“煤系战略性金属矿产成矿理论与分布规律”专题

《煤炭学报》编辑部特邀中国矿业大学（北京）代世峰教授担任客座主编，中国矿业大学王文峰教授、中国矿业大学（北京）赵蕾教授担任客座编辑，在2022第5期组织出版“煤系战略性金属矿产成矿理论与分布规律”专题，专题以煤系中锂、镓、锗、铝、钪、稀土、铌、锆、铀等战略性金属矿产为研究对象，选择优秀论文，介绍其分布规律与成矿理论。

“煤系战略性金属矿产资源”学术研讨会视频回放地址：https://mp.weixin.qq.com/s/yN9B3XXuNvDBJByVaJVTtg

行业视野: 地质
类别; 37个
关键词; 83位
专家; 17篇
论文; 8836IP
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《煤炭学报》成功举办“煤系战略性金属矿产资源”学术研讨会（附视频回放）

作者(Author)：《煤炭学报》

摘要：　　为进一步提升“煤系战略性金属矿产成矿理论与分布规律”专题成果的显示度，促进煤系战略金属矿产资源领域最新成果的学术交流，为我国战略性金属矿产的增储和资源安全提供重要的理论指导与借鉴。《煤炭学报》编辑部于2022年6月26日成功举办了“煤系战略性金属矿产资源”学术研讨会。　　本次学术研讨会分开幕式、特邀报告、圆桌讨论会3个环节进行。《煤炭学报》执行主编朱拴成、专题客座主编代世峰教授分别致开幕辞，并举行“煤系战略性金属矿产成矿理论与分布规律”专题发布仪式。特邀报告环节，国际著名的煤地质学家、《国际煤地质学杂志》前主编美国肯塔基大学James Hower教授，长安大学长江学者、国家重点研发计划项目首席科学家温汉捷教授，中国地质大学(武汉)庄新国教授，中国矿业大学(北京)长江学者、国家杰出青年基金获得者、国家973项目首席科学家代世峰教授，核工业北京地质研究院总工程师秦明宽教授，新疆大学/中国矿业大学王文峰院长，中国煤炭地质总局勘查研究总院总工程师宁树正教授，中国矿业大学(北京)国家优秀青年基金获得者赵蕾教授，中国矿业大学陈同俊教授，山西地质矿产研究院张绍韡总工程师，太原理工大学孙蓓蕾副教授等11位专家分别分享了学术成果。圆桌讨论会环节，与会专家围绕4个议题分别进行了热烈讨论，并就报名参会嘉宾、线上观众的相关问题进行了解答。　　本次研讨会还特设了报名参会通道。经自由报名、遴选，华中科技大学付彪老师，南华大学白鑫副教授，太原理工大学刘东娜副教授，河北工程大学刘浪涛副教授，河北地质大学王佩佩副教授，山西大同大学叶军建副教授，山西华冶勘测工程技术有限公司曲禛助理工程师，贵州大学张衍博士等8位活跃在科研一线和现场的学者作为参会嘉宾进入腾讯会议室，与报告专家在答疑、圆桌会议环节进行面对面交流、学习。　　本次学术研讨会通过中国知网、科创中国、科技工作者之家、中国煤炭学会视频号、中国煤炭资源网视频号等平台进行了同步直播，吸引了9000余人次在线观看。点击《煤炭学报》微信公众号相关文章，查看回放视频。

