淮南低-中灰煤典型有害元素的分布、賦存特征及地質(zhì)成因

胡廣青 ，吳 盾 ，魏 超 ，劉桂建 ，張文永 ，孫慶業(yè) ，王友德

（1.安徽省煤田地質(zhì)局勘查研究院 安徽省綠色礦山工程研究中心，安徽 合肥 230088；2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球和空間科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥230088；3.安徽大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230039；4.淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 資源環(huán)境管理部，安徽 淮南 232001）

0 引 言

淮南煤田是中國東部國家大型煤炭基地和煤電基地，燃煤發(fā)電所帶來的環(huán)境問題目前已經(jīng)嚴(yán)重制約了淮南乃至全省地區(qū)和諧發(fā)展。楊杰等[1]基于“工業(yè)三廢”與城市視角，分析了安徽省污染排放的現(xiàn)狀，即安徽省污染排放在區(qū)域空間分布上形成一個(gè)以淮南為中心的污染排放高-低集聚型區(qū)域，這些污染物自身的長距離擴(kuò)散的特性勢必會(huì)造成更大范圍的污染[2-4]。

在煤炭資源的開發(fā)利用過程中，煤中有害元素的釋放可能會(huì)起食物中毒和環(huán)境污染問題[5-12]。在過去的20 年，前人對淮南煤田煤中微量元素的研究一直在繼續(xù)[13]，但研究的區(qū)域主要位于淮南煤田潘謝礦區(qū)中的潘集-丁集-張集一帶[14]。近年來，隨著煤礦開采深度的逐漸增加和煤田開采范圍的逐漸擴(kuò)大，煤中有害元素含量的樣本數(shù)量在逐漸增大，亟需更新和完善淮南煤田煤中典型有害元素含量數(shù)據(jù)庫，使其更具代表性和實(shí)用性。因此，系統(tǒng)、全面地對淮南煤田及各主采煤層中典型有害元素賦存特征和地質(zhì)成因進(jìn)行分析，具有重要的理論與實(shí)踐指導(dǎo)意義。

煤中有害元素種類較多，前人根據(jù)危害程度對煤中有害微量元素進(jìn)行了分類，雖界定不盡相同，但大都包括Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Hg 和Pb 等這10 種典型有害元素（美國國家資源委員會(huì)（1980）、美國國會(huì)潔凈空氣法修正案（1990）及相關(guān)報(bào)道[13,15-18]）。以Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Hg 和Pb 等10 種典型有害元素為研究對象，廣泛收集了淮南煤田已有微量元素資料，并針對重點(diǎn)煤礦（張集煤礦、顧北煤礦、花家湖煤礦、劉莊煤礦和口孜東煤礦）進(jìn)行補(bǔ)充采樣、測試工作，系統(tǒng)分析淮南煤田主采煤層中典型有害元素的賦存特征?；诨茨厦禾锏牡刭|(zhì)背景，結(jié)合有害元素賦存狀態(tài)分析和聚類分析等手段，深入探討淮南煤田煤中典型有害元素的地質(zhì)成因。

1 地質(zhì)背景

淮南煤田是我省煤炭資源勘探開發(fā)最早的煤田之一，地理位置在安徽省北部淮河兩岸?；茨厦禾飽|西延展約180 km，南北寬20～30 km，地域面積約3 654 km2。淮南煤田屬華北型石炭-二疊紀(jì)煤系，含煤地層厚約1 000 m，主要含煤地層為山西組、下石盒子組和上石盒子組?；茨厦禾锲矫嫔嫌蓶|向西劃分為淮南礦區(qū)、潘集礦區(qū)和阜東礦區(qū)，含煤30 余層，煤層總厚約38 m，可采煤層10～16 層（圖1）。

圖1 含煤地層柱狀Fig.1 Histogram of coal-bearing strata

淮南煤田主體構(gòu)造形跡呈近NWW 向展布的大型復(fù)式向斜，淮南煤田的逆沖斷裂主要發(fā)育在淮南復(fù)向斜南北兩翼，以南翼逆沖斷裂為主。復(fù)式向斜內(nèi)，地層平坦開闊，以石炭、二疊系為主，掩埋在新生界松散沉積層之下，地層產(chǎn)狀平緩。相比之下，南翼推覆斷塊內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜，局部地層傾角陡立?；茨厦禾镎w巖漿巖活動(dòng)不甚發(fā)育，巖體分布較少。僅在潘謝礦區(qū)內(nèi)見有燕山期的閃長巖侵入[19]。

