貴州西部晚二疊世煤中關(guān)鍵金屬異常富集的物質(zhì)來源

劉晶晶，韓秋嬋，趙書茂，賈榮坤

(中國礦業(yè)大學(xué) 國際煤地質(zhì)學(xué)研究中心，江蘇 徐州 221116)

我國成煤時(shí)代多，主要包括晚石炭世—早二疊世、晚二疊世、晚三疊世、早—中侏羅世、晚侏羅世—早白堊世、古近紀(jì)—新近紀(jì)，其中，晚二疊世是我國西南地區(qū)(如貴州西部、四川南部、云南東部、重慶)最重要的成煤期，該期煤炭資源量豐富，是我國南方地區(qū)重要的能源支撐。此外，西南地區(qū)晚二疊世煤中高度富集關(guān)鍵金屬元素，如鋰、鈮、鉭、鋯、鉿、鎵、鋁、鈾和稀土元素等，形成大型、超大型金屬礦床，成為我國傳統(tǒng)金屬礦床的重要補(bǔ)充，對保障關(guān)鍵金屬資源的戰(zhàn)略安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

貴州西部地處揚(yáng)子地臺西南部，位于濱太平洋構(gòu)造域與特提斯構(gòu)造域的交界部位，處于歐亞板塊、太平洋板塊和印度板塊3者復(fù)合的碰撞擠壓帶內(nèi)，隸屬揚(yáng)子克拉通、華南褶皺系、三江褶皺系的交匯處，地質(zhì)活動多樣而頻繁，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提供了物質(zhì)運(yùn)移通道。

貴州西部地區(qū)是我國西南地區(qū)重要的煤產(chǎn)地，主要含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，資源儲量約527億t，被譽(yù)為“江南煤海、西南煤都”。黔西多個(gè)晚二疊世含煤盆地煤中高度富集關(guān)鍵金屬，然而，該區(qū)一些煤中亦高度富集有害元素，如As，Hg，F(xiàn)，S等，導(dǎo)致嚴(yán)重的地方病(如砷中毒等)。煤中關(guān)鍵金屬礦床常富集有害元素，開發(fā)利用關(guān)鍵金屬過程需高度重視有害元素對環(huán)境和人體健康的危害。因此，研究貴州西部煤系關(guān)鍵金屬的來源和富集機(jī)理，不僅能夠?yàn)槊褐嘘P(guān)鍵金屬的提取利用提供科學(xué)依據(jù)，也能為煤炭資源的清潔利用、環(huán)境污染防治提供理論支撐；通過煤系關(guān)鍵金屬礦床的巖石學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)信息，可為該區(qū)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景和復(fù)雜的地質(zhì)活動提供重要的信息。

一些研究者的前期工作對該區(qū)及鄰區(qū)煤中關(guān)鍵金屬礦床眾多典型實(shí)例解剖，取得了重要研究進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本次研究結(jié)果，分析了貴州西部煤中關(guān)鍵金屬元素的成礦物質(zhì)來源。

1 地質(zhì)背景

貴州位于揚(yáng)子陸塊內(nèi)的西南部，中—晚二疊世峨眉山大火成巖的形成，導(dǎo)致在晚二疊世期間，云南東部、貴州、四川南部、重慶等地發(fā)生沉降，形成了規(guī)模較大的聚煤區(qū)(圖1)。貴州西部是該聚煤區(qū)帶的主要組成部分，具有西北高東南低的古地理格局。盆地上二疊統(tǒng)沉積物的蝕源區(qū)為康滇古陸(圖1)，其主體是峨眉山大火成巖省(Emeishan Large Igneous Province，ELIP)中心部位。

