随着全球对关键金属需求的日益增长,特别是在新能源装备、半导体器件和国防军工等领域,关键金属如锂(Li)、钴(Co)和稀土元素(REY)的供需矛盾日益凸显。传统金属矿床的开发已面临资源枯竭与环境约束的双重挑战,因此,探究非传统赋存状态下的金属富集成因显得尤为重要,这对能源转型和可持续发展具有重要意义。本文以山东省宁汶煤田保安煤矿为研究对象,旨在系统评估该煤矿煤系关键金属的富集特征及其成因机制,采用X射线荧光光谱仪(XRF)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等分析技术,对煤及其顶底板的主微量元素进行了测试,并与世界煤中元素含量的均值进行了对比分析。研究结果表明,保安煤矿煤系中主量元素二氧化硅(SiO₂)和氧化铝(Al₂O₃)的含量较高,而微量元素Li和Co则呈现轻度富集特征。具体而言,3_上煤层中Li的含量均值达到41.8μg/g,最高值可达72.3μg/g,远超世界煤中Li元素含量的均值;3_下煤层中Co的含量均值为11.8μg/g,同样显著高于世界煤均值。此外,顶底板中稀土元素总量均值达到283μg/g,显示出煤灰可能具备稀土元素提取的潜力。保安煤矿煤系中关键金属的富集受到物源和沉积环境等多种因素的影响。通过Al₂O₃/TiO₂比值及稀土元素配分模式等地球化学指标的判断,研究指出陆源物质主要来源于长英质和中性岩浆岩,且沉积环境以河流三角洲为主,海侵影响微弱。这些地质因素共同作用于煤系中关键金属的富集过程。综上所述,本研究通过系统的地球化学分析,揭示了保安煤矿煤系中关键金属的富集特征及其成因机制,为鲁西地区资源评价与煤炭产业绿色升级提供了科学依据,同时也为类似地质背景下的煤系关键金属资源勘查与开发提供了有益参考。