魚(yú)卡五彩煤礦5號(hào)煤中微量元素地球化學(xué)特征及沉積環(huán)境

曹 泊，吳國(guó)強(qiáng)，王雙美，秦云虎，陳 磊，祁文強(qiáng)，朱士飛

(1.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院，江蘇徐州 221006； 2.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局煤系礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州 221006；3.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局，北京 100038； 4.青海煤炭地質(zhì)勘查院，西寧 810000)

隨著稀有、稀土和稀散元素在國(guó)防工業(yè)、電子工業(yè)、光學(xué)材料、清潔能源等高科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，煤中稀有金屬元素(鍺、鎵、稀土、鋰)成為潛在的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源[1]。以美國(guó)為首的西方國(guó)家立項(xiàng)從煤中提取稀土等關(guān)鍵金屬元素，保障本國(guó)關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的供應(yīng)安全[2]。我國(guó)近年來(lái)在多個(gè)煤田也發(fā)現(xiàn)煤中稀有金屬元素的富集，甚至形成煤伴生稀有金屬礦床[3-4]。如內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾超大型煤-鎵礦床[5-6]、云南臨滄超大型煤-鍺礦床[7-8]、內(nèi)蒙古烏蘭圖嘎煤-鍺礦床[9-10]、四川華鎣山煤-稀土礦床[11]等。此外，在開(kāi)采、堆積、燃燒和尾礦治理過(guò)程中，煤和夾矸以及煤燃燒產(chǎn)物中有害元素通過(guò)淋濾析出、化學(xué)沉降和煙塵排放等過(guò)程進(jìn)入地表循環(huán)和大氣循環(huán)，危害生態(tài)環(huán)境安全和人體健康[12-13]。同時(shí)，煤中微量元素的含量、賦存狀態(tài)和分布特征記錄了大量的成煤信息，是判別物源區(qū)、古氣候、古鹽度、氧化還原條件的重要指標(biāo)[14-15]。因此，煤中微量元素地球化學(xué)特征的研究可以為煤中富集的有益金屬元素的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)，為煤中有害元素去除和環(huán)境污染防治提供科學(xué)指導(dǎo)，同時(shí)還可以為成煤盆地沉積環(huán)境的研究提供途徑。

魚(yú)卡煤田是青海省重要的煤田之一，含有豐富的煤炭資源和煤層氣資源，其煤炭?jī)?chǔ)量占整個(gè)青海省煤炭資源的1/3[16]。前人對(duì)魚(yú)卡煤田的控煤構(gòu)造、沉積特征和聚煤規(guī)律等方面開(kāi)展了大量的研究工作，取得了豐碩的研究成果[17-18]。趙存良[19]和孫玉壯[20]分別對(duì)魚(yú)卡煤田6號(hào)和7號(hào)煤進(jìn)行研究，查明了這兩個(gè)煤層的煤巖煤質(zhì)、礦物學(xué)和地球化學(xué)特征，并討論了超常富集的鎵、銣、銫和稀土元素資源化利用前景。本文對(duì)魚(yú)卡煤田五彩煤礦5號(hào)煤及頂?shù)装逯谐Ａ亢臀⒘吭睾窟M(jìn)行分析，研究煤中微量元素地球化學(xué)特征，反演五彩煤礦5號(hào)煤形成的沉積環(huán)境。

