曹代勇，魏迎春，秦國(guó)紅，寧樹正，王安民，張 昀，李 新，位金昊，徐來鑫

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.河北師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050024；4.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院，北京 100039)

煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)與煤系非常規(guī)氣和清潔用煤資源是當(dāng)前煤地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)和前緣領(lǐng)域，與其他戰(zhàn)略性金屬(關(guān)鍵金屬)礦產(chǎn)具有“稀”“伴”“細(xì)”的特點(diǎn)相似[1-2]，煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)屬于煤(煤系)微量元素富集成礦[3]，其類型多樣、成因復(fù)雜，煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)的形成與演化，受控于復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和重要的地球動(dòng)力學(xué)過程，深刻體現(xiàn)了中國(guó)大陸的地質(zhì)個(gè)性、自然優(yōu)勢(shì)和資源特色[4-5]。

含煤巖系是一套發(fā)育煤層的沉積巖系，其特點(diǎn)是旋回性明顯、巖石類型多、有機(jī)質(zhì)和黏土類細(xì)碎屑巖類發(fā)育。以有機(jī)質(zhì)為主要物質(zhì)組成的特征決定了煤的構(gòu)成具有吸附性和還原性能[6]，在特定地質(zhì)和地球化學(xué)條件下可富集多種戰(zhàn)略性金屬元素(例如鋰、鎵、鈾、鈧、鈦、釩、鍺、硒、鋯、鈮、鉿、鉭、稀土元素和釔、鉑族元素等)形成“煤系戰(zhàn)略性金屬礦床”[4-5,7-11]。煤化作用是一個(gè)開放系統(tǒng)，其中的煤層和分散有機(jī)質(zhì)對(duì)溫度、壓力、流體等地質(zhì)環(huán)境條件十分敏感，煤和煤系與圍巖存在能量和物質(zhì)的交換，地質(zhì)演化歷史中的各種構(gòu)造–熱事件，無一不在煤和煤系中留下深刻的烙印[12]，不僅導(dǎo)致煤的有機(jī)組分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造變化，而且也可以導(dǎo)致包括金屬元素在內(nèi)的無機(jī)組分發(fā)生遷移和富集，造成煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)成礦機(jī)制和賦存狀態(tài)的特殊性和復(fù)雜性。

構(gòu)造作用是控制煤和煤系礦產(chǎn)資源形成、賦存的重要地質(zhì)因素之一[13]，區(qū)域地質(zhì)背景和盆地沉降充填提供了煤系礦產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，盆地構(gòu)造–熱演化決定了多種礦產(chǎn)耦合成礦過程，含煤巖系改造和構(gòu)造格局控制了煤系礦產(chǎn)資源的賦存狀態(tài)。地質(zhì)構(gòu)造不僅為微量元素富集成礦提供了流體遷移的通道和物質(zhì)沉淀的空間，而且構(gòu)造–熱作用還會(huì)導(dǎo)致元素的重新分配、組合和調(diào)整。煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)與其他煤系礦產(chǎn)相同，均是煤盆地和含煤巖系形成、演化的產(chǎn)物，因此，在煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)成礦機(jī)制與分布規(guī)律研究中，地質(zhì)構(gòu)造控制作用是一個(gè)值得重視的因素。

1 煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)形成過程構(gòu)造控制因素概述

蔣少涌等[1](2019)和翟明國(guó)等[2](2019)指出，戰(zhàn)略性金屬元素富集成礦是多種因素作用的結(jié)果，宏觀上與板塊俯沖、超大陸聚合和裂解、巖漿源區(qū)特征、巖漿結(jié)晶分異和表生作用等過程有關(guān)，微觀上又受揮發(fā)分、溫度、壓力、氧逸度、酸堿度、地質(zhì)流體、古氣候、古環(huán)境等物理和化學(xué)因素控制。但是，諸多因素如何作用，以及何種因素或條件在成礦過程中起主導(dǎo)作用，仍存在爭(zhēng)議。

煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)作為煤系共伴生礦產(chǎn)資源，其成礦過程與成煤作用密切相關(guān)。劉桂建等[14](2001)把包括煤系戰(zhàn)略性金屬的煤中微量元素富集因素分為原生、次生和后生三大類，分別對(duì)應(yīng)于泥炭化作用階段、成巖作用階段和變質(zhì)作用階段。任德貽等[3,15](2006)指出，煤中微量元素的聚集和分布在泥炭化階段、煤化作用階段及后期風(fēng)氧化作用階段受多種因素控制，包括成煤植物門類、泥炭沼澤類型、陸源區(qū)母巖性質(zhì)、沉積環(huán)境、火山活動(dòng)、微生物作用、氣候及水文地質(zhì)條件、頂板沉積成巖作用、構(gòu)造活動(dòng)、巖漿熱液活動(dòng)、地下水活動(dòng)，以及成煤作用后的風(fēng)氧化作用等；總結(jié)出6 種成因類型：陸源富集型、巖漿熱液作用富集型、火山作用富集型、大斷裂–熱液作用富集型、地下水作用富集型和沉積環(huán)境–生物作用富集型。V.V.Seredin等[8](2013)將煤中微量元素富集劃分為陸源碎屑富集型、火山凝灰?guī)r富集型、滲透或大氣地下水驅(qū)動(dòng)富集型，以及與各種成因的流體上升有關(guān)的滲出類型富集型。代世峰等[5](2022)指出煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)成因類型復(fù)雜，有火山灰成因、蝕源區(qū)供給成因、火山灰和熱液流體改造復(fù)合成因、同生熱液淋溶成因、后生熱液淋溶成因、海底噴流成因、熱液和沉積環(huán)境復(fù)合成因等；煤系金屬礦產(chǎn)成礦作用經(jīng)歷的“蝕源區(qū)供給(和蝕源區(qū)形成)?物質(zhì)遷移?金屬富集?后期改造保存”4 個(gè)過程，是在盆地沉積物“堆積?成巖?后期改造”3 個(gè)演化階段中發(fā)生和發(fā)展的。王文峰等(2021)認(rèn)為，地質(zhì)構(gòu)造溝通了地球深部與地表的物質(zhì)聯(lián)系，大地構(gòu)造條件與氣候因素共同決定了聚煤作用、剝蝕作用強(qiáng)度及地表與地表水體的特征和組成，因而，煤中伴生元素的富集與虧損多與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)[16]。

可以看出，已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)到煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)的聚集分布是多因素、多階段、多層次綜合作用的結(jié)果，從煤系礦產(chǎn)物源相關(guān)、耦合成礦、同盆共存的角度分析[17]，煤中戰(zhàn)略性金屬富集成礦的構(gòu)造控制貫穿于含煤巖系形成與演化的全過程(圖1)。

圖1 煤系戰(zhàn)略性金屬成礦構(gòu)造控制因素Fig.1 Tectonic control factors for metallogenesis of strategic metal elements in coal measures

1.1 巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)

顯生宙以來的全球板塊運(yùn)動(dòng)決定了地質(zhì)歷史時(shí)期海陸分布和古地理面貌、全球氣候分帶、成煤植物區(qū)系等，這是影響聚煤作用的主要控制因素[18]，從宏觀上導(dǎo)致聚煤作用的興衰、含煤巖系的時(shí)空分布及其共伴生戰(zhàn)略性金屬元素遷移和富集成礦。

聚煤作用的古氣候、古植物、古地理和古構(gòu)造4 大控制因素中，古氣候是前提條件，溫暖、潮濕的氣候條件，有利于成煤植物的生長(zhǎng)，為泥炭沼澤發(fā)育和泥炭堆積提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)，同樣溫暖、潮濕的氣候也有利于物源區(qū)充分風(fēng)化剝蝕，分解的微量元素得以長(zhǎng)期遷移進(jìn)入聚煤盆地泥炭沼澤中聚集。溫暖、潮濕的氣候條件取決于地球表面的氣候分帶，地質(zhì)歷史中古板塊的運(yùn)動(dòng)正是造成不同時(shí)期全球性聚煤帶的根本原因。以中國(guó)晚古生代含煤巖系為例，主要地塊古地磁恢復(fù)表明，從早古生代到晚古生代石炭–二疊紀(jì)時(shí)期，華北古板塊與華南古板塊同時(shí)向北運(yùn)移，由南半球位移到北半球，古緯度變化分別為12.9°S→10.8°N 和6.9°S→3.3°N，呈近東西向排列[19]，處于北半球低緯度溫暖潮濕型氣候的熱帶、亞熱帶，以大羽羊齒植物為主的華夏植物群為特征，聚煤作用廣泛發(fā)育[20]。

早古生代早期，華北古大陸板塊與西伯利亞古大陸板塊之間隔著寬達(dá)4 000 km 的大洋，早古生代中晚期，華北古板塊北緣轉(zhuǎn)化為主動(dòng)大陸邊緣[21]，洋殼向南俯沖消減，石炭紀(jì)時(shí)大洋關(guān)閉，華北古板塊與西伯利亞古板塊開始初始碰撞[21-23]，華北北緣地區(qū)陰山山脈開始隆起[19]，成為晚古生代華北聚煤盆地主要物源區(qū)。華北古板塊南緣在早古生代早期為被動(dòng)大陸邊緣，寒武系和奧陶系均向北超覆，表明海侵來自南側(cè)古秦嶺洋；早古生代中期，洋殼開始向北俯沖消減，華北古板塊南緣轉(zhuǎn)化為安第斯型主動(dòng)大陸邊緣[21]，中奧陶世后華北整體抬升成陸與此有關(guān)。兩個(gè)大陸的拼合是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的地球動(dòng)力學(xué)過程。一方面，從時(shí)間演化上包括從初始碰撞到全面拼貼等一系列構(gòu)造事件[22]，另一方面，在空間展布上，大陸邊緣的不規(guī)則性可以造成沿縫合帶分段定時(shí)序碰撞的不同時(shí)性[24]。研究表明，華北古大陸板塊與華南古大陸板塊之間的初始碰撞始于泥盆紀(jì)，全面拼貼完成于三疊紀(jì)，具有由東向西逐步進(jìn)行的穿時(shí)性[21]。由華北晚古生代聚煤盆地物源分析表明，晚石炭世至早二疊世物源主要來自北部陰山一帶，古水流向均指向南，南華北晚二疊世平頂山砂巖段古水流反向由南向北，反映華北南緣出現(xiàn)陸源剝蝕區(qū)[25]。華北南部西段鄂爾多斯盆地南緣石炭–二疊紀(jì)煤系沉積范圍僅限于五峰山–嵯峨山以北，二疊系下伏地層間為角度不整合接觸[26]，秦嶺洋的部分關(guān)閉可能始于海西期中期，北秦嶺古陸成為渭北煤田石炭–二疊系煤系Li、Ga、REE 等元素富集的主要物源[27-28]。上述特征表明，晚古生代，北部大陸碰撞過程及造山作用是控制板內(nèi)克拉通煤盆地發(fā)育的主要因素，海西運(yùn)動(dòng)末期，隨南、北古洋殼不斷消減乃至天山–興蒙褶皺系的崛起，華北聚煤盆地基底抬升，海水由北向南逐漸退出，過渡為晚二疊世陸相盆地，華北古板塊繼續(xù)北移至北緯30°左右的副熱帶高壓帶，氣候轉(zhuǎn)為干旱，晚古生代聚煤作用結(jié)束。