2 樣品采集與測試

2.1 數(shù)據(jù)庫建立

對淮南煤田煤中典型有害元素以往測試資料進(jìn)行調(diào)研，系統(tǒng)收集了淮南煤田13 個(gè)煤礦和勘查區(qū)（表1）主采煤層（13-1 煤、11-2 煤、8 煤、6 煤、4 煤和1 煤）中有害元素（Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Hg 和Pb）測試數(shù)據(jù)3 709 件，資料來源主要為公開發(fā)表的論文和本次實(shí)測數(shù)據(jù)。

表1 項(xiàng)目已有測試資料煤礦及補(bǔ)充采樣點(diǎn)Table 1 Coal mines and supplementary sampling points with test data

2.2 采樣測試分析

在目前尚未開展工作地區(qū)（花家湖、劉莊和口孜東煤礦）或部分已開展工作的重點(diǎn)地區(qū)（如張集、顧北煤礦，用于和以往數(shù)據(jù)對比）進(jìn)行補(bǔ)充采樣，包括潘謝礦區(qū)和阜東礦區(qū)（圖2、表1）。本次擬采樣的煤礦均是淮南火電廠的重要煤炭供應(yīng)基地，采集的煤層為各礦井的主采煤層，煤樣的采集工作是在煤礦井下工作面進(jìn)行的，采用刻槽取樣的方法，樣品質(zhì)量5 kg 以上，并用密封袋保存。

圖2 煤礦采樣點(diǎn)分布Fig.2 Distribution of sampling points in coal mine

2.2.1 煤質(zhì)分析

10 個(gè)煤樣品的工業(yè)分析、全硫和各種形態(tài)硫均在安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)完成的。其中煤的工業(yè)分析測試按照國標(biāo)GB/T 212—2008 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；煤的元素分析包括碳、氫、氮和氧，按照國標(biāo)GB/T 476—2008 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；煤的全硫分析即測試煤中干燥基全硫的含量（St, d），按照GB/T 15224 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.2.2 煤灰成分分析

煤樣品的X 射線熒光光譜分析儀為日本SHIMADZU 公司的XRF-1 800，X 射線管靶銠靶（Rh），管壓60 kV（Max），檢測元素范圍4Be～92U，檢測濃度范圍10-6～1，最小分析微區(qū)為直徑250 μm。對采集的10 個(gè)煤樣均進(jìn)行XRF 試驗(yàn)測試分析。

2.2.3 有害元素分析

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行煤的有害元素含量測試，元素濃度的測試采用美國Thermo fisher Scientific 公司的X Series 2 試驗(yàn)設(shè)備。樣品的前處理工作流程主要如下：首先用錘頭敲碎煤樣，人工選取新鮮斷面的代表性煤樣5 g 以上，進(jìn)行研磨粉碎并過篩（200 目），稱取固體樣品2 g 備用；隨后采用微波消解的方法對固體煤樣進(jìn)行了前處理，定容（25 mL）后，進(jìn)行元素含量測試。標(biāo)準(zhǔn)樣品選擇2 件SARM20 煤標(biāo)樣進(jìn)行同等試驗(yàn)條件試驗(yàn)，并增加空白試驗(yàn)。此外，針對As、Se 元素，本次采用北京萬拓儀器有限公司的AFS-230a 試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行原子熒光光譜分析，樣品制備方法、采用的標(biāo)樣和ICP-MS 相同。對采集的10 個(gè)煤樣均進(jìn)行ICP-MS 和AFS 試驗(yàn)測試分析。

2.2.4 逐級化學(xué)提取試驗(yàn)

原煤的逐級化學(xué)提取試驗(yàn)主要為了分析不同煤中有害微量元素的賦存狀態(tài)。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀和原子熒光光譜法（As 和Se 元素）完成樣品的元素含量測試。標(biāo)準(zhǔn)樣品選擇2 件SARM20 煤標(biāo)樣進(jìn)行同等試驗(yàn)條件試驗(yàn)，并增加空白試驗(yàn)。逐級化學(xué)提取方法為五步化學(xué)提取法[20]，具體試驗(yàn)流程見表2。

表2 Tessier（1979）五步化學(xué)提取法流程Table 2 Tessier(1979) five-ftep chemical extraction process

