煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查理論與技術體系框架探討

曹代勇 ， 魏迎春 ， 李 新 ， 張 昀 ， 徐來鑫 ， 位金昊 ， 董 博

(1.中國礦業大學(北京) 地球科學與測繪工程學院, 北京 100083；2.中國礦業大學(北京) 煤炭精細勘探與智能開發全國重點實驗室, 北京100083)

含煤巖系的主要特點是沉積物源豐富、巖性類型多樣、有機質含量高，從而為各類成礦作用奠定了良好物質基礎，構成多種礦產賦存的有利載體。含煤巖系中除煤之外，還賦存或共、伴生了不同相態的多種礦產資源，包括煤層氣、鎵、鍺、鋰、鈾等戰略性礦產[1-2]。這些有機和無機、金屬與非金屬礦產或同源共生、或同盆共存，構成一個類型多樣、資源豐富、相對獨立、又具有不同程度成因聯系與耦合關系的成礦環境和礦產賦存單元。

以有機質為主要物質組成的特征決定了煤的構成具有吸附性和還原性能，在特定地質和地球化學條件下可富集多種戰略性金屬元素，例如鋰、鎵、鈾、鈧、鈦、釩、鍺、硒、鋯、鈮、鉿、鉭、稀土等“三稀”(稀散、稀有、稀土)元素，形成煤系金屬礦產或煤型金屬礦產[3-11]。煤系戰略性金屬礦產屬于煤系礦產的重要組成部分，由于歷史原因，過去完成的煤炭地質勘查多以煤為單一工作對象，對煤系其他礦產重視不夠。當前新一輪找礦突破戰略行動把“三稀”礦產作為主要工作目標之一[12]，從而也對煤炭地質勘查提出新要求、帶來新的發展機遇。近年來，煤系戰略性金屬元素的成因和賦存等基礎理論研究方面取得了顯著的進展，但缺乏地質勘查工程實踐，從而構成實現煤系金屬元素向金屬礦產轉變的重要制約因素。筆者從煤系戰略性金屬礦產的基本特點分析入手，論證實施煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查的必要性，探討煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查的內涵和核心問題，初步提出煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查理論與技術方法體系框架，作為建立煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查模型的基礎。

1 煤系戰略性金屬的基本特點

1.1 煤系戰略性金屬元素的微量性

與其他戰略性金屬礦產具有“稀”“伴”“細”的特點[13]相似，煤系戰略性金屬礦產屬于微量元素富集成礦，煤和煤系巖層中戰略性金屬質量分數多數為0.1×10-6～1×10-6量級[3,9,14-17]，圈定礦體的邊界品位也僅10×10-6量級。

長期以來，煤中微量元素的研究和評價工作主要聚焦于潛在的有害元素在煤炭開發和加工利用過程中的環境影響效應，進入21 世紀以后，隨著當代科學技術的發展，對包括鎵、鍺、鋰、稀土等戰略性金屬在內的戰略性礦產的需求迅速增加，煤中微量元素的資源效應日趨受到關注[3-7,10,18-21]，成為當前國內外煤地質學最富活力的研究熱點和前沿方向之一?！笆奈濉眹抑攸c研發計劃“戰略性礦產資源開發利用”于2021 年啟動“煤系戰略性金屬礦產資源賦存規律與精細勘探技術”“煤與伴生戰略性金屬礦產協調開采理論與技術”和“煤系戰略性金屬礦產協同分離回收理論與技術”3 個項目，加快了我國煤系戰略性金屬礦產實施工業性開發的步伐。然而，煤系戰略性金屬礦產的“微量性”特征，導致地球物理和地球化學異常微弱，低于大多數物探和化探方法的檢測門限，給煤系戰略性金屬礦產勘查帶來極大的挑戰。將煤系戰略性金屬礦產的微量性轉化為可探測的宏觀性，是地球物理與地球化學精細勘查技術方法實施的前提條件和主要任務。

