煤地質(zhì)學(xué)研究新進(jìn)展及其前景展望Interna-tional Journal of Coal Geology 2016～2020年文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)*
——基于

鮑 園 孟佳豪 胡宜亮 孫 強(qiáng)

(①西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院， 西安 710054， 中國) (②西安科技大學(xué)煤炭綠色開采地質(zhì)研究院， 西安 710054， 中國)

0 引 言

煤地質(zhì)學(xué)是一門研究煤層、煤系及其共伴生礦產(chǎn)資源的物質(zhì)組成、物化性質(zhì)、形成演化及其分布規(guī)律的科學(xué)，它涵蓋煤田地質(zhì)學(xué)、煤巖學(xué)、煤地球化學(xué)和油氣地質(zhì)學(xué)等學(xué)科研究內(nèi)容(曹代勇等， 2010)。煤炭作為中國最重要的能源礦產(chǎn)之一，在一次能源消費(fèi)中占比超過55%(中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局， 2020)，居絕對(duì)主導(dǎo)地位，對(duì)中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。隨著世界主要產(chǎn)煤國家對(duì)煤炭資源安全開采、潔凈利用的要求逐漸提高和煤礦開采深度的不斷增加，煤地質(zhì)學(xué)的研究重點(diǎn)也在逐漸發(fā)生變化。煤系氣作為一種相對(duì)清潔的能源日益引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注(Bao et al.，2020; 李勇等， 2020； 孫欽平等， 2021)，深部煤炭資源開發(fā)中遇到的煤礦瓦斯災(zāi)害、動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害及礦井水害等與煤地質(zhì)學(xué)研究相關(guān)問題的重要性日益凸顯。隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多新的理論、分析方法和測(cè)試手段(孫琪皓等， 2019； 畢鵬程等， 2020； 姚佳明等， 2020)，同時(shí)出現(xiàn)的問題也越來越復(fù)雜，學(xué)科之間需要理論交叉以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題，使得煤地質(zhì)學(xué)出現(xiàn)了新的生長點(diǎn)，形成了一些新的邊緣研究領(lǐng)域(曹代勇等， 2010； 張泓等， 2010； 王佟等， 2017)。InternationalJournalofCoalGeology是愛思唯爾(Elsevier)公司出版的、被煤地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域科技工作者廣泛認(rèn)可的國際期刊之一，該期刊出版的文章能在一定程度上反映出國際上煤地質(zhì)學(xué)近期的研究方向與熱點(diǎn)內(nèi)容。

圖 1 第一作者所屬國家的發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig. 1 Statistical results of the papers published by the countries of the first author

宋黨育等(2016)對(duì)該期刊上2011～2015年發(fā)表的文章進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)，煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)，石油、天然氣、頁巖氣是21世紀(jì)初煤地質(zhì)學(xué)研究的主要方向，煤層氣是當(dāng)時(shí)的研究熱點(diǎn)。但是，近5年關(guān)于煤地質(zhì)學(xué)的研究熱點(diǎn)內(nèi)容發(fā)生了怎樣變化？這方面尚缺少相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析。本文通過統(tǒng)計(jì)2016～2020年InternationalJournalofCoalGeology期刊上發(fā)表的784篇論文(其中有109篇是關(guān)于頁巖氣的儲(chǔ)層表征、富集機(jī)理、開發(fā)評(píng)價(jià)以及常規(guī)油氣等方面的研究，不屬于煤地質(zhì)學(xué)研究范疇，未做統(tǒng)計(jì)分析)，分別從第一作者國家分布、單位分布、研究內(nèi)容等方面進(jìn)行發(fā)文數(shù)量變化統(tǒng)計(jì)分析，重點(diǎn)探討了近5年關(guān)于煤地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)做了前景展望。研究成果為厘清煤地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷程、當(dāng)前研究熱點(diǎn)及未來發(fā)展方向提供了參考依據(jù)。