1.2 區(qū)域構(gòu)造的活動(dòng)性

區(qū)域構(gòu)造的活動(dòng)性決定了盆–山關(guān)系和煤盆地類型及其演化，從而影響煤系金屬元素富集成礦作用。聚煤作用有利的構(gòu)造–古地理?xiàng)l件是連續(xù)緩慢的構(gòu)造沉降，在古大陸板塊內(nèi)部往往發(fā)育巨型克拉通拗陷型煤盆地，基底構(gòu)造穩(wěn)定，聚煤期沉降相對(duì)緩慢、形成廣闊的陸表海環(huán)境，海陸過渡相泥炭沼澤大面積連續(xù)發(fā)育，盆地周緣物源區(qū)緩慢平穩(wěn)的構(gòu)造抬升，為物源區(qū)母巖遭受徹底的剝蝕、風(fēng)化和淋濾分解提供了良好條件，有利于親石元素Al、Ga 等搬運(yùn)富集成礦。此類克拉通拗陷盆地后期改造通常較輕微，煤中金屬元素遷移主要受聚煤期源–匯系統(tǒng)控制，成因類型以陸源富集型為主。如華北石炭–二疊紀(jì)聚煤盆地、鄂爾多斯中侏羅世聚煤盆地、華南上揚(yáng)子晚二疊世聚煤盆地等均為大陸板塊內(nèi)部的巨型拗陷型煤盆，盆緣普遍發(fā)育煤系戰(zhàn)略性金屬富集成礦帶。

與之相對(duì)應(yīng)的是大陸邊緣活動(dòng)帶、大陸裂谷帶等構(gòu)造環(huán)境，構(gòu)造–巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈、基底不穩(wěn)定，煤盆地以斷陷型、斷拗型和小型山間(拗陷)型為特征，如位于濱太平洋活動(dòng)大陸邊緣的內(nèi)蒙古東部早白堊世海拉爾–二連斷陷盆地群、新特提斯構(gòu)造域三江造山帶的滇西新近紀(jì)走滑拉分盆地群。煤盆地通常以變質(zhì)巖系或巖漿巖為基底，規(guī)模較小、盆地展布具有明顯的方向性，聚煤作用和含煤巖系受盆緣斷裂和盆內(nèi)斷裂系統(tǒng)的控制，巖相變化和煤層變化劇烈，盆緣隆起高差大、物源區(qū)剝蝕強(qiáng)烈，盆內(nèi)同沉積構(gòu)造發(fā)育，以拉張環(huán)境下正斷層為特征，盆地后期改造和熱液活動(dòng)通常較明顯，煤系金屬元素遷移富集成礦受物源區(qū)性質(zhì)、巖漿作用、斷裂作用等多種因素控制。成因類型除陸源富集型之外，還包括巖漿熱液作用富集型、火山作用富集型、大斷裂–熱液作用富集型和地下水作用富集型等多種類型。俄羅斯遠(yuǎn)東濱海地區(qū)南部發(fā)育于新生代大陸裂谷帶小型斷陷盆地的煤–鍺礦床[29]、我國(guó)內(nèi)蒙古二連早白堊世斷陷盆地群勝利煤田烏蘭圖嘎煤–鍺礦床[30]和滇西新近紀(jì)走滑拉分盆地群幫買盆地臨滄煤–鍺礦床[31]等著名煤–鍺礦床，均發(fā)育同沉積期或聚煤期后深斷裂，切割基底，形成溝通巖漿巖或變質(zhì)巖深循環(huán)含礦熱液進(jìn)入煤系的有利通道，煤的還原障和鍺元素的有機(jī)親和性導(dǎo)致鍺在煤層中合適部位富集成礦，富礦層段與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。

1.3 構(gòu)造控礦作用

廣義的構(gòu)造控煤作用泛指構(gòu)造作用對(duì)煤的聚集和賦存的控制關(guān)系，包括作用過程即構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)聚煤作用和聚煤期后改造作用的控制、作用結(jié)果即構(gòu)造形態(tài)對(duì)聚煤作用和改造作用的控制[32-33]。煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)作為煤系共伴生礦產(chǎn)類型，其成礦過程同樣受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和構(gòu)造形態(tài)的控制，可以從構(gòu)造控煤角度理解煤系戰(zhàn)略性金屬元素遷移富集的構(gòu)造控礦作用。

聚煤期前的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)奠定煤盆地基底構(gòu)造格局，構(gòu)造沉降和隆升提供了聚煤作用的場(chǎng)所和含煤巖系的物源區(qū)，包括成煤盆地的構(gòu)造類型(拗陷盆地、斷陷盆地、斷拗盆地等)和蝕源區(qū)的性質(zhì)(物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地形地貌)，從而決定了含煤巖系及其戰(zhàn)略性金屬元素形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。研究表明，煤系戰(zhàn)略性金屬礦床具有物源區(qū)母巖專屬性特征，例如，煤中鍺礦床的盆地基底或盆地周邊為花崗巖，煤系中鈮?鋯?鎵?稀土礦床的底部為玄武巖或者為灰?guī)r，煤中鈮?鋯?鎵?稀土礦床均含有堿性火山灰夾矸[5]。這些基底和圍巖的巖性差異在很大程度是由早期構(gòu)造–巖漿活動(dòng)所決定的，取決于大地構(gòu)造環(huán)境和特定的構(gòu)造單元。

聚煤期構(gòu)造作用主要表現(xiàn)為盆–山耦合過程、同沉積期盆緣和盆內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)、巖漿侵入和火山噴發(fā)等方式，通過對(duì)聚煤源–匯系統(tǒng)、巖相古地理與成煤環(huán)境、泥炭沼澤類型及其地球化學(xué)條件等因素的影響，在泥炭化階段和成巖作用階段，決定成礦物質(zhì)的遷移與原生聚集。

聚煤期后構(gòu)造作用通過盆地沉降–隆升史、斷裂活動(dòng)、褶皺變形、巖漿活動(dòng)、構(gòu)造應(yīng)力與應(yīng)變等形式，影響煤變質(zhì)類型、含礦熱液運(yùn)移、容礦空間變動(dòng)、剝蝕和風(fēng)(氧)化，促使元素遷移和重組，主要體現(xiàn)為構(gòu)造沉降增溫和巖漿熱效應(yīng)、構(gòu)造格局與含礦熱液活動(dòng)、構(gòu)造應(yīng)力應(yīng)變控礦機(jī)制，以及煤田構(gòu)造定位決定礦床賦存狀態(tài)等4 方面。

1.4 構(gòu)造–巖漿作用

巖漿作用是指地殼深處或上地幔形成的，以硅酸鹽為主要成分，熾熱、黏稠并富含揮發(fā)分的熔融體，在壓力差的驅(qū)動(dòng)下，沿構(gòu)造軟弱帶上升到地殼上部或噴溢到地表冷凝成巖的過程。這一過程與巖石圈地殼的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān)，因此，巖漿作用可以視為地殼運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)形式，又稱為構(gòu)造–巖漿作用。巖漿成分復(fù)雜，在向上運(yùn)移過程中，由于物理化學(xué)條件的改變，分異冷凝形成不同類型的巖漿巖，地殼中的高分異花崗巖和LCT 型偉晶巖中富集Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta 等元素，殼?；旌蟻碓吹膲A性花崗巖和NYF型偉晶巖則富含Nb、Ta、Zr、Hf、Y 等元素[1-2]。巖漿作用不僅是決定煤變質(zhì)類型的重要因素，而且對(duì)包括煤系戰(zhàn)略性金屬元素在內(nèi)的微量元素的遷移富集也有重要的影響。其方式主要表現(xiàn)在以下方面。

其一，不同類型的巖漿巖以風(fēng)化剝蝕碎屑、淋濾含礦流體等形式從物源區(qū)搬運(yùn)進(jìn)入沉積區(qū)，聚煤期噴出作用以火山灰或火山碎屑形式進(jìn)入沉積區(qū)，成煤盆地基底或外緣巖體經(jīng)熱液萃取沿?cái)嗔堰\(yùn)移進(jìn)入泥炭沼澤[34]，為金屬元素的原始聚集和遷移提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

其二，成煤期后的巖漿侵入煤系或煤層，所帶來的揮發(fā)分或熱液活動(dòng)，與煤層發(fā)生物質(zhì)交換，使微量元素發(fā)生遷移和再富集[3,14]。R.B.Finkelman 等[35](1998)研究了受到長(zhǎng)英質(zhì)白斑巖侵入的白堊紀(jì)揮發(fā)性無煙煤，總結(jié)出火成巖侵入改變煤中元素組成的方式主要有3 種：受熱揮發(fā)、巖漿殘留，以及通過流體增加或帶走元素。F.Goodarzi[36](1995)和R.B.Finkelman 等[35](1998)等研究接觸變質(zhì)煤，發(fā)現(xiàn)煤熱解過程中與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的Cl、Mn 和Se 等元素由于逸散而含量減少。

其三，構(gòu)造巖漿侵位產(chǎn)生的高溫和壓力，導(dǎo)致區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用[37]，促進(jìn)煤有機(jī)大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可能造成與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的揮發(fā)性元素逸散[3]。這是由于與微量元素結(jié)合的有機(jī)官能團(tuán)主要有羧基(－COOH)、羥基(－OH) 等[38]，隨著煤化作用增加，基本結(jié)構(gòu)單元的脂肪族側(cè)鏈和含氧官能團(tuán)逐漸降解，特別是羧基(－COOH)和羥基(－OH)的大量消失，導(dǎo)致與這些官能團(tuán)締結(jié)的微量元素也隨之減少，形成的金屬螯合物含量降低[39]。

2 區(qū)域構(gòu)造背景決定了煤系戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)成礦區(qū)帶展布

2.1 中國(guó)煤田構(gòu)造基本格局

中國(guó)大陸自晚古生代主要成煤期以來，相繼經(jīng)歷了古亞洲地球動(dòng)力學(xué)體系、太平洋地球動(dòng)力學(xué)體系和特提斯地球動(dòng)力學(xué)體系的作用[22]，大陸構(gòu)造演化的時(shí)空非均勻性、基底屬性和地層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致煤田構(gòu)造格局呈現(xiàn)復(fù)雜而又有序的總體面貌[40]?？刂浦袊?guó)煤田構(gòu)造格局的區(qū)域構(gòu)造因素包括：賀蘭山–龍門山–哀牢山南北向構(gòu)造帶、大興安嶺–太行山–武陵山南北向構(gòu)造帶，天山–興蒙東西向構(gòu)造帶和昆侖–秦嶺–大別山東西向構(gòu)造帶，上述區(qū)域性構(gòu)造帶劃分了三大煤田構(gòu)造域(煤系變形構(gòu)造組合帶)和五大賦煤構(gòu)造區(qū)[33,41]，構(gòu)成影響和控制煤系戰(zhàn)略性金屬富集成礦的基本構(gòu)造背景。

