Tom 25 2009 Zeszyt 1
HENRYK R. PARZENTNY*
Srebro, cyna i wolfram w wêglu z formacji Lublina (westfal B)
w Lubelskim Zag³êbiu Wêglowym (LZW)
Wprowadzenie
Geochemiczne badania karboñskich formacji wêglonoœnych Polski maj¹ du¿e znaczenie dla poznania przyczyn i miejsc kumulowania siê w z³o¿ach wêgla pierwiastków œladowych. Do tej pory zosta³y odnotowane m.in. prawid³owoœci w zakresie zmian zawartoœci nie-których pierwiastków w wêglu w profilu i po rozci¹g³oœci ogniw litostratygraficznych i pojedynczych pok³adów wêgla. Obiektem tych badañ najczêœciej by³ i nadal jest wêgiel z Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego (GZW), rzadko z Dolnoœl¹skiego (DZW) i Lu-belskiego Zag³êbia Wêglowego (LZW).
W formacji Lublina wystêpuj¹ pok³ady wêgla o najwiêkszej w LZW, wzglêdnie du¿ej i sta³ej gruboœci oraz przydatnoœci do wydobycia i przemys³owego zastosowania (Porzycki, Zdanowski 1995). Zwiêkszaj¹cy siê udzia³ wêgla z LZW w ca³kowitej masie rocznego wydobycia wêgla kamiennego w Polsce sk³ania do jednoczesnego geochemicznego jego poznawania. Badania geochemiczne wêgla LZW rozpocz¹³ Pañstwowy Instytut Geologiczny (PIG). W ramach wspó³pracy objêtej programem „Funduszu M. Curie-Sk³odowskiej”, w Oddziale Górnoœl¹skim PIG w Sosnowcu, w G³ównym Instytucie Górnictwa w Katowi-cach i na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Œl¹skiego w Sosnowcu oznaczono pod kierunkiem Marczaka (1978) i Cebulaka (1979) zawartoœci 25 pierwiastków podrzêdnych i œladowych (As, Ba, Be, Br, Cd, Cl, Co, Cr, Cu, Ga, Ge, Li, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Sr, Ti, V, Y, Zn, Zr) w 219 próbkach wêgla z rdzeni 12 otworów wiertniczych w z³o¿u Che³m. Wyniki tych badañ zosta³y ju¿ czêœciowo opublikowane (Cebulak 1983; Cebulak,
* Dr, Uniwersytet Œl¹ski, Wydzia³ Nauk o Ziemi, 41-200 Sosnowiec, ul. Bêdziñska 60, e-mail: henryk.parzentny@us.edu.ol
Ró¿kowska 1983; Marczak 1985; Marczak, Lewiñska 1982; Marczak, Lewiñska-Ochwat 1989; Marczak, Parzentny 1985, 1989). Geochemiczne badania wêgla z LZW zamierza kontynuowaæ równie¿ autor niniejszego artyku³u u boku innych i wraz z innymi autorami.
Celem niniejszej pracy jest okreœlenie zró¿nicowania zawartoœci niektórych pierwiast-ków œladowych w wêglu oraz ustalenie znaczenia materii organicznej i substancji mineralnej w wystêpowaniu pierwiastków w wêglu formacji Lublina. Ten cel starano siê osi¹gn¹æ poddaj¹c wêgiel ze z³ó¿ Che³m i Bogdanka badaniom na obecnoœæ pierwiastków, których w wêglu z LZW do tej pory nie oznaczono. O wyborze do badañ Ag, Sn i W zdecydowa³ ³atwiejszy dla autora dostêp do instrumentarium analitycznego.
1. Badania, wyniki i ich opracowanie
1.1. P r z e d m i o t i z a k r e s b a d a ñ
Przedmiotem badañ by³o 30 próbek wêgla kamiennego wziêtych z zachowanych rdzeni 8 otworów wiertniczych wykonanych na obszarze lub w s¹siedztwie z³o¿a Che³m (Cyców IG-5, Cyców IG-6, Dorohucza IG-4, Dorohucza IG-5, Dorohucza IG-6, Dorohucza IG-8, Syczyn IG-2 i Syczyn IG-3). Próbki wêgla z rdzeni pobra³ i przekaza³ do badañ Pañstwowy Instytut Geologiczny. Badaniami objêto równie¿ 6 próbek wêgla z pok³adów 382 i 385/2 wziêtych w czynnych przodkach œcianowych kopalni Lubelski Wêgiel „Bogdanka” S.A. w z³o¿u Bogdanka. Pok³adowe próbki wêgla pobrano z zachowaniem polskich standardów opisanych w normie PN-G-04501: 1998. Lokalizacjê miejsc pobrania próbek na obszarach badañ przedstawiono na rysunku 1.
Zakres badañ obejmowa³:
— okreœlenie zapopielenia wêgla,
— oznaczenie zawartoœci pierwiastków (Ag, Sn i W) w wêglu,
— ustalenie która grupa petrograficznych komponentów wêgla ma najwy¿sze zawar-toœci pierwiastków, a która posiada najwiêkszy wp³yw na œredni¹ ich zawartoœæ w wêglu.
1.2. M e t o d y k a b a d a ñ
Wiertnicze i pok³adowe próbki wêgla, po doprowadzeniu do stanu powietrzno-suchego, rozdrobniono do ziaren o œrednicy <0,1mm. Nastêpnie pomniejszono je do masy 0,5 kg i uœredniono, w celu przygotowania œrednich próbek analitycznych.
Próbki analityczne wêgla rozdzielono w organicznych cieczach ciê¿kich na frakcje o nastêpuj¹cych gêstoœciach: <1,24 (1) 1,24–1,42 (2) 1,42–1,60 (3) 1,60–2,00 (4) 2,00–3,10 (5) i >3,10 × 103kg/m3(6). Z uwagi na ma³a masê wiertniczych próbek wêgla,
separacji na frakcje poddano tylko 14 próbek, reprezentuj¹cych pok³ady: 378 (Syczyn IG-2), 382 (Bogdanka, Cyców IG-2), 385 (Bogdanka), 387, 391 i 394 (Cyców IG-6) oraz 389
Rys. 1. Geologiczna charakterystyka obszar ów badañ w LZW (wg P orzycki i Z danowski 1995) or az lokalizacja m iejsc p obrania p róbek w êgla 1 – o bszary b adañ w LZW, 2 – d ewon, 3 – form acja H uczw y, 4 – form acja T erebina, 5 – form acja D êblina, wars twy bu¿añskie, 6 – form acja D êblina, warstwy kum owskie, 7 – for m acje L ublina i M agnuszewa, 8 – obszar y b adañ, z³o¿a Bogdanka i C he³m , m iejsca pobr ania pr óbek, o twor y w ier tnicze (S y czy n IG-3) , p o k³ady (378) Fig. 1. A g eological characteristics o f the researched areas in the LZW (aft er Porzy cki and Z danowski 1995) and location o f the places from where sam pl es were taken 1 – resear ched ar eas in the L Z W , 2 – D evonian, 3 – H uczwa F or m ation, 4 – T er ebin For m ation, 5 – D êblin For m ation, Bug B eds, 6 – D êblin For m ation, Kum ó w Beds, 7 – L ublin Form ation and Magnuszew Form ati on, 8 – researched areas, B ogdanka and C he³m m ines, lo cation o f the places fr om where sam ples were take n, bor eholes (S y czy n IG-3) , m ar ker coal seam s (378)
(Cyców IG-5). Ciecze ciê¿kie przygotowano u¿ywaj¹c ksylenu (mieszanina izomerów), tetrachlorku wêgla, tribromometanu i dijodometanu, a sta³¹ kontrolê gêstoœci cieczy pro-wadzono z u¿yciem piknometru i aerometrów. Granice przedzia³ów frakcji wyznaczono kieruj¹c siê ustalon¹ wczeœniej (Kruszewska 1979; Parzentny 1995) maksymaln¹ wzbo-gacalnoœci¹ oczekiwanych petrograficznych komponentów badanego wêgla w wymienio-nych cieczach ciê¿kich. Tak wiêc maksymaln¹ zawartoœæ (% wag.) egzynitu (n1)
spodzie-wano siê odnotowaæ we frakcji nr 1, witrynitu (n2) we frakcji nr 2, inertynitu (n3) we frakcji
nr 3, karbominerytów (n4) we frakcji nr 4, minera³ów ilastych i kwarcu, z ma³¹ domieszk¹