1.2 賦存狀態的復雜性

包括戰略性金屬在內的煤中微量元素賦存狀態復雜，既可以是有機結合態、也可以是無機結合態[15,22-24](圖1)。微量元素的有機親和性是煤系戰略性金屬元素不同于礦物巖石成礦機制的一個顯著特點，任德貽等[15]指出煤中微量元素都可以與煤有機質結合，只是結合的程度不同而已，由于元素賦存狀態的復雜性和測定的困難性，煤中有機結合態元素種類尚未形成共識。多數學者認為，煤中的鍺、鈾、鎵、稀土、鈹、硼等微量元素具有不同程度的有機親和關系[6,15,24-26]，其中戰略性金屬元素Ge 被認為是典型的有機親和元素[4,27-29]，Ga、Li、U、REE 等金屬元素的賦存狀態則存在不同觀點[15,20,23-24,26-27,30-38]。

圖1 煤中微量元素的賦存狀態分類[15]Fig.1 Occurrence of minor and trace elements in coal[15]

煤系戰略性金屬元素賦存狀態的復雜性，是決定其宏觀上富集成礦及其礦體(層)分布規律的重要因素，從而對資源評價和礦產勘查產生影響。

1.3 組合類型的多樣性

煤系金屬礦產成礦作用經歷了“蝕源區供給(和蝕源區形成)—物質遷移—金屬富集—后期改造保存”4 個過程[6]，是多因素、多階段、多層次綜合作用的結果[8,15,39-40]。我國煤田地質條件時空差異顯著，不同賦煤區和不同含煤巖系在剝蝕區物源性質、沉積環境和泥炭沼澤類型、火山和巖漿熱液活動、構造格局和構造-熱演化等成礦條件方面的差異，決定了煤系金屬元素的成礦專屬性和與煤共伴生組合類型的多樣性(表1)。例如，有機親和元素Ge 主要與羧基(—COOH)、酚羥基(—OH)、巰基(—SH)、氨基(—NH)等結合[41]，趨向于在低煤階中富集。典型實例如內蒙古二連盆地群烏蘭圖嘎褐煤盆地煤-鍺共生礦床和云南西部臨滄褐煤盆地煤-鍺共生礦床[42-44]。晚古生代華北克拉通坳陷盆地北緣長期緩慢的構造隆升，為物源區母巖遭受徹底的剝蝕、風化和淋濾分解提供了良好條件，有利于親石元素Al、Ga 等搬運富集成礦，形成鄂爾多斯盆地北部準格爾煤田的煤-鎵和山西北部的煤-鋰共生組合[31-32,45-47]。與堿性巖漿有關的戰略性金屬礦床通常包括很多超大型的高場強元素和稀土元素礦床[48]，華南西部晚古生代“峨眉地幔熱柱”活動，構成康滇古陸以東川渝滇黔地區煤系多金屬組合成礦帶的主要構造控制因素[49-52]，煤中鈮-鋯-鎵-稀土礦床均含有堿性火山灰夾矸[6,53]。

表1 我國煤與煤系戰略性金屬礦產典型組合類型(據文獻[54]修改)Table 1 Typical combination types of coal and strategic metal resources in coal-bearing strata in China(Modified from Reference [54])

煤與煤系戰略性金屬礦產組合類型的多樣性及其地質、地物和地化特征差異，必將會影響協同勘查對象的確定和勘查技術手段的選擇。

1.4 富集層位的差異性

由特定的成礦條件和元素地球化學性質所決定，煤系戰略性金屬成礦層位也存在差異，不僅在煤層中富集，而且也可以在煤層夾矸和頂底板，以及煤系其他黏土巖(鎵、鋰、鋯、鉿等)或砂巖(鈾)等層位富集成礦。圖2 為廣西上林萬福礦區二疊系上統合山組煤系戰略性金屬礦體垂向分布示意，發育4 層礦層：Ⅰ礦層分布于K5煤層及其頂底板的炭質泥巖、含炭泥巖、鋁土巖、鐵鋁巖中，底部茅口組灰巖古風化殼鋰、鎵和稀土高度礦化。Ⅱ礦層分布于K5與K4煤層之間的鋁土巖、鐵鋁巖中，下距Ⅰ礦層20～100 m。Ⅲ礦層分布于K4煤層及其頂底板的炭質泥巖、含炭泥巖中，下距Ⅱ礦層0～40 m。Ⅳ礦層分布于K2煤層及其頂底板的炭質泥巖、含炭泥巖中，下距Ⅲ礦層15～30 m[62]。