1 煤地質(zhì)學(xué)的發(fā)展

第2次工業(yè)革命時(shí)期，隨著歐洲煤炭資源需求量的快速增加，煤地質(zhì)學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科，最早是從地質(zhì)學(xué)中獨(dú)立出來的(繆富恩， 1963)。中國煤地質(zhì)學(xué)發(fā)展要晚于西方國家，主要可劃分為4個(gè)階段： 1840年鴉片戰(zhàn)爭前的萌芽階段、鴉片戰(zhàn)爭到辛亥革命時(shí)期的創(chuàng)立階段、辛亥革命到新中國成立時(shí)期的緩慢發(fā)展階段以及新中國成立后的快速發(fā)展階段(關(guān)世橋， 2011)。

1922年中國地質(zhì)學(xué)會(huì)的成立標(biāo)志著中國煤地質(zhì)學(xué)發(fā)展迎來了曙光。楊起和韓德馨主編的《中國煤田地質(zhì)學(xué)》為我國煤地質(zhì)學(xué)發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)(楊起等， 1979； 韓德馨等， 1980)。1949年以前煤炭地質(zhì)學(xué)研究的主要內(nèi)容是煤巖學(xué)、成煤古植物學(xué)、含煤巖系、煤層與煤田構(gòu)造等基本特征(繆富恩， 1963)，即借助國外的地質(zhì)理論研究中國的煤炭資源儲(chǔ)量、分布、煤系地層特點(diǎn)等方面，并對(duì)國內(nèi)的煤田和煤盆地分布、成煤時(shí)代、煤系地層劃分對(duì)比及煤質(zhì)等方面均有了一定認(rèn)識(shí)。1996年《中國煤炭工業(yè)百科全書——地質(zhì)測(cè)量卷》對(duì)“煤田地質(zhì)學(xué)”進(jìn)行了定義：煤田地質(zhì)學(xué)，又稱煤地質(zhì)學(xué)，即運(yùn)用地質(zhì)學(xué)理論、方法，全面研究煤、煤層、含煤巖系、煤盆地、煤田以及煤成氣、煤成油、油頁巖和其他共伴生元素、礦產(chǎn)的成因、組成、性質(zhì)及其分布規(guī)律的學(xué)科(楊錫祿等， 1996)。新中國成立以后煤地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容得到了進(jìn)一步的拓展，新增了煤成因、控煤構(gòu)造、煤系沉積地質(zhì)學(xué)、聚煤規(guī)律與聚煤模式、煤炭資源預(yù)測(cè)與潛力評(píng)價(jià)、煤礦開采地質(zhì)條件預(yù)測(cè)與綜合評(píng)價(jià)技術(shù)和煤炭清潔高效利用技術(shù)方面的研究(張泓等， 2010； 關(guān)世橋， 2011； 胡社榮等， 2012)。之后，曹代勇等(2018)對(duì)煤地質(zhì)學(xué)的定義進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展，延伸到了煤炭及其伴生資源評(píng)價(jià)和勘探、開發(fā)地質(zhì)、煤加工利用和環(huán)境保護(hù)等工程技術(shù)問題。經(jīng)過幾十年的發(fā)展與完善，現(xiàn)今人們對(duì)煤地質(zhì)學(xué)研究有了新的認(rèn)識(shí)與理解，本文對(duì)煤地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容進(jìn)行了重新梳理，認(rèn)為煤地質(zhì)學(xué)是一門運(yùn)用地質(zhì)學(xué)和地球化學(xué)的理論與方法，研究煤層、煤系及其共伴生礦產(chǎn)資源的成因、組成、性質(zhì)、分布規(guī)律、資源評(píng)價(jià)、勘探、開發(fā)、煤加工利用和環(huán)境保護(hù)等的學(xué)科。