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《煤炭学报》2022年第5期封面

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《煤炭学报》2022年第5期目次

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煤系中战略性金属矿产资源：意义和挑战

作者(Author)：代世峰, 刘池洋, 赵蕾, 刘晶晶, 王西勃, 任德贻

摘要：战略性金属矿产资源对国民经济发展和国防安全具有重要作用。煤是特殊的沉积有机岩石，在其形成过程的特定地质条件下，可以富集战略性金属，并在煤系中形成大型或超大型金属矿床。由于煤系战略性金属矿床不断被发现，世界各国对煤系战略性金属矿产高度重视，使其成为矿产资源勘探的重要领域和重要方向。基于煤系战略性金属矿产的丰度和规模、粉煤灰中金属元素（如锗、镓、铝、铀等）现有提取利用情况和其他金属开发潜力评估，煤系战略性金属矿产的开发利用表现出了良好的前景，将为战略性金属资源增储和环境保护（如燃煤引起的环境污染控制和碳中和目标的实现）发挥重要作用。然而，煤系战略性金属矿产在成矿理论、勘探和提取的理论与技术等方面的研究时间尚短、研究问题复杂和难度大，面临诸多难题或挑战。在成矿理论方面存在的诸多关键科学问题中，核心难题包括，成煤全过程中有机质（矿产）和无机质（矿产）的相互作用及其效应、金属成矿4个过程（物源供给/形成—物质迁移—金属富集—后期改造保存）和盆地演化3个阶段（沉积物充填-成岩作用-改造就位）之间的时空配置规律。在勘查技术方面存在的诸多关键技术问题中，其核心技术难题是煤系中战略性金属元素丰度和组合与地球物理参数的定量表征。煤系战略性金属的类型、赋存环境、组合样式的多样性，造成传统的或单一的勘探技术难以适应煤系中大部分金属矿床的勘探。在提取技术方面存在的挑战是，除了个别金属外（如锗、铀、铝等），煤系（或粉煤灰）中大部分战略性金属具有低品位和难提取的特征。正确认识煤系中战略性金属矿产资源现有研究状况、重要的科学和社会意义，以及面临的机遇和挑战，对实现战略性金属矿产的增储、资源评价和推动煤系金属资源的开发利用具有重要作用。

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煤系中的锂矿产：赋存分布、成矿与资源潜力

作者(Author)：赵蕾, 王西勃, 代世峰

摘要：锂作为一种重要的战略性金属矿产，成为近些年来矿产资源勘探领域的热点。锂矿床的类型主要包括卤水型、花岗伟晶岩型和黏土型等。煤和含煤岩系中的战略性金属矿产研究取得了较多的进展，典型的有锗、镓-铝、铀、稀土、铌-锆等煤系共伴生金属矿产类型。煤中锂在过去相当长的时间内未被当作可从煤中开发利用的金属，仅在 2008 年后才得到较多关注和研究。煤中锂含量超过一定品位时，可形成与煤共伴生的锂矿床，属于沉积型锂矿床，但由于锂的原子序数低、赋存状态多样，是煤中赋存状态研究难度较大的元素之一。基于前人的研究，并结合煤系金属矿床特点，提出煤系中共伴生锂矿床的边界品位为 Li2O 含量为0.08%(高温灰基)。我国煤系锂资源主要分布在华北的石炭—二叠系地层，少数分布在南方。迄今发现的品位最高的煤系锂矿床主要有山西晋城地区晚石炭世煤层、内蒙古准格尔官板乌素矿晚石炭世煤层以及重庆草堂矿晚三叠世煤层(Li2O 含量均大于 0.2%，高温灰基)，其中锂最重要的载体均为锂绿泥石或含锂的绿泥石。以上3个煤系锂矿床中 Li 的异常富集均为热液成因。煤系锂矿床中常还共伴生Ga和REY等战略性金属，有望实现煤系多种战略性金属矿产资源的协同开发和综合利用。

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伊犁盆地煤中关键金属的分布赋存特征

作者(Author)：刘双双, 王文峰, 王文龙, 陆青锋, 邵峰军, 王昱龙

摘要：为查明伊犁盆地煤中关键金属的富集情况，通过工业分析、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、逐级化学提取实验（SCEE）方法及带能谱的扫描电镜（SEM-EDS），结合盆地北部皮里青煤矿西山窑组煤与顶底板样品及前人研究成果，探讨煤中关键金属的分布赋存特征。结果表明：伊犁盆地煤中关键金属含量整体上并不高，只有局部地区受砂岩型铀矿影响出现了U-Se-Mo-Re等元素的高度富集。在水平上，伊犁盆地的伊宁凹陷呈现南缘显著高于北缘及中部，而北缘又略高于中部的分布特征，这与南缘受到后生富铀溶液渗入、南北缘距离物源更近以及北部的同沉积断裂构造有关。在垂向上，伊犁盆地不同成煤时期的关键金属分布表现为中段的三工河组>下段的八道湾组>上段的西山窑组：受后生富铀溶液渗入，三工河组煤中关键金属含量较高；由于构造条件、沉积环境、沼泽地下水位等不同，八道湾组煤中关键金属含量高于西山窑组。皮里青矿西山窑组煤中关键金属富集程度与盆地整体分布情况相符，处于亏损~正常水平，且具有更强的无机亲和性：Li、Zr、Hf、Nb等元素都主要以硅酸盐结合态形式赋存，主要存在于黏土矿物中；Be、V、In、Sr等元素主要以碳酸盐或硫酸盐结合态形式赋存，主要存在于方解石、菱铁矿、石膏中；W主要以硫化物结合态形式赋存，与煤中黄铁矿关系密切；Mo、Se主要以有机结合态形式存在，皮里青矿煤中不富集U-Se-Mo-Re等元素主要是由于缺少后生富铀溶液的入渗及不具备富铀海西期花岗岩蚀源区这样的地质条件及干旱气候、氧化环境给其带来的可淋溶性条件。

