云南勐撒盆地煤中鍺成因探討

陸龍 龐斌 龐查花 王雄

摘要：論文以幫賣盆地毗鄰的勐撒盆地為研究區，基于區內地層、構造、巖漿活動以及盆地沉積環境演化特征等分析，探討了盆地的形成機理，總結了區含煤地層、含煤性及煤層特征，在此基礎上，進一步研究了煤中鍺等伴生元素的地球化學特征。

關鍵詞：勐撒盆地;元素分析;煤中鍺成因;

Abstract：The purpose of this paper was analysing other area’s coal whether enrich Ge or other associated elements in coal. This dissertation chose Mengsa Basin， which adjacent Bangmai Basin， as the research area. Through the analysis of the regional stratigraphy， tectonics， magmatic activity and the characteristics of depositional enviroment evolution of MengsaBasin，the formativemechanismof the basin， coal-bearing stratum， coal-bearing property， coal seam character，and coalaccumulation pattern had been studied， then on this basis， the geochemistry of Ge and other associated elements in coal was futher studied.

Keywords：Mengsa Basin;Elements Analysis;Geochemical characteristics of Ge

1勐撒煤礦區煤中鍺賦存特征（The occurrence characteristics of Ge in Coal in Mengsa Basin）

煤中鍺的存在形式以與有機質形成牢固的化學結合態為主，一部分鍺呈吸附態，煤中極少部分鍺可能以類質同象狀態-鍺硅酸鹽的形式存在（張淑苓等，1987）。

煤中各種元素之間存在不同程度的內在聯系，運用Excel和SPSS軟件對煤中的13種伴生元素進行相關性分析和R型聚類分析，從而研究煤中Ge元素的賦存狀態和富集規律。

1.1相關性分析

應用Excel軟件對以上伴生元素進行相關性分析，分析結果見表1-1。依據統計學中樣本的相關系數r來判斷相關性的強弱。相關系數的范圍在-1和+l之間。|r|≥0.8，表示顯著相關;0.5≤|r|0.8，表示中等相關;|r|0.3，表示相關不明顯，說明變量之間的相關程度較弱，可視為不相關。

由表5-4可以看出，煤中Ge與TiO2呈中等正相關（0.73），Ge與SiO2呈中等正相關（0.50），與其余元素不相關或者呈負相關。

1.2R型聚類分析

R型聚類分析是以各種元素（常量元素、微量元素）之間的相關關系進行聚類組合的，不同的元素組合反映了不同的沉積環境的地球化學特征，以及各種古構造、古氣候、古水文條件。因此，對于物理化學及地質地理條件相似的環境，其沉積物的共生組合也相近。

本次實驗的采用R型聚類分析，聚類方法為質心聚類法，間距為皮爾森相關性，標準轉換值為1的最大量。聚類結果見圖1-1。

由圖1-1可知，勐撒煤礦區的微量元素可以分為3個大的族群：

（1）第一個族群包括P、Cl、TiO2、Ge、MgO、CaO、SO3、Ga、Al2O3、Fe2O3、SiO2，而Al2O3、Fe2O3和SiO2是主要的成灰組分，因此Ge可能賦存在粘土礦物中。