3 Results and discussion

3.1 主量元素與成煤環(huán)境

淮南煤田主采煤層主要為特低水分、低-中灰分、中高揮發(fā)分和特低-低硫煤，由表3 可知，淮南煤田10 個(gè)煤樣品的水分含量介于0.37%～3.15%，平均1.59%；灰分含量介于12.35%～29.37%，平均21.20%；揮發(fā)分含量介于12.64%～40.52%，平均34.55%。煤的元素分析結(jié)果顯示，C 元素的百分比含量均在80%以上，平均為84.42%，其次為O（平均7.77%）、H（5.80%）和N（1.31%）元素?；茨厦褐腥虻暮科毡檩^低，一般為0.32%～1.48%，平均0.59%。以上試驗(yàn)測試結(jié)果與Chen 等[9]結(jié)論一致。

表3 樣品煤質(zhì)分析Table 3 Coal quality analysis of samples

淮南煤田各主采煤層煤灰組成基本相同（表3），其中SiO2和Al2O3的總含量介于68.06%～87.14%，平均81.51%。煤灰成分中以SiO2為主，其次是Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 和TiO2等?；页煞珠g的組合方式可反映聚煤古環(huán)境相關(guān)信息[21]，以上指標(biāo)主要適用于后生礦化很弱的煤，即煤的灰分含量不能太高?；茨厦禾锩褐谢曳值暮科毡檩^低，屬于低～中灰煤，可以采用灰成分的組合指標(biāo)反映淮南煤田的聚煤古環(huán)境，具體可參考表4 的評判標(biāo)準(zhǔn)，淮南煤田煤灰參數(shù)見表5。

表4 聚煤環(huán)境灰成分參數(shù)[22]Table 4 Composition parameters of coal accumulation environmental ash[22]

表5 淮南煤田煤灰成分參數(shù)Table 5 Coal ash composition parameters in Huainan coalfield

由表5 可知，淮南煤田各主采煤層全硫含量（St,d/%）為0.32%～1.15%，平均0.58%，除11-2 煤中含量偏高外，其他各煤層全硫含量一般均小于1%；各主采煤層中w(Fe2O3)+w(CaO)+w(MgO)位于7.93%～12.40%，平均10.38%，均位于5%～20%；各主采煤層中SiO2+Al2O3的含量位于80.06%～84.55%，平均82.79%，各煤層數(shù)據(jù)均大于75%；各主采煤層中[w(Fe2O3)+w(CaO)+w(MgO)/w(SiO2)+w(Al2O3)]的值為0.09%～0.15%，平均0.12%，均小于0.22%。因此，將淮南煤田煤灰成分參數(shù)指標(biāo)與表3 對照可知，淮南煤田的聚煤環(huán)境為陸相或過渡相泥炭沼澤沉積，該結(jié)果與蘭昌益[23]得出的結(jié)論一致。

3.2 有害元素的賦存特征

3.2.1 有害元素含量特征

通過對淮南煤田15 個(gè)煤礦或勘查區(qū)中各主采煤層中典型有害元素的系統(tǒng)收集和補(bǔ)充測試（樣品數(shù)量3 709 件）（表5, 圖3）可知，Cr 元素含量介于8.28～82.77 μg/g，平均37.46 μg/g（455 個(gè)數(shù)據(jù)）；Mn元素含量介于3.02～267.66 μg/g，平均50.03 μg/g（423 個(gè)數(shù)據(jù)）；Co 元素含量介于0.02～86.58 μg/g，平均16.26 μg/g（422 個(gè)數(shù)據(jù)）；Ni 元素含量介于1.78～155 μg/g，平均23.67 μg/g（448 個(gè)數(shù)據(jù)）；As 元素含量介于0.03～52.45 μg/g，平均3.13 μg/g（400 個(gè)數(shù)據(jù)）；Se 元素含量介于0.16～52.27 μg/g，平均7.92 μg/g（370 個(gè)數(shù)據(jù)）；Cd 元素含量介于0.01～6.21 μg/g，平均0.33 μg/g（383 個(gè)數(shù)據(jù)）；Sb 元素含量介于0～7.03 μg/g，平均2.16 μg/g（370 個(gè)數(shù)據(jù)）；Hg 元素含量介于0.001～0.8 μg/g，平均0.23 μg/g（41 個(gè)數(shù)據(jù)）；Pb 元素含量介于0～56.69 μg/g，平均16.10 μg/g（397個(gè)數(shù)據(jù)）；中等揮發(fā)-難揮發(fā)性元素（Cr、Mn、Ni 等）的含量整體偏高（元素?fù)]發(fā)性的分類參考Clarkeet al, 1992），均值大于20 μg/g，而Mn 元素的均值高達(dá)50 μg/g；中等揮發(fā)-易揮發(fā)性的As、Se、Hg 等元素均值一般小于10 μg/g，其中Hg 元素含量僅為0.2 μg/g。