2 近五年發(fā)文統(tǒng)計(jì)結(jié)果與分析

InternationalJournalofCoalGeology期刊上發(fā)表的784篇學(xué)術(shù)論文，按文獻(xiàn)類型統(tǒng)計(jì)，研究類文章716篇，綜述類文章28篇，簡報(bào)類文章40篇。按第一作者所屬國家分類，位列前3位的國家是中國、美國和澳大利亞。按第一作者所屬單位分類，位列前3位的單位依次為中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、昆士蘭大學(xué)和中國地質(zhì)大學(xué)(北京)。按研究內(nèi)容分類，煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)方向是近5年的研究熱點(diǎn)內(nèi)容。

2.1 按第一作者所屬國家分類

以5年內(nèi)各類文章的第一作者所屬國家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，各個(gè)國家發(fā)文數(shù)量如圖 1所示。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，第一作者來自中國的發(fā)文數(shù)量最多，共計(jì)215篇，占全部的27.4%； 其次是美國、澳大利亞和德國，分別為126篇、83篇、48篇； 可將這些國家按發(fā)文數(shù)量分為3個(gè)梯隊(duì)，第1梯隊(duì)是中國、美國和澳大利亞，發(fā)表的論文數(shù)量在80篇以上，這3個(gè)國家5年內(nèi)發(fā)文數(shù)量占了全部的54.1%； 第2梯隊(duì)是德國、波蘭、英國和加拿大，發(fā)表的論文數(shù)量在30～50篇，這4個(gè)國家發(fā)文數(shù)量占了全部的19.5%； 第3梯隊(duì)是印度、土耳其、葡萄牙等，發(fā)表論文的數(shù)量在30篇以下，這些國家發(fā)文數(shù)量占全部文章的26.4%(圖 1)。表明近5年來，我國在煤炭相關(guān)領(lǐng)域的研究相比于其他國家偏多，發(fā)表文章數(shù)量比第二名(美國)多近1倍。

圖 2 不同年份的第一作者所屬國家的發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig. 2 Statistical results of the papers published by the countries of the first author in different years

將發(fā)文數(shù)量前10的國家按不同年份進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖 2所示。由圖 2可知在以第一作者所屬國家劃分中，中國在該期刊各年發(fā)表文章數(shù)量在不同的年份均是第一，并且每年文章的數(shù)量在30篇以上。其中中國作者發(fā)文數(shù)量在近5年也存在一定的波動(dòng)性，體現(xiàn)在2016年到2018年發(fā)文數(shù)量持續(xù)增加， 2019年突然下降。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因可能與2018年中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部(2018)發(fā)布通知中明確指出要對(duì)部門和單位政策文件、各類考核評(píng)價(jià)條件和指標(biāo)以及有關(guān)管理信息系統(tǒng)和工作表格中涉及“四唯”的內(nèi)容進(jìn)行修改，部門和高校也開始取消發(fā)表論文獎(jiǎng)勵(lì)制度，使得論文發(fā)表數(shù)量在2019年突然下降。

2.2 按第一作者所屬單位分類

對(duì)近5年發(fā)表各類文章的第一作者所屬單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，由于所屬單位數(shù)據(jù)較多，將統(tǒng)計(jì)后的數(shù)據(jù)排序，對(duì)其排名靠前單位進(jìn)行繪制，結(jié)果如圖 3所示。

表 1 不同研究方向的發(fā)文數(shù)量近10年統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistical results of the published paper numbers of different research contents in recent ten years

圖 3 第一作者所屬單位發(fā)文數(shù)量及其占比統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig. 3 Statistical results of the number and proportion of papers published by the units of the first author