中元古界薊縣系至新生界第四系地層，在貴州境內(nèi)均有出露，地層總厚約為3 km，其中，上二疊統(tǒng)為主要含煤巖系。上二疊統(tǒng)含煤巖系主要由泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、礫巖、煤層和碳酸鹽巖組成。該套地層在云南東部的富源、宣威一帶稱宣威組，為陸相碎屑沉積(圖2)；在貴州西部的盤縣、織金—納雍一帶自下而上劃分為龍?zhí)督M和長興組，為海陸過渡相碎屑巖夾石灰?guī)r的含煤巖系沉積。龍?zhí)督M是貴州西部的主要含煤地層，地層厚度208～888 m，按照含煤特征和巖性組合，可分為上下2段。上段主要以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，含煤6～19層，煤層穩(wěn)定性較好；下段主要由粉砂巖、泥巖組成，夾煤線和煤層，可采煤層較少，煤層穩(wěn)定性較差。長興組主要以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和細(xì)砂巖為主，夾泥巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r，局部含薄煤層或炭質(zhì)泥巖。在水城、土城、六盤水一帶自下而上劃分為龍?zhí)督M和汪家寨組，為海陸過渡相沉積(圖2)。龍?zhí)督M與下伏峨眉山組不整合接觸，與上覆長興組或汪家寨組整合接觸。

圖1 貴州西部晚二疊世巖相古地理(修改自文獻(xiàn)[6])Fig.1 Late Permian Paleogeography of Western Guizhou Province(Modified from Reference[6])

圖2 貴州晚二疊世主要含煤地層(修改自文獻(xiàn)[12])Fig.2 Late Permian coal-bearing strata of Guizhou Province (Modified from Reference[12])

2 樣品采集與測試方法

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 482—2008，樣品采集于六盤水煤田(大河邊煤礦、汪家寨煤礦)、黔北煤田(土城煤礦)、織金—納雍煤田(苦李樹煤礦、四季春煤礦)(圖3)，分層刻槽采樣，深度為10 cm，寬度為10 cm，依據(jù)宏觀煤巖類型確定所采集的厚度。煤樣共41件，其中大河邊煤礦5件，汪家寨煤礦6件，土城煤礦15件，苦李樹和四季春煤礦分別為8件和7件。

圖3 貴州煤田劃分示意(修改自文獻(xiàn)[13])Fig.3 Sketch of coalfield division of Guizhou Province (Modified from Reference[13])

利用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(Thermal Fisher，X series Ⅱ ICP-MS)對樣品中微量元素(包括稀土元素)的含量進(jìn)行測定。具體方法：將50 mg煤樣品置于消解管中，用5 mL 65% HNO、2 mL 40% HF作為消解試劑，采用超級微波高溫反應(yīng)器(Milestone)對樣品進(jìn)行消解。消解后，將消解管中消解完全的樣品轉(zhuǎn)移至消解罐中，置于加熱板上(180 ℃)進(jìn)行趕酸。待溶液蒸干或剩余黃豆粒大小的溶液時(shí)，加入5 mL水和硝酸體積比為1∶1的混合溶液，加蓋密封，置于電熱板上加熱4 h后，將液體轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯容量瓶中，并定容至100 mL，加蓋搖勻待測。上機(jī)測試時(shí)，所用的信號調(diào)節(jié)液為1 μg/L的含有Li,Co,In和U的標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)空白為2%的硝酸溶液，內(nèi)標(biāo)為10 μg/L的Rh溶液，并控制其回收率在80%～120%內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)溶液是由美國Inorganic Ventures公司提供的100 μg/mL CCS-1,CCS-4,CCS-5和CCS-6系列原液，稀釋后配制成質(zhì)量濃度為1,10,50,100 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液建立的工作曲線線性相關(guān)系數(shù)>0.999，同時(shí)，加入標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07113，GBW07109和NIST2686b，以檢校樣品測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)果：貴州西部不同煤田煤中富集的關(guān)鍵金屬