niektórych minera³ów wêglanowych, jak kalcyt, dolomit, ankeryt (n5) we frakcji nr 5,
a pirytu i markasytu z ma³¹ domieszk¹ suderytu (n6) we frakcji nr 6. Z powodu braku lub
œladowej zawartoœci minera³ów siarczanowych, fosforanowych, tlenków, wodorotlenków oraz krzemianów i glinokrzemianów (z wyj¹tkiem minera³ów ilastych, kwarcu i mikroklinu) w wêglu (rys. 2), nie próbowano ich wyodrêbniæ. Nastêpnie sprawdzono skutecznoœæ rozdzia³u próbek wêgla na grupy macera³ów i minera³ów (n1–n6). W tym celu wykonano
analizê sk³adu maceralnego i mineralnego frakcji gêstoœciowych. Z ka¿dej frakcji
przygoto-Rys. 2. Sk³ad petrograficzny gêstoœciowych frakcji wêgla z LZW
V – witrynit, L – liptynit, I – inertynit, MI – minera³y ilaste, Q – kwarc, Sy – syderyt, Ak – ankeryt, kalcyt i dolomit, PM – piryt, markasyt
* Minera³y zidentyfikowane za pomoc¹ dyfrakcji rentgenowskiej to (wed³ug malej¹cego udzia³u: kaolinit, piryt>> syderyt, dolomit, ankeryt, kalcyt> kwarc, markasyt> illit, montmorillonit> haloizyt, mikroklin, jarosyt
Fig. 2. Petrographical data of the coal density fractions from LZW V – vitrinite, L – liptinite, I – inertinite, MI – clay minerals, Q – quartz, Sy – siderite,
Ak – ankerite, calcite and dolomite, PM – pyrite, marcasite
* Mineral identified by X-ray diffraction (according to diminishing participation): kaolinite, pyrite>> syderite, dolomite, ankerite, calcite> quartz, marcasite>illite, montmorillonite> haloisite, microcline, jarosite
wano wiêc preparaty jednostronnie polerowane, a nastêpnie okreœlono zawartoœæ grup macera³ów i minera³ów, zachowuj¹c standardy zawarte w normie PN-ISO 7404-3: 2001. U¿yto mikroskopu marki James Swift (obiektywy imersyjne ×20 i ×40, okular ×12,5), sprzê¿onego ze stolikiem integracyjnym Swift. Analizê rentgenowsk¹ próbek wykonano z u¿yciem dyfraktometru typu Geigerflex Rigaku-Denki (lampa CuKa 30 kV 20 mA, czu³oœæ 400 cps/s, sta³a czasowa 5s). Udzia³ poszczególnych frakcji w sk³adzie wêgla surowego oraz ich sk³ad maceralny i mineralny przedstawiono na rysunku 2. Uznano, ¿e wydzielone drog¹ separacji frakcje gêstoœciowe (nr 1–6) reprezentuj¹ wymienione wy¿ej grupy macera³ów (n1–n3) i minera³ów (n1–n6) oraz karbominerytów (n4)
Analityczne próbki wêgla surowego i frakcji gêstoœciowych poddano niskotemperaturo-wemu spopielaniu (525oC). Nastêpnie próbki popio³u przeprowadzono do roztworu z u¿y-ciem stê¿onych kwasów nieorganicznych (HF, H2SO4, HClO4, HCl). W roztworach tych, za
pomoc¹ emisyjnego spektrometru atomowego indukcyjnie sprzê¿onego z plazm¹ (ICP-ES), oznaczono zawartoœci: Ag, Sn i W. Wyniki oznaczeñ przeliczono nastêpnie na zawartoœæ w wêglu. Szczegó³owe wyniki analiz zamieszczono w archiwalnej dokumentacji (Parzentny 2005). Ze wzglêdu na obszernoœæ danych, w niniejszym artykule przedstawiono wyniki analiz czêœciowo ju¿ opracowane.
1.3. O p r a c o w a n i e w y n i k ó w Opracowanie wyników analiz obejmowa³o:
1. Wyznaczenie wartoœci przeciêtnych zapopielenia wêgla i zawartoœci pierwiastków w wêglu oraz przedstawienie zró¿nicowania obliczonych wartoœci w profilu i po rozci¹g³oœci formacji Lublina.
Obliczono w tym celu wartoœci: œredniej arytmetycznej, œredniej geometrycznej, od-chylenia standardowego oraz wartoœci ekstremalne wielkoœci mierzonych (tab. 1). Wyzna-czono rozk³ady czêstoœci wyników analiz. Za pomoc¹ testu X2 Pearsona ustalono, ¿e
wartoœci œredniej geometrycznej s¹ najbardziej zbli¿one do wartoœci modalnych tych rozk³a-dów, i przez to lepiej ni¿ wartoœci œredniej arytmetycznej oszacowuj¹ wartoœci przeciêtne wielkoœci mierzonych. Œredni¹ geometryczn¹ zawartoœæ pierwiastków (Ag, Sn, W) w wêglu uznano wiêc za wartoœæ przeciêtn¹ dla badanego zbioru próbek z LZW (tab. 1). Œredniej geometrycznej u¿yto równie¿ do obliczenia œredniego zapopielenia wêgla i œredniej zawar-toœci Ag, Sn i W w wêglu w profilu i po rozci¹g³oœci formacji Lublina (rys. 2–4).
2. Okreœlenie zale¿noœci miêdzy zapopieleniem wêgla a zawartoœci¹ Ag, Sn i W w wêglu oraz miêdzy zawartoœci¹ Ag, Sn i W a zawartoœci¹ 32 innych pierwiastków w badanym wêglu.
Badanie tych zale¿noœci s³u¿y okreœleniu znaczenia materii organicznej i wtr¹ceñ sub-stancji mineralnej w gromadzeniu pierwiastków œladowych w badanym wêglu oraz wska-zaniu w asocjacji z jakimi innymi pierwiastkami mog¹ wystêpowaæ Ag, Sn i W w wêglu. Szukanie i interpretowanie zwi¹zków korelacyjnych jest nadal jedn¹ z najczêœciej stoso-wanych metod wstêpnego lub przybli¿onego ustalania roli materii organicznej lub/i skupieñ
minera³ów w koncentrowaniu w nich pierwiastków œladowych (m.in.: Dai i in. 2005; Song i in. 2007; Gürdal 2008). W tym celu obliczono wartoœci wspó³czynnika korelacji liniowej Pearsona dla wszelkich par œrednich zawartoœci pierwiastków w badanym wêglu oraz par œrednich zawartoœci pierwiastków i zapopielenia wêgla. Wyniki obliczeñ przedstawiono na rysunku 6. Interpretacjê wyników umo¿liwi³o przyjêcie za³o¿enia, ¿e wspó³czynniki kore-lacji o wartoœciach od +0,35 do +1,00 wskazuj¹ na zwi¹zek Ag, Sn i W z substancj¹ mineraln¹ w wêglu, wartoœci od –0,35 do –1,00 wskazuj¹ na zwi¹zek pierwiastków z materi¹ organiczn¹, a wartoœci od –0,35 do +0,35 uprawdopodobniaj¹ mo¿liwoœæ wp³ywu zarówno materii organicznej, jak i substancji mineralnej na zawartoœæ Ag, Sn i W w badanym wêglu.
3. Wyznaczenie œredniej zawartoœci Ag, Sn i W we frakcjach wzbogaconych w grupy macera³ów i minera³ów (n1–n6) oraz okreœlenie wp³ywu ka¿dej z tych grup na zawartoœæ Ag,
Sn i W w badanym wêglu (surowym).
Za pomoc¹ œredniej geometrycznej obliczono œredni¹ zawartoœæ Ag, Sn i W we frakcjach gêstoœciowych (nr 1–6). Nastêpnie obliczono sk³adowe œredniej wa¿onej i same œrednie wa¿one zawartoœci Ag, Sn i W w wêglu (surowym). Ka¿da sk³adowa œredniej wa¿onej jest iloczynem œredniej zawartoœci pierwiastka we frakcji i iloœci frakcji, wyra¿onej w formie dziesiêtnego u³amka udzia³u (% wag.) frakcji w wêglu (surowym). PóŸniej obliczono udzia³ (% wag.) ka¿dej sk³adowej w ca³kowitej wartoœci œredniej wa¿onej zawartoœci pierwiastka w wêglu. Wyniki obliczeñ przedstawiono na rysunku 7.