1 地質(zhì)背景

魚(yú)卡煤田位于柴達(dá)木盆地北緣?mèng)~卡-紅山斷陷二級(jí)構(gòu)造單元內(nèi)，呈北西-南東向展布(圖1a)。魚(yú)卡煤田的主體控煤構(gòu)造是綠梁山復(fù)式背斜，煤層的埋藏深度，具有東西兩端較淺，向中部加深的特點(diǎn)。魚(yú)卡煤田含煤地層為中侏羅統(tǒng)石門(mén)溝組(J2s)和大煤溝組(J2d)，進(jìn)一步又可以劃分為四個(gè)巖性段，從上到下分別為：石門(mén)溝組頁(yè)巖段(J2s2)、石門(mén)溝組含煤段(J2s1)、大煤溝組含煤段(J2d2)和大煤溝組砂礫巖段(J2d1)[21]。魚(yú)卡煤田中侏羅統(tǒng)反映了從低位體系域沖積扇相到湖侵體系域的轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為湖泊入侵，湖平面上升，沉積粒度逐漸變細(xì)的過(guò)程[22]。石門(mén)溝組頁(yè)巖段和大煤溝組砂礫巖段不含煤。石門(mén)溝組含煤段厚度約154 m，主要巖石為砂巖、砂質(zhì)泥巖、含炭泥巖夾煤層(1～5號(hào)煤)。大煤溝組含煤段厚度約131 m，中下部以灰黑色炭質(zhì)泥巖為主，夾礫巖、含礫砂巖、劣質(zhì)煤和菱鐵礦結(jié)核，上部發(fā)育厚層狀煤(6號(hào)和7號(hào)煤)[23]。5號(hào)和7號(hào)煤層是魚(yú)卡礦區(qū)全區(qū)可采煤層，3號(hào)、4號(hào)和6號(hào)煤層是局部可采煤層。

五彩煤礦位于魚(yú)卡煤田的東部，主要出露侏羅系和上覆的古近系，兩者呈角度不整合接觸(圖1b)。五彩煤礦可采煤層屬于中侏羅統(tǒng)石門(mén)溝組含煤段(J2s1)，巖性以灰-深灰色粉砂巖為主，局部夾泥質(zhì)粉砂巖和炭質(zhì)泥巖。本段共有5個(gè)煤層(1～5號(hào))，其中5號(hào)煤層全區(qū)穩(wěn)定可采，屬于不黏煤，煤層下部以半暗煤為主，中部以半亮煤和暗煤為主，上部以暗煤為主。煤層頂板為灰色—深灰色泥巖，局部夾有少量粗砂巖；底板主要為灰色—深灰色泥巖，部分為炭質(zhì)泥巖(圖1c)。

2 樣品采集及實(shí)驗(yàn)方法

本次工作采集了五彩煤礦5號(hào)煤層7個(gè)煤樣(YQ-1～YQ-7)，以及1塊頂板樣品(YQ-頂)和1塊底板樣品(YQ-底)(圖1c)。樣品的采集均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煤層煤樣采取方法》(GB/T482—2008)進(jìn)行。按照《煤樣的制備方法》(GB/T474—2008)進(jìn)行樣品制備，將采集的樣品自然晾干，使用粉碎機(jī)將樣品粉碎至80目和200目。

煤巖鑒定根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煙煤顯微組分分類(lèi)》(GB/T15588—2013)和《煤的顯微組分組和礦物測(cè)定方法》(GB/T8899—2013)，使用德國(guó)徠茲顯微鏡(ORTHOLUXⅡ POL-BK)在油浸反射光下對(duì)粉煤光片進(jìn)行顯微組分觀察和定量統(tǒng)計(jì)。工業(yè)分析按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煤的工業(yè)分析方法》(GB/T212—2008)進(jìn)行；煤中全硫和各種形態(tài)硫參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煤中全硫的測(cè)定方法》(GB/T214—2007)進(jìn)行；煤灰成分分析參照國(guó)標(biāo)《煤灰成分分析方法》(GB/T1574—2007)。煤中微量元素成分采用電感耦合等離子質(zhì)譜(ICP-MS)測(cè)試分析。采用帶能譜的掃描電鏡(SEM)研究煤中礦物的形態(tài)和種類(lèi)。