根據(jù)貴州各含煤巖系的沉積、巖性和構(gòu)造特征，貴州晚二疊世含煤沉積區(qū)域分為九大煤田(圖3)，分別為六盤水煤田、黔北煤田、織金—納雍(織納)煤田、興義煤田、黔西北煤田、黔東北煤田、黔東南煤田、黔南煤田和貴陽煤田。本次討論的礦區(qū)包括六盤水煤田的汪家寨、大河邊、土城、六龍和六枝等煤礦，黔北煤田的春雷、玉帶煤礦、大方煤礦和畢節(jié)煤礦，織納煤田的苦李樹、四季春、文家壩和鳳凰山煤礦以及興義煤田的興仁煤礦。

3.1 六盤水煤田

大河邊煤礦煤中富集關(guān)鍵金屬Nb(39.5 μg/g)，Zr(305 μg/g)和REY(稀土元素+釔，平均415 μg/g)，富集系數(shù)(CC，樣品均值與世界硬煤背景值的比值；圖4)分別為9.88，8.47和6.07，稍富集V(平均73.9 μg/g)和Ga(平均14.8 μg/g)，富集系數(shù)分別為2.64和2.47(表1)。大河邊煤礦煤中其他微量元素均低于或與世界硬煤均值相當(dāng)。汪家寨煤礦煤僅輕度富集V(104 μg/g)，REY(188 μg/g)和Zr(82.2 μg/g)(表1)，富集系數(shù)分別為3.71，2.75，2.28。

圖4 貴州西部研究區(qū)煤中關(guān)鍵金屬的富集系數(shù)Fig.4 Concentration coefficient (CC) of critical metals in the coals of Western Guizhou

與我國西南地區(qū)廣泛分布的晚二疊世煤不同，土城3號煤和6號煤中關(guān)鍵金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍偏低，僅分別輕度富集Nb(10.6 μg/g),V(22.6 μg/g)和Ge(3.23 μg/g)，富集系數(shù)分別為2.65,3.39和2.31(表1)。

六龍煤礦煤中富集Nb，輕度富集Zr,V,Li(表1)，富集系數(shù)分別為3.01,2.88,2.63和2.07。六枝煤礦煤中富集Hf,Nb,Zr，輕度富集Li,Mo,U,REY，而水城煤中僅輕度富集V和U(表1)。

小牛煤礦晚二疊世煤中較為富集的關(guān)鍵金屬包括V,Ga,Ni，主要受控于峨眉山玄武巖提供的陸源碎屑物質(zhì)；火鋪煤礦煤層中的Tonstein和斑脫巖貧Sc,V,Cr,Co,Ni,Cu和Zn，其形成與峨眉山地幔柱活動后期噴發(fā)的堿性長英質(zhì)火山灰以及遠(yuǎn)端火山弧物質(zhì)的輸入有關(guān)。

盤縣月亮田煤礦6L號煤層煤高度富集Hg，富集As和Tl，輕度富集Co,Cu,Se,Mo和Cd；16號煤層煤高度富集W,V,Co,Ni和Se。盤江煤礦煤中輕度富集V和Nb。

3.2 黔北煤田

貴州遵義春雷煤礦煤中高度富集Zr,Nb和Hf，富集REY和Be，輕度富集U,Li,Ga和Mo(表1)。玉帶煤礦煤中高度富集Zr,Nb和Hf，輕度富集Be,Li,U,Ga,Mo和V(表1)。大方煤田3號煤層中富集Li,Zr,Nb,REY和U，輕度富集Hf；11號煤層僅輕度富集Zr和Nb，與3號煤具有一定的差異。畢節(jié)煤礦煤中關(guān)鍵金屬V,Zr,Nb和Y輕度富集，其他微量元素均與世界硬煤均值相當(dāng)。

3.3 織納煤田

織納煤田苦李樹礦6號煤和四季春礦7號煤中均富集Li，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值分別為56.6和76.4 μg/g(表1)，富集系數(shù)分別為4.04和5.46。此外，苦李樹6號煤中還富集V，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高達(dá)195 μg/g(表1)?？椊鹈禾?0號煤層煤中僅輕度富集V和U，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值分別為128和8 μg/g。

