葡萄牙Pej?o煤田Douro石炭纪盆地沉积、成岩与热液过程的地球化学、岩石学及矿物学证据解析

为解决葡萄牙Douro石炭纪盆地(DCB)沉积演化与成矿机制不明的问题，研究人员通过整合岩石学、地球化学与矿物学分析，揭示了Pej?o煤田高变质无烟煤A的成因，发现Ag、As、Pb等微量元素富集及REE磷酸盐矿物(如磷钇矿、独居石)的存在，证实了沉积输入与热液叠加的双重作用。该研究为理解石炭纪山间盆地流体-岩石相互作用及古气候重建提供了新视角。

　　

葡萄牙的Douro石炭纪盆地(DCB)作为伊比利亚半岛重要的能源资源区，其Pej?o煤田的煤炭开采历史可追溯至18世纪，但关于其沉积过程与后期热液改造的相互作用机制长期存在认知空白。现有研究多集中于盆地北部区域，对全盆地沉积序列的系统分析不足，尤其缺乏对煤系地层中稀土元素(REE)富集机制与古气候条件的深入解读。

为填补这一空白，葡萄牙国家能源与地质实验室(LNEG)等机构的研究团队选取Pej?o煤田4个钻孔岩心(FJ1、FC15等)的50件样品，涵盖煤、页岩、砂岩等岩性，通过多学科交叉方法揭示了DCB的演化历程。相关成果发表于《International Journal of Coal Geology》。

关键技术包括：(1)有机岩石学分析(ISO 7404标准)测定镜质体反射率(%Rr)与显微组分；(2)ICP-OES/MS测定主微量元素，计算化学蚀变指数(CIA)等地球化学指标；(3)X射线衍射(XRD)与扫描电镜-能谱(SEM-EDS)鉴定矿物相；(4)稀土元素配分模式(UCC标准化)解析物源特征。

4.1 有机岩石学与工业分析
煤样镜质体反射率(5.14-6.72%)确认为高变质无烟煤A，显微组分以镜质体(>90%)为主，含少量惰质体(半丝质体0.8-7.3%)。挥发分(4.85-18.86%)与硫含量(0.34-0.87%)的异常可能与碳酸盐矿物相关。

4.2 主微量元素与矿物学
XRD检出石英、白云母主导，SEM-EDS揭示黄铁矿(草莓状/后生成因)、磷钇矿(YPO₄)、铈磷铝石(Ce-florencite)等REE矿物。硫盐矿物(如锑黝铜矿(Cu,Fe)₁₂Sb₄S₁₃)与钴砷硫化物(glaucodot)指示热液活动。Ag-As-Pb-Sb-V在细粒层位富集，反映沉积源输入。

4.3 古气候与风化作用
化学蚀变指数(CIA_corr 92.8均值)与A-CN-K图解显示强烈风化趋势。钠损耗指数(τNa -0.909均值)与C-value(4.911均值)指示湿润气候间歇性蒸发事件，可能发育短暂性盐湖(playa)环境。

4.4 物源与构造背景
Th/Sc-Zr/Sc图解揭示有限锆石富集，角砾岩/砂岩显示较高再循环程度。La/Yb比值(13.867均值)与Eu异常(Eu_anom 0.673)支持沉积物再循环主导。

该研究首次系统阐明了DCB煤系地层中沉积-热液耦合作用：早期沉积控制REE与微量元素初始富集，后期热液活动通过断裂带引发矿物再活化。古气候指标为重建石炭纪山间盆地水文动态提供新工具，而硫盐矿物的发现对区域Pb-Zn-Ag-Sb成矿系统研究具有启示意义。成果对能源资源勘探与古环境重建模型优化具有双重价值。