圖3 淮南煤田煤中典型有害元素含量總體分布Fig.3 Overall distribution of typical hazardous elements in Huainan coalfield

相對于中國煤和世界煤而言，淮南煤田煤中Cr、Co、Ni、Se 和Pb 元素的含量均相對較高（圖4）；Mn、Cd 元素的含量與世界煤接近，但小于中國煤；Hg 元素的含量遠(yuǎn)小于中國煤，但大于世界煤；As、Sb 元素的含量均小于中國煤和世界煤。

圖4 淮南煤田煤中典型有害元素含量與中國煤、世界煤的對比Fig.4 Comparison of typical hazardous elements in Huainan coalfield with Chinese Coal and World Coal

3.2.2 有害元素富集系數(shù)

為反映研究區(qū)煤中有害元素的富集程度，采用CC 來表示。

其中，CC＜0.5 代表虧損；0.5≤CC≤2 代表正常范圍；2＜CC≤5 代表輕度富集；5＜CC≤10 代表富集；10＜CC≤100 代表高度富集；100＜CC 代表異常高度富集[13]。

淮南煤田煤中有害元素的富集系數(shù)CC 的計(jì)算結(jié)果如圖5 和表6 所示。由圖5 可知，淮南煤田煤中典型有害元素Cr、Co、Se 和Pb 為“輕度富集”，Hg 元素為“高度富集”，其余元素均處于“正常范圍”。據(jù)劉桂建等[48]，元素的富集不僅與自身地化性質(zhì)有關(guān)，還可能與成煤環(huán)境、煤化程度、巖漿熱液及構(gòu)造活動(dòng)、圍巖性質(zhì)等有關(guān)，因此，為了深入了解煤中有害元素富集規(guī)律，有必要對淮南煤田煤中典型有害元素的分布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究。

表6 淮南煤田煤中典型有害元素含量對比Table 6 Comparison of typical hazardous elements in coals of Huainan coalfield

圖5 淮南煤田煤中有害元素的富集系數(shù)圖Fig.5 Enrichment coefficient diagram of hazardous elements in coals of Huainan coalfield

3.2.3 有害元素的分布規(guī)律

1）不同煤層中典型有害元素的變化特征。由圖6可知，主采煤層由上至下，煤中有害元素含量的變化特征表現(xiàn)為：

圖6 淮南煤田不同煤層中有害元素的變化特征Fig.6 Variation characteristics of hazardous elements in Huainan coalfield coal

Cr 元素在各主采煤層的均值一般介于33～46 μg/g，Cd 一般介于0.2～0.4 μg/g，Sb 一般介于1～2 μg/g，且不同煤層中Cr、Cd 和Sb 元素的含量變化不大，其變異系數(shù)均小于1，初步認(rèn)為淮南煤田以上元素可能受成煤環(huán)境、煤質(zhì)變化影響較弱。

As 元素在上部主采煤層（13-1 煤、11-2 煤、8 煤和6 煤）中的均值變化不明顯，一般為2～4 μg/g，但局部煤層的變異系數(shù)大于1；下部主采煤層（4-2 煤和1 煤）中As 元素的含量相對較大，其均值一般介于3～6 μg/g，變異系數(shù)小于1。整體表現(xiàn)為：主采煤層由上至下，As 元素含量逐漸上升，初步分析這與章節(jié)4.3.1 中煤中灰分的變化規(guī)律（即上石盒子組＞下石盒子組＞山西組）有關(guān)，即As 元素的賦存規(guī)律可能與煤中有機(jī)質(zhì)的含量密切相關(guān)，而上部As 元素含量的變異系數(shù)大于1 現(xiàn)象可能與疊加地質(zhì)作用有關(guān)。

Co 元素在各主采煤層的均值一般介于9～18 μg/g，Hg 一般介于0.1～0.4 μg/g，其變異系數(shù)均小于1。整體表現(xiàn)為：主采煤層由上至下，Co 和Hg 元素含量具有逐漸下降的趨勢；考慮到淮南煤田主采煤層由上至下煤中灰分具有上石盒子組＞下石盒子組＞山西組的變化規(guī)律，初步分析煤中Co 和Hg 的賦存規(guī)律與煤中灰分含量關(guān)系密切。