東部煤田構(gòu)造域位于大興安嶺?太行山?武陵山構(gòu)造帶以東，煤系變形時(shí)空差異明顯，具有復(fù)合變形或疊加變形性質(zhì)。前中生代受古亞洲地球動(dòng)力學(xué)體系控制，中、新生代主要受太平洋地球動(dòng)力學(xué)體系的控制，西太平洋板塊的俯沖，造成華北克拉通的破壞[42]，構(gòu)造–巖漿活動(dòng)頻繁、煤盆地后期改造強(qiáng)烈。華北和東北具有中生代早期擠壓/中生代晚期–新生代伸展負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造背景，秦嶺?大別山以南則以多期持續(xù)擠壓變形為特征，構(gòu)造變形和巖漿作用強(qiáng)度由東向西遞減。

中部煤田構(gòu)造域具有過渡變形的特點(diǎn)，位于賀蘭山?龍門山?哀牢山構(gòu)造帶與大興安嶺?太行山?武陵山構(gòu)造帶之間，屬于前中生代古亞洲地球動(dòng)力學(xué)體系、中–新生代特提斯地球動(dòng)力學(xué)體系與太平洋地球動(dòng)力學(xué)體系交匯部位。巖石圈和地殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，發(fā)育鄂爾多斯盆地和四川盆地等巨型煤–油氣多能源盆地，煤盆地多被構(gòu)造隆起帶環(huán)繞，盆–山結(jié)構(gòu)清晰，盆緣造山帶構(gòu)造–巖漿活動(dòng)為煤系戰(zhàn)略性金屬遷移富集提供了良好的區(qū)域構(gòu)造背景。

西部煤田構(gòu)造域位于賀蘭山?龍門山?哀牢山構(gòu)造帶以西，以擠壓變形為特征。經(jīng)歷了古亞洲洋盆和特提斯洋盆的開啟、俯沖、閉合以及微陸塊多次碰撞造山，特別是受印度/亞洲碰撞(60～50 Ma)以來的近程效應(yīng)和遠(yuǎn)程效應(yīng)影響[43]，煤田構(gòu)造以擠壓體制為特色，區(qū)域構(gòu)造線呈NW–NWW–NNW 弧形展布，變形強(qiáng)度向北遞減。構(gòu)造變形組合由滇藏賦煤構(gòu)造區(qū)的平行條帶結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換為西北賦煤構(gòu)造區(qū)的多中心環(huán)帶結(jié)構(gòu)[33]。

賀蘭山–龍門山–哀牢山南北向構(gòu)造帶、天山–興蒙近東西向構(gòu)造帶、昆侖–秦嶺–大別山東西向構(gòu)造帶等區(qū)域性構(gòu)造帶相互組合，劃分了東北、華北、華南、西北和滇藏五大賦煤構(gòu)造區(qū)。

2.2 五大賦煤構(gòu)造區(qū)煤系戰(zhàn)略性金屬成礦構(gòu)造背景

東北賦煤構(gòu)造區(qū)的大地構(gòu)造區(qū)劃屬于天山–興蒙造山帶東段，區(qū)內(nèi)以早白堊世內(nèi)陸含煤巖系為主，其次為晚侏羅世煤系，沿NNE 向展布的小型斷陷盆地中發(fā)育古近紀(jì)煤系。該區(qū)以興蒙造山帶及其中間地塊為基底，印支運(yùn)動(dòng)以后卷入濱太平洋活動(dòng)大陸邊緣，古、新太平洋地球動(dòng)力學(xué)體系的轉(zhuǎn)折期，巖石圈地殼發(fā)生大規(guī)模裂陷并伴隨大規(guī)模巖漿侵入和噴發(fā)，在伸展作用下形成一系列NE?NNE 向展布的斷陷盆地，并發(fā)生強(qiáng)度較大的成煤作用。中生代成煤盆地均屬于地塹或半地塹構(gòu)造類型，盆地規(guī)模普遍較小、離散程度較高、成帶性明顯，往往追蹤基底斷裂網(wǎng)絡(luò)發(fā)育。區(qū)內(nèi)海西期和燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，晚中生代煤盆地的形成多與火山活動(dòng)有密切關(guān)系，含煤巖系覆蓋在火山巖之上或被火山巖所控制。東北賦煤區(qū)自西向東分為3 個(gè)亞區(qū)，大興安嶺以東的東部和西部亞區(qū)煤中微量元素富集程度一般不高[44]，西部帶發(fā)育于變質(zhì)基底或火山巖基底之上的海拉爾盆地群和二連盆地群，煤中鍺、稀土等金屬元素富集成礦，比較典型的包括勝利煤田烏蘭圖嘎煤?鍺礦床[30,45]和伊敏煤田五牧場(chǎng)煤?鍺礦床[46-47]，以及烏蘭圖嘎煤中鎢、鉑族等金屬元素的超常富集，二連盆地南部部分煤田煤中鈾的富集和部分中侏羅世煤中稀土元素富集[30,48]。

華北賦煤構(gòu)造區(qū)位于興蒙造山帶與秦嶺–大別山造山帶之間的華北古大陸板塊主體部位，廣泛發(fā)育石炭?二疊紀(jì)煤系，其次為鄂爾多斯盆地及外圍的中侏羅世煤系、晚三疊世煤系和東部沿海的古近紀(jì)煤系。華北晚古生代聚煤盆地是一個(gè)典型的巨型克拉通拗陷，基底連續(xù)穩(wěn)定，加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造抬升整體隆起成陸，經(jīng)歷了奧陶紀(jì)晚期至石炭紀(jì)早期長(zhǎng)達(dá)150～130 Ma 年的風(fēng)化剝蝕，形成以高鋁并含鎵和鋰等親鋁元素的黏土巖為特征的風(fēng)化殼，構(gòu)成石炭–二疊紀(jì)海陸交互相含煤巖系的直接基底。海西運(yùn)動(dòng)期間華北陸塊南、北古洋逐漸消減閉合，北部天山–興蒙造山帶陰山古陸和南部秦嶺造山帶相繼隆起，構(gòu)成華北石炭–二疊紀(jì)煤系的物源區(qū)。在斜坡沉積構(gòu)造背景下[49]，煤系底部風(fēng)化殼黏土巖抬升遭受剝蝕，作為近源物質(zhì)進(jìn)入泥炭沼澤參與成煤作用，使北方石炭–二疊紀(jì)煤中主要以鎵、鋰異常及少量輕稀土異常為主[50-52]。海西運(yùn)動(dòng)末期，天山–興蒙造山帶崛起致使華北盆地基底抬升，海水由北向南逐漸退出，過渡為晚二疊世陸相盆地，晚古生代成煤作用結(jié)束，華南古板塊與華北古板塊于中生代早期由東向西逐漸完成碰撞對(duì)接，構(gòu)成中國(guó)大陸的主體。印支運(yùn)動(dòng)是中國(guó)大陸構(gòu)造演化的重大轉(zhuǎn)折，中國(guó)東部進(jìn)入濱太平洋構(gòu)造域的演化階段，華北陸塊發(fā)生解體，經(jīng)歷了中生代板內(nèi)擠壓變形和新生代活動(dòng)大陸邊緣伸展變形階段。受控于周緣造山帶活動(dòng)和盆地基底結(jié)構(gòu)及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的差異性，西部繼承性發(fā)育鄂爾多斯中生代陸相含煤盆地，太行山以東卷入環(huán)太平洋構(gòu)造域，構(gòu)造–巖漿活動(dòng)明顯，構(gòu)造應(yīng)力、巖漿熱和熱液對(duì)石炭?二疊紀(jì)煤系微量元素遷移造成不同程度的影響。

華南賦煤構(gòu)造區(qū)處于特提斯構(gòu)造域與環(huán)太平洋構(gòu)造域的交匯部位，跨揚(yáng)子陸塊區(qū)和華南褶皺系2 個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元，劃分為揚(yáng)子賦煤構(gòu)造亞區(qū)和華夏賦煤構(gòu)造亞區(qū)[33]。中、晚二疊世煤系全區(qū)發(fā)育，其次為晚三疊世煤系，新近紀(jì)煤系則局限于西南部滇東一帶。華南巖石圈經(jīng)歷了多期、幕式的生長(zhǎng)，煤田構(gòu)造格局時(shí)空差異顯著，物源供給具有多源性，煤層沉積環(huán)境多樣，沉積相變化明顯；同時(shí)，區(qū)域內(nèi)同沉積斷裂非常發(fā)育，為熱液流體和巖漿活動(dòng)提供了物質(zhì)運(yùn)移通道[53]。晚二疊世聚煤盆地屬于巨型克拉通拗陷構(gòu)造類型，揚(yáng)子陸塊變質(zhì)基底固結(jié)于晉寧期，為富煤帶的形成提供了穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境；加里東褶皺帶構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較強(qiáng)，在構(gòu)造和古地理適宜的地區(qū)，也形成了次要富煤帶。海西期東吳運(yùn)動(dòng)使盆地周緣的構(gòu)造帶抬升隆起成陸，為煤系戰(zhàn)略性金屬元素富集提供了豐富的物質(zhì)來源，尤其是中、晚二疊世之交“峨眉地幔熱柱”活動(dòng)，發(fā)生的大規(guī)模基性巖漿噴溢，控制了西南地區(qū)的構(gòu)造格局，構(gòu)成了康滇古陸玄武巖山地、玄武巖斜坡、茅口灰?guī)r溶蝕及殘積平原和淺海4 個(gè)構(gòu)造地形臺(tái)階，決定了晚二疊世聚煤前的古地理面貌[54]，以蝕源區(qū)供給、火山灰降落和熱液流體等方式，對(duì)川黔滇渝地區(qū)晚二疊世煤的地球化學(xué)特征和煤系戰(zhàn)略性金屬成礦產(chǎn)生重要影響[53,55-57]。黔東凱里地區(qū)下二疊統(tǒng)梁山組煤中稀土元素富集來源于研究區(qū)東側(cè)雪峰古陸石炭統(tǒng)的表生作用產(chǎn)物[58]，廣西以早古生代變質(zhì)巖系為基底的右江裂陷盆地同期合山組煤系以淺水碳酸鹽臺(tái)地沉積環(huán)境為特色，上賢、扶綏等區(qū)煤和煤系泥巖中鋰、稀土富集則主要受東南部云開古陸[59]、西南部哀牢山?松馬縫合帶酸性巖漿巖[60]剝蝕物源的控制。江南古陸以東以華南褶皺系前泥盆紀(jì)變質(zhì)為基底的華夏賦煤構(gòu)造亞區(qū)活動(dòng)性大、后期改造強(qiáng)烈，煤田逆沖推覆和滑覆構(gòu)造全面發(fā)育，中生代構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，煤變質(zhì)程度普遍較高[41]，煤系戰(zhàn)略性金屬成礦條件較差[59]。

