張 華

(山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì)， 山東 青島 266427 )

1 引言

中國(guó)是煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)。煤炭作為我國(guó)主體能源，是一種重要的不可再生資源，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)和國(guó)家戰(zhàn)略中都占據(jù)著重要的地位。煤炭中包含74種稀土元素，稀土因具備獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事領(lǐng)域[1～4]，具有不可替代的地位。近年來，伴隨著節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造、新能源、新材料等新興行業(yè)的發(fā)展，稀土的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，在國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中的地位越來越重要。稀土已成為當(dāng)下世界各國(guó)發(fā)展高精尖產(chǎn)業(yè)必不可少的原材料及國(guó)家重要的新興戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源[5～7]。

因?yàn)樾畔⒉粫惩ǖ仍騕3]，這些儀器設(shè)備往往只在課題組或?qū)W院內(nèi)部使用，存在閑置浪費(fèi)現(xiàn)象，專業(yè)化服務(wù)能力也有待提高。另一方面，一些剛剛?cè)胄５哪贻p教師因?yàn)榻?jīng)費(fèi)不足，沒有能力購買需要的科研設(shè)備[4]；有些院系和科研院所有跨學(xué)科跨行業(yè)科研的需求；有些企業(yè)或個(gè)人因?yàn)榧夹g(shù)創(chuàng)新研究或其他原因，也需要儀器設(shè)備，社會(huì)各界對(duì)于科研設(shè)施與儀器設(shè)備的開放共享具有廣泛而迫切的需求。

近年來，許多學(xué)者對(duì)煤中稀土元素進(jìn)行了研究，王子鳴[8]通過對(duì)西北地區(qū)某些煤層稀土元素研究，建立了基于 X 射線的干法預(yù)富集模擬模型。付志恒等[9]通過對(duì)劉家梁2#煤的研究，探討了沉積環(huán)境對(duì)稀土元素含量變化的影響機(jī)制。朱士飛等[10]通過逐級(jí)提取實(shí)驗(yàn)，研究了粉煤灰中稀土元素賦存機(jī)理和富集狀態(tài)。

四川盆地是我國(guó)重要的含油氣盆地之一，渝東地處四川盆地，礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富，雖然很多學(xué)者對(duì)煤中稀土元素進(jìn)行了廣泛研究，但對(duì)渝東地區(qū)煤中稀土元素的地球化學(xué)特征研究較少，稀土元素地化研究不僅能為研究區(qū)成煤環(huán)境提供有力依據(jù)，還能擴(kuò)展渝東地區(qū)天然氣勘探領(lǐng)域，故對(duì)該地區(qū)進(jìn)行相關(guān)研究具有非常重要的意義。

2 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子板塊東緣，地處四川盆地的渝東地區(qū)。渝東地區(qū)構(gòu)造格局既受控于四川盆地基底構(gòu)造變形控制，同時(shí)，又受川東高陡構(gòu)造及大巴山?jīng)_斷構(gòu)造變形的影響[11～14]，加上造山期發(fā)生的“三隆三坳”升降運(yùn)動(dòng)和各種地質(zhì)營(yíng)力的作用，共同奠定了川東地區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造特征和成藏背景。在構(gòu)造發(fā)育的同時(shí)，渝東地區(qū)沉積地層以海相碳酸鹽巖和頁巖為主，分布面積廣、沉積厚度大，這種構(gòu)造特征和地層的發(fā)育，為渝東地區(qū)石炭系天然氣的成藏提供有利的條件[15,16]。

渝東地區(qū)屬于中上揚(yáng)子臺(tái)地，自震旦紀(jì)以來經(jīng)歷了極其復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了以北北東方向?yàn)橹鞑⑴欧植嫉母叨笜?gòu)造帶。區(qū)內(nèi)主要包括萬州向斜、方斗山復(fù)背斜、大池干井背斜和石柱向斜等次級(jí)構(gòu)造單元，共同形成了渝東區(qū)塊一系列典型的“隔擋式構(gòu)造”[17,18]。

3 樣品采集與測(cè)試

通過煤的工業(yè)分析可以判斷煤質(zhì)特征。煤層剖面各個(gè)分層的工業(yè)分析測(cè)定數(shù)據(jù)如表1 所示，7 個(gè)煤分層原煤水分( Mad )為1.42%～2.69%，平均2.03%；灰分( Ad ) 含量為28.03%～92.28%，平均55.29%，為特高灰煤。