圖2 廣西萬福礦區煤-鋰-鎵組合層位分布(據文獻[62]修改)Fig.2 Distribution of coal-lithium-gallium assemblage strata in Wanfu mining area, Guangxi Province (Modified from reference [62])

不同于以煤層為單一目標的煤炭地質勘查，煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查屬于多目標勘查工程，不僅體現在煤與戰略性金屬不同組合類型決定的多種勘查對象，還體現在金屬成礦層位的多樣性和差異性，決定了勘查目標不能僅限于煤層本身，還需要關注煤系的其他特定層位。

1.5 空間分布的不均勻性

煤系戰略性金屬礦產的另一個顯著特點，是空間分布不均勻性和突變性顯著，同一勘查區相鄰鉆孔、乃至同一鉆孔煤層不同分層的元素質量分數差異可達數倍至數十倍(圖3)。這種空間分布特征就對查明煤系戰略性金屬礦產提出了更高的要求，因此，控制煤系戰略性金屬礦產的勘查工程量要遠大于相應級別的煤炭資源勘查，換句說，同一勘查階段的勘查工程布置不能得到相同級別的煤炭資源和煤系戰略性金屬礦產，后者通常需要根據戰略性金屬元素的分布特征針對特定塊段增加勘查工程量。

圖3 內蒙古烏蘭圖嘎褐煤-鍺礦4—4'探線剖面Fig.3 Section of 4—4' exploration line of lignite-germanium mine in Wulantuga, Inner Mongolia

1.6 由微量元素到金屬礦產

煤系戰略性金屬元素的微量性、復雜性、不均勻性，以及與煤和含煤巖層共生共存性等特點，決定其難以作為獨立礦種進行勘查開發，在煤炭資源勘查同時實施煤系戰略性金屬礦產勘查，則是實現煤系金屬元素向金屬礦產轉變的必由途徑，其基本要求是：理論有據、技術有效、經濟合理。

2 協同勘查概念的形成與發展

2.1 演變歷史

“協同”一詞來自古希臘語，是指協調2 個或者2個以上的不同資源或者個體，協同一致地完成某一任務的過程或能力?！皡f同勘查”則用以指在勘查主要礦產時對共伴生礦產同時進行勘查的工作，或同時進行2 個或多個礦種的勘查工作?！皡f同勘查”的同義詞或近義詞有：“綜合勘查”[70-71]、“多礦種兼探”[72-73]、“多礦種共探”[74]等。

多礦種共生共存現象早已被人們所認識，1986 年頒布的《中華人民共和國礦產資源法》就明確規定“國家對礦產資源的勘查、開發實行統一規劃、合理布局、綜合勘查、合理開采和綜合利用”。在各類礦產地質勘查規范中，“綜合勘查”均作為一條基本原則(表2)。

表2 礦產地質勘查規范中對于綜合勘查(綜合評價)的表述Table 2 Description of comprehensive exploration (comprehensive evaluation) in mineral exploration standards

由上述可知，綜合勘查是指勘查主要礦產時對共伴生礦產同時進行勘查。20 世紀60 年代之后，隨著物探、遙感等勘查技術的普及和發展，綜合勘查又被賦予多種勘查技術手段綜合運用的內容。經過50 余年的實踐，逐漸形成了以中國煤田地質理論新進展為支撐、新形勢下煤炭地質勘查規范和標準體系為依據，由煤炭資源遙感技術、高精度地球物理勘探技術等核心技術構成的當代煤炭地質綜合勘查理論與技術體系[70,75](圖4)。

