周 銳

（安徽工業(yè)經濟職業(yè)技術學院，安徽 合肥 230051）

礦化帶（煤）是歷史時期一種特殊的地質產物，亦是一種重要的氣候敏感沉積物[1]。煤的沉積開始于晚泥盆世，在此之前由于木本植物在陸地上并不廣泛發(fā)育，煤的分布范圍很小。

通過對淮南地區(qū)礦化帶碳同位素分布規(guī)律的研究，不僅可以作為區(qū)域環(huán)境氣候變化的有效例證，還可以為泛大陸等全球性事件的研究豐富資料，同時也是利用礦化帶碳同位素進行古生代研究的又一次嘗試。

1 地質背景

淮南礦田位于安徽北部，華北板塊東南隅，東起郯廬斷裂，西至商丘-麻城斷裂，北抵蚌埠隆起，南鄰合肥凹陷[2]。煤田呈復向斜形態(tài)，主體構造線軸向為北西西-東西。礦化帶厚約740m，其中可采礦層總厚約為33m，可分為7個含煤段，主要為一套砂巖、粉砂巖、泥巖夾煤層的三角洲碎屑巖沉積體系[3]。

2 樣品采集與測試分析

2.1 樣品采集

本次研究的樣品均采自淮南地區(qū)不同礦中礦化帶內，包括山西組、下石盒子組和上石盒子組中的13個層位共207個礦化帶樣品（煤樣品），具體為山西組的1煤組11個樣、3煤組7個樣，下石盒子組的4煤組36個樣、5煤組24個樣、6煤組21個樣、7煤組29個樣、8煤組24個樣、9煤組4個樣，以及上石盒子組的11煤組24個樣、13煤組20個樣、14煤組1個樣、15煤組1個樣、17煤組5個樣。

2.2 測試與分析

對采集到的塊狀煤樣進行篩選和分樣，研磨過160目篩，然后取10g樣品放置于密封袋中以備測試。有機碳同位素分析采用高溫灼燒氧化法，用MAT-252型質譜儀測定CO2的δ13C值。測試結果以δ值表示：

其中R為13C/12C值，Sa為待測樣品，St為國際通用標準PDB，所測試樣品誤差在0.2‰以內。

3 結果與討論

3.1 煤中有機碳同位素豐度及變化趨勢

淮南地區(qū)礦化帶（煤）中δ13C值范圍基本穩(wěn)定在-22.28‰--26.13‰之間，平均值為-24.09‰，與中國及世界其他地區(qū)腐殖煤的有機碳同位素平均值進行對比，差異并不顯著?；茨厦褐笑?3C值從下向上顯示出逐漸正偏的特征，整體最大偏移量為1.36‰。

僅在5煤組和11煤組發(fā)生了明顯的負偏移現象，但偏移幅度較小，其中5煤組相比下部4煤組的偏移量為-0.46‰，而11煤組相較下部9煤組的偏移更小，僅為-0.27‰。

3.2 煤中有機碳δ13C值影響因素

3.2.1 煤有機顯微組分對δ13C值的影響

在淮南礦區(qū)二疊紀礦化帶（煤）有機顯微組分中，以鏡質組為主，含量為46.95%～80.00%，惰性組次之，占13.96%-40.88%，而殼質組含量最少，為5.4%-25.24%。由于深礦層有機顯微組分組成特征并沒有發(fā)生較大變化，因此沒有對淮南礦區(qū)二疊紀煤層δ13C值的變化產生貢獻。

3.2.2 植物對δ13C值的影響

前人的研究表明淮南地區(qū)二疊紀成煤植物主要為C3植物。現代C3植物的δ13C值一般較低，范圍多分布在-20‰--38‰之間，并且在（-27±2）‰區(qū)間內數據出現的頻率較高[4]?；茨系V區(qū)二疊紀煤層的δ13C值均落入現代C3植物碳同位素組成的典型范圍之內。

3.2.3 大氣CO2濃度對δ13C值的影響

大氣中低濃度的CO2限制了植物的光合作用，因此細胞為了盡可能利用CO2，在羧化反應中來不及對13C產生分餾，使植物的δ13C值升高；相反，高濃度CO2大氣環(huán)境下，羧化作用的阻抗能力明顯增強，植物對13C的辨別力提高，優(yōu)先選擇利用12C合成有機物，直接導致植物中更加富集13C，即δ13C值降低。

4 結束語

基于本次研究，得到的主要結論有：

（1）淮南地區(qū)礦化帶（煤）中δ13C值的變化范圍在-22.28‰--26.13‰之間，平均值為-24.09‰，落入全球腐殖煤礦的δ13C值范圍之內；

（2）淮南地區(qū)礦化帶（煤）中δ13C值出現逐漸正偏的總體變化趨勢主要源于全球大氣CO2濃度的不斷降低和區(qū)域氣候的干旱性演化；

（3）淮南地區(qū)礦化帶（煤）中碳同位素組成出現的小幅度負偏波動可能是由于大氣CO2中δ13C值的貧化所影響的。