西北賦煤構(gòu)造區(qū)東以賀蘭山、六盤山為界，南以昆侖山、秦嶺為界，跨越天山–興蒙造山帶、塔里木陸塊區(qū)、秦祁昆造山帶等不同的一級(jí)大地構(gòu)造單元，主要受特提斯地球動(dòng)力學(xué)體系與古亞洲地球動(dòng)力學(xué)體系的影響，總體上呈盆–山耦合構(gòu)造格局。本區(qū)主要發(fā)育早?中侏羅世含煤巖系，聚煤盆地形成于古亞洲動(dòng)力學(xué)體系造山期后伸展的地球動(dòng)力學(xué)背景，為斷裂斷塊格局控制的泛湖盆體系的湖沼環(huán)境[61]，湖盆周邊發(fā)育成煤沼澤，煤中元素匯入和聚集受控于造山帶活動(dòng)控制[16]，取決于盆地沉降與山體相對(duì)抬升速率，盆緣隆起的前中生代巖漿巖與變質(zhì)巖系的剝蝕提供了豐富的金屬元素物源。新生代以來印度/歐亞板塊碰撞拼合的遠(yuǎn)程效應(yīng)影響[43,62-63]，使西北地區(qū)盆地不同程度反轉(zhuǎn)，形成再生型前陸盆地。西北賦煤區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的煤中金屬異常主要以鎵、鈾為主，分布在北疆天山造山帶與卡拉麥里造山帶夾持的準(zhǔn)噶爾盆地東部和南部[64]、天山造山帶中的吐哈盆地[59]和伊犁盆地南北緣[16,65]，以及青海祁連山南麓的木里煤田[64,66]。

滇藏賦煤構(gòu)造區(qū)大地構(gòu)造區(qū)劃屬于特提斯范疇，主體為西藏–三江造山系，由歸屬于歐亞大陸和岡瓦納大陸的若干陸塊(地體)及其間的縫合帶構(gòu)成，地質(zhì)演化歷史復(fù)雜，構(gòu)造–巖漿活動(dòng)期次多、強(qiáng)度大。含煤巖系主要賦存于青藏高原北部和滇西地區(qū)，受NW?SE 向深斷裂的控制和強(qiáng)烈的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，褶皺、斷裂極為發(fā)育，煤系賦存條件復(fù)雜。滇藏賦煤構(gòu)造區(qū)劃分為青南–藏北賦煤亞區(qū)、藏中(岡底斯)賦煤構(gòu)造亞區(qū)和滇西賦煤構(gòu)造亞區(qū)3 個(gè)賦煤構(gòu)造亞區(qū)[33]。滇西賦煤構(gòu)造亞區(qū)位于西南三江特提斯造山帶和復(fù)合成礦系統(tǒng)[67]，構(gòu)造格局以新生代走滑斷裂變形為顯著特征，發(fā)育眾多小型山間盆地和走滑拉分盆地，新近紀(jì)有聚煤作用發(fā)生。發(fā)育于印支期花崗巖基底之上的幫買走滑拉分盆地，新近紀(jì)褐煤中鍺的超常富集是最著名的煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)開發(fā)的成功實(shí)例，煤中鍺的富集與切割基底的斷裂導(dǎo)通富硅含鍺熱水溶液循環(huán)有關(guān)[31]。滇藏賦煤區(qū)廣泛的構(gòu)造–巖漿活動(dòng)為煤系金屬元素富集成礦提供了良好的構(gòu)造條件，但青南–藏北和藏中亞區(qū)因含煤塊段分布零星、資源量小、工作程度低，很少開展煤地球化學(xué)研究工作，僅在昆侖山賦煤帶尕瑪羊曲地區(qū)局部發(fā)現(xiàn)煤中鍺、鎵異常，在昌都妥壩、巴貢等地零星發(fā)現(xiàn)煤中鎵輕度富集[68]。

2.3 中國(guó)煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)成礦區(qū)帶

煤系戰(zhàn)略性金屬元素富集成礦影響因素復(fù)雜，時(shí)空分布差異顯著，但仍有規(guī)律可循，呈現(xiàn)分區(qū)成帶分布的基本特點(diǎn)，與區(qū)域構(gòu)造背景和煤田構(gòu)造格局具有一定程度的相關(guān)性。現(xiàn)有煤系戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)富集區(qū)主要分布在二連–海拉爾盆地群、鄂爾多斯煤盆地周緣及鄰區(qū)、四川盆地和云貴高原等區(qū)域[10,16,59,69-70]，呈NNE向展布；此外，還沿東西向展布的天山–陰山造山帶、秦嶺–祁連造山帶，以及新特提斯造山帶滇西走滑斷陷盆地群分布。

寧樹正等[59](2019)以煤中金屬異常點(diǎn)空間分布為基礎(chǔ)，結(jié)合礦化特征、賦存特征、富集控制因素，將全國(guó)劃分出7 個(gè)煤中金屬元素礦產(chǎn)資源成礦區(qū)帶：(1) 二連盆地–海拉爾盆地鍺、稀土成礦帶，(2) 天山鎵成礦帶；(3) 陰山南麓鎵–鋰成礦區(qū)帶；(4) 太行山東鎵成礦帶；(5) 祁連–秦嶺鎵–鋰成礦帶；(6) 川滇桂鎵–鋰、稀土成礦帶；(7) 滇西三江鍺成礦帶。本文從區(qū)域構(gòu)造控制角度出發(fā)，對(duì)上述成礦帶進(jìn)行重新梳理，將中國(guó)煤系戰(zhàn)略性金屬成礦區(qū)帶劃分為3 大成礦域、8 個(gè)成礦帶(圖2)。其中，中部成礦域、西部成礦域和東部成礦域分別以賀蘭山–龍門山–哀牢山南北向構(gòu)造帶和大興安嶺–太行山–武陵山南北向構(gòu)造帶為界，與中國(guó)煤田構(gòu)造格局一級(jí)單元?3 大煤田構(gòu)造域的范圍相當(dāng)，反映了大地構(gòu)造格架對(duì)煤系戰(zhàn)略性金屬元素富集成礦的控制，8 個(gè)成礦帶的劃分則綜合考慮了現(xiàn)有研究成果揭示的煤系戰(zhàn)略性金屬元素富集特點(diǎn)和賦煤構(gòu)造單元格局。

中部成礦域，處于3 大地球動(dòng)力學(xué)體系的交匯部位，區(qū)域構(gòu)造具有過渡性質(zhì)，盆–山結(jié)構(gòu)清晰，以華北古大陸板塊和華南古大陸板塊主體為基底，發(fā)育巨型克拉通拗陷型聚煤盆地，聚煤作用廣泛、煤系戰(zhàn)略性金屬元素成礦條件優(yōu)越，是目前報(bào)道煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)最豐富的區(qū)域。陰山造山帶和秦嶺造山帶把中部成礦域自北向南分為3 段。北段發(fā)育于巖漿巖或變質(zhì)基底之上的早白堊世地塹和半地塹型盆地群是我國(guó)煤中鍺最為富集的區(qū)域[45,48,72]，同聚煤期或聚煤期后盆緣張性斷裂構(gòu)成含礦熱液運(yùn)移的通道[30,47,59,73]，是控制微量元素遷移富集的主要因素。華北晚古生代聚煤盆地主要受北部造山帶構(gòu)造–巖漿活動(dòng)控制，聚煤期陰山古陸穩(wěn)定性隆升使酸性和中酸性巖漿巖以及盆地邊緣的風(fēng)化殼鋁土礦層遭受剝蝕，為石炭–二疊紀(jì)煤系鋁、鎵、鋰等元素的富集提供了豐富的物源[74-78]；盆地南緣秦嶺古陸、西緣阿拉善古陸也構(gòu)成盆緣煤系戰(zhàn)略性金屬元素原生聚集的物源區(qū)[27,79-80]。受中生代以來區(qū)域構(gòu)造演化形成的賦煤構(gòu)造單元格局控制[33]，華北西部成礦帶分解為鄂爾多斯盆地周緣成礦亞帶和山西成礦亞帶(圖2)。南段峨眉地幔柱事件導(dǎo)致的地殼隆升和玄武巖漿噴溢，決定了華南晚古生代聚煤盆地西部構(gòu)造–古地理格局和沉積物源，構(gòu)成康滇古陸以東川渝滇黔地區(qū)鎵、鈮、鋯、稀土多金屬成礦帶的主要構(gòu)造控制因素[5,55-57]。大火山巖省外圍右江裂陷盆地右江成礦帶合山組煤和煤系泥巖中鋰、稀土富集還同時(shí)受東南部云開隆起[59]和西南部哀牢山?松馬縫合帶酸性巖漿巖[60]的控制。

圖2 中國(guó)煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)成礦區(qū)帶分布(據(jù)文獻(xiàn)[10，48，59，70-71]修編)Fig.2 Distributing of ore-forming zones strategic metal minerals in coal measures in China (modified from[10，48，59，70-71])

西部成礦域，煤系戰(zhàn)略性金屬元素成礦集中于天山構(gòu)造隆起帶、祁連山–秦嶺構(gòu)造隆起帶和滇西三江走滑構(gòu)造帶內(nèi)或旁側(cè)，前兩者主要為構(gòu)造隆起控制的陸源碎屑成因。天山成礦帶包括西段夾持于北天山與中天山之間的伊犁盆地煤中鈾[16,81]和東段夾持于阿勒泰山系克拉麥里斷裂隆起帶與天山造山帶之間的準(zhǔn)噶爾盆地東部煤中鎵[64]。整體上伊犁盆地煤中戰(zhàn)略性金屬含量不高，在盆地南北邊緣局部地區(qū)出現(xiàn)了U、Se、Mo 及Re 等元素的高度富集，且盆地南緣顯著高于北部及中部，這與北部的同沉積斷裂構(gòu)造和南緣受到后生富鈾溶液滲入有關(guān)[65]。祁連造山帶中祁連拗陷木里煤田煤中鎵富集，其控制因素主要為聚煤期盆地北緣由酸性巖和中性巖漿巖組成的托萊山提供物源，后期巖漿中的熱水與地層水經(jīng)煤田南部深斷裂帶向上運(yùn)移進(jìn)入煤中，煤層的還原障和吸附障性能使得Ga在煤田東部礦區(qū)相對(duì)富集[64]。滇西三江造山帶新近紀(jì)含煤盆地群則主要為走滑斷裂控制的斷裂–熱液作用富集型，典型實(shí)例是幫買盆地臨滄煤鍺礦床[31]。