Mn 元素在各主采煤層的均值一般介于30～70 μg/g，Ni 元素一般介于16～35 μg/g；Se 元素一般介于6～12 μg/g；Pb 元素一般介于14～25 μg/g，變異系數(shù)均小于1。整體表現(xiàn)為：以上典型有害元素在下石盒子組中部的6 煤附近相對聚集，而在其他煤層中的含量相對偏小，變化不明顯。初步分析可能與6 煤灰成分中Fe2O3含量相對較高，且以上元素具有一定的親硫性有關(guān)。

2）煤中典型有害元素的東西向分布特征。通過對淮南煤田煤中典型有害元素的東西向分布特征研究（圖7），可以發(fā)現(xiàn)：①淮南煤田煤中 As 元素含量高值區(qū)主要位于煤田西部（花家湖-劉莊-口孜東地區(qū)）；②Hg 元素高值區(qū)位于煤田東部（謝家集地區(qū)），其次為西部地區(qū)；③其余8 個(gè)元素（Cr、Mn、Co、Ni、Se、Cd、Sb 和Pb）含量均在淮南潘集地區(qū)（尤其是潘三煤礦附近）較高，經(jīng)初步分析可能與潘謝礦區(qū)附近有巖漿巖侵入現(xiàn)象有關(guān)，而依據(jù)淮南煤田地面鉆探和井下開采資料，其他地區(qū)尚未見有巖漿巖侵入現(xiàn)象[49]。

圖7 淮南煤田煤中典型有害元素的東西向分布特征Fig.7 General distribution characteristics of Cr in coals of Huainan coalfield

3.3 煤中典型有害元素的地質(zhì)成因分析

煤中有害元素的賦存特征是受多種因素和多期作用控制的，往往是多因素疊加的結(jié)果[24]。在成煤作用階段，陸源區(qū)母巖性質(zhì)、沉積環(huán)境、成煤植物類型、微生物作用、氣候和水文地質(zhì)條件是主要控制因素。在煤化作用階段，煤層頂板沉積成巖作用、微生物作用、構(gòu)造作用、巖漿熱液活動(dòng)和地下水活動(dòng)是主要的控制因素[13]。圖8 為本次實(shí)測煤中典型有害元素分布模式圖，相比其他元素而言，圖中Co、As、Se和Hg 元素偏離軌跡稍大，這初步意味著在陸相或過渡相泥炭沼澤沉積背景下，煤中Co、As、Se 和Hg 元素含量可能受后期疊加地質(zhì)作用等因素影響更為明顯。

圖8 本次實(shí)測煤中典型有害元素分布模式Fig.8 Distribution pattern of typical hazardous elements in coal of measured this time

淮南煤田整體為復(fù)向斜構(gòu)造，由一系列寬緩褶曲組成，其中潘-朱集地區(qū)為次級背斜的核部，見有巖漿巖不同程度的侵入，局部影響煤層的穩(wěn)定性，其他地區(qū)未見有巖漿侵入現(xiàn)象。巖漿侵入會(huì)影響煤中有害元素的分布特征，使得煤層中某些元素異常富集，也會(huì)影響煤中元素的賦存狀態(tài)[50]。由上文可知，Cr, Mn, Co, Ni, Se,Cd, Sb, Pb 等有害元素均在潘集地區(qū)不同程度的相對富集。由此可推斷，潘集z-朱集地區(qū)的后期疊加地質(zhì)作用主要巖漿-熱液作用為主。為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述的推斷，本次對10 個(gè)典型元素的賦存狀態(tài)和有機(jī)、無機(jī)親和性進(jìn)行了對比分析。

由圖9 可知，大部分元素（如Cr, Co, Ni, Se, Cd,Sb, Pb）元素賦存狀態(tài)均以殘?jiān)鼞B(tài)為主，且主要賦存于粘土礦物中。以上元素的相對富集這可能與巖漿侵入導(dǎo)致煤的無機(jī)增加有關(guān)，而與巖漿熱液作用帶來的方解石和黃鐵礦脈關(guān)系不明顯。此外，鑒于Hg元素的賦存狀態(tài)含有較多的離子交換態(tài)，這也間接暗示著，漿熱液作用帶來的無機(jī)組分可能對Hg 元素的富集程度影響較小[36]。Mn 元素的賦存狀態(tài)以Fe-Mn 氧化態(tài)為主，其次為殘?jiān)鼞B(tài)，這意味著受巖漿熱液影響，煤中的黃鐵礦含量增多，Mn 元素與Fe 元素相關(guān)置換，以黃鐵礦為主要的賦存狀態(tài)在煤中賦存，進(jìn)而使得煤中Mn 元素的相對富集。和其他元素不同的是，As 元素的賦存狀態(tài)以有機(jī)結(jié)合態(tài)為主，受巖漿熱液作用，煤中As 元素含量變化不明顯，這可能與淮南煤田煤的變質(zhì)程度較低且煤中As 元素的含量和灰分整體偏低有關(guān)[14]。