本文根據(jù)宋黨育等(2016)的研究方向分類做了調(diào)整，體現(xiàn)在： 1、石油、天然氣、油頁巖與頁巖氣中與有機(jī)化學(xué)相關(guān)的文章以及煤化作用歸為煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)； 2、煤系氣包含與煤系地層相關(guān)的煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣； 3、煤自燃與地下氣化歸為一類； 4、煤炭資源生產(chǎn)、礦井瓦斯和礦井水歸為煤炭開采及礦井水處理由圖 3可知，統(tǒng)計(jì)結(jié)果中中國的研究院或大學(xué)占比很高，達(dá)6/11。根據(jù)第一作者所屬單位發(fā)文數(shù)量圖可將這些單位分為3個(gè)梯隊(duì)，第1梯隊(duì)是中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，發(fā)表文章30篇，占比為12.7%； 第2梯隊(duì)是昆士蘭大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)和中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)表論文數(shù)量在20～30篇，占比為10%～12%； 第3梯隊(duì)是亞琛工業(yè)大學(xué)、美國地質(zhì)調(diào)查局等，占比小于10%。不難發(fā)現(xiàn)各國發(fā)表文章的單位主要為大學(xué)和研究院，其中高校更是煤地質(zhì)研究的主要力量。前11名中以礦業(yè)、資源為特色的學(xué)校占比較大，且中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)和中國礦業(yè)大學(xué)在每年的文章發(fā)表數(shù)量中都排名靠前，由此可見這3所大學(xué)是中國煤地質(zhì)學(xué)研究中的主力軍，為研究煤地質(zhì)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。以中國礦業(yè)大學(xué)(北京)為例，其在近5年的發(fā)表論文數(shù)量排在第1名，這與該學(xué)校的獨(dú)特性有一定關(guān)系，它是以煤炭資源研究為主體和特色的綜合類大學(xué)，學(xué)校中開設(shè)的大部分專業(yè)都跟煤研究有或多或少的聯(lián)系，進(jìn)而支撐了煤相關(guān)學(xué)科的研究。目前，很多理工科高等院校都有設(shè)立煤地質(zhì)專業(yè)和課程，更促使了煤地質(zhì)學(xué)研究的快速發(fā)展，它們正成為當(dāng)代研究的主要力量。因此可以說，教育為煤地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，提供了強(qiáng)有力的人才支撐，起到非常重要的推進(jìn)作用，特別是高等院校師生，更是煤地質(zhì)學(xué)研究主要力量。

2.3 按研究方向分類

本文將近5年發(fā)表的784篇文章按研究方向劃分歸類，最終歸為9個(gè)研究方向：沉積環(huán)境、煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)、煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)、煤系氣、煤地下氣化及煤自燃、煤炭潔凈化利用、古生物、煤炭開采及礦井水處理和其他。結(jié)合宋黨育等(2016)對(duì)2011～2016年InternationalJournalofCoalGeology期刊上發(fā)表的文章數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總出不同研究方向10年內(nèi)的發(fā)文數(shù)量如表 1所示。分析表中數(shù)據(jù)可知：煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)是近5年內(nèi)研究熱點(diǎn)，發(fā)文數(shù)量最多，共計(jì)245篇； 煤系氣、煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)和沉積環(huán)境方向發(fā)文數(shù)量超過100篇，近5年一直為人們所重視； 煤炭開采及礦井水方向的論文數(shù)量有70篇，該方向的研究一直在持續(xù)開展； 煤炭潔凈化利用、煤地下氣化及煤自燃和古生物方向的論文數(shù)量少于40篇，在近5年研究相對(duì)較少。綜合之前的論文第一作者的所屬國家和所屬單位發(fā)文數(shù)量圖，發(fā)現(xiàn)這些論文主要源于每個(gè)國家較為固定的高校或研究機(jī)構(gòu)，并且發(fā)文數(shù)量多的所屬單位和國家的研究內(nèi)容多且方向廣，而發(fā)表論文數(shù)量少的單位和國家的研究方向相對(duì)較少。

3 煤地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容

圖4為不同研究方向的發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其中5年內(nèi)發(fā)文數(shù)量在100篇以上的有4個(gè)，分別為煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)、煤系氣、煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)和沉積環(huán)境。它們分別占論文總數(shù)的31.3%、16.7%、16.1%和13.5%。下面將對(duì)這4個(gè)方向研究內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)論述。

