对煤中微量元素特征的研究,不仅有助于探讨成煤物质起源和成煤环境,也对煤中开发新能源和燃煤过程对人类及环境的影响方面有重要意义。本文主要研究哈尔乌素矿区6#煤层中的微量元素和成煤环境。哈尔乌素露天煤矿位于内蒙古自治区准格尔煤田的中部,是我国设计产能最大的露天煤矿。文中以煤岩学、矿物学、有机地球化学、沉积学、煤田地质学等相关学科理论为指导,运用偏光显微镜、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、扫描电镜、有机抽提、气相色谱等实验仪器和方法,探讨了煤中微量元素的含量水平、赋存状态、富集机理和煤的显微组分及有机质特征,并分析了煤相、物源与成煤环境。研究结果表明,哈尔乌素6#煤中微量元素Li、Ga、Pb、Bi和U五种元素相对富集,其中Li、Pb、Bi这三种元素的富集系数大于1。有害元素Cd、Pb、U、V在煤样和夹矸样品中的含量均超过了中国值、华北石炭二叠值和美国值,富集系数大于0.60,应预防污染。在煤层垂直剖面的中上部,煤中微量元素的总含量较高。6#煤的显微组分以镜质组和惰质组为主,壳质组最少。6#煤中的矿物以粘土矿物为主,包括碎屑粘土矿和高岭石,其他矿物有方解石、黄铁矿、石英等矿物。微量元素与有机显微组分的相关性较弱,与矿物关系密切。可溶有机质中芳香烃占优势,成煤母质以陆源高等植物为主,也有低等水生生物的输入。6#煤发育在半咸水-淡水三角洲平原,地下水条件较弱,煤层从底板到顶板覆水强度大体呈现强-弱-强的趋势,并在富氧条件和贫氧条件中震荡变化,可划分为3种煤相类型,即干燥森林泥炭沼泽相(包括2个亚相)和芦苇泥炭沼泽相。整个成煤过程是在海退背景下完成的,其中又分为11个次级海进海退相序。成煤环境主要处于弱氧化-还原环境。微量元素在不同泥炭沼泽类型中分布情况也不同,Li、Ga、Pb、Bi、U五种元素在三种泥炭沼泽类型中均有不同程度的富集,其中Li在低位沼泽中富集程度达到最大,而亲硫性元素Pb、Bi、U在浅覆水森林泥炭沼泽中含量较高。