表1 貴州西部各礦區(qū)煤中關(guān)鍵金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(μg/g)和煤中Al2O3/TiO2、Zr/TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)比

續(xù)表

織納煤田文家壩礦和鳳凰山礦煤中同時(shí)富集Li，富集系數(shù)分別為5.58和5.39。與苦李樹礦6號煤相似，文家壩煤也輕度富集V，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)185 μg/g(表1)。此外，鳳凰山煤中還輕度富集Mo,V,Nb,U和Zr(表1)，富集系數(shù)分別為3.98,3.55,3.01,2.34和2.17。

3.4 興義煤田

興仁煤礦煤中關(guān)鍵金屬Li,V,Nb,Y和Hf輕度富集，同時(shí)Mo和U高度富集，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為24.5和25.6 μg/g，富集系數(shù)分別高達(dá)11.66和12.94。晴隆煤礦與普安煤礦煤相似，均輕度富集Li,Zr,Nb,Y和U，輕度富集Mo。

4 討論：黔西上二疊統(tǒng)煤中戰(zhàn)略性金屬的物質(zhì)來源

物質(zhì)來源是關(guān)鍵金屬元素成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。貴州西部晚二疊世成煤地質(zhì)條件復(fù)雜，影響因素眾多，各種地質(zhì)活動頻繁，煤中關(guān)鍵金屬的富集受多期次地質(zhì)活動影響，并具有多源的特征，不同礦區(qū)煤中關(guān)鍵金屬的來源既有相同蝕源區(qū)的峨眉山大火成巖省內(nèi)帶成分，又在此基礎(chǔ)上疊加了其他來源(如熱液流體、火山灰等)。在綜合分析已有的貴州西部晚二疊世煤的礦物學(xué)和地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合本次煤的元素地球化學(xué)特征，判斷該區(qū)煤中高度富集的關(guān)鍵金屬主要有3個(gè)來源：蝕源區(qū)供給、火山灰降落、熱液流體作用。

4.1 蝕源區(qū)供給

我國西南地區(qū)二疊紀(jì)峨眉山地幔柱的形成，徹底改變了該區(qū)地質(zhì)和地貌特征，對區(qū)內(nèi)晚二疊世含煤盆地的形成和演化產(chǎn)生決定性作用：西高東低的古地理格局形成不同沉積環(huán)境，為泥炭堆積提供了場所(圖1)；峨眉山大火成巖省中心部位(康滇古陸為主要蝕源區(qū))為晚二疊世含煤盆地沉積物的堆積和泥炭中無機(jī)質(zhì)提供了主要物質(zhì)來源，是西南地區(qū)晚二疊世煤中關(guān)鍵金屬背景值的決定因素。

峨眉山大火成巖省分為內(nèi)帶、中帶和外帶，其中，中帶和外帶主要為高鈦玄武巖，內(nèi)帶自下而上主要為低鈦玄武巖-高鈦玄武巖，頂部有少量的中酸性火山巖。作為蝕源區(qū)的重要組成，這些不同性質(zhì)的巖石都可能成為貴州西部晚二疊世煤中關(guān)鍵金屬元素的來源。由于玄武巖頂部的長英質(zhì)巖石規(guī)模較小，作為蝕源區(qū)供給，主要為上二疊統(tǒng)下部的煤和煤系沉積提供物源供給。西南地區(qū)重慶磨心坡K1煤層、四川古敘礦區(qū)25號煤層和華鎣山K1煤層、重慶松藻礦區(qū)12號煤層等是在橫向上可對比、上二疊統(tǒng)下部的最底部一層煤，該煤層廣泛分布于貴州西部、四川南部和重慶，其底部是西南地區(qū)廣泛分布的基性凝灰?guī)r層，該煤層中無機(jī)質(zhì)主要來源于玄武巖頂部的長英質(zhì)巖石。