圖9 潘集地區(qū)GB-2 樣品煤中典型有害元素的賦存狀態(tài)Fig.9 Occurrence state of typical hazardous elements in coal of GB-2 sample in Panji area

此外，通過對煤中有害元素與煤質(zhì)的聚類分析，可以間接反映煤中元素的共生組合特征以及成煤環(huán)境變化[24,50-51]。通過煤中典型有害元素與煤中S 和Ad 的聚類分析（圖10）可知，煤中Co、Ni、Mn 和Sb等元素的無機(jī)親和性較強(qiáng)，而煤中Se、Hg 和Pb 具有一定的親硫性，這與上文的論述較為一致。因此，通過元素的賦存狀態(tài)和聚類分析可知，淮南煤田煤中典型有害元素的相對富集與其賦存狀態(tài)關(guān)系密切，具體表現(xiàn)為：①受巖漿熱液作用的影響，煤中Cr, Mn,Co, Ni, Se,Cd, Sb, Pb 等有害元素出現(xiàn)不同程度的相對富集，這主要與巖漿熱液侵入導(dǎo)致煤的無機(jī)物增加有關(guān)，與巖漿熱液作用帶來的方解石和黃鐵礦脈關(guān)系不明顯；②Hg 的賦存狀態(tài)中含有較多的離子交換態(tài)，巖漿熱液作用帶來的無機(jī)組分可能對Hg 元素的富集程度影響較??；③結(jié)合As 元素的時(shí)空分布規(guī)律和巖漿侵入?yún)^(qū)域分析，可推斷成巖后期巖漿熱液侵入活動(dòng)對As 的影響不明顯，煤中As 元素含量較低可能與成煤植物中As 元素含量較低有關(guān)（圖7）。

圖10 煤中典型有害元素聚類分析樹狀圖（本次實(shí)測8 個(gè)煤樣數(shù)據(jù)，Ad 為灰分，S 為全硫）Fig.10 Cluster analysis tree diagram of typical hazardous elements in coal (measured data of 8 coal samples, Ad is ash, S is total sulfur)

綜上所述，在淮南煤田陸相或過渡相泥炭沼澤的沉積背景下，潘集-朱集地區(qū)的后期巖漿熱液作用可能是導(dǎo)致該地區(qū)煤中Cr, Mn, Co, Ni, Se,Cd, Sb,Pb 等有害元素相對富集的主要原因。

4 結(jié) 論

1）淮南煤田主采煤層主要為低-中灰分和特低-低硫煤，煤灰組成各主采煤層煤灰成分基本相同，主要為SiO2和Al2O3，聚煤環(huán)境為陸相或過渡相泥炭沼澤沉積。

2）淮南煤田煤中典型有害元素Cr、Co、Se 和Pb 為“輕度富集”，Hg 元素為“高度富集”，其余元素均處于“正常范圍”。

3）淮南煤田煤中 As 元素含量高值區(qū)主要位于煤田西部；Hg 元素高值區(qū)位于煤田東部，其次西部；其余8 個(gè)元素（Cr、Mn、Co、Ni、Se、Cd、Sb 和Pb）含量均在淮南潘集地區(qū)（尤其是潘三煤礦附近）較高，初步分析可能與潘謝礦區(qū)有巖漿巖侵入現(xiàn)象有關(guān)。

4）在淮南煤田陸相或過渡相泥炭沼澤的沉積背景下，潘集-朱集地區(qū)的后期巖漿熱液作用可能是導(dǎo)致該地區(qū)煤中Cr、Mn、Co、Ni、Se、Cd、Sb 和Pb 等有害元素相對富集的主要原因。Hg 的賦存狀態(tài)中含有較多的離子交換態(tài)，巖漿熱液作用帶來的無機(jī)組分可能對Hg 元素的富集程度影響較??；成巖后期巖漿熱液侵入活動(dòng)對As 的影響不明顯，煤中As 元素含量較低可能與成煤植物中As 元素含量較低有關(guān)。