中国煤系地层关键元素地球化学分布规律与资源潜力评价

针对煤系关键元素(U、Ga、Ge、V、Zr、Li)分布规律不清的问题，研究人员通过整合1461-1556组煤样数据，绘制了中国首套煤及煤灰关键元素地球化学分布图。研究发现中国煤中Ga、V、Zr、Li含量显著高于全球均值，揭示南方为关键元素富集靶区，为战略矿产资源开发提供科学依据。

　　

煤炭作为中国占比60%的主体能源，其伴生的关键元素正成为战略新兴产业的"隐形宝藏"。随着国防安全和高科技产业对稀有金属需求激增，传统矿床资源日益紧缺，煤系地层中异常富集的铀(U)、镓(Ga)等元素引起学界高度关注。中国复杂的成煤地质背景造就了独特的元素富集环境，但长期以来缺乏全国尺度的系统研究，制约着这些"煤中宝藏"的战略开发。

国家自然科学基金创新研究群体项目支持下的中国研究人员，在《International Journal of Coal Geology》发表重要成果。团队整合1971-2022年间Web of Science和中国知网的1461-1556组煤样数据，采用空间自相关分析(Cliff and Ord, 1981)和富集因子计算等方法，首次绘制了中国煤系6种关键元素的地球化学分布图谱。

【数据来源】
研究收集了U(n=1461)、Ga(n=1556)、Ge(n=1210)、V(n=1461)、Zr(n=1199)和Li(n=1122)的全国煤样数据，涵盖中国六大聚煤期：晚石炭世-早二叠世(C₂-P₁)、晚二叠世(P₂)、晚三叠世(T₃)、早-中侏罗世(J_1-2)、晚侏罗世-早白垩世(J₃-K₁)和古近纪-新近纪(E-N)。

【关键元素含量特征】
中国煤中关键元素中位数为：U(2.64μg/g)、Ga(9.06μg/g)、Ge(1.29μg/g)、V(28.6μg/g)、Zr(91.1μg/g)、Li(20.0μg/g)。与全球均值相比，Ga、V、Zr、Li呈现显著富集特征，其中Zr含量达全球背景值的3倍。

【空间分布模式】
空间自相关分析揭示两类分布格局：Ga、Ge、Li呈离散型分布，而U、V、Zr在南方形成显著富集区。特别是滇东-黔西地区的晚二叠世煤系，发现U含量超工业品位(50μg/g)的异常区。

【富集机制】
研究指出关键元素富集受控于三大因素：①古陆源区母岩性质(如江南古陆富铀花岗岩)；②泥炭沼泽地球化学障(有机质吸附和还原障效应)；③后期热液叠加改造。煤灰中元素进一步富集5-8倍的特性，为综合利用提供可能。

该研究首次建立的中国煤系关键元素数据库，不仅更新了元素丰度基准值，更通过空间分布规律解析，圈定了滇东、黔西、鄂尔多斯等战略靶区。成果对破解"卡脖子"矿产资源困境、保障高科技产业链安全具有重大战略意义，为煤基伴生资源"变废为宝"提供了理论支撑和实践路径。特别是将Ga、Ge等未列入国家战略矿产目录但具有关键供应链风险的元素纳入评估体系，体现了前瞻性的资源安全观。