圖 4 近5年熱點(diǎn)研究內(nèi)容的發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig. 4 Statistical results of the hot research articles published in recent five years

3.1 煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)

近5年有關(guān)煤巖學(xué)與有機(jī)地球化學(xué)方向的論文有245篇，占論文總數(shù)的31.3%，論文數(shù)量相較于前5年有所增加，主要研究內(nèi)容包括烴源巖的生油、生氣潛力、有機(jī)地球化學(xué)特征等。

3.1.1 煤巖學(xué)

四是技術(shù)要求高，質(zhì)量難保證。中藥材的藥性受地理、生態(tài)等因素如緯度、海拔、地形地貌、光照、氣溫、土壤和降水的影響，這些環(huán)境條件對(duì)中藥材生長都起著決定性作用。如果不按照技術(shù)要求隨意種植，既影響品質(zhì)，又易遭到病蟲害侵襲。中藥材對(duì)栽培技術(shù)要求嚴(yán)格，特別是隨著中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GAP)的試行，對(duì)中藥材生產(chǎn)技術(shù)要求更為嚴(yán)格，對(duì)達(dá)不到GAP要求的，不能進(jìn)入下一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)的藥材就是廢品。同時(shí)，中藥材抗病蟲性較差，極易受病蟲害侵襲，加上我縣農(nóng)戶一般都把中藥材作為農(nóng)作物生產(chǎn)的“附帶物”進(jìn)行栽培，憑經(jīng)驗(yàn)管理中藥材，有的產(chǎn)量很低，有的品質(zhì)達(dá)不到要求，沒有更新品種的觀念，品種退化嚴(yán)重。

煤巖學(xué)是把煤作為有機(jī)巖石，以物理方法為主研究煤的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、成因及合理利用。近5年主要是對(duì)煤層的煤巖學(xué)性質(zhì)、成因及其意義開展研究，在煤巖學(xué)的地質(zhì)應(yīng)用與新的分析和測(cè)試手段方面也有新的突破，如利用拉曼光譜技術(shù)(RS)和計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(CT)對(duì)石墨表面FWHM寬度和煤的表面韌性變形、彈性模量等參數(shù)進(jìn)行表征(Rantitsch et al.，2016; Manjunath et al.，2019)。此外，煤巖學(xué)方面還包括改變外部條件對(duì)煤儲(chǔ)層的影響研究，如通過微波處理后不同等級(jí)煤的巖石物理變化研究(Li H et al.，2016)、風(fēng)化作用對(duì)煉焦煤性質(zhì)的影響(Smedowski et al.，2016)以及在循環(huán)加載條件下無煙煤滲透率的變化研究(Fan et al.，2019)。

3.1.2 有機(jī)地球化學(xué)

有機(jī)地球化學(xué)研究包括煤或巖層中有機(jī)組分的組成和地球化學(xué)特征及有機(jī)質(zhì)生烴潛力等方面，近5年有關(guān)有機(jī)質(zhì)的來源及其成因研究增多。由于拉曼光譜具有快速、可靠和非破壞性的特征，近年來應(yīng)用拉曼光譜技術(shù)在有機(jī)質(zhì)的成熟度研究方面非常熱門，通過拉曼光譜可以測(cè)量筆石的有機(jī)成熟度(Mumm et al.，2016)、借助鏡質(zhì)體反射率表示的熱成熟度快速確定富含有機(jī)物泥巖中干酪根熱成熟度(Sauerer et al.，2017)、利用分散的干酪根評(píng)價(jià)元古代巖石中無序的碳質(zhì)物質(zhì)熱成熟度(Baludikay et al.，2018)、基于拉曼光譜成熟度指示值和鏡質(zhì)組反射值之間的相關(guān)性對(duì)不同干酪根類型的成熟度進(jìn)行評(píng)估(Al-Hajeri et al.，2020)。