2. Geochemiczna interpretacja wyników
2.1. O c e n a z a p o p i e l e n i a i z a w a r t o œ c i Ag, Sn i W w w ê g l u Oznaczone w badanym wêglu z formacji Lublina zapopielenie (11,88%) jest nieznacznie ni¿sze od przeciêtnego zapopielenia wêgla LZW, oszacowanego wczeœniej przez innych autorów (tab. 1). Doœæ du¿y zakres zmian zapopielenia badanego wêgla jest zapewne wynikiem zró¿nicowanego rozmieszczenia w wêglu materii mineralnej, a zw³aszcza naj-liczniej j¹ reprezentuj¹cych skupieñ minera³ów ilastych (rys. 2). Znana jest czêsta obecnoœæ karbargilitu i nagromadzeñ minera³ów ilastych w pok³adach wêgla formacji Lublina. Za-obserwowane ró¿nice zapopielenia badanego wêgla zarówno w profilu formacji Lublina (rys. 3), jak i przede wszystkim pomiêdzy otworami wiertniczymi (rys. 5) potwierdzaj¹ wykazan¹ wczeœniej pionow¹ i lateraln¹ strefowoœæ zmian sk³adu maceralnego i mine-ralnego wêgla w LZW (Knafel 1988). Wêgiel z LZW jest pod wzglêdem zapopielenia podobny do wêgla z kilku innych zag³êbi Polski i œwiata (tab. 1).
Z zestawionych w tabeli 1 danych wynika, ¿e zawartoœæ Ag w badanym wêglu jest zbli¿ona, a zawartoœci Sn i W w wêglu s¹ wy¿sze od przeciêtnych zawartoœci tych pier-wiastków w wêglu kamiennym ze z³ó¿ œwiata. Do zawartoœci Ag, Sn i W w badanym wêglu zbli¿one s¹ zawartoœci pierwiastków w wêglu z niektórych z³ó¿ Bu³garii (ze wzglêdu na zawartoœæ Ag, Sn i W) i Chin (Sn i W).
TABELA 1 Przeciêtne zapopielenie w êgla i zawartoœæ Ag, S n i W (ppm ) w w êglu z obszarów badañ w LZW TABLE 1 Average v alue (ppm ) o f ash and A g, Sn and W content in coals fr om research areas in LZW Oznaczona wielkoœæ Badany wêgiel z L Z W (p pm ) W êgiel k am ienny z³ó¿ œwiata Z³o¿a zagraniczne Z ag³êbia P olski zakres œrednia arytm . œrednia geom . odchy l. stand. ppm autor zy dany ch ppm autor zy d any ch p pm autor zy d any ch Ag 0, 2–2, 5 0, 57 0, 55 0, 54 0, 4±0, 1 Yudovich i in. (1985) 0, 22±0, 06 0, 008–0, 3 6 0, 3 E skenezy , S tefanova (2 007) Hackley i in. (2005) Yossifova (2007 LZW nie b adano DZ W : 0, 2*; 0 ,4 ** GZ W : 1–2*** 0,1 Hanak, Kokowska-Paw³owska (2004) Par zentny (2007) Sn 1–10 3, 53 3, 30 2, 24 1, 00±0, 2 Yudovich i in. (1985) 2, 5 3, 6 0, 07–44, 8 1, 8–3, 3 9, 0 Alastuey i in. (2001) Dai i in. (2005) Hackley i in. (2005) Yossifova (2 007) Z eng i in. (2 005) LZW nie b adano DZ W : 6, 3—21, 7 GZW: œlady <10*** œlady Goldschm idt, Peters (1923) Dom aga³a (1969) Id zikowski (1959) Kuchl, Z ió³kowski (1 954) W 1–200 2 4, 97 13, 30 39, 9 4 2–6 Yudovich i in. (1985) 4, 5 22±4, 7 10, 0 Alastuey i in. (2001) E skenezy , S tefanova (2 007) Z eng i in. (2 005) LZW nie b adano DZ W n ie badano GZW: œlady œlady Dom aga³owa (1969) Kuhl, Z ió³kowski (1954) Popió³ 3, 67–33, 50 13, 9 1 11, 88 7, 67 15 Yudovich, K etr is (2002) 10, 00 11, 9 Piedat-Sanchez i in. (2 004) Rupper t i in. (2002) LZW: 1 3 ,6 9 14, 82 DZW: 14,00 GZW: 13,00 Cebulak (1 983) Por zy cki, Z danowski (1 995) Bossowski (1995) Jureczka, Kotas (1995) ** * O bliczy ³ autor na podstawie p ra c P endias (1966) , W inogr adow (1962) i B ossowski (1995) . * ** Obliczy ³ autor na podstawie p ra c P endias (1964) i W inogr adow (1 962) . *** P odano zawar toœæ w popiele w êgla.
Stwierdzone zawartoœci Ag, Sn i W w wêglu z formacji Lublina odniesiono do nie-licznych wyników ich oznaczeñ w wêglu z zag³êbi Polski (tab. 1). Przeciêtna zawartoœæ Ag w badanym wêglu jest ni¿sza ni¿ w wêglu z GZW, a zbli¿ona do zawartoœci w wêglu z warstw wa³brzyskich w DZW. Zawartoœæ Sn w wêglu z formacji Lublina jest ni¿sza ni¿ w wêglu z DZW. Natomiast w porównaniu do wêgla z GZW, zawartoœæ Sn i W w badanym wêglu jest trudna do ocenienia, gdy¿ dotychczasowe oznaczenia obecnoœci tych pier-wiastków wykonano metodami jakoœciowymi.
2.2. P i o n o w e z r ó ¿ n i c o w a n i e z a w a r t o œ c i p i e r w i a s t k ó w p o m i ê d z y p o k ³ a d a m i w ê g l a
Stwierdzono nieznaczne zró¿nicowanie zawartoœci Ag w wêglu w profilu pionowym formacji Lublina (rys. 3). Najni¿sz¹ zawartoœæ tego pierwiastka stwierdzono w pok³adzie 387, a niewielkie maksimum zawartoœci Ag w wêglu zaobserwowano w pok³adach 378 i 394.
Rys. 3. Zapopielenie (A) i zawartoœæ Ag, Sn i W w wêglu w profilu pionowym formacji Lublina 1 – horyzont fauny morskiej Dunbarella, 2 – namur
Fig. 3. Ash (A), Ag, Sn and W content in coal seams in vertical profile of the Lublin Formation 1 – Dunbarella marine fauna horizon, 2 – Namurianian
Najwy¿sze zawartoœci Sn w wêglu stwierdzono w pok³adach 387 i 391, a podwy¿szone zawartoœci W odnotowano w pok³adach 382, 387 i 389. Niskie z kolei zawartoœci Sn w wêglu zaobserwowano w pok³adach 389 i 382, a niskie zawartoœci W w wêglu stwierdzono w pok³adach 391, 378 i 394 (rys. 3)
Wertykalna zmiennoœæ zawartoœci Ag, Sn i W w wêglu w formacji Lublina nie pozostaje w zale¿noœci od rozk³adu zapopielenia wêgla (rys. 3). Wyra¿aj¹ je omówione w dalszej czêœci niniejszego artyku³u wartoœci wspó³czynnika korelacji, wynosz¹ce od –0,33 do 0,08 (rys. 6). Przedstawione tendencje pionowych zmian zawartoœci Ag, Sn i W w wêglu s¹ indywidualn¹ cech¹ formacji Lublina i s¹ rezultatem nie w pe³ni poznanego przebiegu procesów kumulowania siê pierwiastków œladowych w pok³adach wêgla LZW.
