通过R型聚类分析，研究区煤中稀土元素和其他36种元素在相似距离为14的水平上明显被分为4个群（图4-8）。
图4-8 鄂尔多斯盆地北缘—晋北地区煤中微量元素及硫聚类分析枝状图
群1 为以硫化物为载体的元素组合，包括 As，Ni，Co，Fe，Be，S，Mn7种元素。Ni，Co，Fe和Mn同为铁族元素，并与As主要存在黄铁矿中。Ni，Co，Fe二价阳离子的化学特性十分相似，常发生等价的类质同象（刘英俊等，1984）。Be在煤中主要为有机态，部分的Be可能以离子形式被黄铁矿吸附。上述元素组合表明，As，Ni，Co，Fe，S与Mn在煤中大部分为无机相，部分为有机相。
群2 为一松散的元素组合，由Ba，Br，Ca，Hg4种元素组成。 Ba 与Ca 在煤中常以碳酸盐形式存在。部分Hg存在于碳酸盐及水溶态中，Hg还与煤中全水分含量显著正相关，说明Hg很可能是通过水溶液后期进入煤中。煤中Br主要为有机相，部分无机的Br可能以水溶态形式存在。此外，由于易挥发性，外在环境中的Hg与Br能被煤层截获而被吸附。因而，该元素组合一方面表明少部分Ba，Ca与Hg为有机相存在，另一方面表明碳酸盐、溴化物及汞的化合物可能是在后期进入煤层。李河名等（1993）研究鄂尔多斯盆地侏罗纪煤时也认为，碳酸盐（主要为方解石）和氯化物是在煤化作用过程中进入煤层的。
群3 为与粘土矿物有关的元素组合，可分为4个亚群。 总体上，群3中的元素基本为亲石元素，有共生的特点，且大部分元素在煤层顶底板中表现为最高含量水平（详见第三章），显示出较强的陆源矿物亲和性，推知这些元素可能主要以陆源碎屑物进入煤层：
——第一亚群包括P，Al和Cu，暗示煤中可能有绿松石［CuAl6（PO4）4（OH）·5H2O］，核磷铝酸矿，银星矿（3Al2O3·2P2O5·3H2O）的存在。
——第二亚群由Ga，W，Cs，V，Nb和Pb构成，W与Nb 的类质同象的关系最密切，在自然界中常呈类质同象混入造岩矿物和副矿物中。Ga的性质与Al相似，一般受Al控制，主要存在铝硅酸盐中。此外，石英、长石也是Ga的载体。粘土矿物对V有一定的吸附作用，V3+和V4+呈类质同象存在于伊利石晶格八面体内，故伊利石中含有丰富的V；Pb，Cs呈类质同象替代K进入粘土矿物晶格（刘英俊等，1984）。
——第三亚群包括稀土、稀有元素（Ta，Hf，REE，Sc）、放射性元素（Th，U）及亲氧元素Ti，都与粘土矿物关系密切。金红石（TiO2）中的Ti常被Ta5+呈类质同象替代，且在钙钛矿物中还可能以类质同象形式混入一些Hf，Th，U等。Ta，Hf，REE，Th，U常共生，且U4+、Th4+、REE3+的类质同象十分普遍（如铀钍矿、褐钇铌矿、方钍石等）。自然界中Sc恒为3+价，性质稳定，不受氧化还原条件的影响，一般存在于造岩矿物中，与REE3+呈等价类质同象（刘英俊等，1984）。
——第四亚群为Cr，Mo与Sb组合。这3种元素都能被粘土矿物吸附，其中Cr3+与粘土矿物中Al3+存在广泛的类质同象，部分Cr，Mo与Sb还与硫化物有关，但在研究区中它们可能与粘土矿物关系更亲密一些。
群4 为Zn，Cd，K，Rb，Se，Mg，Na 的元素组合。 Cd 与 Zn 有很好的相关关系，能置换闪锌矿中的Zn，还与粘土、碳酸盐有联系。Zn主要以闪锌矿（ZnS）形式存在于煤中，粘土矿物也可吸附锌，Zn2+常与Mg2+进行等价置换而进入造岩矿物（刘英俊等，1984）。K，Rb与Na为基本的造岩元素。Se与S的化学性质比较接近，形成广泛的类质同象。因而，本群元素为硫化物与造岩矿物的组合。