東部成礦域，中新生代構(gòu)造–巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，除陸源碎屑來源之外，巖漿活動(dòng)和火山灰、斷裂控制的熱液流體，以及構(gòu)造–熱作用等成因類型也很普遍。聚煤期后強(qiáng)烈構(gòu)造–巖漿活動(dòng)對(duì)煤系微量元素遷移改造作用顯著，為數(shù)不多的研究成果報(bào)道包括：華北東部成礦帶太行山東麓峰峰–邯鄲礦區(qū)受成煤期陰山古陸物源控制及燕山期巖漿侵入影響，煤中Li、Nb、Ta、Th、Y、La、Sm、Ce、Er、Yb 輕度富集[82]；華北平原區(qū)濟(jì)寧煤田許廠井田煤中錸(Re)富集[83]、新安煤田孟津井田早二疊世煤中Li 富集[84]，江南古陸南側(cè)贛東北上二疊統(tǒng)樂平組和上三疊安源組煤中發(fā)現(xiàn)Li、Cr、Rb、Cs、Sc輕度富集[85]。

3 聚煤期構(gòu)造–巖漿活動(dòng)與盆地的充填奠定了煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)

3.1 物源區(qū)構(gòu)造隆起與風(fēng)化剝蝕

盆–山關(guān)系和沉積過程的源–匯系統(tǒng)研究拓寬了盆地動(dòng)力學(xué)的視野[86]，造山帶隆升與沉積盆地沉降、物源區(qū)剝蝕與匯聚區(qū)充填是統(tǒng)一系統(tǒng)中相輔相成的兩方面，聚煤期盆緣構(gòu)造隆升成陸，遭受不同程度的風(fēng)化剝蝕，產(chǎn)物搬運(yùn)進(jìn)入盆內(nèi)充填，包括碎屑物質(zhì)的直接輸入和溶解物質(zhì)的隨水遷入，為煤系沉積和戰(zhàn)略性金屬富集提供物質(zhì)來源，陸源富集型是煤系戰(zhàn)略性金屬的主要成因類型[3,8]。

華北石炭–二疊紀(jì)煤系戰(zhàn)略性金屬元素分布與富集成礦是構(gòu)造隆升物源控礦的良好實(shí)例。華北晚古生代聚煤盆地屬于典型巨型克拉通拗陷，發(fā)育于華北古大陸板塊的主體部分，聚煤期構(gòu)造穩(wěn)定、古地理環(huán)境連續(xù)過渡，聚煤作用廣泛發(fā)育，明顯的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在古大陸板塊邊緣，構(gòu)成聚煤盆地的物源區(qū)。早古生代中晚期，古蒙古洋殼向南俯沖消減，華北古大陸板塊北緣開始由被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)化為安第斯型主動(dòng)大陸邊緣[21]，石炭紀(jì)時(shí)大洋關(guān)閉，華北古大陸與西伯利亞古大陸開始對(duì)接[21–23]，陰山古陸隆起遭受剝蝕[19]，成為晚古生代華北聚煤盆地的主要物源區(qū)?，F(xiàn)有研究成果普遍認(rèn)為，華北地區(qū)石炭–二疊紀(jì)煤系中鋁、鎵、鋰、稀土等金屬元素的富集與于陰山古陸的抬升剝蝕密切相關(guān)，Sun Yuzhuang 等[87](2013)研究了準(zhǔn)格爾煤田官板烏素露天礦6 號(hào)煤中鋰的賦存狀態(tài)，認(rèn)為陰山古陸中元古代形成的鉀長(zhǎng)花崗巖是煤中鋰的可能來源；王金喜[88](2019)通過分析鋰同位素特征，認(rèn)為寧武盆地周邊高鋰鋁土礦為該地區(qū)鋰元素富集提供了部分物源，并且其最初來源為北部陰山古陸中元古代鉀長(zhǎng)花崗巖。泥炭堆積期間，盆緣隨陰山帶隆起的本溪組風(fēng)化殼鋁土礦經(jīng)過風(fēng)化剝蝕后，三水鋁石膠體溶液被帶入到泥炭沼澤中，在成巖作用早期經(jīng)壓實(shí)脫水形成準(zhǔn)格爾煤田超常富集的勃姆石[75,77]，后者是鎵的主要載體[89]。

陸源富集成因的金屬元素含量通常隨泥炭沼澤與陸源區(qū)的距離增加而遞減，呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，王文峰等[74](2011)分析準(zhǔn)格爾煤田煤中鎵的平面分布，從東北部東孔兌與牛連溝區(qū)至南部勘探區(qū)煤中鎵含量逐漸減少，認(rèn)為這可能與北側(cè)陰山古陸物源區(qū)的距離增加有關(guān)。受到元素搬運(yùn)距離的影響，鄂爾多斯周緣成礦亞帶東段河?xùn)|煤田煤中Al、Ga、Li 含量同樣由北向南逐漸降低[90]。該成礦亞帶西段石炭–二疊系煤中稀土元素的含量分布呈現(xiàn)出北高南低的趨勢(shì)，Eu 負(fù)異常、Ce 負(fù)異常，侏羅系煤中稀土元素含量分布總體上呈現(xiàn)出由北向南增高的趨勢(shì)，具有輕微Eu 負(fù)異常和輕微Ce 正異常，且前者稀土元素含量明顯大于后者，造成二者差異的原因主要是物源不同[80]。石炭–二疊紀(jì)陰山地區(qū)作為華北古大陸板塊的板緣俯沖造山帶，處于隆起狀態(tài)遭受剝蝕，因而與西北方向的阿拉善地塊共同為鄂爾多斯盆地西緣石炭–二疊系煤中的稀土元素提供了主要物源；從晚古生代末期開始，揚(yáng)子古板塊以逆時(shí)針呈剪刀狀與華北古板塊拼合，秦–祁造山帶對(duì)華北板塊內(nèi)部中生代構(gòu)造–沉積作用的影響日趨顯著，盆地形態(tài)發(fā)生不對(duì)稱，表現(xiàn)為南陡北緩[91-92]，因此，鄂爾多斯盆地中侏羅統(tǒng)煤中稀土元素的主要物源可能來自秦嶺造山帶崛起的古陸風(fēng)化剝蝕。

3.2 聚煤期巖漿活動(dòng)

區(qū)域上盆內(nèi)巖漿活動(dòng)以火山灰和火山碎屑降落、同生熱液淋溶等形式進(jìn)入泥炭沼澤，使得各種元素在泥炭和成巖過程中富集。

發(fā)生在中晚二疊世之交的峨眉山地幔柱事件對(duì)西南地區(qū)聚煤作用和煤系戰(zhàn)略性金屬元素原始聚集具有重要影響，峨眉山玄武巖的同位素年代學(xué)研究表明，巖漿房的形成年齡及地?；顒?dòng)導(dǎo)致地殼開始隆升的時(shí)間始于～273 Ma，于261.9±2.0～261.5±2.1 Ma 發(fā)生4 次大規(guī)模噴發(fā)，可能持續(xù)到258.86±0.71 Ma[93]，時(shí)限由晚二疊世聚煤期前延續(xù)到同聚煤期。峨眉山大火山巖省以蝕源區(qū)供給、火山灰降落和熱液流體等方式向泥炭沼澤輸送成礦物質(zhì)，導(dǎo)致煤和煤系泥巖中Li、Nb、Ta、Zr、Ga、稀土元素等金屬元素富集[53,94-95]。Dai Shifeng等[11,96](2018)在滇東宣威組煤系下段發(fā)現(xiàn)了厚達(dá)5～8 m的高度富集鈮–鋯–稀土–鎵多種戰(zhàn)略性金屬元素層段，其成因與同期大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)作用有關(guān)，并認(rèn)為這種堿性火山灰是峨嵋山地幔柱消亡階段的產(chǎn)物。

東亞(俄羅斯和華南的濱海)的金屬煤礦床，含有Zr(Hf)–Nb(Ta)–REE 和U(Mo，Se)–REE 礦石，主要受從深地幔和/或軟流圈上升的地幔柱演化控制，兩者都包括一些大陸地殼的改造，這種地幔–地殼相互作用不僅導(dǎo)致了煤盆地的形成，而且在廣泛的火山作用和成礦熱液活動(dòng)中發(fā)揮了重要作用，在這些礦床中發(fā)現(xiàn)了3 種成礦樣式：凝灰?guī)r型、熱液型和混合凝灰?guī)r–熱液型[94]。西伯利亞東部南雅庫(kù)梯煤田埃爾金礦區(qū)侏羅紀(jì)–早白堊世煤灰中REE 含量高達(dá)1 840 μg/g，該地區(qū)在泥炭聚積期火山作用活躍，泥炭沼澤水可能將微量元素從火山碎屑中溶出，也可能有火山熱液注入泥炭沼澤，使REE 及Sc 富集[3]。

3.3 盆內(nèi)同沉積構(gòu)造

泥炭沼澤和沉積環(huán)境是影響煤中微量元素聚集的2 個(gè)重要地質(zhì)地球化學(xué)因素，聚煤期盆地內(nèi)的隆起和拗陷(凸起和凹陷)、斷裂活動(dòng)等同沉積構(gòu)造控制古地理格局，在一定程度上影響沉積環(huán)境和泥炭沼澤類型及其演變，從而間接地影響煤中戰(zhàn)略性金屬元素的原生聚集。

發(fā)育于晉寧期基底之上的晚二疊世華南聚煤盆地構(gòu)造活動(dòng)性較大，華南裂陷槽的發(fā)展，控制著盆地的古地理和富煤帶遷移，導(dǎo)致泥炭沼澤環(huán)境的地質(zhì)地球化學(xué)條件的空間變異特征。在揚(yáng)子克拉通邊緣及加里東褶皺帶存在著較多的基底斷裂，在聚煤期表現(xiàn)為同沉積斷裂構(gòu)造，其活動(dòng)致使構(gòu)造格局各組成部分構(gòu)造發(fā)展的差異性，從而控制古地理和富煤帶的展布[97]。六盤水聚煤中心的形成主要和同沉積斷裂構(gòu)造有關(guān)，是斷塊差異沉降的結(jié)果；以加里東褶皺帶為基底的廣西右江盆地同沉積構(gòu)造發(fā)育，呈現(xiàn)出碳酸鹽巖臺(tái)地與臺(tái)間海槽相間的古地理格局，合山組含煤地層以富碳酸鹽巖為特征，成為影響煤和泥巖中鋰、鈮、鎵、稀土元素富集的因素之一[60,98]。