W profilu pionowym niektórych pok³adów wêgla stwierdzono istotne ró¿nice zapo-pielenia oraz zawartoœci Sn i W w wêglu, natomiast ma³e zmiany lub brak zmian zawartoœci Ag (rys. 4). Zapopielenie wêgla w dolnej czêœci pok³adu 378 jest wy¿sze ni¿ wêgla z czêœci œrodkowej. Zawartoœæ Sn w wêglu z górnej czêœci pok³adu 382 oraz w wêglu z górnej i z dolnej czêœci pok³adu 394 s¹ wy¿sze, ni¿ w œrodkowej czêœci tych pok³adów. Zawartoœæ W w wêglu z górnej czêœci pok³adów 378, 382 i 391 jest równie¿ wy¿sza ni¿ w ich œrodkowej czêœci. Natomiast w wêglu z œrodkowej czêœci niektórych pok³adów wêgla odnotowano wy¿sze zapopielenie (pok³ady: 382, 391 i 394) oraz za-wartoœci Sn (pok³ady: 378, 391) i W (pok³ad 394) ni¿ w wêglu z górnej i dolnej czêœci tych pok³adów.
Wzbogacenie w pierwiastki œladowe wêgla z górnej i dolnej czêœci pok³adów, lub tylko z ich górnej i tylko z dolnej czêœci, wzglêdem wêgla ze œrodkowej czêœci pok³adów zaobserwowano ju¿ wczeœniej w otworze Milejów IG-2 w LZW (Cebulak 1983) i w nie-których rejonach GZW (Cebulak 1983; Hanak, Kokowska-Paw³owska 2004, 2006a; Idzi-kowski 1959; Parzentny 1989). Takie wzbogacenie pok³adów wêgla w pierwiastki nale¿y do najczêœciej wystêpuj¹cych w z³o¿ach wêgli œwiata (Yudovich, Ketris 2002). Jest ono wy-nikiem dwóch procesów, tj. sorpcji pierwiastków przez torf i wêgiel brunatny (póŸniej przeobra¿onych w wêgiel kamienny) na kontakcie ze ska³ami otaczaj¹cymi pok³ad oraz dyfuzji pierwiastków w g³¹b pok³adu wêgla. Natomiast opisane w tym artykule wiêksze zapopielenie i zawartoœæ pierwiastków (tutaj: Sn i W) w wêglu z œrodkowych ni¿ w wêglu z dolnej i górnej czêœci niektórych pok³adów wêgla, jest tendencj¹ rzadko spotykan¹. Taki sposób rozmieszczenia pierwiastków w pok³adach wêgla mo¿e byæ wynikiem: po pierwsze – desorpcji pierwiastków z zewnêtrznych czêœci pok³adów torfu i wêgla brunatnego (z których póŸniej powsta³ wêgiel kamienny) na skutek wzrostu pH roztworów wodnych, po drugie – dyfuzji fulwonianów pierwiastków œladowych poza pok³ad, po trzecie – zaburzeñ sorpcji i dyfuzji pierwiastków w otoczeniu przerostów ska³ p³onnych w pok³adach torfu i wêgla brunatnego, po czwarte – wzmo¿onej dyfuzji pierwiastków z wk³adek ska³ wêglistych (czêsto spotykanych w przystropowych i w przysp¹gowych czêœciach pok³adów) w g³¹b lub poza pok³ad wêgla. Na wystêpowanie niektórych spoœród wymienionych wy¿ej geoche-micznych czynników gromadzenia siê pierwiastków œladowych w wêglu z GZW zwróci³y uwagê Hanak i Kokowska-Paw³owska (2004).
Ry s. 4. Z apopielenie (A ) i zawar toœæ Ag, S n i W w wêglu w pr ofilu niektór y ch pok³adów wêgla w for m acji L ublina w otwor ach wier tniczy ch Sy czy n IG-2* i C y ców IG -6 (* Kolejnoœæ o twor ów wier tniczy ch pr zy padkowa) Fig. 4. Ash (A) , A g, Sn and W content in v er tical pr ofile of the som e coa l seam s in L ublin Form ation in borehole S yczyn IG-2* and C yców IG-6 (* Accidental sequence o f bor eholes)
Zaobserwowano umiarkowan¹ lub du¿¹ zgodnoœæ miêdzy rozk³adem zapopielenia wêgla w pok³adach 394 > 378 a rozmieszczeniem zawartoœci W oraz miêdzy zapopieleniem wêgla w pok³adzie 391 a rozk³adem zawartoœci Sn w wêglu (rys. 4). Zgodnoœci te mog¹ wyra¿aæ du¿y wp³yw skupieñ minera³ów na zawartoœæ Sn i W w wêglu, jednak¿e przy za³o¿eniu, ¿e popió³ badanego wêgla jest ekwiwalentem wy³¹cznie skupieñ minera³ów lub ¿e popió³ wêgla pochodz¹cy wy³¹cznie z jego materii organicznej nie zawiera lub zawiera œladowe iloœci danego pierwiastka.
2.3. L a t e r a l n a z m i e n n o œ æ z a w a r t o œ c i p i e r w i a s t k ó w w w ê g l u Zawartoœæ Ag w wêglu po rozci¹g³oœci pok³adów 382, 385, 387, 389 i 391 w badanych obszarach LZW jest niemal jednakowa (rys. 5). Tylko w pok³adzie 378 w rejonie otworu Cyców IG-5 i w pok³adzie 394 w rejonie otworu Syczyn IG-2 odnotowano niewielki wzrost zawartoœci tego pierwiastka w wêglu wzglêdem rejonów wystêpowania innych otworów wiertniczych. Nie zaobserwowano zbie¿noœci w rozmieszczeniu zawartoœci Ag w wêglu i jego zapopielenia po rozci¹g³oœci formacji Lublina.
Z porównania danych zamieszczonych na rysunku 5 wynika, ¿e lateralne zró¿nicowanie zawartoœci Sn w wêglu jest (z wyj¹tkiem pok³adu 391) na ogó³ niewielkie. Rozstêp miêdzy maksymaln¹ a minimaln¹ zawartoœci¹ Sn w wêglu, pomiêdzy rejonami wystêpowania otwo-rów wiertniczych, zwiêksza siê w kolejnoœci pok³adów: 378 (1,2 ppm), 389 (2 ppm), 387 (3 ppm), 394 (3 ppm), 382 (3,5 ppm), 385 (6 ppm) i 391 (7 ppm). Wzrost zawartoœci Sn w wêglu z rejonu otworów Cyców IG-5 i Cyców IG-6 zaobserwowano w pok³adach z górnej i œrodkowej czêœci profilu formacji Lublina (pok³ady: 378, 382, 385, 387 i 389). W rejonie otworu Syczyn IG-2 stwierdzono natomiast wzrost zawartoœci Sn w pok³adach wêgla z dolnej czêœci omawianej formacji (pok³ady: 391 i 394). Odnotowano korelacjê s³ab¹ dodatni¹ (po-k³ady: 378, 385), s³ab¹ ujemn¹ (po(po-k³ady: 382, 387 i 389) i brak korelacji (pok³ady 391, 394) miêdzy rozk³adem zapopielenia a rozk³adem zawartoœci Sn w wêglu wzd³u¿ linii rozmie-szczenia punktów pobrania próbek wêgla w LZW. Ta tendencja mo¿e wskazywaæ na zasad-niczy wp³yw substancji mineralnej na zawartoœæ Sn w wêglu w rejonach wystêpowania pok³adów 378 i 385 oraz na wp³yw materii organicznej na zawartoœæ Sn w wêglu w rejonach zalegania pok³adów 382, 387 i 389. Natomiast na zawartoœæ Sn w wêglu z pok³adów 391 i 394 maj¹ zbli¿ony wp³yw zarówno materia organiczna, jak i substancja mineralna.
Lateralne rozmieszczenie W w pok³adach wêgla jest doœæ wyraŸnie zró¿nicowane (rys. 5). Rozstêp miêdzy maksymaln¹ a minimaln¹ zawartoœci¹ W w wêglu, pomiêdzy rejonami wystêpowania otworów wiertniczych, zmniejsza siê w stratygraficznej kolejnoœci pok³adów: 378 (113,7 ppm), 382 (32 ppm), 385 (25 ppm), 387 (13 ppm), po czym zwiêksza siê dla pok³adu 389 (48 ppm) i ponownie zmniejsza siê w pok³adach 391 (21 ppm) i 394 (20 ppm). Ponadprzeciêtne zawartoœci W w wiêkszoœci wymienionych pok³adów wêgla odnotowano w rejonach otworów Cyców IG-5 i Cyców IG-6. Wysokie zawartoœci W w wêglu stwierdzono równie¿ w rejonie otworu Dorohucza IG-4 (pok³ad 391), Syczyn IG-2 (394) i w obszarze górniczym kopalni Lubelski Wêgiel „Bogdanka” S.A. (pok³ad 385).