4 煤質(zhì)特征

本次主要對(duì)渝東地區(qū)W1井的鉆孔樣品測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。共采集7塊樣品，分別對(duì)樣品進(jìn)行了工業(yè)分析、X 射線熒光光譜儀( XRF) 分析和電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICP-MS)分析。其中工業(yè)分析參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB /T 212—2008。

后來，那個(gè)柯察金也曾請(qǐng)教過江大亮，問江大亮是用什么法子讓吉爾金娜傾倒的呢？江大亮就不懷好意地說：“你若是戴上個(gè)綠帽子，就會(huì)把你的男人功能增強(qiáng)好幾倍。”這個(gè)呆頭呆腦的柯察金真就買了頂綠帽子戴上了，過些日子又愁眉苦臉地對(duì)江大亮說：“我戴上綠帽子了，怎么還是吸引不住吉爾金娜呀？”江大亮就笑個(gè)稀軟，心里暗暗地說，真他媽的傻老毛子，罵人的話也當(dāng)真。

店主說：那個(gè)誰，我說不出來，她說你女朋友咯，她比你著急多了，她說你的摩托車早點(diǎn)修好你就早點(diǎn)能見她。我說你這男的也真是的，是你去泡妞又不是你的摩托車泡妞，你又不是用排氣管干人家的，要等什么摩托車修好。

5 微量元素富集特征

5.1 常量元素含量特征

δEu、δGd和δCe分別表示Eu、Gd和Ce元素的異常程度[18]，如果值小于1，說明該元素負(fù)異常。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)的δEu值介于3.03～11.28，平均5.23，均大于1；δCe介于0.62～0.78，平均0.72，Ce負(fù)異常。

在Citespace V界面中，選擇時(shí)間段為2008-2017年，選擇“Institution”作為Node type，設(shè)置Top 50 per slice為閾值，選擇MST算法精簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)，最后得到的研究機(jī)構(gòu)圖譜由92個(gè)節(jié)點(diǎn)、12條鏈接線構(gòu)成。節(jié)點(diǎn)為年輪狀，節(jié)點(diǎn)與研究機(jī)構(gòu)字體的大小跟該機(jī)構(gòu)總體頻次成正比[6]。

表3 各樣品比值

通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得研究區(qū)煤中15種稀土元素，通過處理分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并將其與目前公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比。微量元素含量如圖1所示，與中國(guó)值相比，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的元素含量遠(yuǎn)高于中國(guó)值。與世界值相比，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的元素含量遠(yuǎn)高于世界值。與上地殼值相比，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的元素含量遠(yuǎn)上地殼值?？梢娧芯繀^(qū)煤中稀土元素含量較高。

5.2 稀土元素的地球化學(xué)特征

MgO/CaO 值可以指示氣候變化，通常低值反應(yīng)為潮濕氣候，反之為干熱氣候。渝東地區(qū)W1井煤樣MgO/CaO介于0.03～7.50之間，平均值為1.21，由此可見渝東地區(qū)W1井處于溫暖潮濕的環(huán)境。

圖1 各煤樣微量含量的分布折線

元素標(biāo)準(zhǔn)化后的比值可以分析元素的富集程度，若LaN/LuN小于1，為重稀土富集；當(dāng)LaN/SmN<1且GdN/LuN>1，為富中稀土型；若LaN/LuN大于1，為輕稀土富集[18]。 如表4可知，研究區(qū)LaN值均遠(yuǎn)大于1，平均值為291.85；LuN值均大于1，平均值為28.98；SmN值均大于1，平均值為74.27；GdN介于0.9～21.58，平均值為10.03。7個(gè)樣品的LaN/LuN及LaN/SmN的比值大于1，表明研究區(qū)煤中元素為輕稀土富集。