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高锂无烟煤中不同赋存态锂同位素组成趋同特征及其机理

作者(Author)：孙蓓蕾, 孔艳磊, 王国权, 刘超, Ikeh Justin Tobechukwu

摘要：煤和含煤岩系中Li是全球Li资源潜在来源之一，引起了国内外高度重视。沁水盆地局部地区煤中Li异常富集，探讨其同位素组成特点与演化有助于深化锂富集分配机制认识。以盆地北部阳泉矿区新景矿8号无烟煤层为研究对象，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和X射线衍射仪（XRD）测定Li含量和矿物组成，结合逐级化学提取实验，确定煤中Li的赋存状态。利用多接收器电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS），测试煤样和不同赋存状态Li的同位素组成，探讨了煤化作用过程中Li同位素分馏特征。结果表明：煤样Li平均含量达138.04μg/g，高于世界硬煤中的平均含量（14μg/g）；主要载体为高岭石，有少量Li以有机结合态的形式存在；原煤样中δ7Li的均值为-2.13‰，硅酸盐结合态δ7Li的均值为-1.15‰，有机结合态δ7Li均值为-1.53‰，不同赋存状态Li同位素组成相似。研究认为，无烟煤中Li同位素组成趋同机理为：（1）煤化作用过程中轻的6Li从有机结构中脱除，再次吸附到粘土矿物中，导致煤中有机结合态Li同位素组成变重，硅酸盐结合态Li同位素组成变轻；（2）在水-岩反应过程中，硅酸盐矿物中重的7Li很容易被溶液萃取，导致硅酸盐结合态中重的7Li流失，Li同位素组成变轻；（3）煤化作用升温过程有助于Li元素的扩散，促使Li同位素达到动力学分馏平衡。

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贵州西部晚二叠世煤中关键金属异常富集的物质来源

作者(Author)：刘晶晶, 韩秋婵, 赵书茂, 贾荣坤

摘要：关键金属矿产资源对国民经济发展和国防安全至关重要。煤中关键金属的研究是近年来煤地质学、矿床学和冶金领域研究的前沿问题。贵州西部是我国西南地区重要的煤产区，区内晚二叠世含煤岩系高度富集某些关键金属元素。煤系中这些关键金属元素在一定条件下能够形成具有工业价值的矿床被提取利用，成为传统金属矿床的重要补充，对保障关键金属资源的战略安全具有重要现实意义；同时，该类关键金属记录了能够反映区域地质背景方面的煤的岩石学、矿物学和地球化学等信息，为研究区域构造和复杂地质活动提供依据。本次研究以贵州西部主要晚二叠世煤田为研究对象，通过电感耦合等离子体质谱仪，测定了研究区煤中关键金属的浓度，分析了矿区煤系关键金属的分布和富集规律，在综合已有的贵州西部多个矿区晚二叠世煤的矿物学和地球化学特征的基础上，提出贵州西部煤中关键金属的富集主要受蚀源区供给、火山灰降落和热液流体的影响。其中，蚀源区康滇古陆为含煤盆地沉积物的堆积和泥炭中的无机质提供了主要的物质来源，是西南地区晚二叠世煤中关键金属背景值的决定因素，导致煤中Li、Nb、Zr、Ti、Co、Ni、Cu、Zn和稀土元素的富集；碱性火山灰的输入，造成煤中稀土、Nb、Ta、Zr、Hf和Ga的富集。其他影响因素，包括沉积环境、海水影响、地下水、热液流体作用等，对关键金属富集成矿不起决定性作用，但是海水影响的沉积环境可能对某些关键金属（如Mo、U）的保存提供有利条件。

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