巴基斯坦煤炭资源丰富,总量约为1860亿吨。本文对Padhrar和Darra Adam Khel煤田的煤质参数、主元素氧化物、微量元素和地球化学参数、显微组分和矿物组成进行了研究,以了解煤田的煤质特征、成煤环境、元素富集机理等。并对煤炭中具有潜在价值和毒性的元素进行评价,对探讨煤的清洁和综合利用价值。古新世Padhrar和Darra Adam Khel煤田分别位于巴基斯坦旁遮普省中部盐岭和开伯尔-普赫图赫瓦省。Padhrar煤的矿物学、微量元素的含量和分布以前尚未进行详细研究,Darra Adam Khel煤田最早由Malkani于2012年发现,但由于安全原因,前人基本没有在该区域开展研究工作,该区的煤矿基本没有做任何研究工作,是地质研究空白区域。而且,上述两个地区煤矿距伊斯兰堡近,并对伊斯兰堡煤炭供应具有重要意义。本次总共采集37件煤样进行研究,其中Padhrar煤田采集12个煤样（A1,A2,A3、A4、A5、A6,B1,B2,B3,B4,B5,B6）,Darra Adam Khel煤田采集25个煤样（M1S1SK、M1S2SK M1S3SK,M1S4SK,M1S5SK,M2S1MB,M2S2MB,M2S3MB,M2S4MB,M2S5MB,M2S1NM,M2S2NM,M2S3NM,M2S4NM,M2S5NM,M4S1AC,M4S2AC,M4S3AC,M4S4AC,M4S5AC,M11S1SK,M11S2SK,M11S3SK,M11S4SK,M11S5SK）。采用煤质工业分析、Ro max%分析、煤岩学、电感耦合等离子体质谱ICP-MS\-ICP-OES、X射线荧光光谱（XRF）和光学显微镜等方法,开展了煤的矿物学特征、煤岩学、元素地球化学、成煤环境、煤的综合利用等研究,主要取得以下认识:1.煤化学和镜质体反射率:煤样A1,B1,M1SK,M2MB,M2NM,M4AC和M11SK的最大镜质组反射率（Ro max%）分别为0.48%,0.50%,0.44%,1.06%,1.03%,0.97%和0.43%。Padhrar煤A1和B1分别为低阶煤和中阶I煤。Darra Adam Khel煤M11SK和M1SK为低阶煤,M2MB、M2NM和M4AC为中阶煤。根据上述样品的分析,Darra Adam Khel和Padhrar煤的镜质组反射率（Ro max%）范围分别为0.43～1.06和0.48～0.50,平均值分别为0.78和0.49。Darra Adam Khel煤为粉煤,表明受到构造强烈挤压的结果,而Padhrar煤为块煤,表示构造挤压较小。Padhrar A井和B井分别表现为低-中水分含量、低-中灰分含量、高挥发分和高硫煤。Darra Adam Khel煤M1SK、M2MB、M2NM、M4AC、M11SK为低含水率煤。Darra Adam Khel煤M2MB、M2NM、M4AC和M11SK具有低灰分、高硫和高挥发分煤的特征。而M1SK煤的平均含硫量为中-高、中灰分、中挥发分煤。Padhrar煤中煤灰分平均为16.71%,其含量受控于陆源碎屑和海水入侵的影响。Padhrar和Darra Adam Khel煤中的硫主要为黄铁矿硫,高硫煤表明受到海水影响。2.煤炭矿物学通过光学显微镜和射线衍射（XRD）鉴定了Padhrar煤中的矿物相为黄铁矿、石英、方解石、碳硼镁石、磁铁矿、钒黄铁矿、钙辉石和粘土矿物。经光学显微镜和X射线衍射（XRD）鉴定,Darra Adam Khel煤M1SK、M2MB、M2NM、M4AC和M11SK中主要矿物为石英、黄铁矿、方解石、钒硼铁矿、磁铁矿、菱锌矿、辉石、镁尖晶石、重晶石、尖晶石、碳硼镁石和粘土矿物。草莓状黄铁矿可能是早期成岩作用的产物,草莓状黄铁矿反映了缺氧环境。在煤中,它以结核、脉状和团块状分布,有些填充在镜质体中,黄铁矿多为结核。结晶粒状黄铁矿形成于早期成岩阶段,立方状黄铁矿形成于晚期成岩阶段。细粒黄铁矿是早期成岩阶段同生沉积的产物,代表缺氧环境。煤中石英通常以两种形式出现,一种以石英脉的形式,另一种为“斑状”形式。在Padhrar和Darra Adam Khel煤中主要以表面光滑,轮廓清晰的细粒石英出现。煤中方解石通常以细粒状和细脉状存在。细粒方解石多为自生矿物,脉充填方解石多为后生矿物。方解石可能是由于地下水活动的影响或富含钙的低温热液的侵入而形成。3.煤显微组分:Padhrar A井和B井显微组分主要由镜质体、惰质体和壳质体组成。镜质体包括基质镜质体、条带状均质镜质体,较多的团块凝胶体,少量的结构镜质体和碎屑镜质体等。次生惰质体包括透镜状或不规则形状的半丝质体、氧丝质体和碎屑惰质体,少量的微粒惰质体和粗粒惰质体分布于基质镜质体中,少量出现在分泌体、丝质体、焦性丝质体中。Padhrar煤中的壳质体包括孢子体、角质体和碎屑壳质体。Darra Adam Khel煤显微组分主要为镜质体、惰质体和壳质体,镜质体主要显微组分包括镜质体、透镜状镜质体和薄条带状镜质体。