隨著蝕源區(qū)長英質(zhì)巖石的剝蝕殆盡，物源供給轉(zhuǎn)變?yōu)槎朊忌酱蠡鸪蓭r省的玄武巖。貴州西部上二疊統(tǒng)的中、上部煤系沉積物以及煤中礦物質(zhì)，大多來源于大火成巖省的玄武巖。如云南宣威雁塘煤礦和長征煤礦煤受蝕源區(qū)峨眉山玄武巖輸入影響，富集Ti,Co,Ni,Cu,Zn和REY，稀土元素的配分模式與玄武巖相似。

本次土城煤礦煤層頂?shù)装鍢悠吩谠亟M成上與ELIP內(nèi)廣泛分布的高鈦玄武巖相似，頂?shù)装鍢悠肪哂幸欢ǖ腅u正異常，輕、中稀土元素配分無顯著異常，重稀土相對略虧損(圖5(a))，與ELIP稀土元素的分配模式一致，說明其蝕源區(qū)輸入物質(zhì)為康滇古陸的高鈦玄武巖。

圖5 貴州西部煤及含煤巖系中稀土元素的配分模式Fig.5 REY distribution patterns of the coals andcoal-bearing strata in Western Guizhou Province

峨眉山高鈦玄武巖在Nb,Ti和REY質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其組合方面，顯著不同于低鈦玄武巖，例如，后者(Ti)/(Y)<500，(TiO)<2.5%，0.6<(Nb)/(La)<1.4，而前者(Ti)/(Y)>500，(TiO)>2.5%，0.75<(Nb)/(La)<1.1。六盤水煤田六龍和六枝煤中富集Nb,Zr和Hf(表1)，也指示其礦物質(zhì)主要是由蝕源區(qū)峨眉山高鈦玄武巖輸入導(dǎo)致?？嗬顦浜退募敬好旱V煤層中頂?shù)装甯患邢⊥猎?與上地殼稀土元素均值相比)，虧損輕稀土元素，Eu正異常或無異常(圖5(b))，表明其蝕源區(qū)為峨眉山玄武巖。

文家壩和鳳凰山礦煤中富集的金屬元素組合分別為Li-Nb和Li-Nb-Zr，這些元素與鋁硅酸鹽結(jié)合，其富集主要受控于玄武巖質(zhì)康滇古陸碎屑物的輸入。春雷煤礦與玉帶煤礦煤中富集的金屬元素組合相同，均高度富集Zr,Nb和Hf。另外，春雷礦煤中富集REY，而Sc和V均與世界硬煤均值相當(dāng)，煤和煤層夾矸均呈現(xiàn)顯著Eu負(fù)異常，表明煤中的蝕源區(qū)碎屑物除了峨眉山玄武巖外，還有長英質(zhì)-中性物質(zhì)的輸入。

綜上，雖然峨眉山大火成巖省內(nèi)帶作為蝕源區(qū)，決定了貴州西部晚二疊世煤中關(guān)鍵金屬背景值，但是，導(dǎo)致煤中關(guān)鍵金屬異常富集的往往是峨眉山大火成巖省內(nèi)帶頂部的長英質(zhì)巖石，這些巖石為上二疊統(tǒng)底部煤系提供了關(guān)鍵金屬異常富集的物質(zhì)來源。然而，由于在晚二疊世早期的泥炭堆積階段，貴州西部地勢起伏不平，峨眉山大火成巖省內(nèi)帶頂部的長英質(zhì)巖石分布規(guī)模有限，并不是所有的泥炭沼澤都能富集關(guān)鍵金屬，只有那些接受這些長英質(zhì)巖石作為蝕源區(qū)供給的泥炭沼澤才能富集關(guān)鍵金屬。