熱液流體作用是我國(guó)西南地區(qū)煤中礦物和地球化學(xué)異常的重要影響因素之一[55,95]，而同沉積斷裂活動(dòng)則構(gòu)成流體運(yùn)移的有利通道。熱液流體對(duì)煤系及煤中戰(zhàn)略性金屬元素的富集作用主要體現(xiàn)在2 個(gè)方面，其一是提供戰(zhàn)略性金屬元素，其二是對(duì)火山灰中戰(zhàn)略性金屬的淋溶與再分配[53]。俄羅斯遠(yuǎn)東濱海地區(qū)南部煤–鍺礦床位于錫霍特山脈以西的新生代大陸裂谷帶，在被不同方向斷裂(大多為同沉積斷裂)包圍的小型凹陷中，盆地附近基性和堿基性火山活動(dòng)及相應(yīng)的熱液活動(dòng)發(fā)育，鍺礦床僅占含煤凹陷的一小部分，多位于斷裂交匯處[3]。代世峰等[99](2008)研究了云南省東南部硯山礦晚二疊世煤的礦物學(xué)和地球化學(xué)特征，提出了煤中微量元素和礦物富集的同沉積火山灰與海底噴流復(fù)合模式的新成因類型，海底噴流從鎂鐵質(zhì)–超鎂鐵質(zhì)巖中萃取了V、Ni、Cu 和Mo，并可能與下伏富U 巖漿層提供的物質(zhì)混合在一起，沿深大斷裂搬運(yùn)沉積至泥炭沼澤。云南臨滄煤–鍺礦床的礦化特征之一是富鍺煤在平面上表現(xiàn)出與盆地基底NNW 和近EW 向同生斷裂平行的串珠狀分布的趨勢(shì)，富鍺煤礦段對(duì)應(yīng)著斷裂的交叉部位。胡瑞忠等[31](1996)將煤–鍺成礦過程概括為：在第一含煤段形成時(shí)，同生斷裂中存在著熱水循環(huán)活動(dòng)，從基底二白云母花崗巖中浸取鍺，沿盆地西部NNW 和近EW 向同生斷裂的交叉部位涌出，熱液中的鍺隨硅質(zhì)巖一起沉淀下來，形成富鍺硅質(zhì)巖，或在通道附近的煤中發(fā)生富集。

4 煤盆地的構(gòu)造–熱演化促進(jìn)煤系金屬元素的遷移和富集成礦

4.1 構(gòu)造沉降增溫和巖漿熱效應(yīng)

盆地構(gòu)造沉降–熱史分析是盆地動(dòng)力學(xué)和化石能源(煤、油氣)地質(zhì)學(xué)常用的研究方法之一，泥炭沼澤形成后由于構(gòu)造沉降被沉積物覆蓋而埋藏于地下，盆地持續(xù)沉降受地?zé)嵩鰷睾蜕细矌r層壓力控制，泥炭層相繼經(jīng)歷成巖作用和深成變質(zhì)作用(區(qū)域變質(zhì)作用)，形成褐煤、煙煤等各種煤類。與構(gòu)造沉降相關(guān)聯(lián)的地溫梯度所決定的地?zé)嵩鰷卦诖诉^程中起到主導(dǎo)作用，后期巖漿活動(dòng)帶來的疊加熱場(chǎng)使熱效應(yīng)更加顯著。熱力作用不僅通過有機(jī)大分子的降解和縮聚機(jī)制促使煤級(jí)增高，而且也會(huì)在一定程度上影響包括戰(zhàn)略性金屬元素在內(nèi)的微量元素的遷移和富集，我國(guó)東部和南方印支期、燕山期構(gòu)造–巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)煤系戰(zhàn)略性金屬元素的遷移、重組影響更為顯著。

煤中微量元素賦存狀態(tài)包括有機(jī)親和與無機(jī)親和兩大類[3]，在煤化作用早期的成巖作用階段，褐煤中含大量的腐殖酸，可與金屬陽(yáng)離子化合形成金屬螯合物，同時(shí)腐殖酸具有強(qiáng)烈的吸附作用，可吸附一定量的金屬離子[100]，有利于有機(jī)結(jié)合態(tài)金屬元素賦存。隨著煤化程度增加，基本結(jié)構(gòu)單元的脂肪族側(cè)鏈和含氧官能團(tuán)逐漸降解，特別是羧基(－COOH)和羥基(－OH)的大量減少，從而使與官能團(tuán)締結(jié)的金屬元素也隨之減少。因此，通常有機(jī)態(tài)結(jié)合的微量元素在褐煤中含量較高，隨煤化作用程度提高含量降低，無煙煤階段，微量元素以無機(jī)態(tài)占主導(dǎo)地位[39,101]。

劉金鐘等[102](1992)研究發(fā)現(xiàn)熱變質(zhì)煤中Ga 元素的含量隨著煤變質(zhì)程度的增加而降低。張軍營(yíng)等[39](2000)用逐級(jí)化學(xué)提取方法，分析了沈北煤田、黔西南煙煤，山西平朔、陽(yáng)泉、晉城的褐煤、煙煤和無煙煤中與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的Zn、Cr、Co、Cd、Cu、Ni、Pb、Sb、V 等9 種元素，呈現(xiàn)隨煤化作用程度增加、煤中微量元素有機(jī)親合性明顯降低的總體規(guī)律。F.E.Huggins 等[103](2004)研究伊利諾斯盆地從泥炭和低階煤中的螯合有機(jī)締合物到高揮發(fā)分煙煤中無機(jī)締合物的轉(zhuǎn)變過程，發(fā)現(xiàn)隨著煤階的增加，有機(jī)結(jié)合度總體上有降低的趨勢(shì)。王文峰等[16](2021)指出，隨著煤化作用的加深，煤中螯合官能團(tuán)(―COOH，―OH)分解，導(dǎo)致有機(jī)結(jié)合態(tài)微量元素喪失，部分形成微細(xì)粒礦物，因此，富鈾煤一般都為低煤級(jí)煤。構(gòu)造巖漿活動(dòng)帶來的高溫還可能促使礦物變化，從而影響無機(jī)親和態(tài)元素的賦存狀態(tài)。華北晚古生代聚煤盆地北緣陰山造山帶燕山運(yùn)動(dòng)期巖漿侵入，在巖漿熱液的烘烤作用下，三水鋁石或勃姆石進(jìn)一步形成硬水鋁石，致使大青山煤田煤中鎵元素的富集[104]。

4.2 構(gòu)造格局與含礦熱液活動(dòng)

褶皺和斷裂是最基本的兩大類構(gòu)造樣式，含煤巖系褶皺和斷裂變形通過改變地層或巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，為后期含礦流體活動(dòng)提供有利條件，從而影響元素的遷移和富集。通常在褶皺軸部或轉(zhuǎn)折端張性斷裂及微裂隙發(fā)育，可成為含礦流體聚集和元素富集的有效空間；不同規(guī)模、不同性質(zhì)的斷裂活動(dòng)，構(gòu)成含礦流體運(yùn)移的通道，提供新的成礦物質(zhì)或促進(jìn)先期元素賦存狀態(tài)的改變。

任德貽等[3](2006)劃分了煤中微量元素成因的大斷裂–熱液作用富集型，認(rèn)為煤中異常高含量的元素與通過斷裂帶運(yùn)移的熱液、揮發(fā)物質(zhì)有關(guān)。Zhou Yiping等[105](1992)研究發(fā)現(xiàn)滇西三江斷裂帶附近的新近紀(jì)褐煤盆地煤中As 含量極高，認(rèn)為與后生熱液礦化作用有關(guān)，礦區(qū)發(fā)育穿切含煤巖系的斷裂帶，熱液將成礦物質(zhì)?螢石帶入龍?zhí)督M與下伏茅口組灰?guī)r之間的不整合面并沉淀。S.F.Diehl 等[106](2004)對(duì)阿巴拉契亞造山帶東南隅的勇士煤田煤中潛在有害元素的分布及富集原因進(jìn)行了研究，從古生代持續(xù)到三疊紀(jì)的阿勒格尼造山運(yùn)動(dòng)所形成的逆沖斷裂體系成為熱液流體長(zhǎng)距離運(yùn)移通道，在晚古生代末將熱液流體帶入勇士煤田。煤田中東部正斷層十分發(fā)育，斷層附近構(gòu)造破壞的煤中熱液硫化物和碳酸鹽礦化作用明顯，導(dǎo)致多種潛在的有害元素高度富集。

王文峰等[74](2011)認(rèn)為準(zhǔn)格爾煤田煤中鎵元素的富集也受構(gòu)造、巖漿熱液等地質(zhì)作用的影響，黑岱溝勘探區(qū)的褶曲、斷層相對(duì)發(fā)育，斷層能產(chǎn)生裂隙并溝通了煤層與深部巖體的聯(lián)系，由于Ga 是低熔點(diǎn)的金屬，能隨氣水熱液沿裂隙擴(kuò)散，并被煤層吸附。趙蕾等[107](2022)指出，鄂爾多斯盆地和沁水盆地在晚侏羅世?早白堊世均出現(xiàn)過明顯的構(gòu)造熱事件，準(zhǔn)格爾煤田和晉城礦區(qū)富鋰煤的含鋰溶液來源很可能與這次構(gòu)造熱事件有關(guān)。海拉爾盆地群伊敏斷陷盆地五牧場(chǎng)煤中鍺來自周緣巖漿活動(dòng)，區(qū)域上高角度張性斷裂發(fā)育，構(gòu)成熱液活動(dòng)的通道，熱液將煤中的鍺元素活化，在濃度差的驅(qū)動(dòng)下，在平面上橫向搬運(yùn)，到達(dá)受到熱液弱變質(zhì)但是有機(jī)質(zhì)尚且豐富的長(zhǎng)焰煤、氣煤后，再次被有機(jī)質(zhì)束縛，在長(zhǎng)期熱液作用下，達(dá)到富集[46]。太行山東麓燕山期巖漿侵入是峰峰－邯鄲礦區(qū)晚古生代煤中微量元素的來源之一，礦區(qū)中部的九龍礦與巖體的距離近于南部的梧桐莊礦，受燕山期巖漿熱液的影響較大，2 號(hào)煤鏡下可見熱液成因的黃鐵礦，Li、Nb、Ta 等和稀土元素相對(duì)富集[83]。

4.3 構(gòu)造應(yīng)力應(yīng)變控礦機(jī)制

國(guó)內(nèi)外學(xué)者早就注意到變形巖石發(fā)生化學(xué)變化的現(xiàn)象[108-112]，提出應(yīng)力礦物的概念[113]。構(gòu)造地球化學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，構(gòu)造應(yīng)力是元素遷移富集的驅(qū)動(dòng)力之一，不同類型構(gòu)造巖中元素的遷移與富集規(guī)律不同。Sun Yan等[114](1984)從動(dòng)力分異角度，提出造巖元素穩(wěn)定順序依次為Si、Fe、Mg、Mn、Al、Ca、Na、K，某些離子半徑小、密度大和電位高的元素，例如Fe、Ca、Mg、Y、Yb、Be 等在斷裂帶中間巖帶即強(qiáng)應(yīng)力條件下聚集或富集，REE 總量相對(duì)分散，ΣHREE/ΣLREE 相對(duì)降低；相反，離子半徑大、密度小和電位低的元素，如K、Na、Ba、Sr 和Rb 等呈現(xiàn)分散或離散組合，REE 總量相對(duì)集中，ΣHREE/ΣLREE 明顯增高[115]。煤是由有機(jī)質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)組成的混合巖，對(duì)構(gòu)造應(yīng)力十分敏感，構(gòu)造應(yīng)力尤其是剪切應(yīng)力在改變煤體結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也會(huì)以應(yīng)力降解形式加速煤芳環(huán)結(jié)構(gòu)上的官能團(tuán)、側(cè)鏈等結(jié)合能較低的化學(xué)鍵斷裂[116]，造成煤中元素、尤其是有機(jī)親和性元素遷移分異，其原因在于雜原子官能團(tuán)作為有機(jī)結(jié)合態(tài)微量元素的重要吸附位點(diǎn)，應(yīng)力作用下的降解導(dǎo)致相關(guān)微量元素的聚散。同時(shí)，由于構(gòu)造應(yīng)力造成元素載體礦物發(fā)生碎裂、流變、壓溶等物理化學(xué)變化，也可促使煤中無機(jī)親和性元素遷移富集[117]，從而促進(jìn)煤層與外界環(huán)境的物質(zhì)交換過程[12,118]。