（2）第二個族群包括As。

（3）第三個族群只包括F。

綜上分析，煤中鍺元素與成灰組分的相關性較差，因此煤中鍺可能主要以有機態的形式存在，也可能有一小部分賦存在粘土礦物中。

2 勐撒盆地煤中鍺成因分析（Genetic Analysis of Ge in Coal in Mengsa Basin）

2.1煤中鍺成因分析

煤-鍺礦床已經成為世界上工業用鍺的主要來源。世界煤中鍺的含量均值為2.2μg/g，世界煤灰中鍺的含量為15μg/g。

關于煤中鍺的成因， 曾先后提出過同生（即煤中鍺從成煤植物中繼承而來）和后生（即煤中鍺在成煤期間（包括泥炭化階段）或其后從周圍水體中吸收而來）兩種不同的觀點。后來的研究逐漸發現：①鍺是植物生長的毒性元素，即使植物灰中的鍺含量也較低;②并非所有的煤層都含鍺，鍺含量較高的煤畢竟是少數;③在同時代由同種環境條件下生長的同類植物群所形成的煤，其鍺含量極不相同;④礦化煤層中的鍺含量與煤層厚度呈反比關系;⑤礦化煤層中鍺在剖面上的分布具有一定的規律性： 鍺主要富集在煤層頂、底部而中部很少，只有當煤層很薄時，鍺含量在剖面上的分布才是相對均一的;⑥煤中鍺含量與圍巖滲透性有關，高滲透性的圍巖有利于鍺富集。由于這些現象的相繼發現，目前人們幾乎已公認，煤中鍺主要不是從成煤植物中繼承而來，而主要是在成煤（包括泥炭化階段）期間或其后從外界獲取的。

2.2臨滄勐撒盆地煤中鍺成因分析

臨滄超大型鍺礦床的形成在沉積、成巖和熱液改造階段都有鍺的輸入。在沉積階段，鍺主要源于盆地西緣的白云母花崗巖的風化作用，鍺元素被淋濾進人湖盆，被湖水中的低等生物和腐殖酸富集。在之后的泥炭化階段，在腐殖酸凝膠的生成的同時，這些凝膠體吸附和配合沉積物中的鍺。早期成巖階段，與腐殖酸結合的鍺在堿性還原條件下，發生轉移進入到腐殖體的結構中。最后，在熱液改造也對鍺起到富集作用，循環加熱的天水或來自基底的流體經過處于構造軟弱帶中的煤層時，SO42-被還原，生成熱液黃鐵礦，同時沉淀出方解石（盧家爛，2000）。

已有研究表明，在同種鍺背景值地區的富硅熱水溶液，可以比其他地表水體攜帶多得多的鍺。因此，從理論上推測，如果礦化煤層中的層狀硅質巖為熱水成因，那么臨滄鍺礦成礦的特殊性就很可能主要是通過該區比其他含鍺煤區域有更加充足的鍺源（通過形成硅質巖的熱水溶液）供給來實現的，研究臨滄鍺礦中硅質巖的特征及其與鍺成礦的關系，可能是揭示鍺為何能在煤中形成超大型礦床，以及為何就在臨滄幫賣盆地等的煤中形成超大型礦床的關鍵所在。

而勐撒盆地煤夾層中并未富含硅質巖，因此勐撒礦煤中的鍺元素不是來自富硅熱水溶液。礦區內也未見巖漿活動，因此可以推斷煤中鍺并非受到熱液改造形成的，因此勐撒盆地煤中鍺可能主要來自成煤植物（植物在其生長過程中，通過吸收養分逐漸汲取了地下水中的鍺）。

2.3盆地成因類型對煤中鍺含量的影響

臨滄超大型鍺礦床位于臨滄幫賣盆地北翼中北部。幫賣盆地沿北西330°方向展布，巖層向盆地中心傾斜，傾角一般30°，為一不對稱的山間斷陷盆地。盆地東翼出露地層較全，厚度大，煤層少而薄，巖層產狀平緩，未見鍺礦化;西翼地層出露不全（缺失N13～N14），煤層多而厚，巖層產狀陡，傾角達50°，為鍺主要礦化區，礦化范圍長600m，寬400余m，面積約0.25km2。

幫賣組不整合覆于花崗巖之上。花崗巖是盆地的物源區，ω（Ge）=1.7×10-6，是鍺礦床最重要的物質來源。大量的花崗巖為成礦提供豐富礦源，在地下水、地熱水、斷裂的作用下，成礦物質不斷地運移，經過沉積作用，特別是泥炭層吸附和絡含作用，而形成了較富的鍺礦床（李余華，2000）。

臨滄超大型鍺礦床主主要特點是（張淑苓等，1987）：①鍺礦體產于基底古地形凹陷、溝谷和拐彎處，距基底越近，礦越好。②受巖相、層位及巖性控制：礦富集于盆地西部邊緣，該區屬于封閉一半封閉環境的泥炭沼澤相;大部分鍺集中于N12煤層中（約占93%），少量產于N12的含炭砂巖和N11頂部的含炭花崗質碎屑砂巖中，在N13與N14煤層中只見零星礦化。