3.2 煤系氣

煤系氣是指煤系中包括煤層氣(含生物氣)、頁巖氣、致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣。2011～2015年的研究熱點(diǎn)是煤層氣方向，論文數(shù)量為189篇(宋黨育等， 2016)，但近5年煤系氣的論文數(shù)量為131篇，占總數(shù)的16.7%，熱度有所下降。該方向主要是對(duì)煤層氣的生成、賦存、煤儲(chǔ)層的特征以及煤層氣的運(yùn)移與開發(fā)等方面開展研究，尤其是對(duì)與煤層氣開采直接相關(guān)的儲(chǔ)層滲透率，甲烷的吸附/解吸的研究。如利用micro-CT技術(shù)研究煤的孔隙度和滲透率變化特征(Ramandi et al.，2016)； 煤經(jīng)壓裂開發(fā)后儲(chǔ)層特性發(fā)生的變化進(jìn)行了研究(Kang et al.，2016; Jing et al.，2018)。壓裂液會(huì)使煤的甲烷吸附量降低、有效擴(kuò)散系數(shù)下降、氣體滲透率顯著降低、傳質(zhì)通道變窄以及親水性增強(qiáng)，使得煤中氣體吸附能力和傳質(zhì)速率降低。為了表征條件改變之后儲(chǔ)層特性的變化還提出了一些新的模型(Connell，2016; Saurabh et al.，2016)，如使用煤的類畢奧系數(shù)和橫向各向同性性質(zhì)構(gòu)建的滲透率模型，它可以呈現(xiàn)滲透率隨壓力變化的完整圖像(Saurabh et al.，2016)； Connell(2016)改進(jìn)了自己2010年提出的煤滲透率模型，引入了割理壓縮性與孔隙壓力，以及與吸附應(yīng)變的影響相關(guān)的特性，新模型可以更準(zhǔn)確地表征煤層滲透率的變化。前人對(duì)直接影響煤層氣儲(chǔ)量大小的甲烷吸附能力，也做了不少的研究(Busch et al.，2019; Chattaraj et al.，2019; Song et al.，2020)。如木質(zhì)素的大分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)(即極性或疏水性)、碳含量、鏡質(zhì)組含量、惰質(zhì)組含量、水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率以及煤階都會(huì)影響甲烷在煤中的吸附能力。

3.3 煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)

煤中的礦物質(zhì)和微量元素可以用以追溯煤炭的形成環(huán)境和地質(zhì)演化方面的信息，并且其中某些微量元素具有較高的利用價(jià)值，所以煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)方面的研究可以高效、合理、潔凈地利用煤炭資源，因此人們對(duì)該方面的研究比較重視，使得這個(gè)方向的發(fā)文數(shù)量一直保持在一個(gè)較高的水平，近5年的論文有126篇，占論文總數(shù)的16.1%。

3.3.1 煤中礦物質(zhì)與地球化學(xué)

3.3.2 微量元素

近5年在微量元素方面主要是對(duì)微量元素的富集方式、來源、分布、含量以及利用開展研究。相較于前5年人們對(duì)于煤開采利用中微量元素對(duì)環(huán)境的影響和稀土元素的利用關(guān)注度明顯提高，并且研發(fā)了一些提高微量元素利用率的手段。如先對(duì)粉煤灰使用氫氧化鈉焙燒，再使用酸浸出可以明顯提高粉煤灰中稀土的提取率(Taggart et al.，2018)； 采用堿-酸聯(lián)合(氫氧化鈉-鹽酸)浸出工藝浸提粉煤灰，可以明顯減少活性二氧化硅去除率，增加REY富集率(Wang et al.，2019)。在微量元素分析和測(cè)試手段方面也有了新的突破，如電子探針(EPMA)可以快速提供煤中顯微組分和無機(jī)相元素組成空間信息，雖然它給出了煤中無機(jī)元素的可能存在方式，但是測(cè)量結(jié)果是半定量的(Misch et al.，2016)。將汞與蒙脫石礦物結(jié)合，并在大于800℃下加熱，可以使汞完全分解，這樣可以進(jìn)一步提高熱分解法測(cè)汞的準(zhǔn)確度(Xu et al.，2017)。利用AG50W-x8陽離子交換樹脂結(jié)合四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜分析可以準(zhǔn)確測(cè)定煤和煤相關(guān)樣品中的銪濃度，這種方法可以有效避免鋇離子的光譜干擾(Yan et al.，2018)。

