运用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、离子选择电极(ISE)、显微镜光度计和煤化学等方法,对山东济宁矿区的高硫煤(太原组16号煤层)与低硫煤(山西组3上煤层)剖面的煤岩、煤质和煤地球化学特征进行研究。高硫煤中微量元素在垂向上呈现显著的变化规律:(1)Sr含量从煤层底板到顶板呈增高趋势,而Ba含量则相反;因而Sr/Ba比值从下向上呈逐渐变大趋势(0.04～47.7);(2)Th/U比值从下向上也呈逐渐变大趋势(0.2～37.1);(3)As含量在煤层顶板石灰岩(26.1μg/g)、透镜状黄铁矿夹层(14.7～19.3μg/g)中较高;(4)V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Zn等元素在煤层底部和顶部分层中含量较高,而在煤层中部分层中含量较低;(5)Nb、Ta、Zr、Hf、Ga等元素从煤层的底部到顶部呈逐渐降低趋势;(6)煤中稀土元素总量(REE),除透镜状黄铁矿夹层(第2、4、11分层)外,其它分层(第1、3、5、6、7、8、9、10分层)显示从上往下逐渐增高之规律性。低硫煤中微量元素的分布和垂向变化与高硫煤明显不同:As含量在14个煤分层中都较低(1.03～3.37μg/g),Sr/Ba比值从下向上变化不大(0.4～2.2),各个煤分层中稀土元素总量(REE)呈现随灰份含量增高而增高的变化趋势,低硫煤与高硫煤的稀土元素分布模式差别很大。上述研究结果表明济宁矿区高硫煤与低硫煤在地球化学特征上的差别,反映了上石炭统太原组与下二叠统山西组沉积环境和聚煤条件的差别,具有指相意义;太原组16号煤层中富集的硫及有害微量元素,对环境具有潜在危害。

国家重点基础研究发展计划“973计划”项目(编号2006CB202200)；煤炭资源与安全开采国家重点实验室(中国矿业大学)开放课题(编号2007-01)资助；