4.2 火山灰

火山噴發(fā)是西南地區(qū)晚二疊世期間重要的地質(zhì)事件，不僅與煤系地層的火山灰蝕變黏土巖夾矸(Tonstein)有關(guān)，而且形成了煤系重要的厚層Nb-Zr-Ga-REY礦床。煤中火山灰主要有4種類型，分別是鎂鐵質(zhì)、長英質(zhì)、堿性和中性火山灰，其中對煤系關(guān)鍵金屬成礦有重要意義的主要是堿性火山灰。煤系中以堿性火山灰作為關(guān)鍵金屬來源的礦床以滇東Nb-Zr-Ga-REY礦床為代表，如四川南部華鎣山K1煤層和重慶松藻礦區(qū)12號煤層中富集關(guān)鍵金屬Nb,Ta,Zr,Hf,REY和Ga，其成礦物質(zhì)來源于堿性火山灰。

研究區(qū)大河邊煤中富集REY,Nb,Ta,Zr和Hf，虧損V,Sc,Co,Ni,Cu,Zn和Se，該煤層中關(guān)鍵金屬主要來源于康滇古陸堿性和長英質(zhì)-中性巖；該煤層中發(fā)育的1層夾矸，富集REY且其配分模式與四川華鎣山、松藻煤層中的堿性Tonstein類似，且具有顯著Eu負(fù)異常，該Tonstein為堿性火山灰蝕變黏土巖。土城煤礦3號煤層和6號煤層中的2層Tonstein，均虧損V,Cr,Co,Ni,Cu和Zn，表明其主要由長英質(zhì)火山灰蝕變形成，這是因?yàn)殚L英質(zhì)火山灰火山灰虧損以上元素，而鎂鐵質(zhì)火山灰或者以鎂鐵質(zhì)巖石組成的蝕源區(qū)富集上述元素，因此這3層夾矸的原始物質(zhì)不是鎂鐵質(zhì)的；3號煤層中的Tonstein顯著Eu負(fù)異常，重稀土元素虧損，6號煤層中的Tonstein輕度Eu負(fù)異常，輕稀土元素虧損。在巖漿演化過程中，巖漿將從超基性到堿性，再到酸性(長英質(zhì))演化。6號煤層中的Tonstein富集重稀土，弱Eu負(fù)異常，表明火山灰來源于較早期的巖漿巖，之后巖漿演化成酸性，沉降至3號煤層泥炭沼澤中，形成Tonstein，具有富輕稀土元素、Eu呈顯著的負(fù)異常特征?；痄伱旱V煤系Tonstein和斑脫巖因受堿性長英質(zhì)火山灰輸入的影響，元素Sc,V,Cr,Co,Ni和Zn均不富集。

除以上4種類型火山灰外，本次研究發(fā)現(xiàn)煤中遠(yuǎn)端火山弧長英質(zhì)火山灰的貢獻(xiàn)，主要證據(jù)是，土城3號煤和6號煤具有高(AlO)/(TiO)(分別為26.4和21.1)和(Zr)/(TiO)比值(分別為0.04和0.03)(表1)，表明該煤中礦物質(zhì)主要來源于中-酸性源巖；同時(shí)，煤中虧損Sc,V,Cr,Co,Ni和Cu，而這些元素在峨眉山大火成巖省的鎂鐵質(zhì)玄武巖中富集。同時(shí)，Eu表現(xiàn)為負(fù)異常，稀土元素配分模式整體與我國南方地區(qū)廣泛分布的晚二疊世—早三疊世長英質(zhì)火山弧物質(zhì)相似。

織納煤田煤層夾矸的稀土元素配分模式(圖5(b))與峨眉山玄武巖質(zhì)影響的頂?shù)装搴兔猴@著不同，煤系以Eu負(fù)異?；驘o明顯異常，其配分模式整體與我國南方晚二疊世—早三疊世長英質(zhì)火山弧物質(zhì)相似為特征。