“協同勘查”一詞自21 世紀初開始出現在專業文獻中。伍天洪等[76]、楊利偉等[77]、王毅等[78]、李增學等[79-80]、王懷洪等[81]、韓效忠等[82]、黃旭釗等[83]、孫杰等[84]分別討論了多能源礦產協同勘查、煤鈾協同勘查、巖漿型銅鎳礦協同勘查、煤炭與煤層氣協同勘查等多礦種協同勘查理論與技術體系。

煤系多種礦產共生共存使得多目標協同勘查成為必需，地質地球物理和地球化學勘查技術的發展及其綜合運用使協同勘查成為可能；多礦產的協同勘探基本原則體現在勘探方法最優化和經濟效益最大化。李增學等[79-80]認為協同勘查是在綜合勘查的基礎上發展而來的多礦產科學勘查系統，主要包括多種礦產共存共聚協同勘查基本思路、多種礦產協同勘探理論、協同勘查模式構建等(圖5)。王佟等[85]將煤炭地質勘查發展脈絡劃分為從找煤勘查→為合理開發服務的綜合勘查→多種礦產共生共存的協同勘查→與環境和諧共進的生態地質勘查等階段。認為煤系礦產資源協同勘查的基本理念是將以煤層為主要勘查對象擴展為煤系為勘查對象，勘查目標不僅限于煤，而且包括煤層和煤系中的其他礦產[86]。

圖5 以煤炭資源為主的多種礦產協同勘查體系[79]Fig.5 Block diagram of coal priority multiple mineral resources “exploration in coordination” system[79]

2.2 對協同勘查的理解

現有的部分協同勘查文獻中，煤炭地質綜合勘查被表述為多種勘查技術手段的綜合運用，協同勘查則包括勘查技術的綜合運用和煤系多種礦產的綜合勘查。然而，回顧歷史(表2)，綜合勘查的基本涵義是強調多礦種勘查，即“在勘查主要礦產的同時，對共生伴生礦產一并進行勘查”。因此，可以將協同勘查視為綜合勘查的繼承和發展，“綜合勘查”術語在各類地質勘查規范中已經普遍使用，“協同勘查”的涵義尚在探索、完善過程中。

從煤炭地質勘查實踐看，綜合勘查具有多種礦產的綜合勘查和多種技術手段的綜合運用等2 方面的理解；協同勘查則更加強調2 種或多種礦產綜合勘查過程中的協調有序、科學組織。也有觀點認為綜合勘查是指勘查主礦種的同時，對共伴生礦產的兼探；協同勘查指2 種或多種不分主次的礦產同時進行勘查。

3 協同勘查理論與技術方法

3.1 煤與煤系戰略性金屬協同勘查的原則

勘查原則是勘查的指導思想和工作指南。煤與煤系戰略性金屬協同勘查作為一類礦產勘查活動既要遵循礦產勘查的一般性原則，又要體現煤系戰略性金屬元素賦存特征，確定相應的具體原則(圖6)。包括2 個層次的原則，基礎層次協同勘查原則即固體礦產勘查的一般性原則，專屬層次協同勘查原則為煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查專屬原則。

圖6 煤與煤系戰略性金屬協同勘查的原則Fig.6 Principles of coordinated exploration of coal and strategic metal resources in coal-bearing strata

其中，協同勘查原則的基礎層次是固體礦產勘查的一般性原則，指導和服務于礦產勘查的全過程，是開展勘查工作的基本遵循，包括：綠色勘查原則、實際出發原則、經濟合理原則、全面綜合原則、循序漸進原則和先進性原則。

協同勘查原則的專屬層次是在遵循基礎層次協同勘查原則的基礎上，針對煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查的特殊性，提出的針對性勘查原則，包括：研究先行原則、技術有效原則、精細勘查原則、動態調整原則、分區施策原則、協調同步原則。

3.2 協同勘查模型與協同勘查理論與技術方法框架

煤礦床勘查模型(勘查模式)是指針對不同煤礦床勘查類型，在賦煤規律研究的基礎上，針對查明某類煤礦床所必須具備的有利地質條件、有效勘查技術手段、合理勘查程序和勘查工程布置方案的高度概括和總結，可以給類似煤礦床勘查工程提供借鑒和指導[87-88]。煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查尚處于起步和探索階段，缺乏賴以建立協同勘查模型的工程實踐經驗。因而，從煤系戰略性金屬元素的基本特征和協同勘查基本需求分析入手，探討煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查理論和技術方法，是建立煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查模型的基礎工作。