煤變形–變質(zhì)動(dòng)力學(xué)機(jī)制的差異是導(dǎo)致煤中微量元素富集分異的重要原因，不同變形機(jī)制對(duì)元素遷移的控制機(jī)理不同。大別山北麓豫皖交界處的石炭系楊山煤系展布于山前逆沖推覆構(gòu)造帶內(nèi)，中生代構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，根據(jù)構(gòu)造環(huán)境的不同，將楊山煤系高變質(zhì)煤劃分為3 類不同變質(zhì)–變形類型：以構(gòu)造應(yīng)力為主導(dǎo)的構(gòu)造–熱變質(zhì)煤位于商城花崗巖基西側(cè)剪切應(yīng)變帶內(nèi)馬鞍山煤礦；皮沖巖株附近受巖漿高溫作用的巖漿熱變質(zhì)煤；其他地區(qū)的區(qū)域變質(zhì)煤。不同類型煤中微量元素實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)性差異[118]，構(gòu)造–熱變質(zhì)煤中實(shí)測(cè)As、Se、Sb、Bi、Rb、Sr、Ta、Zr、Nb、Hf 等微量元素的平均值均低于其他兩種變質(zhì)類型煤；稀土元素?cái)?shù)據(jù)亦有類似結(jié)果，區(qū)域變質(zhì)類型煤的稀土元素含量與地殼豐度值相近，巖漿熱變質(zhì)煤稀土元素含量高于地殼豐度，而構(gòu)造–熱變質(zhì)煤的稀土元素含量最低。上述特征似乎表明，強(qiáng)烈構(gòu)造應(yīng)力尤其是剪切變形促使微量元素向煤體外遷移。Li Yunbo[119]等(2014)研究了淮北礦區(qū)構(gòu)造煤中元素遷移富集規(guī)律，依據(jù)煤中元素分布特征，將構(gòu)造煤中元素遷移模式分為穩(wěn)定型、聚集型、散失型和復(fù)雜型等4 類，發(fā)現(xiàn)Bi、Ge 和Mn等元素在斷層面附近富集，并初步探討了元素分異的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。程國(guó)璽等[120](2017)根據(jù)煤中元素的應(yīng)力敏感性特征，劃分出3 種類型：(1) 脆性變形敏感型元素Ca、Mg、Zn、Mn、Sb、Hg 等，在脆性變形階段含量隨變形程度的增強(qiáng)而增加；(2) 韌性變形敏感型元素Si、Al、K、Rb、Th、Cu、U、Sc、Cr 和REE 元素，脆性變形煤中含量變化不大，韌性變形階段含量顯著增加或減少；(3) 穩(wěn)定或復(fù)雜變化型元素，元素含量變化與構(gòu)造變形程度的關(guān)系復(fù)雜，或總體穩(wěn)定在某一水平。劉和武等[117](2021)基于煤高溫高壓變形實(shí)驗(yàn)和淮北煤田逆沖推覆構(gòu)造背景下構(gòu)造煤的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，篩選出應(yīng)力敏感元素，并劃分為富集型與散失型兩大類；闡釋了具有無機(jī)親和性元素遷移變化的影響因素，主要機(jī)制包括礦物的應(yīng)力誘導(dǎo)混入、局部動(dòng)力遷移及動(dòng)力變質(zhì)。

4.4 煤田構(gòu)造定位決定礦床賦存

我國(guó)煤田構(gòu)造的典型特征之一是含煤巖系后期改造明顯，晚古生代以來，中國(guó)大陸經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜馬拉雅四大構(gòu)造旋回，多期性質(zhì)、方向、強(qiáng)度不同的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使不同時(shí)期形成的不同類型聚煤盆地遭受不同程度的分解破壞，或抬升剝蝕、或下降深埋，充填其中的含煤巖系相應(yīng)地發(fā)生變形、變位和變質(zhì)作用，形成形態(tài)各異、規(guī)模不等的賦煤塊段[121]，也決定了煤系戰(zhàn)略性金屬礦床的現(xiàn)今賦存狀態(tài)。

宏觀上，煤系戰(zhàn)略性金屬成礦區(qū)帶不僅取決于元素的富集特征，而且還受煤田構(gòu)造格局的控制。例如，華北晚古生代巨型克拉通拗陷聚煤作用廣布，煤系鋁、鎵、鋰等富集分布區(qū)域應(yīng)遠(yuǎn)大于目前發(fā)現(xiàn)的礦區(qū)，中、新生代的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使華北晚古生代盆地解體，形成5 個(gè)賦煤構(gòu)造亞區(qū)、22 個(gè)賦煤構(gòu)造帶的基本格局[33]。含煤巖系失去原有的連續(xù)性和完整性，部分抬升風(fēng)化剝蝕、部分深埋超越開發(fā)深度，統(tǒng)一的煤系金屬元素原生聚集空間演變?yōu)槎鯛柖嗨古璧刂芫壋傻V亞帶、山西斷塊成礦亞帶、華北東部成礦帶等分離的成礦區(qū)帶。此外，煤系戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)作為煤層(或煤系泥巖等其他層位)的同體礦產(chǎn)，找礦和勘查的對(duì)象不僅包括元素的品位分布，還要查明金屬元素的載體?煤層的賦存狀況，也就是煤系戰(zhàn)略性金屬礦床的賦存狀況，后者主要是由煤層或煤系巖層的構(gòu)造形態(tài)所決定。

5 幾個(gè)值得關(guān)注的問題

5.1 與煤盆地沉積充填相關(guān)聯(lián)的大地構(gòu)造背景研究

已經(jīng)認(rèn)識(shí)到煤系金屬礦產(chǎn)成礦作用經(jīng)歷了“蝕源區(qū)供給(和蝕源區(qū)形成)?物質(zhì)遷移?金屬富集?后期改造保存”4個(gè)過程，是在盆地沉積物“堆積?成巖?后期改造”3 個(gè)演化階段中發(fā)生和發(fā)展的[5]，當(dāng)前對(duì)堆積–成巖階段的金屬元素遷移富集研究較深入，強(qiáng)調(diào)聚煤環(huán)境、物源類型等沉積作用的控制；相對(duì)而言，蝕源區(qū)形成和演化的研究比較薄弱，大地構(gòu)造背景、盆–山關(guān)系動(dòng)力學(xué)機(jī)制等關(guān)鍵問題涉及較少，在一定程度上阻礙了對(duì)戰(zhàn)略性金屬元素聚集成礦過程的全面認(rèn)識(shí)。盆地和造山帶是在空間發(fā)展和形成機(jī)制上具有密切聯(lián)系的統(tǒng)一的構(gòu)造系統(tǒng)，具有盆山耦合性質(zhì)[122]，近年來盆地動(dòng)力學(xué)研究的重要進(jìn)展是源–匯系統(tǒng)(source-tosink)，即把研究區(qū)域從沉積區(qū)擴(kuò)大到剝蝕物源區(qū)，研究物源區(qū)古地貌演化、巖石風(fēng)化、搬運(yùn)到沉積的完整動(dòng)力系統(tǒng)[86]，從而建立起盆–山聯(lián)系。由“源”到“匯”的地球表層動(dòng)力學(xué)過程常常受到構(gòu)造活動(dòng)和氣候(海平面)演變的塑造與控制，“構(gòu)造–氣候–沉積”耦合機(jī)制是源–匯系統(tǒng)研究的核心科學(xué)問題[123]，上述認(rèn)識(shí)為深入研究煤系戰(zhàn)略性金屬元素原生堆積條件提供了新的思路。

應(yīng)從大地構(gòu)造背景角度關(guān)注含煤巖系沉積期區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的盆緣(如華北晚古生代盆地北緣陰山晚古生代造山帶、華南西部康滇古陸和峨眉山大火山巖省)和盆內(nèi)(如華北晚古生代盆地呂梁隆起、右江盆地基底斷塊)構(gòu)造升降和剝蝕進(jìn)程，研究剝蝕區(qū)抬升時(shí)間、速率、幅度，以及在氣候條件耦合下風(fēng)化剝蝕作用強(qiáng)度，從而正確理解沉積物原始組分特征和物源供給速率的變化[124]。華北晚古生代聚煤盆地北緣大青山煤田砂巖種類的變化特征表明，晚石炭世?早二疊世早期，陸源區(qū)母巖組合主要為下古生界寒武系?奧陶系含燧石條帶或結(jié)核的碳酸鹽巖和碎屑巖以及上元古界震旦系石英巖，構(gòu)造作用表現(xiàn)為整體的平穩(wěn)隆升，早二疊世中晚期陸源區(qū)發(fā)生了較為強(qiáng)烈的隆升，還可能伴有沖斷和褶皺作用，剝蝕作用已觸及到古老變質(zhì)巖系和先期侵入的花崗巖體[125]，這一認(rèn)識(shí)可以搭建板緣造山帶陰山古陸構(gòu)造演化與克拉通拗陷聚煤盆地沉積充填之間的橋梁。華南右江盆地內(nèi)合山組不活動(dòng)元素Al、Ti、Nb、Ta、Zr、Hf 及REE 物源示蹤研究，顯示底部富Nb 鋁土礦及上覆富Li 黏土巖的物源差異，鋁土礦及Nb 的物源主要來自西北方向的峨眉山大火山巖省(ELIP)相關(guān)堿性長(zhǎng)英質(zhì)巖類，而黏土巖則主要來自西南方向的哀牢山–松馬縫合帶的二疊紀(jì)巖漿弧的過鋁質(zhì)或中等分異酸性巖[98]，指示聚煤時(shí)期區(qū)域構(gòu)造格局的重大變化。近年來對(duì)天山–陰山、昆侖–秦嶺和峨眉山地幔柱等環(huán)繞各大沉積盆地的巨型造山帶開展了系統(tǒng)研究，獲得包括洋殼時(shí)代、俯沖消減、碰撞造山過程等重要構(gòu)造事件的系統(tǒng)定年數(shù)據(jù)，盆內(nèi)沉積巖也開展了碎屑鋯石定年工作，研究成果表明，造山帶與盆地演化中的構(gòu)造事件和階段性可以很好地對(duì)比，從而解釋了盆地多次發(fā)生構(gòu)造變革的原因[43,86,93]。區(qū)域構(gòu)造研究成果的合理利用，將從定量角度推進(jìn)對(duì)煤系戰(zhàn)略性金屬元素遷移富集過程的全面認(rèn)識(shí)。

