作者:Shifeng Dai et al. 来源:Minerals 发布时间:2022/1/26 18:24:24
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2021年“全球高被引科学家” 代世峰教授文章:云南晚二叠世C1煤层矿物质成因和赋存模式 | MDPI Minerals

论文标题:Mineral Matter in the Late Permian C1 Coal from Yunnan Province, China, with Emphasis on Its Origins and Modes of Occurrence(云南晚二叠世C1煤层矿物质成因和赋存模式)

期刊:Minerals

作者:Shifeng Dai et al.

发表时间:25 December 2020

DOI:10.3390/min11010019

微信链接:

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MzEzNjgxMQ==&mid=2650043464&idx=1&sn=

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期刊链接:

https://www.mdpi.com/journal/minerals

祝贺

日前,MDPI Minerals期刊编委、中国矿业大学 (北京) 代世峰教授,因其在煤地质学和煤系战略性金属成矿方向取得的杰出成就,被授予国际有机岩石学会 (The Society of Organic Petrology) 最高奖——John Castaño奖[1]。John Castaño奖也是国际有机岩石学会的终身成就奖,旨在颁发给在有机岩石学领域取得杰出的科研和教育成就、为推动学科发展做出突出贡献的学者。据悉,代世峰教授是历届获奖者中最年轻的科学家。与此同时,科睿唯安 (Clarivate Analytics) 公布了2021年“全球高被引科学家” (Highly Cited Researchers 2021) 榜单,代世峰教授在2019-2020年两次入选后再次上榜[2],在地球科学领域具有重要的学术影响力。

图为代世峰教授。今年的John Castaño奖由中国矿业大学 (北京) 代世峰教授和西班牙国家煤炭研究所的Isabel Suárez-Ruiz教授共同获得。

在2016年应邀担任Minerals期刊编委以来,代世峰教授先后组织创建“Minerals in Coal”[3]和“Toxic Mineral Matter in Coal and Coal Combustion Products”[4]两个特刊:2016年担任客座编辑的特刊“Minerals in Coal”发文23篇 (相关电子书可线上免费下载阅读);2018年担任客座编辑的特刊“Toxic Mineral Matter in Coal and Coal Combustion Products”发文16篇,迄今为止已被引用156次。基于以上两个特刊的成功开设,代世峰教授和澳大利亚新南威尔士大学的David French博士于2018年起在Minerals开设专题“Minerals in Coal and Coal Combustion Products”,持续收录相关主题的高质量论文,截至2021年11月26日,该专题已收录25篇论文,为期刊发展做出了重要贡献,欢迎广大学者继续投稿。本篇文章选取代世峰教授团队在该专题新近发表的一篇论文,以飨读者。

图为代世峰、王西勃和赵蕾主持编辑的《煤中矿物质和微量元素》一书,是该专刊在2015-2016期间收录文章的基础上汇著形成,

可于MDPI Books网站在线阅读 (https://www.mdpi.com/books/pdfview/book/486)。

图为代世峰教授和澳大利亚新南威尔士大学的David French博士开设的专题“Minerals in Coal and Coal Combustion Products”。

煤中矿物质是影响煤质的重要成分,其含量、赋存状态和组合类型不仅能够指示泥炭沼泽沉积、煤化作用和区域地质构造过程,还能够辅助评价煤炭开发利用造成的环境和人体健康影响。研究表明,煤中矿物质成因复杂,主要有物源区碎屑输入、生物成因、热液流体和火山灰四种来源类型。其中,煤中的火山灰,作为标志性地层和有效的放射性定年研究对象,不仅能显著降低煤质,碱性的火山灰也会造成煤中铌 (Nd)、钽 (Ta)、锆 (Zr)、铪 (Hf)、钇 (Y) 和稀土元素等关键金属的富集。

中国云南省晚二叠世煤层记录了泥炭沉积和峨眉山地幔柱演化过程。煤层中赋存的高含量纳米级石英颗粒和富铁铝硅酸盐矿物,在后期室内燃烧过程中会大量释放,造成该地区的女性罹患肺癌几率全球最高。近期证据表明,C1煤层中丰富的磁绿泥石/鲕绿泥石层间矿物是致癌过程中激活炎症反应的元凶。因此,查明该煤层火山灰的矿物成分、赋存状态和成因模式,对于煤炭清洁开发和环境友好利用具有重要意义。