在現有研究成果基礎上，筆者初步提出煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查理論與技術方法體系框架(圖7)。煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查應以煤系戰略性金屬元素富集成礦機制、組合類型與賦存規律研究為前提，以煤地質學、礦床學、地球化學、地球物理學、勘查工程學等多學科理論為基礎，以精準鉆探、精細物探和精細化探等關鍵技術構成的協同勘查技術體系為支撐，以《固體礦產地質勘查規范總則》《礦產資源綜合勘查評價規范》，以及《礦產地質勘查規范煤》等單礦種勘查規范等標準為工作依據，遵循固體礦產資源勘查和綜合勘查及單礦種勘查的一般性原則，以及研究先行、技術有效、精細勘查、動態調整、分區施策、協調同步等原則，協同組織勘查工程、協同實施關鍵技術，實現煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查的最佳技術效益和最佳經濟效益的平衡。在完成煤炭地質勘查任務的基礎上，查明共伴生戰略性金屬礦產的地質特征和開發地質條件，獲得相應的資源量或元素分布特征，為煤系礦產資源綜合開發利用提供地質依據。

圖7 煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查理論與技術體系框架Fig.7 Theory and technical system framework of cooperative exploration of coal and strategic metal resources in coal-bearing strata

在這一體系框架中值得關注并深入探討的核心問題包括協同勘查對象的確定、協同勘查技術手段的選擇、協同勘查工程的布置、資源類型劃分與資源量估算等4 方面。

4 協同勘查的核心問題

4.1 協同勘查對象的確定

煤系礦產資源可以從經濟性角度、賦存特征角度、成因角度、工業分類角度以及相態角度5 個方面進行分類[1-2]。

煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查對象的確定，需要綜合考慮戰略性金屬元素賦存狀態(圖1)、組合類型(表1)、地球物理和地球化學響應[54]、富集程度或經濟性等因素，進行綜合分類(圖8)。其中，煤系戰略性金屬元素的經濟性是決定勘查策略的基本因素，根據其富集程度劃分為共生礦產和伴生礦產2 種類型。前人對共生和伴生礦產的含義具有不同的理解[2]，本文采用GB/T 13908—2020《固體礦產勘查規范總則》定義：共生礦產指同一礦區內賦存2 種及以上均達到其礦床工業指標要求的有用組分，其資源量規模能滿足預期可經濟開采的要求，且在開采主要礦產是會受到影響的礦產；伴生礦產則是指隨主要礦產賦存的、未達到該礦種礦床工業指標要求，或雖達到工業指標要求但資源量規模不具單獨開采價值，在開采主要礦產是可經濟回收利用的礦產[89]。煤系礦產資源分類與協同勘查對象分類有密切關系，但側重點不同，前者偏重于成因和分布規律研究，可以服務于煤與煤系戰略性金屬成礦模式和找礦模型，后者則側重于礦產勘查工程實施，服務于協同勘查模型的建立。

圖8 協同勘查對象分類Fig.8 Classification of cooperative exploration objects

4.2 協同勘查技術手段的選擇

煤與煤系戰略性金屬協同勘查技術選擇的核心，在于地質-地球化學-地球物理-鉆探等關鍵技術協同實施的合理性、有效性和可行性。21 世紀初形成的煤炭地質綜合勘查核心技術[70,75]，構成煤與煤系戰略性金屬協同勘查技術體系的基礎，研發針對煤系戰略性金屬礦產的精細地球物理與精細地球化學勘查技術，則是協同勘查亟待攻克的技術瓶頸(圖9)。