分析幫賣盆地鍺礦床成因可以得出，成礦可分為植物富集、沉積富集、成巖富集及后生改造富集四個階段：成煤植物生長時吸收鍺奠定了初步基礎;當盆地進入早期泥炭化階段，由蝕源區遷移來的鍺被有機質等吸附形成預富集;成巖階段孔隙水使物質重新遷移聚集，致使鍺富集成礦;繼之后生階段地下水的作用，使鍺更進一步富集。其中，地下水、地熱水、斷裂的作用下，成礦物質不斷地運移，是幫賣盆地鍺礦床成礦的必要條件。

而勐撒盆地成因還與由巖溶塌陷有關，即在區域控盆斷裂背景下，并在可溶性巖溶發育區上覆蓋松散蓋層巖土體在內外力條件作用下產生破壞、塌落形成的巖溶塌陷盆地。沒有與鍺的最重要來源——花崗巖基底不整合接觸的地層，不利于鍺元素的運移。勐撒煤礦區處于沉降斷陷帶的中部，面積較大，中新統沉積層厚，區內構造簡單，沒有地熱水運移成礦物質的通道，僅僅依靠成煤植物生長時吸收的鍺和沉積過程富積的少量鍺，無法形成鍺礦床。因此，勐撒盆地成因類型不利于鍺元素的運移是勐撒煤礦區煤中鍺含量較低，不能形成鍺礦床的主要原因。

3 結論（Conclusions）

（1）伴生元素地球化學特征為：所有煤層鍺（Ge）的含量普遍為1-2ug/g，垂向上、橫向上均無明顯的分布規律，也均達不到最低工業開采品位要求，無開發利用價值。然而，勐撒盆地煤中As、F和Ga等元素含量高出世界煤平均值，明顯富集，這與毗鄰的幫賣盆地存在明顯差異。

煤中鍺元素與成灰組分的相關性較差，因此煤中鍺可能主要以有機態的形式存在，也可能有一小部分賦存在粘土礦物中。而勐撒盆地煤夾層中并未富含硅質巖，因此勐撒盆地煤中的鍺元素不是來自富硅熱水溶液。礦區內也未見巖漿活動，因此可以推斷煤中鍺并非受到熱液改造形成的，因此勐撒盆地煤中鍺可能主要來自成煤植物。

（2）通過與幫賣盆地超大型鍺礦床成因對比分析認為，幫賣鍺礦床中的鍺主要來源于花崗巖，在地下水、地熱水和斷裂的作用下，運移到煤層中富積。而勐撒盆地的成因類型與溶巖斷陷盆地有關，區內構造簡單，沒有地熱水運移鍺成礦物質的通道，是勐撒煤礦區煤中鍺含量較低，不能形成鍺礦床的主要原因。

參考文獻

[1]李余華. 臨滄鍺礦床地質特征[J]. 云南地質，2000，03：263-269.

[2]張淑苓， 王淑英， 尹金雙. 云南臨滄地區幫賣盆地含鈾煤中鍺礦的研究[J]. 鈾礦地質，1987（05）：267-275.

[3]羅星云， 張永宏. 云南新近紀聚煤盆地特征及成因類型[J]. 中國煤炭地質， 2013， 09：10-17.

[4]戚華文，胡瑞忠，蘇文超，瞿亮. 臨滄超大型鍺礦床熱水沉積成因的厘定[J]. 礦床地質，2002，S1：824-826.

[5]姚六三. 云南斷陷巖溶盆地形成機理及模型的建立[J]. 中國巖溶， 1984， 02：53-60.

[6]喻亦林. 滇西臨滄褐煤放射性水平及區域污染分析[J]. 地球與環境，2007，02：147-153.

作者簡介：陸龍（1983-），男，寧夏中衛人，地質工程師，從事煤田地質勘查工作