5.2 作為含礦流體運(yùn)移通道的斷裂構(gòu)造特征

眾多學(xué)者已經(jīng)注意到斷裂構(gòu)造作為熱液運(yùn)移通道在俄羅斯遠(yuǎn)東煤–鍺、內(nèi)蒙古勝利煤田烏蘭圖嘎煤–鍺和滇西臨滄煤–鍺成礦中的重要作用[7,30-31,46,59,73]，然而對(duì)控礦斷裂自身特征的研究尚較粗淺。例如，斷裂活動(dòng)是同聚煤期溝通圍巖與泥炭沼澤、還是聚煤期后活動(dòng)使含礦熱液與煤層發(fā)生物質(zhì)交換，抑或是兩種方式都有，尚未定論，更多的是定性推斷。由斷層力學(xué)性質(zhì)、斷層帶物質(zhì)和結(jié)構(gòu)等因素決定的斷層封閉性研究在油氣勘探開發(fā)中得到普遍應(yīng)用[126]，斷層封閉性特征對(duì)煤系金屬元素遷移的氣水熱液運(yùn)移有何影響，現(xiàn)有工作也少有涉及。

下一步的研究應(yīng)集中于3 方面：其一是斷裂構(gòu)造的規(guī)模、垂向切割深度、平面延伸長(zhǎng)度等特征，確定是否溝通礦源與泥炭沼澤或煤層；其二是斷裂活動(dòng)時(shí)間，區(qū)分聚煤期前的基底斷裂、聚煤期同沉積斷裂、聚煤期后活動(dòng)斷裂抑或是多期活動(dòng)斷裂；其三是斷裂的性質(zhì)，屬于拉張性斷裂、擠壓性斷裂、剪切(走滑)斷裂還是反轉(zhuǎn)斷層，以及由此決定的斷裂帶的封堵性。斷裂構(gòu)造的上述特征，都會(huì)對(duì)作為煤系戰(zhàn)略性金屬元素富集成因類型的含礦熱液或地下水運(yùn)移產(chǎn)生重要的影響。

5.3 不同時(shí)期巖漿活動(dòng)的影響差異性

巖漿作用與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系密切，巖漿活動(dòng)可以發(fā)育于板塊邊界(俯沖、碰撞和拉伸邊界)，也可以發(fā)育于大陸內(nèi)部，拉張環(huán)境下形成幔源型性巖漿，擠壓環(huán)境下以殼源型巖漿為主；巖體規(guī)模也可能差異懸殊，從區(qū)域規(guī)模的巖基到直接侵入煤層的巖脈。巖漿作用是影響煤系戰(zhàn)略性金屬元素遷移富集的重要因素之一，元素的遷移、富集與成礦受地殼、地幔、或殼幔相互作用過程控制，不同時(shí)期巖漿活動(dòng)所起的作用不同。聚煤期前(煤盆地基底或外圍)的巖體，作為物源區(qū)的重要組成部分，以巖體風(fēng)化剝蝕碎屑搬運(yùn)和淋濾產(chǎn)物形式影響泥炭沼澤元素構(gòu)成；聚煤期的巖漿活動(dòng)以火山灰降落、同生熱液淋溶等形式進(jìn)入泥炭沼澤沉積；聚煤期后的巖漿作用所帶來的揮發(fā)分及被其捕獲的元素以及熱液萃取活動(dòng)侵入煤層，使煤中有關(guān)元素含量增加，但其富集樣式往往受控于侵入體的形態(tài)，不同于火山噴發(fā)影響下的(近)層狀分布特征[127-128]。巖體侵位的熱力作用和應(yīng)力作用，對(duì)巖漿變質(zhì)煤熱解過程中有機(jī)親和性元素和應(yīng)力敏感元素的遷移也有不同程度影響。

因此，詳細(xì)研究和區(qū)分不同期次的巖漿活動(dòng)，以及巖漿與同期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，對(duì)于全面認(rèn)識(shí)煤系戰(zhàn)略性金屬元素遷移富集具有重要意義。當(dāng)前，對(duì)巖體作為蝕源區(qū)物質(zhì)供給、同沉積期火山作用和熱液流體的研究較多，但聚煤期后構(gòu)造–巖漿作用的影響研究相對(duì)薄弱，尤其是我國(guó)中、東部地區(qū)，印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)中多期、多類型、不同規(guī)模的巖漿活動(dòng)，對(duì)煤系戰(zhàn)略性金屬元素的遷移和改造作用的研究，應(yīng)引起足夠的重視。

5.4 應(yīng)力應(yīng)變的構(gòu)造物理化學(xué)效應(yīng)

由于所處大地構(gòu)造背景不同，我國(guó)煤田構(gòu)造格局時(shí)空差異顯著，但大多數(shù)煤盆地都經(jīng)歷了不同程度的后期改造，煤層變形較強(qiáng)烈，各類構(gòu)造煤發(fā)育，這是造成煤與瓦斯突出災(zāi)害和制約煤層氣連續(xù)排采的主要因素。由于產(chǎn)業(yè)需求的推動(dòng)，國(guó)內(nèi)外尤其是我國(guó)地質(zhì)工作者對(duì)構(gòu)造煤開展了大量研究工作，取得豐碩成果[129-131]，研究視野已經(jīng)從煤體宏觀破壞和物理化學(xué)性質(zhì)改變深入到構(gòu)造煤的大分子結(jié)構(gòu)尺度[132-133]；此外，構(gòu)造地球化學(xué)的發(fā)展及其動(dòng)力成礦研究等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用[134]，這些研究成果引起人們對(duì)構(gòu)造應(yīng)力應(yīng)變影響煤系戰(zhàn)略性金屬元素遷移重組的關(guān)注。

姜波等[133]從礦井瓦斯防治角度，針對(duì)煤層構(gòu)造變形常量和微量元素的遷移富集機(jī)制開展了出色的研究工作，但研究目的并非針對(duì)金屬元素成礦，且研究區(qū)域局限于煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)并不豐富的兩淮地區(qū)，煤田構(gòu)造變形相對(duì)強(qiáng)烈的華南西部成礦帶、華北鄂爾多斯周緣成礦亞帶的南段和西段等煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)分布區(qū)尚未開展此方面工作。有研究表明，變形強(qiáng)度高的構(gòu)造煤中稀土元素含量呈增加趨勢(shì)[117,119-120]；但也有研究認(rèn)為構(gòu)造應(yīng)力作用對(duì)稀土元素含量分布并不產(chǎn)生影響[135]，或構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致稀土元素分配模式變化，向富集重稀土的方向發(fā)展[118]。由此可見，煤中微量元素的應(yīng)力敏感性尚存爭(zhēng)議，亟待開展更全面深入的研究。

構(gòu)造物理化學(xué)認(rèn)為構(gòu)造應(yīng)力改變壓力、溫度等物理化學(xué)條件，進(jìn)而控制巖石礦床分布及其地球化學(xué)過程，表現(xiàn)為不同程度的物質(zhì)組分遷移和結(jié)構(gòu)變化[134]，煤對(duì)溫度、壓力等物理化學(xué)條件的敏感性為從構(gòu)造物理化學(xué)角度研究戰(zhàn)略性金屬元素的遷移提供了新思路[136]?？尚械耐緩桨ㄟx擇代表性實(shí)例并結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn)，研究不同構(gòu)造環(huán)境(擠壓、拉張、剪切)、不同構(gòu)造要素(斷裂、褶皺)條件下，應(yīng)力應(yīng)變對(duì)不同元素遷移的影響，為全面認(rèn)識(shí)煤系金屬礦產(chǎn)分布尤其是局部異常增添依據(jù)。

6 結(jié)論

a.構(gòu)造作用是控制煤和煤系礦產(chǎn)資源形成、賦存的重要地質(zhì)因素之一，區(qū)域地質(zhì)背景和盆地沉降充填提供了煤系礦產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，盆地構(gòu)造–熱演化決定了多種礦產(chǎn)耦合成礦過程，含煤巖系改造和構(gòu)造格局控制了煤系礦產(chǎn)資源的賦存狀態(tài)。在煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)成礦機(jī)制與分布規(guī)律研究中，地質(zhì)構(gòu)造控制作用是一個(gè)不可忽視的因素。

b.煤中戰(zhàn)略性金屬富集成礦的構(gòu)造控制因素包括大地構(gòu)造背景、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、構(gòu)造–巖漿活動(dòng)等方面，體現(xiàn)在對(duì)金屬礦產(chǎn)載體?含煤巖系的控制、對(duì)成礦物質(zhì)來源的控制、對(duì)元素原生聚集和后期遷移重組的控制。從煤系礦產(chǎn)物源相關(guān)、耦合成礦、同盆共存角度分析，構(gòu)造作用對(duì)煤中戰(zhàn)略性金屬富集成礦的控制貫穿于含煤盆地形成與演化的全過程，劃分為聚煤期前、聚煤期和聚煤期后三大階段。

c.聚煤期前的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)奠定煤盆地基底構(gòu)造格局，構(gòu)造沉降和隆升提供了聚煤作用的場(chǎng)所和含煤巖系的物源區(qū)，包括聚煤盆地的構(gòu)造類型(拗陷盆地、斷陷盆地、斷拗盆地)、蝕源區(qū)方面性質(zhì)(物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地形地貌)等，從而決定了含煤巖系及其戰(zhàn)略性金屬元素形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。

d.聚煤期構(gòu)造作用主要表現(xiàn)為盆–山耦合過程、同沉積期盆緣和盆內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)、巖漿侵入和火山噴發(fā)等方式，通過對(duì)聚煤源–匯系統(tǒng)、巖相古地理與聚煤環(huán)境、泥炭沼澤類型及地球化學(xué)條件等因素的影響，決定成礦物質(zhì)在泥炭化階段和成巖作用階段的遷移與原生聚集。

e.聚煤期后的構(gòu)造–熱演化過程使含煤巖系變形、變位和變質(zhì)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化和包括金屬元素在內(nèi)的物質(zhì)成分變化，從而對(duì)金屬元素遷移重組產(chǎn)生不同程度的影響，主要體現(xiàn)為構(gòu)造沉降增溫和巖漿熱效應(yīng)、構(gòu)造格局與含礦熱液活動(dòng)、構(gòu)造應(yīng)力應(yīng)變控礦機(jī)制，以及煤田構(gòu)造定位決定礦床賦存狀態(tài)等4 方面。

f.在煤系戰(zhàn)略性金屬元素富集成礦諸多控制因素中，構(gòu)造控制研究是一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，今后的工作應(yīng)加強(qiáng)以下4 方面研究：與煤盆地沉積充填相關(guān)聯(lián)的大地構(gòu)造格局與演化、作為含礦流體運(yùn)移通道的斷裂構(gòu)造特征、不同時(shí)期巖漿活動(dòng)的影響差異性，以及應(yīng)力應(yīng)變的構(gòu)造物理化學(xué)效應(yīng)。