圖9 協同勘查技術手段組合Fig.9 Combination of cooperative exploration technology and means

基于前述煤系戰略性金屬元素的賦存特征，從技術有效原則和精細勘查原則出發，煤與煤系戰略性金屬協同勘查地球物理與精細地球化學勘查技術包括兩大類：① 直接探測技術，包括巖石地球化學方法即鉆孔巖心采樣測試，以及根據戰略性金屬礦產的地球物理響應和地球化學響應采用的物探和化探方法。例如放射性勘探(伽馬能譜、氡及子體測量)和自然伽馬測井技術，穿透性地球化學方法(納米地球化學探測/地氣測量)。② 間接探測技術，針對金屬元素賦存環境或載體的物探和化探技術。如南方晚二疊世煤系鈮-鋯-鎵賦存的火山灰蝕變層自然伽馬異常探測(圖10)，利用聲波測井和高精度地震解釋煤中鎵元素載體勃姆石質量分數間接尋找煤-鎵礦床[90]，煤系砂巖型鈾礦氧化還原帶的高精度磁法[91]，以及地震電法等物探技術對煤層和其他關鍵層位的探測。

圖10 滇東等高場強戰略性金屬(Nb-Zr)礦層的自然伽馬響應(據文獻[67]修改)Fig.10 Natural gamma response of Nb-Zr deposits in eastern Yunnan province (Modified from Reference[67])

魏迎春等[54]基于針對煤與煤系戰略性金屬礦產組合的地質條件、地球化學條件和地球物理條件，遵循經濟效益最大化和勘查方法最優化原則，初步提出煤-鈾礦床、煤-鋰-鎵礦床、煤-鍺礦床和煤-鈮-鋯-鎵-稀土礦床等典型共生組合礦產協同勘查技術方法。

4.3 勘查工程布置與控制程度

煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查工程布置遵循研究先行、動態調整、分區施策等原則，其核心，在于針對不同勘查對象類型和不同勘查階段，勘查工程布置系統和控制程度等方面的協同部署、協調有序開展，以適當的工程投入獲得最佳的綜合勘查效果。

勘查工程布置原則上以煤炭資源地質勘查階段的要求為基礎展開，對勘查過程中獲得的數據即使進行分析研究。對于戰略性金屬元素質量分數高于該礦種工業品位或邊界品位的塊段，采取適宜的技術手段和加密工程布置，提高工程控制程度。例如，內蒙古勝利煤田烏蘭圖嘎煤-鍺勘探區，煤炭勘查類型為二類一型，基本勘查網度800 m×800 m 圈定控制資源量；參照DZ/T 0203—2020《礦產地質勘查規范 稀有金屬類》，根據礦體規模、礦體形態復雜程度、主要有用組分分布均勻程度、厚度穩定程度、構造影響程度5 個主要地質因素來確定煤中鍺勘查類型為Ⅰ型，獲得控制資源量的基本網度為200 m×200 m 網度。煤炭勘探階段最高網度僅能圈定鍺礦推斷資源量，根據詳查階段數據，對超過鍺礦工業品位的勘探區西部(圖11(a))，加密200 m×200 m 網度和中心加密100 m×100 m(圖11(b))，達到鍺礦勘探階段，實現煤與鍺礦協同勘查的最佳效益。

圖11 烏蘭圖嘎煤-鍺協同勘查項目勘探工程布置Fig.11 Layout of coal-germanium cooperative exploration in Wulantuga

對戰略性金屬超過該礦種工業品位并達中型規模以上的區域，則應按該礦種勘查規范布置勘查工程實施專門勘查。

4.4 資源量的科學估算

如前所述，煤系戰略性金屬礦產各級資源量的勘查工程控制程度要求遠高于對應級別的煤資源量，因此，根據協同勘查礦種協調、分區施策的原則，煤炭資源量與戰略性金屬資源量需要分別劃分區域估算。此外，煤作為典型的層狀礦床，資源量估算通常采用地質塊段法，煤系戰略性金屬礦產屬于“三稀”(稀散、稀有、稀土)元素成礦，其共同特點是空間變異性顯著，資源量估算除地質塊段法之外，往往采用地質統計學法和SD 法的估算方法。