Rys. 5. Zapopielenie (%) i zawartoœæ Ag, Sn i W (ppm) w wêglu po rozci¹g³oœci niektórych pok³adów wêgla
w z³o¿u Che³m i Bogdanka*
(*Kolejnoœæ otworów wiertniczych przypadkowa) Fig. 5. Ash (%) and Ag, Sn and W (ppm) content in coal in the along the stretch of some coal seams in the Che³m
and Bogdanka deposits* (*Accidental sequence of boreholes)
Rys. 6. Wspó³czynniki k orelacji m iêdzy zawar toœci¹ Ag, S n i W w wêglu a zapopieleniem (A 525 ) i zawartoœci¹ innych pierwiastków w w êglu z LZW (wspó³czynnik k orelacji d la przed zia³u u fnoœci 95% wynosi ±0,35) 1 – pole istotnych i u m iarkowanie silnych zale¿noœci korelacyjnych Fig. 6. Values of correlation coef fi cient b etween the contents of Ag, S n and W in coal and coal ash content (A 525 ) fr o m the L C B and cor re lations re lationships between the elem ents (correlation coef fi cien t for confidence inter v al 95% is r = ±0, 3 5) 1 – field essential and m o deration o f strong correlations relations
Zaobserwowano ponadto wyraŸn¹ ujemn¹ (378, 382, 385, 387, 389 i 391) i s³ab¹ ujemn¹ (394) korelacjê miêdzy rozk³adem zapopielenia a rozk³adem zawartoœci W w wêglu wzd³u¿ linii rozmieszczenia punktów pobrania próbek wêgla (rys. 5). Korelacje te, przy spe³nieniu jednego z wymienionych wczeœniej za³o¿eñ, mog¹ wskazywaæ na zasadniczy wp³yw materii orga- nicznej (378, 382, 385, 387, 389 i 391) oraz porównywalny wp³yw substancji mineralnej (394) na zawartoœæ W w wêglu z formacji Lublina.
2.4. Z a l e ¿ n o œ c i k o r e l a c y j n e
Uzyskane wartoœci wspó³czynników korelacji wyznaczonych miêdzy zawartoœci¹ Ag, Sn i W w wêglu a zapopieleniem wêgla nie upowa¿niaj¹ do wskazania miêdzy tymi para-metrami silnej zale¿noœci empirycznej (r £ ±0,35, rys. 6). Korelacja nie wystêpuje tak¿e miêdzy zawartoœci¹ Ag, Sn i W w wêglu a zawartoœci¹ Al, Ca, Fe, K, Mg i Na (r = –0,18–+0,26). Zakres wszystkich wyznaczonych wartoœci wspó³czynnika korelacji (od –0,33 do 0,08) sk³ania do przypuszczeñ, i¿ na zawartoœæ omawianych pierwiastków w ca³ym zbiorze badanych próbek wêgla z formacji Lublina mo¿e mieæ wp³yw w porównywalnym stopniu zarówno materia organiczna, jak i substancja mineralna. Omówione zaœ zale¿noœci miêdzy rozmieszczeniem zapopielenia i zawartoœci Ag, Sn i W w badanym wêglu w pro-filach i po rozci¹g³oœci formacji Lublina wskazuj¹, i¿ w poszczególnych pok³adach ujawnia siê zmienna rola materii organicznej i substancji mineralnej w kumulowaniu pierwiastków w wêglu.
Nieliczne istotne statystycznie wartoœci wspó³czynnika korelacji wskazuj¹ na mo¿liwoœæ wspó³wystêpowania Ag, Sn i W w asocjacji z innymi pierwiastkami œladowymi w badanym wêglu (rys. 6). Zmianom zawartoœci Ag w wêglu nie towarzysz¹ wahania zawartoœci w nim innych pierwiastków. Wzrostowi zawartoœci Sn w wêglu towarzyszy prawdopodobnie wzrost zawartoœci w nim Sr > Th > P > La > Ba – pierwiastków uszeregowanych wed³ug zmniejszaj¹cej siê wartoœci wspó³czynnika korelacji. Wzrostowi zawartoœci W w wêglu towarzyszy wzrost zawartoœci Cr > Co > Cu > Pb > Sc > Ni. Tendencje do wspó³-wystêpowania Sn wraz z Sr, Th i Ba oraz W z Sc zaobserwowali wczeœniej Dai i in. (2005), natomiast na mo¿liwoœæ wystêpowania Sn w wêglu wraz z Th wskazali m.in. Alastuey i in. (2001) i Zeng i in. (2005).
3. Znaczenie grup macera³ów i minera³ów w koncentrowaniu Ag, Sn i W w wêglu
Spoœród grup petrograficznych komponentów badanego wêgla najwy¿sze zawartoœci Ag stwierdzono we frakcji wzbogaconej w piryt i markasyt (3,33 ppm, rys. 7). Równie wysok¹ zawartoœæ Ag odnotowano we frakcji skupiaj¹cej minera³y ilaste i kwarc (2,42 ppm). Œrednia zawartoœæ Ag w grupach macera³ów jest ogólnie niska (od 0,05 ppm w liptynicie, do 0,32 ppm w witrynicie, rys. 7) – ni¿sza, od przeciêtnej zawartoœci Ag w badanym wêglu (surowym) z formacji Lublina (0,55 ppm, tab. 1).
Rys. 7. Rozk³ad zawartoœci Ag, Sn i W w grupach macera³ów i minera³ów oraz wp³yw tych grup (% wag.) na zawartoœæ pierwiastków (Ag, Sn, W) w wêglu z formacji Lublina
1 – liptynit, 2 – witrynit, 3 – inertynit, 4 – karbomineryt, 5 – minera³y ilaste+kwarc, 6 – piryt+markasyt, 7 – badany wêgiel surowy, 8 – roœliny, 9 – gleby, 10 – ska³y ilaste, 11 – kontynentalna skorupa ziemska Wyniki cytowano za: Migaszewski, Ga³uszka (2007), Winogradow (1962), Kabata-Pendias, Pendias (1993) Fig. 7. The distribution of Ag, Sn and W contents in the macerals and minerals groups and their proportion
(in wt%) in determining the average element concentration (Ag, Sn, W) in Lublin Formation coal 1 – liptinite, 2 – vitrinite, 3 – inertinite, 4 – carbominerite, 5 – clay+quartz, 6 – pyrite+marcasite, 7 – researched crude coal, 8 – plants, 9 – soils, 10 – clays rocks, 11 – the continental earth’s crust Citation of results from: Migaszewski, Ga³uszka (2007), Winogradow (1962), Kabata-Pendias, Pendias (1993)
Doœæ czêsto stwierdzano du¿e zawartoœci Ag w sfalerycie i w galenie ze z³ó¿ kruszców (m.in. Górecka 1996; Viets i in., 1996), jak i w z³o¿ach wêgla kamiennego (Yudivich i in. 1985). Nie stwierdzono jednak sfalerytu i galeny ani innych bogatych w Ag minera³ów w sk³adzie frakcji pirytowo-markasytowej badanego wêgla (rys. 2). Obecnoœæ Ag w pirycie i w markasycie prawdopodobnie wywo³a³y diadochowe domieszki Ag oraz submikrosko-powe wrostki minera³ów bogatych w Ag. Z kolei zawartoœæ Ag we frakcji ilastej jest nieznacznie wy¿sza od zawartoœci tego pierwiastka w ska³ach ilastych i mu³owcowych (0,2–2,00 ppm) towarzysz¹cych niektórym pok³adom wêgla w GZW (Hanak, Kokowska--Paw³owska 2003, 2004, 2006b). Przywêglowe ska³y ilaste i mu³owcowe s¹ bogatsze w Ag ni¿ ogó³ ska³ ilastych skorupy ziemskiej (0,1 ppm, rys. 7). Odnotowane zawartoœci Ag w macera³ach badanego wêgla mieszcz¹ siê w dolnych czêœciach przedzia³ów zawartoœci Ag we wspó³czesnych glebach (0,03–5 ppm) i roœlinach (0,03–2,0 ppm). Wynika to prawdo-podobnie z ma³ego stê¿enia w wêglu zwi¹zków metaloorganicznych, doœæ czêsto spoty-kanych w torfach, glebach i roœlinach.