基于此,代世峰教授团队联合俄罗斯科学院的Victor P. Nechaev博士和新南威尔士大学的Ian T. Graham博士,对中国滇东地区晚二叠世C1煤层进行系统采样 (图1),利用X射线荧光光谱、镜质体随机反射率测试、X射线衍射分析和高分辨率扫描电镜等测试技术,对该煤层中矿物质和蚀变火山灰层,特别是磁绿泥石/鲕绿泥石层间矿物展开了精细的煤岩学、煤地球化学和矿物学研究。

图1. 对中国云南晚二叠世C1煤层的系统性采样。

研究内容

研究结果表明,C1煤层为中高灰分、低硫的烟煤,主要矿物组成为石英、层间磁绿泥石/鲕绿泥石矿物,以及高岭石、伊蒙混层、方解石、锐钛矿、黄铁矿、烧石膏、黄铜矿和磷酸盐等矿物 (图2)。低温热液作用是该煤层在成岩阶段矿物成分变化的主要影响因素。泥炭沉积期和压实作用前,富硅热液流体沉淀导致自生石英大量形成。植物胞腔充填的方解石可能由茅口组灰岩淋滤形成。煤中的磁绿泥石/鲕绿泥石层间矿物来源于富铁、镁的热液流体沉淀,很可能在石英形成之后产生。煤层底板的磁绿泥石来源于高岭石与热液流体的相互作用。此外,黄铁矿、石膏、黄铜矿、锐钛矿和磷酸盐矿物,来源于多期次的热液流体。

图2:中国云南晚二叠世C1煤层矿物的扫描电镜特征 (Kao:高岭石,Qtz:石英,Ana:锐钛矿, B/C:磁绿泥石/鲕绿泥石间层矿物,I/S:伊蒙混层,Rha:磷稀土矿,Chal:黄铜矿)。

多期次的火山灰降落也是煤层形成演化的重要地质事件。煤层中4层薄粘土岩 (夹矸),以隐晶质和蠕虫状的高岭石为主,并含有少量的高温石英、锆石、磷灰石、独居石和锐钛矿。这种夹矸表现出高的Al2O3/TiO2和负铕异常,表明很可能来源于酸性火山灰。

研究意义

基于精细的矿物赋存状态和微量元素研究,本文研究结果表明,C1煤层底板为凝灰质的粘土岩,其主要成分为蚀变后的铁镁质火山灰物质,来源于峨眉山大火成岩省的高Ti玄武岩,而非物源区的碎屑矿物。该研究结果对于指示煤中火山灰来源,丰富煤地球化学研究有重要意义。

参考文献

1. The John Castaño Honorary Membership Award. Available online: https://www.tsop.org/Castano_award.html (accessed on 26 November 2021).

2. Clarivate. Highly Cited Researchers 2021 recipients. Available online: https://recognition.webofscience.com/awards/highly-cited/2021/ (accessed on 26 November 2021).

3. Special Issue "Minerals in Coal". Available online: https://www.mdpi.com/journal/minerals/special_issues/minerals_in_coal (accessed on 26 November 2021).

4. Special Issue "Toxic Mineral Matter in Coal and Coal Combustion Products". Available online: https://www.mdpi.com/journal/minerals/special_issues/toxic_mineral_matter (accessed on 26 November 2021).

原文出自Minerals 期刊

Li, X.; Dai, S.; Nechaev, V.P.; Graham, I.T.; French, D.; Wang, X.; Zhao, L.; Zhao, J. Mineral Matter in the Late Permian C1 Coal from Yunnan Province, China, with Emphasis on Its Origins and Modes of Occurrence. Minerals 2021, 11, 19.

期刊简介

主编:Paul Sylvester, Texas Tech University, USA

期刊于2010年创刊,现已被SCIE、Scopus等重要数据库收录,JCR类别排名:地球化学与地球物理学42/88 (Q2);采矿和选矿9/21 (Q2);矿物学11/30 (Q2)。其研究范围涵盖矿物学、经济矿物资源、矿物勘探、创新的采矿技术以及矿物加工方面的广泛领域。

2020 Impact Factor: 2.644

2020 CiteScore: 3.10

TFD*: 14.8 Days

MPT*: 40 Days

*TFD: First Decision Time;MPT: Median Publication Time

 
 
 
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