3.4 沉積環(huán)境

4 發(fā)展趨勢(shì)與展望

根據(jù)2011～2020年的煤地質(zhì)學(xué)研究熱點(diǎn)的變化趨勢(shì)，沉積環(huán)境、煤巖學(xué)與有機(jī)地球化學(xué)和煤炭潔凈化利用方向文章數(shù)量相比前5年增加明顯，煤系氣、地下氣化及煤自燃、煤炭開采及礦井水處理方向在近5年的發(fā)文數(shù)量呈減少趨勢(shì)，煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)和古生物方面的文章數(shù)量呈平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢(shì)。為應(yīng)對(duì)當(dāng)前氣候變化和碳減排、碳中和的遠(yuǎn)景目標(biāo)(謝和平等， 2021)，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)，煤炭潔凈化利用方面的研究將成為新的熱點(diǎn)話題，煤巖學(xué)與有機(jī)地球化學(xué)和沉積環(huán)境方面的研究將會(huì)穩(wěn)定發(fā)展，而在煤系氣方面的研究文章將會(huì)減少。

隨著世界經(jīng)濟(jì)、科技文化和先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)進(jìn)步，為解決現(xiàn)實(shí)中遇到越來越復(fù)雜的科學(xué)與工程問題，不同學(xué)科之間必然出現(xiàn)相互交叉與融合、彼此聯(lián)系的現(xiàn)象，涌現(xiàn)出一大批交叉學(xué)科。煤地質(zhì)學(xué)發(fā)展也將呈現(xiàn)出精細(xì)化、多維度和多融合的趨勢(shì)，如煤地質(zhì)學(xué)與環(huán)境學(xué)相結(jié)合形成了環(huán)境地質(zhì)學(xué)，煤地質(zhì)學(xué)與微生物學(xué)交叉形成微生物地質(zhì)學(xué)以及煤地質(zhì)學(xué)研究向更微觀方向發(fā)展形成了納米地質(zhì)學(xué)。

5 結(jié) 論

通過對(duì)2016～2020年發(fā)表在InternationalJournalofCoalGeology期刊上論文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合中國煤地質(zhì)學(xué)的發(fā)展進(jìn)程，對(duì)當(dāng)前煤地質(zhì)學(xué)的研究熱點(diǎn)內(nèi)容及未來發(fā)展方向進(jìn)行了探討，取得主要認(rèn)識(shí)如下：

(1)近5年來，在該期刊上發(fā)表論文數(shù)量較多的國家依次為中國、美國和澳大利亞，占比分別為27.4%、16.1%和10.6%。第一作者所在單位發(fā)文較多的機(jī)構(gòu)依次為中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、昆士蘭大學(xué)和中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，在前11名中占比分別為12.7%、11.9%和11.4%。

(2)煤巖學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)方向是近5年各國煤炭地質(zhì)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)研究內(nèi)容； 煤系氣、地下氣化及煤自燃、煤炭開采及礦井水處理方向在近5年的發(fā)文數(shù)量呈減少趨勢(shì)； 沉積環(huán)境、煤巖學(xué)與有機(jī)地球化學(xué)和煤炭潔凈化利用方面的文章數(shù)量明顯增加； 煤中礦物質(zhì)、微量元素與地球化學(xué)和古生物方面的研究在平穩(wěn)進(jìn)行。

(3)為應(yīng)對(duì)氣候變化、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明綠色發(fā)展的迫切需求，煤炭潔凈化利用方向的研究將逐漸增多，多學(xué)科之間的交叉與融合方向研究也必將如雨后春筍般出現(xiàn)。