Frakcja wêgla wzbogacona w piryt i markasyt, chocia¿ zawiera najwiêcej Ag, to jednak nie wp³ywa w istotny sposób na zawartoœæ Ag w badanym wêglu (rys. 7). Najwiêkszy wp³yw na zawartoœæ Ag w wêglu ma iloœciowo przewa¿aj¹ca frakcja witrynitowa (50,4%), o niskiej zawartoœci Ag w wêglu. Na uwagê zas³uguje frakcja wêgla wzbogacona w minera³y ilaste i kwarc. Ma ona bowiem stosunkowo niedu¿y udzia³ w wêglu (8,85%, rys. 2), ale za to ponadprzeciêtn¹ zawartoœæ Ag i du¿y wp³yw (41,9%) na zawartoœæ Ag w badanym wêglu (rys. 7).
Podwy¿szone zawartoœci Sn stwierdzono we frakcji wzbogaconej w piryt i markasyt (4,44 ppm rys. 7) oraz w witrynit (3,71 ppm). Nieznacznie mniejsze zawartoœci Sn stwier-dzono we frakcji skupiaj¹cej minera³y ilaste z kwarcem (3.05 ppm). We frakcji egzynitowej odnotowano natomiast najni¿sze zawartoœci omawianego pierwiastka (0,26 ppm). Decy-duj¹cy wp³yw na zawartoœæ Sn w badanym wêglu (surowym) ma frakcja witrynitowa (88,2 %), a w drugiej kolejnoœci frakcja skupiaj¹ca minera³y ilaste i kwarc (7,9%).
Zawartoœæ Sn w macera³ach badanego wêgla mieœci siê w przedziale zawartoœci tego pierwiastka we wspó³czesnych roœlinach (0,2–7 ppm, rys. 7). Zawartoœæ Sn we frakcji wzbo-gaconej w minera³y ilaste i kwarc jest nieznacznie wy¿sza lub zbli¿ona do zawartoœci Sn w glebach (1–2 ppm) w kontynentalnej skorupie ziemskiej (2,5 ppm) oraz w ilastych ska³ach przywêglowych (2,7 ppm; Querol i in. 2008). Podwy¿szon¹ zawartoœæ Sn we frakcji pirytowo--markasytowej odnotowano równie¿ w wêglu ze z³o¿a Pernik w Bu³garii (Yossifova 2007).
Wolfram jest skupiony we frakcji witrynitowej. Stwierdzono nie tylko najwiêksz¹ w tej frakcji zawartoœæ wolframu (19,64 ppm), lecz tak¿e to, ¿e ma ona zasadniczy wp³yw (89,2%) na zawartoœæ W w badanym wêglu (rys. 7). Podwy¿szone zawartoœci W stwierdzono tak¿e we frakcjach wzbogaconych w inertynit (14,82 ppm) i w liptynit (13,04 ppm). Zawartoœæ W we frakcjach zawieraj¹cych grupy minera³ów jest ogólnie niska i frakcje te nie maj¹ istotnego wp³ywu na zawartoœæ W w badanym wêglu.
Zwraca uwagê wy¿sza zawartoœæ W we frakcji witrynitowej badanego wêgla ni¿ we wspó³czesnych roœlinach (0,2 ppm, rys. 7) i w glebach (0,7–2,7 ppm). Wolfram wykazuje
bowiem wyraŸn¹ sk³onnoœæ do gromadzenia siê w sk³adzie tkanek roœlin torfotwórczych i w sk³adzie z¿elifikowanej materii humusowej (Eskenazy, Stefanova 2007; Yudovich i in. 1985). St¹d pierwiastek ten w wêglu równie¿ z zagranicznych z³ó¿ jest oznaczany w du¿ych iloœciach (Eskenazy, Stefanova 2007). Z kolei we frakcji wêgla wzbogaconej w minera³y ilaste i kwarc odnotowano wy¿sze zawartoœci W ni¿ w ilastych ska³ach litosfery (2 ppm) i w samej kontynentalnej skorupie ziemskiej (1,3 ppm).
Podsumowanie wyników badañ
1. Przeciêtna zawartoœæ Ag (0,55 ppm) w wêglu z formacji Lublina jest zbli¿ona, a za-wartoœci Sn (3,30 ppm) i W (13,30 ppm) s¹ wy¿sze od przeciêtnych zaza-wartoœci tych pierwiastków w wêglu kamiennym ze z³ó¿ œwiata.
2. W profilu pionowym formacji Lublina wystêpuj¹ pok³ady wêgla o ponadprzeciêtnej zawartoœci Ag (pok³ady 378 i 394), Sn (387, 391) i W (382, 387, 389). Zró¿nicowanie zawartoœci i sk³adu substancji mineralnej w wêglu w profilu formacji Lublina praw-dopodobnie nie wp³ywa na rozmieszczenie w niej zawartoœci Ag, Sn i W.
3. Odnotowano dwie tendencje zmian zapopielenia oraz zawartoœci Sn i W w profilu niektórych pok³adów wêgla. Pierwsza polega na wystêpowaniu wiêkszego zapopielenia (pok³ady 378 i 394) oraz wy¿szych zawartoœci Sn ( 382, 394) i W w wêglu (378, 382, 391) z górnej i/lub dolnej ni¿ z œrodkowych czêœci pok³adów wêgla. Druga wyra¿a zale¿noœæ odwrotn¹, tj. w czêœci œrodkowej pok³adów wêgla wystêpuje wy¿sze zapo-pielenie (382, 391, 394) oraz wy¿sze zawartoœci Sn (378, 391) i W w wêglu (394) ni¿ w wêglu z górnej i dolnej czêœci pok³adów wêgla. Substancja mineralna prawdopodobnie wp³ywa na rozmieszczenie w profilu pojedynczych pok³adów wêgla Sn (pok³ad 391) i W (378, 394). Nie stwierdzono zmian zawartoœci Ag w pok³adach wêgla.
4. Po rozci¹g³oœci formacji Lublina stwierdzono nieznaczne zró¿nicowanie zawartoœci Ag i Sn oraz wyraŸne zró¿nicowanie zawartoœci pierwiastka W w wêglu.
W rejonie otworów Cyców IG-5 i Cyców IG-6 (pok³ady: 378, 382, 385, 387 i 389) oraz w rejonie otworu Syczyn IG-2 (391, 394) wystêpuj¹ wy¿sze zawartoœci Sn w wêglu ni¿ w innych rejonach z³o¿a Che³m i Bogdanka. Na zawartoœæ Sn w wêglu w rejonach wystêpowania pok³adów 378 i 385 ma prawdopodobnie wp³yw substancja mineralna. Na zawartoœæ Sn w wêglu z pok³adów 382, 387 i 389 mo¿e mieæ wp³yw materia organiczna, natomiast na zawartoœæ Sn w wêglu z pok³adów 391 i 394 ma zapewne wp³yw materia organiczna i substancja mineralna.
Rozstêp miêdzy maksymaln¹ a minimaln¹ zawartoœci¹ W w wêglu po rozci¹g³oœci formacji Lublina w z³o¿u Che³m i Bogdanka zmienia siê w kolejnoœci pok³adów 378 > 382 > 385 > 387 < 389 > 391 > 394. Ponadprzeciêtne zawartoœci W w wêglu wystêpuj¹ w rejonie otworu Cyców IG-5 i/lub Cyców IG-6 (w pok³adach: 378, 382, 385, 387, 389, 391, 394) oraz w rejonie otworu Dorohucza IG-4 (391), Syczyn IG-2 (394) i w obszarze kopalni „Bogdanka” (385). Na zawartoœæ W w wêglu ma prawdopodobnie
wp³yw materia organiczna (378, 382, 385, 387, 389, 391) oraz jednoczeœnie materia organiczna i substancja mineralna (394).
