山东黄河北煤田宾夕法尼亚纪高硫煤中铀的富集机制与控矿因素：矿物学与元素地球化学研究

本文聚焦山东黄河北煤田宾夕法尼亚纪11号高硫煤中铀(U)的富集特征，通过矿物学(NH4-伊利石、黄铁矿等)与元素地球化学(Al2O3/TiO2-Nb/Yb比值、REY分布模式)分析，揭示铀的有机-无机复合赋存形式及早期成岩阶段海水渗透与热液活动的协同控矿作用，为华北高硫煤关键金属资源评价提供新依据。

　　

Highlight

铀在煤中的富集对理解成矿过程及评估资源潜力至关重要。尽管华南超高有机硫(SHOS)煤中铀的地球化学行为已有大量研究，但华北重要高硫煤产区——山东黄河北煤田的铀富集机制仍不明确。

Geological setting

黄河北煤田位于山东省北部，是鲁西隆起最北端的含煤区，整体构造平缓但边缘断层发育显著，受郯庐断裂带控制。其石炭-二叠纪海陆交互相煤系地层受多期热液活动影响。

Samples and analytical methods

研究采集了赵官煤矿12件煤及顶底板样品，通过工业分析、硫形态测定、X射线衍射(XRD)及稳定同位素(δ¹³C_VPDB、δ¹⁸O_VPDB)分析，结合电子探针(EPMA)解析矿物组成与元素分布。

Proximate analysis, sulfur, and vitrinite reflectance

11号煤属超低灰分(<10%)高硫煤(平均硫含量3.44%)，铀在顶部煤分层中富集达89.3 μg/g，与Mo、V共沉淀于灰岩顶板下。

Sedimentary provenance

Al₂O₃/TiO₂比值(15.2–22.6)与REY配分模式表明煤系物源主要来自北秦岭造山带中酸性岩体。

Conclusions

铀富集受控于成岩早期海水渗透形成的还原环境，部分以铀矿(UO₂)形式存在；NH₄-伊利石、黄铁矿等矿物组合指示多期热液活动，碳酸盐的C-O同位素进一步验证热液流体贡献。该煤具资源开发潜力。