Mg O/Al2O3比值可以反映水體鹽度，見表2，當(dāng)鎂鋁比值小于 1 時(shí)為淡水環(huán)境，比值介于 1～10 時(shí)對(duì)應(yīng)為海陸過渡性沉積環(huán)境，比值在 10 到 500 范圍內(nèi)時(shí)，水體鹽度較高；當(dāng)比值大于 500 時(shí)，為陸表海環(huán)境。由表3可知研究區(qū)MgO/Al2O3介于0.02～0.12，平均0.06，對(duì)應(yīng)表2中的鎂鋁比值可知，渝東地區(qū)W1井成煤環(huán)境為海陸過渡性沉積環(huán)境。

表4 標(biāo)準(zhǔn)化比值

實(shí)驗(yàn)測(cè)出了渝東地區(qū)W1井煤中常量元素氧化物含量。煤中常量元素氧化物以 SiO2和Al2O3為主，SiO2含量為 34.81%～50.83%，均值為42.98%；Al2O3含量為16.20%～28.82%，均值為21.58%； SiO2/Al2O3含量比為 1.72～2.42，平均2.03。其余依次是：Fe2O3(11.09%)、CaO(7.71%)、SO3(7.01%)、TiO2(2.65%)、K2O(1.50%)、Na2O(1.46%)、MgO(1.46%)、MNO2(0.03%)。

5.3 煤中稀土元素的分布模式

通過元素分配模式圖可以看出研究區(qū)元素的分布模式(圖2)，7個(gè)樣品整體趨勢(shì)類似，從左至右，由陡到緩。輕稀土元素部分變化較大，整體含量明顯高于趨勢(shì)平緩的中稀土和重稀土元素。圖2中Ce虧損，這與上文中Ce呈現(xiàn)負(fù)異常相對(duì)應(yīng)?？傮w特征與被動(dòng)大陸邊緣相似，這說明研究區(qū)煤沉積在被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境中。

圖2 稀土元素分布模式

6 結(jié)論

(1)7 個(gè)煤分層原煤水分(Mad)為1.42%～2.69%，平均2.03%；灰分(Ad) 含量為28.03%～92.28%，平均55.29%，為特高灰煤。

抗戰(zhàn)開始以后，南京政府摒除社會(huì)力量，建立起統(tǒng)一的合作行政體系，將農(nóng)業(yè)合作事業(yè)置于政府控制之下，形成對(duì)農(nóng)業(yè)合作事業(yè)的強(qiáng)制性制度推進(jìn)。在強(qiáng)制性制度安排之下，中國(guó)農(nóng)業(yè)合作事業(yè)完全喪失發(fā)展的自主性，無論從發(fā)展模式、發(fā)展速度亦或業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)等方面，均服從于政府的行政指令，農(nóng)業(yè)合作組織也被作為政府推行經(jīng)濟(jì)政策，維護(hù)政治統(tǒng)治的工具之一。在此背景之下，早期農(nóng)業(yè)合作事業(yè)的自助與互助性質(zhì)喪失殆盡。迄今為止，對(duì)抗戰(zhàn)以后農(nóng)業(yè)合作事業(yè)及合作金融問題尚缺乏系統(tǒng)性研究，尤其是1946—1949年間的研究基本處于空白。通過探討政府壟斷模式下農(nóng)業(yè)合作金融的興衰變革，透視在強(qiáng)制性制度安排下，中國(guó)農(nóng)業(yè)合作事業(yè)的被動(dòng)發(fā)展歷程。

(2)煤中常量元素氧化物以 SiO2和Al2O3為主，SiO2含量為 34.81%～50.83%，均值為42.98%；Al2O3含量為16.20%～28.82%，均值為21.58%； SiO2/Al2O3含量比為 1.72～2.42，平均2.03。其余依次是：Fe2O3(11.09%)、CaO(7.71%)、SO3(7.01%)、TiO2(2.65%)、K2O(1.50%)、Na2O(1.46%)、MgO(1.46%)、MNO2(0.03%)。渝東地區(qū)W1井成煤環(huán)境為溫暖潮濕的海陸過渡性沉積環(huán)境。

(3)研究區(qū)7個(gè)樣品中的15種稀土元素含量均遠(yuǎn)高于中國(guó)值、世界值和上地殼值。煤樣中LaN/LuN及LaN/SmN的比值大于1，表明研究區(qū)煤中元素為輕稀土富集。δCe平均0.72，Ce負(fù)異常。樣品輕稀土元素部分變化較大，整體含量明顯高于趨勢(shì)平緩的中稀土和重稀土元素。