3 結(jié)果分析

3.1 煤巖煤質(zhì)特征

五彩煤礦5號(hào)煤樣煤巖組分含量見(jiàn)表1。顯微組分中鏡質(zhì)組含量為14.9%～62.5%，平均值為35.7%。其中基質(zhì)鏡質(zhì)體含量最高為12.6%～57.0%，平均值為32.1%，通常膠結(jié)碎屑惰質(zhì)體和小孢子體等并交互產(chǎn)出(圖2a)。結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體含量平均值為2.4%，可以看出植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，胞腔保存較完整，呈長(zhǎng)條狀不規(guī)則形狀，其中大部分被黏土礦物充填(圖2b)。均質(zhì)鏡質(zhì)體含量平均值為0.7%，在煤中呈條帶狀或不規(guī)則狀產(chǎn)出，質(zhì)地均一，多被不規(guī)則的裂隙切穿(圖2c)。團(tuán)塊鏡質(zhì)體和碎屑鏡質(zhì)體含量較低，平均含量為0.6%和0.1%。惰質(zhì)組含量為29.7%～85.1%，平均值為57.3%，其中半絲質(zhì)體的含量最高，為18.8%～71.9%，平均值為44.8%，呈不規(guī)則狀團(tuán)塊狀產(chǎn)出，可見(jiàn)不規(guī)則的胞腔殘跡(圖2d)。碎屑惰質(zhì)體、絲質(zhì)體、微粒體和粗粒體含量低，平均值為9.8%、1.6%、0.8%和0.3%。殼質(zhì)組含量為0～4.9%，平均值為3.5%，經(jīng)常和碎屑惰質(zhì)體以及黏土礦物呈條帶狀產(chǎn)出(圖2e，f)。其中孢粉體、瀝青質(zhì)體、碎屑?xì)べ|(zhì)體、角質(zhì)體和樹(shù)脂體的平均含量為1.5%、0.9%、0.9%、0.1%和0.1%。礦物含量為0%～13.7%，主要為黏土礦物，平均含量分別為2.8%。

(a)魚(yú)卡煤田構(gòu)造簡(jiǎn)圖；(b)五彩煤礦地質(zhì)圖；(c)含煤地層柱狀圖圖1 魚(yú)卡五彩煤礦地質(zhì)背景Figure 1 Wucai coalmine geological setting in Iqe

(a)基質(zhì)鏡質(zhì)體；(b)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體；(c)均質(zhì)鏡質(zhì)體(c)；(d)半絲質(zhì)體；(e)碎屑惰質(zhì)體、黏土礦物和殼質(zhì)組條帶狀產(chǎn)出；(f)微粒體和黏土礦物條帶狀產(chǎn)出圖2 五彩煤礦5號(hào)煤樣的顯微組分Figure 2 Macerals in coal No.5 samples from Wucai coalmine

表1 五彩煤礦5號(hào)煤樣品煤巖組分含量

3.2 工業(yè)分析

5號(hào)煤中含水量為5.00%～11.20%，平均為7.07%；灰分范圍為2.52%～27.59%，平均值為7.38%；揮發(fā)分含量為24.49%～39.37%，平均值為30.74%；全硫含量范圍為0.14%～0.51%，平均值為0.35%。根據(jù)煤炭質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB/T15224—2010和GB/T15224—2018，五彩煤礦5號(hào)煤屬于特低灰分、中高揮發(fā)分、特低硫煤(表2)。

表2 五彩煤礦5號(hào)煤樣工業(yè)分析結(jié)果

3.3 礦物學(xué)特征

掃描電鏡和能譜分析表明五彩煤礦5號(hào)煤中礦物含量很少，主要礦物包括高嶺石、石英和金紅石。其中高嶺石呈片狀或鱗片狀(圖3a)，可以包裹于結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體或半絲質(zhì)體的包腔內(nèi)(圖2b，d)，也可以與惰質(zhì)體和殼質(zhì)組呈條帶狀產(chǎn)出(圖2e，f)。魚(yú)卡煤田北部的祁連造山帶含有大量的片麻巖和花崗巖，這些巖石中的長(zhǎng)石和角閃石蝕變可以形成高嶺石，可能是五彩煤礦5號(hào)煤中高嶺石的主要來(lái)源[19]。石英是煤中主要的硅酸鹽礦物之一，呈不規(guī)則形狀分布在高嶺石集合體中(圖3b)，可能來(lái)源于陸源碎屑物質(zhì)。金紅石由于穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，可以在風(fēng)化、搬運(yùn)和沉積過(guò)程中穩(wěn)定存在，是煤中主要的碎屑礦物，五彩煤礦5號(hào)煤中金紅石呈不規(guī)則粒狀包裹于高嶺石中(圖3c)，金紅石是5號(hào)煤中Ti的主要載體。祁連造山帶中大量的高壓-超高壓變質(zhì)巖可能是煤中金紅石的主要物源。

