Occurrence and distribution of the siderophile elements in some Bulgarian coals

Pages: 
pp. 71-88
University of Mining and Geology "St. Ivan Rilski", 1700 Sofia. Bulgaria
Montanuniversität, A -8700 Leoben, Austria
Abstract: 

Coals from fourteen Bulgarian basins and deposits were sampled. The siderophile elements Fe, Ni, Co, Mn, Cr, V, Ti and their distribution were studied in these samples. The coals have different rank and age. The studied lignite was taken from the Neogene Maritsa-West, Stanyantsi, Belibreg, Chukurovo, Sofia, Karlovo, Samokov, Kyustendil, Oranovo, Gabrovitsa, and Katrishte basins. Subbituminous coal was taken from the Paleogene Pernik Basin, bituminous coal was from the Eocene Suhostrel and Cenomanian Balkan Basins, and the Svoge Pensilvanian anthracite was also investigated. Most of the studied coals were rich in siderophile elements. Iron, Ni and Co have negative correlation with the coal ash in all coals with exception of Belibreg and Suhostrel coal. Titanium often has positive correlation with the coal ash, and Mn, Cr and V show mainly negative correlation with the ash. The following tendencies of the concentration and distribution of the siderophile elements in the studied coal were established: The concentrations of Ni and Co have similar distribution in the coal from all studied basins. The Fe has organic affinity in all studied coals and Ni and Co have organic affinity in all coals with an exception of Belibreg and Suhostrel coal. The Mn has organic affinity with an exception in the Belibreg, Chukurovo, Karlovo, Samokov, and Kyustendil coal. Cr has organic affinity with an exception of Belibreg, Chukurovo, Gabrovitsa, Kyustendil, Oranovo, and Katrishte coal. Vanadium has organic affinity in the Maritsa-West, Chukurovo, Karlovo, Sofia, Samokov, Gabrovitsa, Oranovo, and Pernik coal. Titanium has organic affinity in the Belibreg, Sofia, Karlovo, Kyustendil, and Svoge coal. The main factors for the accumulation of the siderophile elements in coals were: 1) location of the basins closely to metallogenic provinces or rocks around the basin with high concentrations of the elements; 2) good conditions for forming of organic and inorganic complexes in the ancient peat bog; 3) fracture and cleat of the coal seams in combination with the presence of infiltration solutions, which contained siderophile elements.

Й. Kopmeнcк, А. Сотиров. Присуmсmвие и расnределение сидерофильных элементов в нeкomopыx углях Болгарии. Пробы собраны из четырнадцати каменноугольных бассейнов и месторождений на территории Болгарии. В них исследовалось содержание и распределение сидерофильных элементов: Fe, Ni, Со, Мn, Сr, V и Ti. Угли различаются по степени углефикации (рангу) и по возрасту. Образцы лигнитных углей взяты из неогеновых бассейнов: Марица-Запад, Станянцы, Белибрег, Чукурово, а также - из Софийского, Карловского, Самоковского, Кюстендильского, Орановского, Габровницского бассейнов и из бассейнов Краиштенского района. Суббитуминозные угли взяты из палеогенового Перникского бассейна, а битуминозные - из эоценского Сухострелского бассейна и из сеномановых бассейнов Балкана. Исследован также антрацит пенсильванского возраста из Свогенского бассейна. Большинство из образцов содержат значительные количества сидерофильных элементов. Fe, Ni и Со находятся в негативной корреляции с угольным пеплом каждого из бассейнов, за исключением Белибрежских и Сухострелских углей. Позитивная корреляция Ti и соответствующего угольного пепла выявляется часто. Для Мn, Сr и V корреляция имеет преимущественно негативный характер. В распределении сидерофильных элементов выявлены следующие тенденции: концентрации Ni и Со имеют сходные распределения в углях всех бассейнов. Fe показывает аффинитет к органическому веществу во всех бассейнах за исключением Белибрежского и Сухострелского. Такой-же аффинитет характерен для распределения Ni и Со. Аффинитет Мn к органическому веществу установлен в углях Белибрежского, Чукуровского, Карловского, Caмоковского и Кюстендильского месторождений. Аффинитет Сr к органическому веществу не устанавливается только в нескольких бассейнах, а именно: в Белибрежском, Чукуровском, Габровницском, Кюстендильском, Орановском, а также - в углях Краищенского района. Аффинитет Сr к органическому веществу характерен для углей из бассейнов Марица-Запад, Чукурово, Карлово, а также - для углей из Самоковского. Софийского, Орановского, Габровницского бассейнов и для Перникских углей. Органический аффинитет Ti уста новлен в углях Белибрег, в Софийском, Карловском, Кюстендильском бассейнах и в Свогенских углях. Основными факторами накопления сидерофильных элементов в углях являются: 1) пространственная близость бассейнов и металлогенических провинций или размещение бассейнов в близости с породами, содержащими эти элементы; 2) подходящие условия для образования органических и неорганических комплексов в древних болотах 3) трещиноватость и чередование угольных пластов с другими породами в сочетании с присуствием инфилтрационных растворов, содержищих сидерофильные элементы.

Keywords: 

geochemistry, siderophile elements, element affinity, accumulation factors, and Bulgarian coals

VOLUME 34 (3-4)/December 2004

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, Acad. G. Bonchev Str. bl. 24, 1113 Sofia, Bulgaria
|
ATOMKI, Hungarian Academy of Sciences, Bem ter 18/c, H-4001, Debrecen, Hungary
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, Acad. G. Bonchev Str. bl. 24, 1113 Sofia, Bulgaria

Serbian Academy of Sciences and Arts, Knez Mihailova 35, 1100 Beograd, Serbia
|
Technical Faculty, 27000 Kosovska Mitrovica, Serbia
|
Vedrnadsky Institute o(Geochemistry and Analytical Chemistry (GEOKHI), Russian Academy of Sciences, ut. Kosygina 19, Moscow, 117975 Russia
|
Faculty of Mining and Geology, Djušina 7, 1000 Beograd, Serbia
|
Serbian Academy of Sciences and Arts, Knez Mihailova 35, 1100 Beograd, Serbia

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria

University of Mining and Geology "St. Ivan Rilski", 1700 Sofia. Bulgaria
|
Montanuniversität, A -8700 Leoben, Austria

National Museum of Natural History, 1 Tsar Osvoboditel Blvd., 1000 Sofia, Bulgaria
|
UPR 2147 CNRS, 44 rue de I'Amiral Mouchez, 75014 Paris, France
|
Paleontological Branch of the National Museum of Natural History - Sofia, Assenovgrad, Bulgaria

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, Acad. G. Bonchev Str., bl. 24, 1113 Sofia, Bulgaria