Darra Adam Khel煤的惰质组显微组分包括透镜状或不规则的半丝质体、氧丝质体和碎屑惰质体,微粒惰质体和粗粒惰质体主要分布在基质镜质体和分泌体中。Darra Adam Khel煤中壳质体也是重要组分,其主要是少量的孢子体和碎屑壳质体。镜质组分在Padhrar和Darra Adam Khel煤中含量均高。但Darra Adam Khel煤中的惰质组分含量高于Padhrar煤,说明Padhrar煤的沉积条件比Darra Adam Khel煤更为湿润。Darra Adam Khel煤的地下水位波动可能高于Padhrar煤。Darra Adam Khel煤中壳质组分含量高于Padhrar煤。Padhrar煤的镜质组分含量高于Darra Adam Khel煤。Darra Adam Khel煤的惰质组分和壳质组分含量高于Padhrar煤。Padhrar煤的镜质组分和惰质组分比（V/I）均大于4,反映了强烈的潮湿和深水覆盖条件。除M11SK的V/I<1外,Darra Adam Khel煤的V/I均大于1,小于4;大多数样品的VI值大于1,说明成煤以木本植物为主。海水对Padhrar煤的影响大于Darra Adam Khel煤。4.煤地球化学:（1）与中国煤的平均值相比,Padhrar煤的Si O2、Ti O2、Al2O3、Mg O、Ca O、Na2O、K2O、P2O5含量较低,Fe2O3含量较高。Darra Adam Khel煤M1SK中Si O2、Ti O2、Al2O3、Mg O、Ca O、Na2O、K2O、P2O5含量较高,其他主要元素氧化物含量较低。Padhrar煤中显著富集（5≤C>10）微量元素为Be、Zn、Ge、Mo、Ta、Co、Co和W,Darra Adam Khel煤M1SK中显著富集微量元素为Cr和Zr;M2MB中富集Ag和Sn,M4AC中锂富集;M11SK中富集Ag。Darra Adam Khel 5个煤矿区均显示W和Co显著富集,这可能与沉积盆地周围花岗岩风化物质的输入有关。与上陆壳相比,Padhrar煤中的稀土元素和钇（REY）含量高于世界低阶煤的REY含量（65.3μg/g）,约为中国煤中REY含量（135.9μg/g）的一半。稀土含量在Darra Adam Khel煤样中较高,在M1SK煤矿稀土含量160.42～189.59μg/g,平均为174.91μg/g,M2MB煤矿稀土含量24.36～38.62μg/g,平均为29.19μg/g,M2NM煤矿稀土含量38.69～115.88μg/g,平均为70.62μg/g,M4AC煤矿稀土含量36.08～106.02μg/g,平均为60.44μg/g,M11SK煤矿稀土含量46.13～121.31μg/g,平均为75.64μg/g。Padhrar煤稀土配分曲线呈中稀土和重稀土富集型,具有Ce、Eu和Gd正异常。Darra Adam Khel煤M1SK、M2NM、M4AC稀土配分曲线呈轻稀土和中稀土富集型,Ce、Eu、Gd呈负异常;Darra Adam Khel煤M2MB具有中稀土和重稀土富集特征,Ce、Eu和Gd呈负异常。M11SK为轻稀土富集,具有Ce、Eu、Gd等负异常。煤样中的高Sr/Ba值和高硫值反映了海洋沉积环境。Darra Adam Khel煤的Ce负异常也反映了海洋沉积环境。Padhrar A煤矿井和B煤矿井的煤总稀土REY含量分别为62.21～91.52μg/g和60.39～97.12μg/g,平均分别为73.86μg/g和77.02μg/g,高于世界低阶煤的稀土含量,约为中国煤中REY含量的一半。Darra Adam Khel地区M1SK煤的总REY含量为160.42～189.59μg/g,平均为174.91μg/g,高于世界低阶煤和中国煤中的REY含量。Padhrar和Darra Adam Khel煤的La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Y、Er和Yb值较高,而Eu、Tb、Ho、Er、Tm和Lu值较低。研究区煤中元素丰度变化大,可能是印度板块与欧亚板块的碰撞形成了喜玛拉雅山,多引起煤中元素强烈分异的结果。（2）Darra Adam Khel矿区M4AC煤中的锂含量达到工业品位可以开采。Padhrar煤中锗的含量高于中国煤和世界煤,说明Padhrar煤中锗具有商业价值。研究表明,当地煤炭储量巨大,有巨大的潜力,需要加以利用,以满足国家不断增长的能源需求。必须明确指出,巴基斯坦使用低阶煤发电可以带来巨大的效益,可以解决该国严峻的电力问题。Padhar和Darra Adam Khel煤中As、Ni、Pb、Cu,Cd、Zn、Cr等元素的含量较高,是一种潜在的有毒元素,对环境和人体健康造成危害。Padhar和Darra Adam Khel煤是高硫煤,在燃烧过程中会释放有害的SO2,也会引起酸雨,因此,Padhar和Darra Adam Khel高硫煤燃烧会对环境有一定影响。在使用Padhar和Darra Adam Khel高硫煤之前,应考虑进行脱硫处理。