国际地学顶级期刊《Earth-Science Reviews》近日刊登了代世峰院长课题组的研究成果：“Altered volcanic ashes in coal and coal-bearing sequences: A review of their nature and significance”（煤和含煤岩系中的蚀变火山灰：属性与意义评述）。这是该课题组在能源地质领域的又一重要研究成果。
文章以课题组近年来在中国西南地区的研究工作为基础，系统总结了煤和含煤岩系中火山灰蚀变粘土岩的分布、地球化学和矿物学组成、以及应用价值及其理论基础。煤和含煤岩系中的火山灰通常以横向上分布非常稳定的夹矸的形式存在（大多数被称为tosntein，少数情况形成斑脱岩，钾质斑脱岩，或不含粘土层的火山蚀变物质），部分以煤层顶底板、或者与煤层并不紧密相关的厚层蚀变火山灰（如凝灰岩）、碎屑黏土岩、或者燧石黏土岩存在。蚀变的火山灰广泛分布于世界范围内很多煤层中，煤阶涵盖褐煤、烟煤至无烟煤。
在火山灰蚀变过程中未发生变化的矿物（原生矿物）主要有高温石英、斜长石、透长石、锆石、磷灰石、独居石、云母、金红石和锐钛矿，这些矿物具有成因指示意义。原始火山玻璃物质以及相对不太稳定的矿物会蚀变形成高岭石、蒙脱石、伊利石、伊蒙混层矿物，在一定条件下也可以形成绿泥石和沸石类矿物。除了矿物学和岩石学特征之外，鉴定原始岩浆类型应依据稳定元素的组合和性质，而不是根据易受沉积后期改造作用影响的“全碱-硅含量法”。煤和含煤岩系存在四种火山灰类型，分别为长英质、铁镁质、中性和碱性。研究发现，不同类型的蚀变火山灰的组成则受到构造格架和地球动力学控制。蚀变铁镁质火山灰典型特征是富集Sc、V、Cr、Co、Ni等元素，并具Eu正异常以及富集中稀土元素。蚀变碱性火山灰显著富集稀有金属元素（如Nb、Ta、Zr、Hf、REE、Ga），并且具有显著的Eu负异常。与蚀变的碱性火山灰相比，长英质Tonstein中稀土元素含量较低，具显著的Eu负异常，并且轻、重稀土元素分异相对明显。
火山灰层因其稳定的横向分布和通常明显的宏观特征常被用做等时标志层，也可以用来进行绝对年龄的测定；火山灰可以为泥炭发育提供陆源供给；当大量火山灰降落至泥炭沼泽时也会终止泥炭的发育；火山灰可以用来反映煤形成过程中的地球动力学作用，也可能被用于解释生物大灭绝事件；煤炭质量会因为其中的火山灰成分的加入而下降。从实际应用角度看，碱性火山灰显著富集稀土、Y、Nb、Ta、Zr、Hf、Ga等具有潜在经济价值的稀有金属元素。
代世峰是该文的第一作者和通讯作者，共同作者有澳大利亚新南威尔士大学的Colin Ward、Ian Graham、David French教授，美国肯塔基大学的James Hower教授，以及中国矿业大学（北京）赵蕾和王西勃博士。该文受国家自然科学基金国际合作重点项目、国家973项目以及高等学校学科创新引智计划（111计划）资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.10.005
《Earth-Science Reviews》（ISSN:0012-8252）创刊于1966年，由Elsevier Science出版社出版，主要出版地球科学和行星科学领域新进展的综合论述、书评以及国际学术动态报道。Thomson Reuters公布的期刊引证报告显示，该期刊近几年影响因子保持在6.99～7.89。
