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

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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，截止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 (上下滑动)

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).

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阅读英文原文

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.

   Minerals 期刊介绍

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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文案作者

王乾右  博士在读

利物浦大学环境学院

研究方向：细粒沉积学及地球化学、非常规油气及清洁能源等。

版权声明：

本文内容由撰稿专员王乾右负责撰写，一切内容请以英文原版为准。如需转载，请邮件联系：

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