3.4 常量元素

五彩煤礦5號(hào)煤灰中常量元素以SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O和CaO為主，其中SiO2含量范圍為18.43%～79.72%，平均含量為35.55%；Al2O3含量為6.68%～23.51%，平均值為17.40%；Fe2O3含量范圍為5.97%～29.79%，平均值為14.47%；CaO含量為1.40%～30.46%，平均值為11.94%；Na2O的含量為1.39%～10.22%，平均值為7.93%。五彩煤礦5號(hào)煤頂板中常量元素主要為SiO2，含量為58.87%，其次為Al2O3，含量為31.72%；底板中常量元素主要為SiO2，含量為64.48%，其次為Al2O3，含量為21.64%。值得注意的是，煤灰中Na2O含量結(jié)合灰分產(chǎn)率換算成煤中Na2O含量為0.35%，遠(yuǎn)高于我國(guó)煤中Na2O的平均含量(0.16%)[24]。中國(guó)學(xué)者通常將氧化鈉含量大于2%的煤歸為高鈉煤[25]，五彩煤礦5號(hào)煤中Na2O含量遠(yuǎn)大于2%，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)屬高鈉煤(表3)。

(a)鱗片狀的高嶺石；(b)不規(guī)則的石英包裹于高嶺石中；(c)金紅石包裹于高嶺石中圖3 掃描電鏡下礦物學(xué)特征Figure 3 Occurrence modes of minerals under SEM

表3 五彩煤礦5號(hào)煤和頂?shù)装逯谐Ａ吭睾?/p>

我國(guó)高鈉煤主要分布在新疆部分地區(qū)，尤其以準(zhǔn)東煤田高鈉煤的研究程度最高[26-27]，而青海高鈉煤鮮有報(bào)道。煤中鈉主要賦存形態(tài)包括：礦物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、水溶態(tài)以及無(wú)機(jī)鹽，其中礦物結(jié)合態(tài)包括黏土礦物、硅酸鹽等，有機(jī)結(jié)合態(tài)主要以羧酸鹽和配位體的形式存在[28]。逐級(jí)萃取法是研究高鈉煤中鈉賦存形式的重要方法。準(zhǔn)東高鈉煤逐級(jí)萃取實(shí)驗(yàn)表明，鈉主要以水溶態(tài)形式存在，有機(jī)結(jié)合態(tài)和礦物結(jié)合態(tài)的含量較少[29]。本次工作未對(duì)五彩煤礦5號(hào)煤開(kāi)展逐級(jí)萃取實(shí)驗(yàn)研究，因此不能準(zhǔn)確識(shí)別煤中鈉的賦存形式，但是5號(hào)煤中Na2O與灰分的相關(guān)系數(shù)為-0.96(圖4)，表明高鈉煤中礦物結(jié)合態(tài)不是鈉的主要賦存形式。

圖4 五彩煤礦5號(hào)煤Na2O與灰分相關(guān)性Figure 4 Correlation between Na2O andcoal ash in Wucai coalmine

3.5 微量元素

五彩煤礦5號(hào)煤和頂?shù)装逯形⒘吭販y(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。富集系數(shù)(CC)是測(cè)試的煤中微量元素含量與世界煤中微量元素含量的比值，可以指示微量元素在煤中的富集程度[30]。根據(jù)富集系數(shù)，煤中微量元素富集程度可以分為6個(gè)級(jí)別，分別是：虧損(CC<0.5)、正常(0.5100)[30]。五彩煤礦5號(hào)煤中微量元素含量普遍偏低。與世界煤中微量元素相比，五彩煤礦5號(hào)煤中含量正常的微量元素有Sc、Cr、Co、Ni、Cu、Sr、Nb、Cd、Hf、Ta、W和Th，其余微量元素相對(duì)虧損(圖5)。其中Cu含量為2.37～19.85 μg/g，平均含量為8.28 μg/g；Sr含量為31.93～645.68 μg/g，平均含量為154.52 μg/g；Hf含量為0.86～4.15 μg/g，平均含量為2.08 μg/g；W含量為0.19～7.31 μg/g，平均含量為1.45 μg/g。

圖5 五彩煤礦5號(hào)煤中微量元素富集系數(shù)(CC)Figure 5 Trace element enrichment coefficient in coal No.5, Wucai coalmine (CC)

