沁水煤田北部太原组煤中锂元素的赋存状态与富集机理

In recent years, the discovery of super-large lithium deposits in Jungar and Ningwu coalfields has made it possible for coal to be an ideal substitute of lithium resources. Therefore, the study of lithium in coal has been paid more and more attention. In this subject, the abnormal enrichment of lithium in the coal of Taiyuan formation in northern Qinshui coalfield will be taken as the research object, and the occurrence of lithium in coal and the distribution characteristics of lithium in carrier minerals and organic matter will be studied. We will find out the internal relation of geological control factors, such as material supply, coal accumulation environment, tectonic movements and magmatic activities. Moreover, the analysis of heavy minerals and zircon U-Pb geochronology will be used to limit the source of carrier minerals of lithium in the coal of study area. Combined with the evolution history of Qinshui basin, the enrichment mechanism of lithium in the coal of study area will be revealed, which will provide the coal geology basis for researching on the coal-type rare metal deposits.

近年来，准格尔和宁武煤田超大型煤伴生锂矿床的相继发现，让煤炭作为锂资源的理想替代来源成为可能，从而使煤中锂的研究日益受到重视。本课题将以沁水煤田北部太原组煤中异常富集的锂元素为研究对象，研究锂元素在煤中的赋存状态和在载体矿物以及有机质中的分布特征，查明物源供给、聚煤环境、构造运动、岩浆活动等地质控制因素的内在联系，并采用重矿物分析、碎屑锆石U-Pb年代学等手段限定研究区煤中锂元素载体矿物的来源，进而结合盆地演化史揭示研究区煤中锂元素的富集机理，为煤型稀有金属矿床的研究提供煤地质学依据。

近年来，准格尔和宁武煤田超大型煤伴生锂矿床的相继发现，让煤炭作为锂资源的理想替代来源成为可能，从而使煤中锂的研究日益受到重视。本课题以沁水煤田北部太原组煤中异常富集的锂元素为研究对象，采用扫描电镜、X射线衍射、化学成分分析及碎屑锆石U-Pb测年等手段，分析了研究区太原组煤中锂的分布规律、赋存状态和主要来源，揭示了锂的富集机理。研究结果表明：（1）研究区太原组煤中锂含量在4.65-293.00μg/g之间，均值为65.60μg/g，在寿阳-阳泉一线形成一个达推荐工业指标（120μg/g）的区域，锂在夹矸顶底板中平均含量高于煤中，在垂向上存在煤层上部和下部含量高、中部低的特征；（2）研究区煤中锂主要赋存于铝硅酸盐中，以黏土矿物为主要载体；（3）研究区煤中锂主要来源于华北北缘在内蒙古隆起，部分物源位于研究区附近（五台古陆），物源岩性主要为花岗岩和沉积岩，来自物源区的含锂矿物或锂溶液在流水作用下搬运至研究区，由于沼泽水介质条件改变使锂与黏土矿物结合，在成煤作用下富集于煤层之中。项目成果将为进一步勘查开发煤型锂矿床提供科学依据。