由于不同性質(zhì)火山灰的地球化學(xué)組成不同，從貴州西部煤中火山灰的縱向分布來看，在上二疊統(tǒng)下部的煤層往往分布堿性火山灰，這些火山灰中高度富集REY，Nb，Ta，Zr和Hf，而在上二疊統(tǒng)中上部往往分布中酸性火山灰，這些中酸性火山灰并不富集以上關(guān)鍵金屬。因此，在貴州西部尋找REY，Nb，Ta，Zr和Hf富集的煤層，需要聚焦于晚二疊世早期的堿性火山灰。

4.3 熱液流體/地下水作用

熱液流體/地下水作用我國西南地區(qū)煤中礦物和地球化學(xué)異常的重要影響因素之一。熱液流體/地下水對煤系和煤中關(guān)鍵金屬元素的富集作用主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：① 提供關(guān)鍵金屬元素，② 對火山灰中關(guān)鍵金屬的淋溶與再分配。前者的典型實(shí)例為局限碳酸鹽巖臺地上形成的煤中U-Se-Mo-V的富集(例如，貴州貴定、廣西合山、宜山和扶綏、云南硯山)，海底噴流為這些金屬元素的富集提供物質(zhì)基礎(chǔ)。黔西地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)海底噴流造成關(guān)鍵金屬的富集，然而，熱液流體/地下水引起黔西煤中有害元素(如Mo，Tl，Pb，Se，As和Hg)富集。

對本區(qū)煤而言，地下水在煤系地層以淋溶作用為主，導(dǎo)致火山灰來源的關(guān)鍵金屬再分配。例如，大河邊煤礦底部煤層中REY，Zr和Nb富集，是由于上覆堿性火山灰物質(zhì)形成的夾矸受地下水淋溶，形成富REY-Zr-Nb的溶液后，再在有機(jī)質(zhì)中富集。據(jù)汪家寨煤中稀土元素的配分模式(富中、重稀土型及Gd正異常)(圖5(b))，推測該類地下水可能為富CO的酸性水，或者為受海侵影響的堿性水，酸性水的流動使稀土元素發(fā)生淋溶并運(yùn)移，堿性水使稀土元素發(fā)生了再沉積。

5 結(jié) 論

(1) 貴州晚二疊世煤中關(guān)鍵金屬的組合類型為Nb-Zr-REY-Ga(貴州西部)和U-Se-Mo-V-Re(貴州貴定)，已經(jīng)達(dá)到了成礦品位，是潛在的煤系中關(guān)鍵金屬礦床。

(2)煤中關(guān)鍵金屬異常富集的形成是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，其富集過程不是孤立的，而且是區(qū)域地質(zhì)演化(如盆地構(gòu)造演化、盆地的的沉積環(huán)境等)密切相關(guān)；但是，這些煤系中關(guān)鍵金屬的富集和空間分布，是區(qū)域地質(zhì)演化以及各種影響關(guān)鍵金屬來源因素的體現(xiàn)形式，具體到貴州晚二疊世煤系，Nb-Zr-REY-Ga的成礦物質(zhì)主要來源于蝕源區(qū)源巖風(fēng)化和堿性火山灰輸入，U-Se-Mo-V-Re的富集為熱液流體作用的結(jié)果。

(3)其他影響因素，如沉積環(huán)境、海水影響、地下水、成煤植物和低等生物作用等，不是關(guān)鍵金屬的主要來源；但沉積環(huán)境和海水影響可能對某些關(guān)鍵金屬的保存提供了有利條件(如貴州貴定局限碳酸鹽巖臺地上形成的富U-Se-Mo-V-Re煤層，海水為這些元素的富集提供了有利的還原條件)。因此，在貴州西部尋找中煤中關(guān)鍵金屬礦床，應(yīng)主要考慮受蝕源區(qū)源巖特征和堿性火山灰輸入的影響煤層，要特別關(guān)注引起關(guān)鍵金屬高度富集的峨眉山大火成巖省頂部長英質(zhì)蝕源區(qū)以及晚二疊世早期堿性火山灰。