煤與戰略性金屬礦產資源量估算指標也存在很大差異，不同于前者采用煤炭密度乘以煤層體積的簡單方法，金屬礦產資源量估算的基本參數為品位(金屬質量分數)。以邊界品位劃分礦體、以工業品位估算資源量，后者采用盈虧平衡原則論證確定，具有一定程度的可變性。前人對煤(煤系)戰略性金屬元素評價指標開展了相關研究工作(表3)，但是，由于煤(煤系)戰略性金屬元素開發利用尚處于起步探索階段，現有指標缺乏工業利用實例支撐。煤系戰略性金屬元素賦存狀態的多樣性進一步增加了確定評價指標的復雜性，例如，無機親和元素的灰基(煤灰中質量分數)指標[10]較為真實地反映其可利用性，而對于有機親和元素言，采用可燃基(有機組分中質量分數)可能更為合理。因此，合理確定煤系共伴生戰略性金屬礦產的工業指標，是科學地估算資源量亟待解決的核心問題。

表3 煤系戰略性金屬元素評價指標Table 3 Identification index of coal measure graphite μg/g

烏蘭圖嘎煤-鍺礦是目前我國開發利用程度最高的煤中戰略性金屬礦床，原國土資源部1998 年《關于內蒙古自治區錫林郭勒盟烏蘭圖嘎煤礦Ⅱ采區鍺礦詳查工業指標的批復》確定鍺的邊界品位為0.003%(30 μg/g)，最低工業品位為0.01%(100 μg/g)；以最低工業品位確定鍺礦最低可采邊界，大于邊界品位的樣品均參與單工程加權平均品位估算鍺資源量。GB/T 41042—2021《煤中有價元素含量分級及應用導則》提出煤中有價元素的概念，將其定義為“有較高的經濟價值，且在煤中富集程度較高，達到或接近工業品位，具有作為工業礦床開發或綜合利用潛力的元素”[94]，進行了煤中有價金屬元素(鋁、鎵、鍺、鋰)的質量分數分級，提出生產中適宜利用煤中鎵、鍺、鋰的質量分數指標大致相當于表3 對應的邊界品位。

為了全面反映煤系戰略性金屬元素的分布特征和經濟性，本文根據戰略性金屬富集程度和分布位置劃分為3 種類型(表4)。富集程度≥工業品位的共生礦產根據勘查工程控制程度可分別估算探明、控制和推斷資源量；富集程度≥邊界品位(或評價參考指標)的伴生礦產估算資源量建議稱為伴生或綜合利用資源量(具有潛在資源的涵義)；富集程度 ＜ 評價參考指標的金屬元素作為有益或有害組分，不估算資源量，以元素質量分數(最大～最小)/平均值表示。

表4 煤系戰略型戰略性金屬元素礦產資源量分類Table 4 Identification index of coal measure graphite

5 結 論

(1)煤系中戰略性金屬元素的微量性和分散性、以及與煤或煤系其他巖層共存性等特點，決定其難以作為獨立礦種進行勘查開發，在煤礦產勘查同時實施煤系戰略性金屬礦產勘查則是一條理論有據、技術有效、經濟合理的必由途徑。

(2)“協同勘查”是“綜合勘查”的繼承和發展，綜合勘查具有多種礦產綜合勘查和多種技術手段綜合運用等2 方面的理解。協同勘查則更加強調多種礦產綜合勘查過程中的協調有序、科學組織。

(3)煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查應以戰略性金屬元素富集成礦機制研究為前提，以基礎學科和應用學科理論為基礎，以適宜的勘查技術為支撐，以礦產勘查規范體系為依據，遵循協同勘查原則，協同組織勘查工程、協同實施關鍵技術，實現最佳技術效益和最佳經濟效益的平衡。在完成煤炭地質勘查任務的基礎上，查明共伴生戰略性金屬礦產的地質特征和開發地質條件，獲得相應的資源量或元素分布特征，為煤系礦產資源綜合開發利用提供地質依據。

(4)煤與煤系戰略性金屬礦產協同勘查值得關注并深入探討的核心問題包括：勘查對象類型劃分和綜合評價指標的制定，勘查技術的協同實施，勘查工程的協同部署，資源量的科學估算。