煤炭是我国的主要能源,在未来很长时间内将仍然占据能源结构的领导地位。因此,研究煤中微量元素的含量及其分布特征,对于环境保护、煤炭资源利用和分析成煤环境具有理论和现实意义。论文采用X射线衍射、X射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱、碰撞池—电感耦合等离子体质谱、离子选择性电极和DMA-80汞分析仪等一系列分析测试方法测定了沁水盆地石炭—二叠纪煤及其顶底板和岩脉中的矿物、主量元素和微量元素,分析了微量元素在剖面上不同层位和平面上不同地区间的分布规律。根据扫描电镜和显微镜的显微观察,划分了煤中矿物的微观赋存特征。根据煤中矿物和微量元素的分布规律和显微赋存特征,分析了煤中微量元素的赋存状态,探讨了成煤环境对煤中微量元素分布的影响。结果表明,沁水盆地煤中矿物以粘土矿物(9.57%)为主,其次为氧化物(1.11%)、硫化物(1.02%)和碳酸盐矿物(0.54%)。太原组煤中粘土矿物、氧化物和硫化物的含量高于山西组,而碳酸盐矿物含量较低。有机硫是煤中硫的主要形态,平均占全硫的78%,只有在个别高硫煤中以黄铁矿硫为主。太原组煤中硫的来源较山西组具有多样性。煤中矿物的宏观赋存特征包括薄膜状方解石和浸染状黄铁矿、薄膜状黄铁矿、条带状黄铁矿和结核状黄铁矿,微观赋存特征包括薄膜状、条带状、晶粒状和浸染状的高岭石、黄铁矿、白铁矿和方解石等矿物。沁水盆地晚古生代煤中微量元素的含量整体较低,富集系数均在2以下。太原组煤中微量元素整体上大于山西组,盆地南部煤中微量元素整体上大于盆地北部。煤中砷主要赋存在黄铁矿和粘土矿物中,硒主要赋存在有机质和黄铁矿中,汞主要赋存在黄铁矿中,铀和铍主要被有机质束缚,有机硫决定了煤中U的富集,氟主要赋存在无机矿物中。稀土元素主要赋存在粘土矿物中,与Si、Al关系密切,Pearson相关系数分别为0.833和0.878,黄铁矿脉中富集稀土元素,含量为225.94μg/g,约有50%的稀土元素赋存在有机质中。沁水盆地煤中微量元素的分布是由成煤环境决定的。剖面上太原组由于受海水的影响较为强烈,煤中矿物和硫的含量较高,发育大量的黄铁矿脉,稀土元素和亲硫元素As、Se、Hg、Sb等元素均高于山西组。平面上盆地南部沉积物中粘土矿物含量高,煤中粘土矿物吸附的稀土元素大于盆地北部。