表4 五彩煤礦5號(hào)煤和頂?shù)装逯形⒘吭睾?/p>

五彩煤礦5號(hào)煤中稀土元素(REY)含量為4.47～41.10 μg/g(表5)，平均含量為18.38 μg/g，低于世界煤中REY平均含量(68.8 μg/g)[31]。其中靠近頂板的煤樣(YQ-1)中REY含量最高，靠近底板的煤樣(YQ-7)中REY含量也高于平均值。五彩煤礦頂板中REY含量為274.42μg/g，底板中REY含量為299.57μg/g，均高于上地殼中REY含量(168.37 μg/g)[32]。為了更好的研究煤和頂?shù)装逯邢⊥猎氐姆植继卣?，Dai等人[33]將REY分成輕稀土元素(LREY：La、Ce、Pr、Nd、Sm)，中稀土元素(MREY：Eu、Gd、Tb、Dy、Y)和重稀土元素(HREY：Ho、Er、Tm、Yb、Lu)，并且使用上地殼(UCC)稀土元素?cái)?shù)據(jù)對(duì)煤和頂?shù)装逯邢⊥猎剡M(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。五彩煤礦煤中上地殼標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布模式可以分為兩類(lèi)，Ⅰ類(lèi)(YQ-2、YQ-3、YQ-4、YQ-6)具有相對(duì)平坦的稀土分布模式(圖6)，(La/Lu)N為0.76～1.08，平均值為0.92，稀土元素分餾不明顯，輕微富集HERY；Ⅱ類(lèi)(YQ-1、YQ-5、YQ-7)具有明顯左傾的稀土分布模式，(La/Lu)N為0.47～0.6，平均值為0.52(表5)，明顯富集HREY。五彩煤礦頂板和底板的稀土分布模式與Ⅰ類(lèi)相似(圖6)，(La/Lu)N分別為0.86和0.96，稀土元素分餾不明顯，輕微富集HERY。

圖6 五彩煤礦5號(hào)煤和頂?shù)装逑⊥练植寄Ｊ紽igure 6 REE distribution modes in coal No.5 and its roof, floor in Wucao coalmine

五彩煤礦5號(hào)煤的δCe為0.65～0.93(表5)，平均值為0.78，頂板和底板δCe分別為0.80和0.97，表明五彩煤礦5號(hào)煤和頂?shù)装寰哂腥魿e負(fù)異常。五彩煤礦5號(hào)煤的δY為1.01～3.16，平均值為1.71，具有明顯Y正異常，而頂板和底板的δY分別為0.81和0.96，具有弱的Y負(fù)異常。五彩煤礦YQ-1和YQ-4的δEu分別為1.08和1.03，基本沒(méi)有Eu異常，除此之外煤樣的δEu為0.29～0.67，平均值為0.43，具有明顯的Eu負(fù)異常。五彩煤礦頂板和底板的δEu分別為1.08和0.95，無(wú)明顯Eu異常。

表5 稀土元素地球化學(xué)參數(shù)

4 沉積環(huán)境

煤中微量元素的富集受古鹽度、古氣候以及氧化還原性的影響，因此煤中微量元素的含量和分布特征可以反映成煤盆地的沉積環(huán)境。常用于沉積環(huán)境判別的微量元素包括：Sr、Ba、Cu、Zn、Ni、Co等，但由于單一微量元素與沉積環(huán)境之間的相關(guān)性較差，微量元素比值具有良好的指示意義而被廣泛應(yīng)用。如Sr/Ba、Sr/Cu、Cu/Zn和Ni/Co[34]。

4.1 古氣候

古氣候變化對(duì)成煤環(huán)境具有重要影響，沉積物中Sr/Cu比值可以判別沉積區(qū)古氣候變化特征[18]。通常認(rèn)為Sr/Cu比值為1.3～5.0指示潮濕氣候，Sr/Cu比值大于5指示干旱氣候[35]。五彩煤礦5號(hào)煤中Sr/Cu比值為6.21～42.05，平均值為18.17，從下到上呈現(xiàn)出先降低，升高，再降低，再升高的變化趨勢(shì)(圖7)。Sr/Cu比值表明五彩煤礦成煤盆地形成于干旱氣候，這與柴北緣中—晚侏羅世“干熱化事件”造成的中侏羅世柴北緣古氣候由溫暖、濕潤(rùn)向炎熱、干旱轉(zhuǎn)變的研究結(jié)果相吻合[36]。