5. Cyna prawdopodobnie wspó³wystêpuje w wêglu w asocjacji z Sr, Th, P, La i Ba, a wolfram z Cr, Co, Cu, Pb, Sc i Ni.
6. Spoœród petrograficznych komponentów badanego wêgla najwy¿sze zawartoœci Ag (3,33 ppm) i Sn (4,44 ppm) wystêpuj¹ w pirycie i w markasycie, a w drugiej kolejnoœci w minera³ach ilastych z kwarcem (Ag = 2,42 ppm; Sn = 3,05 ppm) oraz w witrynicie (Sn = 3,71 ppm). Z kolei najwy¿sze zawartoœci W znajduj¹ siê w witrynicie (19,64 ppm). Najwiêkszy wp³yw na zawartoœæ Ag w badanym wêglu posiada w porównywalnym stopniu witrynit (50,4%) i skupienia minera³ów ilastych z kwarcem (41,9%), a na zawartoœæ Sn i W w wêglu g³ównie witrynit (odpowiednio: 88,2 i 89,2%). W niektórych jednak pok³adach, b¹dŸ w okreœlonych rejonach z³ó¿ Che³m i Bogdanka, rola grup macera³ów i grup minera³ów w kumulowaniu pierwiastków mo¿e ró¿niæ siê od ogólnych prawid³owoœci.
LITERATURA
A l a s t u e y A., J i m e n e z A., P l a n a F., Q u e r o l X., S u a r e z -R u i z I., 2001 – Geochemistry, mineralogy and technological properties of the main Stephanian (Carboniferous) coal seams from the Puertollano Basin, Spain. International Journal of Coal Geology 45, s. 247–265.
B o s s o w s k i A., 1995 – Lower Silesian Coal Basin. Coal deposits. [In:] The Carboniferous system in Poland. Eds. H. ¯akowa, A. Zdanowski. Papers of the Polish Geological Institute 148, 173–175.
C e b u l a k S. 1979 – Geochemia wêgla i komputeryzacja danych wêglowych (maszynopis). Archiwum Oddzia³u Górnoœl¹skiego Pañstwowego Instytutu Geologicznego, Sosnowiec.
C e b u l a k S., 1983 – Determination of geochemical components of coal from the point of view of full utilization and environmental preservation. In: Geological problems of coal basins in Poland. Eds. K. Bojkowski, K. Porzycki, Geological Institute, Warsaw, s. 335–361.
C e b u l a k S., R ó ¿ k o w s k a A., 1983 – Korelacja pok³adów wêgla w Centralnym Rejonie Wêglowym Lubel-skiego Zag³êbia Wêglowego na podstawie badañ geochemicznych. Kwartalnik Geologiczny t. 27, nr 1, s. 25–40.
D a i S., R e n D., T a n g Y., Y u e M., H a o L., 2005 – Concentration and distribution of elements in Late Permian coals from western Guizhou Provinc, China. International Journal of Coal Geology 61, s. 119–137. D o m a g a ³ a M., 1969 – Uwagi o mikroelementach w popio³ach lepidofitów karboñskich z Górnoœl¹skiego
Zag³êbia Wêglowego. Przegl¹d Geologiczny nr 5, s. 245–247.
E s k e n a z y G.M., S t e f a n o v a Y.S., 2007 – Trace elements in the Goze Delchev coal deposit, Bulgaria. International Journal of Coal Geology 72, s. 257–267.
G o l d s c h m i d t V.M., P e t e r s C., 1933 – Zur Kenntnis der Troilit-Knollen der Meteoriten ein Betrag zur Geochemie von Chrom, Nickel und Zinc. Nachrichten von Gesellshaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse, Bd. 3, s. 278–287.
G ó r e c k a E., 1996 – Mineral sequence development in the Zn-Pb deposits of the Silesian-Cracow Area, Poland. [In:] Carbonate-hosted zinc-lead deposits in the Silesian-Cracow Area, Poland. Eds. Górecka E., Leach D., Koz³owski A. Papers of the Polish Geological Institute 154, s. 25–36.
G ü r d a l G., 2008 – Geochemistry of trace elements in Can coal (Miocene), Canakkale, Turkey. International Journal of Coal Geology 74, 28–40.
H a c k l e y P.C., W a r w i c k P.D., G o n z á l e z E., 2005 – Petrology, mineralogy and geochemistry of mined coals, western Venezuela. International Journal of Coal Geology 63, s. 68–97.
H a n a k B., K o k o w s k a -P a w ³ o w s k a M., 2003 – Charakterystyka zmiennoœci udzia³u wybranych pierwiast-ków œladowych w ska³ach towarzysz¹cych pok³adom wêgla 610 i 620. Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej nr 256, seria Górnictwo, s. 95–101.
H a n a k B., K o k o w s k a -P a w ³ o w s k a M., 2004 – Zró¿nicowanie zawartoœci pierwiastków œladowych i pod-rzêdnych w ska³ach p³onnych i w popio³ach wêgla z pok³adu 620. Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej nr 260, seria Górnictwo, s. 155–165.
H a n a k B., K o k o w s k a -P a w ³ o w s k a M., 2006a – Zmiennoœæ zawartoœci pierwiastków œladowych w lito-typach wêgla i ich popio³ach na tle profilów pok³adu 630 (GZW). Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 22, z. spec. 3, s. 69–77.
H a n a k B., K o k o w s k a -P a w ³ o w s k a M., 2006b – Charakterystyka koncentracji pierwiastków œladowych w ska³ach towarzysz¹cych z pok³adu 630. Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej nr 273, seria Górnictwo, s. 27–37.
I d z i k o w s k i A., 1959 – O wystêpowaniu niektórych mikroelementów w wêglach kamiennych warstw rudzkich i siod³owych na Górnym Œl¹sku. Archiwum Mineralogiczne t. 23, nr 2, s. 272–350.
J u r e c z k a J., K o t a s A., 1995 – Upper Silesian Coal Basin, Coal deposits. [In:] The Carboniferous system in Poland. Eds. H. ¯akowa, A. Zdanowski. Papers of the Polish Geological Institute 148, 164–172.
K a b a t a -P e n d i a s A., P e n d i a s H., 1993 – Biogeochemia pierwiastków œladowych. Wyd.1, Warszawa, PWN. K n a f e l S., 1988 – Charakterystyka petrograficzna wêgla. [In:] Karbon Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego. Red.
Z. Dembowski, J. Porzycki. Prace Instytutu Geologicznego 122, s. 167–178.
K r u s z e w s k a K., 1979 – Ocena mo¿liwoœci opracowania metody otrzymywania koncentratów grup macera³ów wêgla kamiennego o wysokiej czystoœci oraz sposoby porównywania wyników pomiarów refleksyjnoœci z wynikami badañ spektrometrycznych w podczerwieni. Ekspertyza Stow. In¿. i Techn. Górn. nr 543/79, Katowice.
K u h l J., Z i ó ³ k o w s k i J., 1954 – Pierwiastki rzadkie w górnoœl¹skim wêglu. Przegl¹d Górniczy t. 10, nr 1, s. 180.
M a r c z a k M. i zespó³, 1978 – Okreœlenie geochemicznych sk³adników wêgla pod k¹tem pe³nej utylizacji i ochrony œrodowiska. Czêœæ nieorganiczna (maszynopis). Archiwum Zak³adu Geochemii Uniwersytetu Œl¹skiego, Sosnowiec.
M a r c z a k M., 1985 – Geneza i prawid³owoœci wystêpowania pierwiastków œladowych w wêglach z³o¿a Che³m w Lubelskim Zag³êbiu Wêglowym. Prace Naukowe Uniwersytetu Œl¹skiego nr 748.
M a r c z a k M., L e w i ñ s k a L., 1982 – Molibden w wêglach kamiennych z³o¿a Che³m (Lubelskie Zag³êbie Wêglowe). Prace Naukowe Uniwersytetu Œl¹skiego, seria Geologia t. 6, s. 22–32.
M a r c z a k M., L e w i ñ s k a -O c h w a t L., 1989 – Geneza wanadu w wêglach kamiennych Lubelskiego i Gór-noœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Prace Naukowe Uniwersytetu Œl¹skiego, seria Geologia t. 10/11, s. 102–104.
