摘要：镓在煤与煤灰中的异常聚集逐渐受到重视，其广泛应用于现代工业和医疗中具有潜在的经济意义，煤中镓的富集为该金属来源提供了新的途径。详细分析了前人对煤中镓研究的相关文献，详细讨论了煤中镓的丰度等，对任一镓矿床来说，可能由多种地质因素引起金的富集沉淀其中可能是煤中镓富集的主要因素。且当煤被灰化后灰分中镓会进一步富集,其富集度可以高出原煤的几倍,甚至几十倍,达到工业利用价值。发展煤中镓的提取技术是很有必要的、前瞻性的工作,也是进行煤中伴生镓地质经济评价的基础。
关键词：煤；镓；丰度；赋存状态；迁移形式；富集原因
1研究进展
1.1煤中镓的丰度
地壳中镓丰度约为16.6ppm，沉积岩（粘土岩和页岩）中镓的丰度的平均值是30ppm，世界煤中镓含量多数值的范围在0.5ppm~17.9ppm。世界上已在多个国家的煤田中发现镓含量异常，如美国，英国，德国，乌克兰，俄罗斯，澳大利亚等，煤中镓含量多达1.5ppm~82.2ppm。中国各时代煤中镓的含量的算数平均值为6.52ppm，分布范围为0.05ppm~170ppm，在各聚煤期中，石炭~二叠纪煤中镓的算数平均值最高，为9.88ppm，华南晚二叠世煤中镓的含量的算数平均值为5.7ppm，北方早、中侏罗世煤中镓的含量算数均值最低，为2.79ppm。个别原煤样镓含量极高，远远超过最低工业品位。
1.2煤中镓富集的地质因素
Ga作为煤中伴生元素，在煤中富集，是多种地质因素以及元素本身的物理化学性质共同作用的结果。已有大量研究表明煤中元素Ga的富集是多种因素叠加的结果，并在成煤作用的泥炭化与煤化作用阶段及成煤后的风化氧化阶段一直存在。这些因素包括成煤植物种类、泥炭沼泽类型（供水条件）、陆源区母岩性质、沉积环境、火山活动、生物（植物、微生物）作用、顶板沉积成岩作用、构造活动、岩浆热液活动、地下水活动等。从时间上来看，煤中元素富集主要有4个时期：成煤前期阶段、同生作用阶段、煤化作用阶段和后生作用阶段。因此，要了解煤中Ga的富集机理，就首先要了解煤中Ga的物质来源。
1.2.1低温热液作用
广布在中国西南地区的峨眉山玄武岩是目前国际地学界公认的中国唯一的火成岩省，并在二叠纪时期曾发生大规模岩浆活动。黔西南地区煤层多形成于晚二叠世，也是贵州最为强烈、持续时间最长、规模较大的一次峨眉地幔热住活动，加之贵州西南部安龙、兴仁、贞丰一带的环境较为闭塞，属台地相与台地边缘斜坡相的过渡地带的沉积环境，导致大量的Au、As、Sb、Ga等微量元素随岩浆和低温热液进入沉积盆地并沉淀于含煤地层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因而推测在峨眉山玄武岩浆喷发期间，伴随着海底火山热液活动，大量含Ga、As、Sb及其它微量元素的岩浆热液进入沉积盆地，进入龙潭组含煤地层，并在燕山期构造作用下，这些分散存在的Ga、As、Sb等元素发生活化迁移，沿褶皱、断裂等构造薄弱带运移，并在通过煤层时，被黄铁矿捕获在局部地段富集，结果形成金矿床附近煤层Ga等微量元素的异常。表明煤中Ga的物质来源、形成过程与卡林型金矿有着很强的相关性。
纵多研究者都认为低温热液为煤中微量元素的富集有着举足轻重的作用。代世峰等（2005）和Ding等（2001）通过研究认为低温热液流体是控制黔西南煤中微量元素富集的主控因素。低温热液作用主要表现在硅化和黄铁矿化。热液黄铁矿主要呈五角十二面体、不规则细粒状、球粒状、胶状，少数为立方体，为后期热液蚀变改造。通过观察发现研究区煤中黄铁矿主要以脉状充填形式存在，这与低等生物成因和同沉积成因的黄铁矿具有显著的差异，表明该区后生热液矿化作用非常活跃，为后生低温热液成因。
1.2.2陆源影响
黔西南晚二叠世含煤岩系的物源区主要为康滇古陆，特别是西部陆相区和海陆过渡相沉积区的物质来源为西部玄武岩高地。由于早二叠世至晚二叠世初贵州西北部发生大面积的玄武质岩浆喷溢，形成玄武岩山地。加之东吴运动导致海水退缩，黔西南地区上升为陆，长期遭受风化剥蚀。玄武岩分布区成为晚二叠世聚煤盆地主要陆源母质供给区。据贵州地矿局（1987）325个样品的统计，发现玄武岩中一些元素如Cr、Ni、Co、V等含量较高，导致黔西南晚二叠煤中这些元素的含量要高于晚三叠火把冲组。由此可见，由于聚煤盆地的陆源区母岩是泥炭聚集期时主要的无机质供给，陆源区母岩性质对煤中Ga的含量与分布也具有一定的控制作用。
2现存不足与研究趋势
煤是一种特殊的有机岩石，在成岩过程，释放或裂解出大量有机与无机气体，这些渗透能力很强的气体，能萃取出围岩中的分散金属元素，形成有机络合物的形式迁移。这些多种能源矿产共存于同一盆地（同一构造背景环境），对其演化的时空过程应进行整体研究。然而，与煤共生的金属矿床、有机质与成矿金属元素的成因联系、聚煤盆地的各期次演化与成矿作用的关系研究、同盆地各类能源矿产的内在成因联系等方面的研究均极少。
已有文献表明煤中有机质对煤中稀有元素的沉淀起吸附作用和络合作用，但缺乏具体的实证研究。在物理—化学—生物成分非常复杂的天然介质条件下，稀有元素如何与煤中有机质能直接相互发生作用并形成稳定的化合物并导致稀有元素的沉淀富集机理仍不十分清楚，有待深入研究。此外，在成煤作用早期，泥潭沼泽中存在大量的腐殖酸、富里酸以及有机官能团（-COOH，-OH，-SH，-NH等），它们与稀有元素在分子尺度上的相互作用机理和具体方式也有待研究。
3结语
对煤中镓的物质来源、赋存状态及物质载体没有统一的科学认识；镓在煤变质过程中的迁移机理也值得探讨，也缺乏具有说服力的煤中镓富集、赋存特征的地球化学模式。同时，对镓在煤燃烧过程中的散逸规律如何？能否在灰中二次富集？镓主要是赋存在飞灰还是底灰中？又以何种形式赋存在灰中？这些问题又能否被提取利用等问题没有开展系统的研究工作。
参考文献
[1]朱炎铭，陈尚斌，王道华，等．煤中金的研究现状及其展望[J]．地球科学进展，2010，25(8)：794-799．
论文作者:苗峥 韩向阳
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/6
标签：玄武岩论文; 作用论文; 黔西南论文; 盆地论文; 岩浆论文; 含量论文; 稀有元素论文; 《科技新时代》2018年10期论文;