山西兴县位于鄂尔多斯盆地东缘,是华北地块晚古生代煤的主力产煤区之一,其石炭-二叠系煤的地质勘探工作离不开煤地质学的研究。近年来,关于盆地东缘二叠系煤的煤岩特征、聚煤规律和成煤环境等系统研究日趋完善,而有关石炭系本溪组煤地质学研究却很少涉及。本文在全工业分析、矿物学分析、煤岩组分分析和主微量元素分析的基础上,对山西兴县关家崖地区石炭系本溪组煤展开了较为系统的煤岩学、煤地球化学和成煤环境等方面的研究。山西兴县关家崖地区本溪组二段煤为低变质气煤,煤中水分及固定碳产率较低,灰分、挥发分、全硫及镜质组含量较高。煤岩结构疏松,矿物含量较高,以高岭石为主。在镜下,高岭石多呈条带状和团粒状分布。煤中富集Fe、K、Si、Al、V、Cr、Ni、Rb、Zr、Hf、U、La、Ce、Pr、Nd、Sm,亏损Na、Sr、Th,稀土元素Ce无异常,Eu呈弱负异常,配分模式曲线呈左倾和近水平两种形态,轻稀土元素分化严重。成煤环境表现为极潮湿强覆水的咸水沉积环境,成煤沼泽类型属于富营养低位泥炭沼泽。山西兴县关家崖地区本溪组一段煤为低变质气煤,煤中水分产率中等,灰分、固定碳及全硫含量较低,挥发分及镜质组含量较高。煤岩致密性较差,矿物含量较低,以高岭石为主。在镜下,高岭石主要以附着煤岩表面的方式赋存。煤中富集Mg、Ca、Na、Ni、Ba,亏损Mn、Ti、K、Cu、Zn、Rb、Nb、Hf、Ta、Th,稀土元素无Ce、Eu异常,重稀土元素含量稳定。成煤环境表现为潮湿覆水的咸水沉积环境,成煤沼泽类型属于贫营养高位泥炭沼泽。山西兴县关家崖地区本溪组二段成煤沼泽处于早期低位发育阶段,水体富营养化,因此煤中灰分及矿物含量较高于本溪组一段煤,进而造成煤中Al、Si、V、Cr、Rb、Nb、Hf、Ta、Cu含量较高。本溪组一段煤由于其吸水能力强,成煤植物喜Ca、亲Mg,古土壤贫Ti、贫Mn,因而在海水的影响下,煤中水分、Ca、Mg含量较高于本溪组二段煤,Ti、Mn含量则较低。兴县关家崖地区本溪组煤属于近海含煤岩系,其聚煤作用开始于海退期,终止于海侵期,由于成煤期海侵速度较快、泥炭累积厚度较小、成煤速度缓慢,所以煤层厚度较薄。在煤化作用期间,煤层长期处于低温、低压环境中,因此其变质程度低于唐公塔矿区太原组6号煤和双柳矿区山西组4号煤,进而造成煤中挥发分产率相对较高。此外,由于受海水影响较大,兴县关家崖地区本溪组煤表现高Ni特征。