为揭示煤矿区地下水稀土元素地球化学特征,采集潘谢矿区松散层、太原组灰岩(太灰)和奥陶系灰岩(奥灰)3个含水层共65个水样,进行稀土元素测试,探讨不同含水层稀土元素的含量特征及控制因素。结果表明:研究区地下水整体呈弱碱性,水质类型整体为Cl-Na,Cl·HCO_3-Na型。地下水稀土元素含量总体较低,轻稀土元素亏损,中重稀土元素富集。奥灰水中稀土总量最低,可能与金属氧化物(如铁、锰)吸附或与碳酸岩(如方解石)发生共沉淀有关。3个含水层地下水均表现为明显的Eu正异常,可能与含水介质中富Eu矿物(如长石)的优先化学风化溶解有关。太灰水和奥灰水Ce负异常明显,松散层水Ce负异常较弱,研究区地下水Ce负异常与其继承母岩密切相关。pH对水体中的稀土元素总量的控制与碱度有关,碱度较低时控制作用显著。碳酸根的络合反应、铁的胶体或氧化物与稀土元素的吸附/络合反应是稀土元素分异的重要控制因素。