山西煤中有益金属元素的赋存与富集成矿机理

The findings of coal-hosted ores and study on their mineralization mechanism are essential to the resource security of the country. Previous studies have indicated that some coals in Shanxi Province are significantly enriched in critical metals including Ga, rare earth elements, U, Se, Li and Re, which can enable leading and original studies on coal resources and characteristics of China. The object of study of this project will be critical metals in coals of Shanxi Province. This project will aim to investigate the origin, migration and enrichment characteristics of critical metals in the studied coals. By using the knowledge of coal geology, ore deposit geology, petrology and mineralogy, two key scientific problems are expected to be solved, namely the modes of occurrence of critical metals microscopically and the geological controlling factors for their spatial and temporal distribution macroscopically in the coals. The answers to these two key scientific problems will be the foundation of the research and development of coal-hosted ore deposits in Shanxi Province, which will also provide important information for coal-hosted ore deposits in other places. It will also be essential to elucidate fundamental problems such as original material for coal deposits, coalification processes and mineral formation processes. Moreover, it can provide geological evidences for regional geological history (such as the uplift and depression of source region) from coal geological point of view.

稀有金属新矿床类型的发现和成矿机理的研究对建立国家资源安全体系具有重要意义。前期研究结果表明，山西一些煤中高度富集有益金属元素镓、稀土元素、铀、硒、锂和铼，为产生具有中国煤炭资源特性的前沿创新性成果提供了重要机会。项目将以山西省富集有益金属元素的煤为研究对象，充分发挥煤地质学、矿床学、岩石学和矿物学等学科交叉的优势，以揭示山西省煤中有益金属元素时空富集特征为出发点，以查明有益金属赋存状态为技术关键，以金属元素来源、迁移和富集为主线，拟解决两个关键科学问题：煤中金属元素微观赋存状态和宏观时空分布的主控地质因素，煤中金属元素的富集或成矿机理。该关键科学问题的解决，将为山西省煤型稀有金属矿床的研发利用奠定理论基础，对其他地区新型稀有金属矿床的发现具有重要的借鉴意义，有助于阐明成煤母质、煤化作用、煤中矿物形成机制等基本理论问题，也能为区域地质历史演化（如沉积源区隆升和沉降）提供重要的煤地质学证据。

关键金属新矿床类型的发现和成矿机理的研究对建立国家资源安全体系具有重要意义。本次研究结果表明，山西一些煤中高度富集关键金属元素镓、稀土元素、铀、硒、锂，其中锂和铝已经成矿，并具备可以开发利用的潜力。项目以山西省富集关键金属元素的煤为研究对象，充分发挥煤地质学、矿床学、岩石学和矿物学等学科交叉的优势，以揭示山西省煤中有益金属元素时空富集特征为出发点，以查明有益金属赋存状态为技术关键，以金属元素来源、迁移和富集为主线，首次在煤中发现了锂辉石，认为平朔矿区煤的矿物质来源于阴山古陆的新太古代花岗岩、华北造山带北部的古元古代花岗岩、本溪组铝土矿，提出了富Li-REE煤中矿物形成演化序列。解决了两个关键科学问题：山西煤中关键金属金属（镓、稀土元素、锂）微观赋存状态和宏观时空分布的主控地质因素，山西煤中锂的富集或成矿机理。该关键科学问题的解决，为山西省煤中关键金属矿床的研发利用奠定了理论基础，对其他地区煤中关键金属矿床的发现具有重要的借鉴意义，有助于阐明成煤母质、煤化作用、煤中矿物形成机制等基本理论问题，也能为区域地质历史演化（如沉积源区隆升和沉降）提供重要的煤地质学证据。.通过系统总结，在科学出版社出版专著2部（均为第1资助）；在国内外主流学术期刊International Journal of Coal Geology、Fuel、Ore Geology Reviews、Gondwana Research、Chemical Geology、Minerals、《科学通报》等发表学术论文28篇（其中第一资助13篇）。有4篇入选TOP 1%高被引论文，2篇入选ESI TOP 0.1%热点论文。.项目负责人代世峰于2021年获得国际有机岩石学会最高奖、于2019-2022年入选科睿唯安全球高被引学者、于2019-2022年入选爱思唯尔中国高被引学者榜单；项目成员赵蕾在2020年获得国家自然科学基金优秀青年基金资助；项目成员赵蕾在2021年当选为国际有机岩石学会副主席/候任主席。