4.2 古鹽度

Sr和Ba具有相似的化學(xué)性質(zhì)，但是Sr的硫酸鹽、重碳酸鹽和氯化物在水溶液中的溶解度比Ba的高，因此Sr在水溶液中更容易遷移。當(dāng)水中鹽度很低時(shí)，Sr和Ba在水中均可以形成重碳酸鹽沉淀；當(dāng)水中鹽度增加時(shí)，Ba的硫酸鹽開(kāi)始沉淀，此時(shí)水體中Sr的含量高于Ba的含量；當(dāng)水體中鹽度增加到一定濃度時(shí)，Sr和Ba均會(huì)形成硫酸鹽沉淀[14]。根據(jù)水體中Sr和Ba隨鹽度的變化趨勢(shì)，Sr/Ba比值可以用來(lái)指示沉積盆地的古鹽度，有學(xué)者將Sr/Ba>1和Sr/Ba<1分別做為咸水沉積和淡水沉積的標(biāo)志[37]。五彩煤礦5號(hào)煤中Sr/Ba比值為0.62～23.60，煤中Sr/Ba比值從下到上逐漸降低(圖7)，其中樣品YO-1和YQ-2的Sr/Ba比值分別為0.62和0.93，可能形成于淡水-半咸水環(huán)境，樣品YQ-3到Y(jié)Q-7的Sr/Ba比值大于1，可能是干旱氣候條件下湖水咸化。表明中侏羅世魚(yú)卡地區(qū)湖泊入侵，湖平面上升，成煤盆地中古鹽度逐漸降低，逐漸從咸化湖水、半咸水向淡水轉(zhuǎn)變。劉欣通過(guò)對(duì)柴北緣沉積相和沉積體系研究，表明中侏羅世湖盆面積不斷擴(kuò)大，湖平面逐漸上升，這與本文通過(guò)Sr/Ba比值研究結(jié)果相一致[38]。成煤盆地干旱氣候條件造成的高鹽度可能是形成高鈉煤的主要因素。

4.3 氧化還原性

沉積過(guò)程中，Cu、Zn等銅族元素由于氧化還原性的不同會(huì)發(fā)生分離，因此Cu/Zn比值可以用來(lái)指示成煤盆地氧化還原性[39]，同時(shí)Ni/Co比值也可以作為氧化還原性的判別標(biāo)志。當(dāng)Cu/Zn<0.21，Ni/Co>7時(shí)，指示還原環(huán)境；0.210.38，Ni/Co<5時(shí)，指示氧化環(huán)境[14]。五彩煤礦5號(hào)煤中Cu/Zn為1.38～1.37，Ni/Co為1.45～6.71，除了樣品YQ-2和YQ-3之外，其余樣品Ni/Co比值均小于5(圖7)，表明五彩煤礦成煤盆地主要為富氧環(huán)境。這與通過(guò)V/(V+Ni)比值、δEu、δCe得出的中侏羅世晚期弱氧化沉積環(huán)境的研究結(jié)果基本吻合[38]。

圖7 沉積環(huán)境判別指標(biāo)Figure 7 Sedimentary environment discrimination indicators

5 結(jié)論

1)五彩煤礦5號(hào)煤中主要礦物為高嶺石、石英和金紅石，金紅石可能是Ti的主要載體。祁連造山帶可能是這些礦物主要物質(zhì)來(lái)源。

2)五彩煤礦5號(hào)煤中Na2O含量高于2%，屬于高鈉煤。煤中微量元素含量普遍偏低。與世界煤中微量元素相比，五彩煤礦5號(hào)煤中含量正常的微量元素有Sc、Cr、Co、Ni、Cu、Sr、Nb、Cd、Hf、Ta、W和T，其余微量元素相對(duì)虧損。

3)煤中Sr/Ba和Sr/Cu比值表明五彩煤礦5號(hào)煤形成于干旱氣候條件，隨著湖平面上升，鹽度逐漸降低，從咸化湖水、半咸水轉(zhuǎn)變?yōu)榈?。Cu/Zn和Ni/Co比值表明五彩煤礦5號(hào)煤主要形成于富氧環(huán)境。