弱或者不存在相互作用.锂与氮原子和有机结构中的氧原子主要是通过氢键作用吸附,而与硅原子则存在静电力和范德华力作用.从20℃升温到300℃的过程中,锂扩散系数受到温度和煤结构变化的影响,呈现出先升高后降低的趋势;煤结构对锂的吸附作用能以静电能为主.

    准格尔煤田锂分子动力学升温吸附特征

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    浅埋巨厚富镓煤层的非均质性与反射波响应特征

    陈同俊尹海洋王海波武磊彬...
    2509-2516页
    查看更多>>摘要：华北石炭系—二叠系部分煤层富含战略性金属镓.为了探讨利用反射波响应解译浅埋巨厚煤中镓元素含量的可能性,以研究程度较深的准格尔煤田黑岱沟矿6号煤为例,综合样品实测、地震岩石物理建模、主成分分析等方法,表征煤层中物质组成、镓元素含量及载体矿物、弹性参数的纵向非均质性;综合煤层反射波响应正演模拟、地震属性分析和AVO分析等方法,表征煤层反射波运动学、动力学和AVO响应与煤层矿物富集类型间的相关关系.研究结果表明,按煤质可以将6号煤划分为三个层段,每个层段的矿物富集类型有明显区别;中上层段煤层巨厚,煤中镓元素的主要载体矿物为勃姆石,勃姆石与镓元素含量强线性正相关,纵波阻抗等弹性参数与勃姆石、镓元素含量正相关;当煤层流体饱和状态已知时,煤层顶底板反射波的双程旅行时差与振幅交会图可以有效区分煤层的矿物富集类型;煤层顶底板反射波的AVO截距与梯度交会图,可以有效区分煤层的流体饱和状态和矿物富集类型,是解译煤中镓元素含量的一种有效方法.本次研究成果不仅能够直接应用于浅埋巨厚煤中镓资源勘探,还能为煤中其他战略性金属的勘探研究提供方法借鉴.

    巨厚煤层镓元素载体矿物非均质性反射波响应特征

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    煤与煤系战略性金属矿产协同勘查模型

    魏迎春李新曹代勇张昀...
    2517-2530页
    查看更多>>摘要：战略性金属矿产资源在国民经济发展和国防安全中发挥重要作用.煤系作为一种特殊的含煤沉积岩系,在特定地质环境下可形成大型乃至超大型战略性金属矿床,煤系战略性金属矿产已成为矿产资源勘查的新领域和新方向.本文分析了煤与煤系战略性金属矿产的基本特征,从煤与煤系战略性金属矿产有效的协同勘查技术方法(组合)和协同勘查工程布置方面,构建了地质-地球物理-地球化学-钻探等关键技术的煤与煤系战略性金属矿产协同勘查模型.基于煤与煤系战略性金属矿产的基本特征,确定协同勘查对象包括煤-锂/镓矿床、煤-锗矿床、煤-铌-锆-镓-稀土矿床、煤-铀矿床.在煤炭勘查的技术上,煤-锂/镓矿床协同勘查需加强地震和测井资料的处理分析,增加岩石地球化学勘探技术手段对煤层、煤层顶底板、夹矸的采样测试;煤-锗矿床协同勘查增加岩石地球化学勘探技术手段对煤层的采样测试;煤-铌、锆、镓、稀土矿床协同勘查技术手段要加强测井技术(自然伽马)及岩石地球化学勘探对自然伽马高异常层样品的采集测试;煤-铀矿床协同勘查充分利用煤炭钻孔自然伽马测井、地震勘探、电磁法勘探及磁法勘探资料进行分析,在自然伽马高异常区划定铀潜力资源区,加强自然伽马能谱测井、伽马能谱录井、穿透性地球化学测量及岩石地球化学勘探等技术手段协同运用.基于煤系战略性金属矿产的分布特征和经济性,遵循"全面筛查,分区施策"的原则,依据勘查对象相应的矿产地质勘查规范,确定煤与煤系战略性金属矿产协同勘查类型和协同勘查工程布置方案,包括勘查系统选择、勘查工程布置、勘查施工顺序,探讨了资源量估算方法和估算参数.基于煤与煤系战略性金属矿产的协同勘查技术方法(组合)和协同勘查工程布置,分别构建了煤-锂/镓矿床、煤-锗矿床、煤-铌-锆-镓-稀土矿床、煤-铀矿床的协同勘查模型,为煤与煤系战略性金属矿产协同勘查工作提供理论基础和方法依据.

    煤煤系战略性金属矿产协同勘查技术协同勘查工程协同勘查模型

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    基于自然伽马测井的煤系关键金属精细勘探技术

    边晓王雷王喜军杨敏芳...
    2531-2540页
    查看更多>>摘要：滇东—黔西上二叠统煤系底部赋存着累积厚度达数米、以自然伽马测井正异常为特征的Nb-Zr-REY-Ga型关键金属矿层,是我国最有开发潜力的煤系关键金属资源之一.当前对该矿层的研究主要聚焦于关键金属物质来源、赋存状态和成矿模式等方面,而利用自然伽马测井数据对该矿层进行定量识别和浓度计算等工作还未开展过,尽管这项工作对将来这些矿层关键金属的勘探和开发具有重要意义.论文以Zr和Ga两种元素为例,利用收集和实测的关键金属浓度及其对应的自然伽马值等数据,进行了基于自然伽马测井的关键金属矿层精细勘探技术研究.结果表明:研究区Zr和Ga元素浓度的预测模型分别为y=133.42x2+262.23x+224.43和y=31.587e0.2273x,指示两者最低开发利用浓度(2000μg/g和50μg/g)对应的自然伽马值分别为2.8 pA/kg和2.0 pA/kg.发现Haar小波3层分解获得的预测矿层位置与地球化学实测的矿层位置吻合度最高.预测模型验证结果表明,Zr和Ga元素浓度预测平均相对误差分别为14.21％和10.97％,矿层厚度预测平均相对误差分别为4.16％和4.82％,说明论文建立的关键金属精细勘探技术可以精确识别研究区关键金属矿层浓度和厚度,对滇东—黔西地区Nb-Zr-REY-Ga型关键金属矿层的精细勘探具有较好的应用价值.

    滇东—黔西地区煤系关键金属上二叠统煤系自然伽马测井小波变换

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