M a r c z a k M., P a r z e n t n y H., 1985 – Geochemiczna i ekologiczna ocena wêgli z³o¿a Che³m o podwy¿szonych i wysokich koncentracjach o³owiu. Przegl¹d Geologiczny nr 12, s. 680–683.
M a r c z a k M., P a r z e n t n y H., 1989 – Stê¿enia kadmu jako kryterium ekologicznej oceny wêgli z³o¿a Che³m w Lubelskim Zag³êbiu Wêglowym. Przegl¹d Geologiczny nr 5, s. 272–275.
M i g a s z e w s k i Z.M., G a ³ u s z k a A., 2007 – Podstawy geochemii œrodowiska. Wyd. 1. Warszawa, Wydaw-nictwo Naukowo-Techniczne.
P a r z e n t n y H., 1989 – Ró¿nice w zawartoœci i sposobie zwi¹zania niektórych pierwiastków w wêglu Górno-œl¹skiego Zag³êbia Wêglowego w profilu pojedynczego pok³adu. Przegl¹d Górniczy nr 4, s. 17–21. P a r z e n t n y H., 1995 – Wp³yw nieorganicznej substancji mineralnej na zawartoœæ niektórych pierwiastków
œladowych w wêglu Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Prace Naukowe Uniwersytetu Œl¹skiego nr 1460, s. 1–91.
P a r z e n t n y H., 2005 – Dokumentacja badañ próbek wêgli Polski, t. III: Lubelskie Zag³êbie Wêglowe. Archiwum Zak³adu Geochemii Uniwersytetu Œl¹skiego, Sosnowiec, s. 1–198.
P a r z e n t n y H.R., 2007 – Petrographic, chemical-technological and geochemical characteristics of the coal from the coal seams 430 and 448 in the “Victoria” coal mine (Lower Silesian Coal Basin). Górnictwo i Geologia t. 2, nr 4, s. 69–82.
P e n d i a s H., 1964 – Badania geochemiczne wêgli z warstw wa³brzyskich i bia³okamieñskich Zag³êbia Wa³-brzyskiego. Kwartalnik Geologiczny t. 8, s. 769–788.
P e n d i a s H., 1966 – Badania geochemiczne wêgli z pok³adów ¿aclerskich Zag³êbia Wa³brzyskiego. Kwartalnik Geologiczny t. 10, s. 296–314.
P i e d a d -S a n c h e z N., I z a r t A., M a r t i n e z L., S u a r e z -R u i z I., 2004 – Paleothermicity in the Central Asturian Coal Basin, North Spain. International Journal of Coal Geology 58, 205–229.
PN-G-04501:1998 – Wêgiel kamienny i antracyt. Pobieranie próbek pok³adowych bruzdowych.
PN-ISO 7404-3:2001 – Metody analizy petrograficznej wêgla kamiennego (bitumicznego) i antracytu. Metoda oznaczania sk³adu grup macera³ów.
P o r z y c k i J., Z d a n o w s k i A., 1995 – Coal deposits, Lublin Coal Basin. [In:] The carboniferous system in Poland. Eds. A. Zdanowski, H. ¯akowa, Papers of the Polish Geological Institute nr 148, s. 159–164. Q u e r o l X., I z q u i e r d o M., M o n f o r t E., A l v a r e z E., F o n t O., M o r e n o T., A l a s t u e y A., Z h u a n g X.,
L u W., W a n g Y., 2008 – Environmental characterization of burnt coal gangue banks at Yangquan, Shanxi Province, China. International Journal of Coal Geology 75, s. 93–104.
R u p p e r t L.F., K i r s c h b a u m M.A., W a r w i c k P.D., F l o r e s R.M., A f f o l t e r R.H., 2002 – The US Geological Survey’s national coal resource assessment: the results. International Journal of Coal Geology 50, 247–274.
S o n g D., Q i n Y., Z h a n g J., W a n g W., Z h e n g Ch., 2007 – Concentration and distribution of trace elements in some coals from Northern China. International Journal of Coal Geology 69, 179–191.
V i e t s J.G., L e a c h D.L., L i c h t e F.E., H o p k i n s R.T., G e n t C.A., P o w e l l J.W., 1996 – Paragenetic and minor-and trace-element studies of Mississippi Valley-type ore deposits of the Silesian-Cracow District, Poland. [In:] Górecka E., Leach D., Koz³owski A., (Eds.), Carbonate-hosted zinc-lead deposits in the Silesian-Cracow Area, Poland. Papers of the Polish Geological Institute 154, s. 51–71
W i n o g r a d o w A.£., 1962 – Srednye soderania chimièeskich elementov v glavnych tipach izverennych gornych porod zemnoy kory. Geochimia t. 7, s. 555–571.
Y o s s i f o v a M.G., 2007 – Mineral and inorganic chemical composition of the Pernik coal, Bulgaria. International Journal of Coal Geology 72, s. 268–292.
Y u d o v i c h Ya.E., K e t r i s M.P., M e r c A.W., 1985 – Elementy-primesi v iskopaemych ugljach. Izdatielstwo Nauka, Leningrad.
Y u d o v i c h Ya.E., K e t r i s M.P., 2002 – Neorganièskoe vešèestvo ugley. Russian Academie of Sciences Ural Division., Ekaterinburg.
Z e n g R., Z h u a n g X., K o u k o u z a s N., X u W., 2005 – Characterization of trace elements in sulphur-rich Late Permian coals in the Heshan coal field, Guangxi, South China. International Journal of Coal Geology 61, s. 87–95.
SREBRO, CYNA I WOLFRAM W WÊGLU Z FORMACJI LUBLINA (WESTFAL B) W LUBELSKIM ZAG£ÊBIU WÊGLOWYM (LZW)
S ³ o w a k l u c z o w e
Pierwiastki œladowe, wêgiel kamienny, Lubelskie Zag³êbie Wêglowe, westfal
S t r e s z c z e n i e
Przeciêtna zawartoœæ Ag (0,55 ppm) w badanym wêglu jest zbli¿ona, a zawartoœci Sn (3,30 ppm) i W (13,30 ppm) s¹ wy¿sze od ich przeciêtnych zawartoœci w wêglu kamiennym ze z³ó¿ œwiata. Odnotowano kilka tendencji zmian zawartoœci Ag, Sn i W w wêglu w profilu formacji Lublina, w profilu niektórych pok³adów wêgla oraz po rozci¹g³oœci z³o¿a Che³m (pomiêdzy 8 otworami wiertniczymi) i Bogdanka (wzd³u¿ wyrobisk górniczych). Zawartoœæ cyny w wêglu koreluje z zawartoœci¹ Sr, Th, P, La i Ba, a zawartoœæ wolframu z Cr, Co, Cu, Pb, Sc i Ni. Najwy¿sze zawartoœci Ag (3,33 ppm) i Sn (4,44 ppm) stwierdzono w pirycie i w markasycie, a W w witrynicie
(19,64 ppm). Najwiêkszy wp³yw na zawartoœæ Ag w badanym wêglu ma witrynit (50,4%) i minera³y ilaste (41,9%), a na zawartoœæ Sn i W w wêglu – g³ównie witrynit (88,2 i 89,2%).
SILVER, TIN AND VOLFRAMIUM IN THE LUBLIN FORMATION COAL (WESTPHAL B) IN THE LUBLIN COAL BASIN (LZW)
K e y w o r d s Trace elements, bituminous coal, Lublin Coal Basin, Westphal
A b s t r a c t
The average contents of Ag (0.55 ppm) in the researched coal are similar to, and the contents of Sn (3.30 ppm) and W (13.30 ppm) are higher than their average contents in the hard coals from around the world. Several trends relating to changes in the contents of Ag, Sn and W in the Lublin Formation coal, in the profiles of some coal seams and along the stretch of the Che³m (between 8 boreholes) and Bogdanka (along mining excavations) deposits were noted.The contents of tin in the coal correlate with the contents of Sr, Th, P, La and Ba, while the tungsten contents with Cr, Co, Cu, Pb, Sc and Ni. The highest contents of Ag (3.33 ppm) and Sn (4.44 ppm) were found in pyrite and marcasite, and W in vitrinite (19.64 ppm). The greatest influence on contents Ag in the researched coal has witrynit (50.4%) and clay minerals (41.9%), and Sn and W contents in carbon-mainly vitrinite (88.2 and 89.2%).
