煤及煤系地层部分岩石可富集稀土及其他稀散元素。淮南煤田是华东地区最重要的能源基地,煤炭资源丰富,东临郯庐断裂,区内燕山期岩浆活动强烈,煤系地层为海陆交互相沉积环境的产物,特殊的大地构造、岩浆活动和沉积环境可能导致煤系地层部分岩石稀有元素富集。煤和煤系地层共伴生稀有元素的研究为该区煤炭资源的综合和可持续利用提供科学依据。本文以淮南煤田顾桥矿为研究对象,采集了下石盒子组4-1煤层下伏铝质泥岩样品,进而采用光学显微镜、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等仪器分析测试了样品的矿物组成、主量元素、微量元素和稀土元素的含量,综合矿物学、地球化学和矿床学等理论,研究了该层铝质泥岩的地球化学特征,探讨了其沉积环境及物质来源,最终对共伴生的稀有元素资源潜力进行了综合评价。结果表明:(1)顾桥矿铝质泥岩的矿物组成以高岭石、菱铁矿和石英为主,偶见片钠铝石(GQ03),高岭石普遍存在表明沉积盆地距离物源区较远。铝质泥岩基底为微晶和隐晶质,鲕粒、团块和碎屑矿物颗粒分散在基质中。高岭石、石英和菱铁矿形态较多,鲕状高岭石和结核状菱铁矿表明其为同生成因。(2)相对中国上陆壳的元素背景值,顾桥矿下石盒子组铝质泥岩中Al2O3、Fe2O3和TiO2富集,SiO2和碱金属氧化物亏损;Ag极强烈富集,Cd强烈富集,Li、B、Cr、Ni、Ga、Ge、Zr、In、Hf和Bi元素富集,Sc、V、Zn、Sn、W和Pb元素含量正常,元素 Be、Co、Cu、Sr、Nb、Mo、Cs、Ba、Ta、Th、U 以及稀土元素含量亏损;(3)样品GQ01稀土元素含量最高,LREY较HREY富集,且Ce和Eu均负异常;样品GQ02和GQ04中MREY稍富集,HREY明显富集,稀土元素间分馏明显,GQ02呈Ce和Eu正异常,GQ04呈负Ce正Eu异常特征;GQ03稀土元素含量最少,分配曲线近水平,HREY稍富集,Ce和Eu均正异常;La/Y值表明稀土元素分配受到介质酸碱度的影响。Ce异常表明虽该批铝质泥岩样品来源于同一煤矿,但其沉积的微环境仍有较大的差异。(4)B和Ga含量、La/Y和Sr/Ba等地球化学指标表明顾桥矿下石盒子组铝质泥岩为淡水影响的弱酸-弱碱性陆相沉积环境的产物,Sr/Cu显示古气候条件较干旱炎热,U/Th、V/Cr和Ce异常等表明介质条件呈弱还原-弱氧化性,Al2O3/TiO2、Zr/Hf和Eu异常表明顾桥矿铝质泥岩源岩为中酸性岩石。(5)淮南煤田下石盒子组铝质泥岩的铝硅比未达到边界品位,适合作一般耐火粘土使用;铝质泥岩中Ga达到工业品位,而V、B、Co、Ni、Nb、Zr和稀土元素等伴生元素均未达到边界品位。图[10]表[3]参[137]