煤是具有独特还原障和吸附障性能的有机岩和矿产,在特定的地质条件下可以富集战略性金属元素。本文综合运用煤田地质学、煤地球化学、煤岩学、煤化学、矿物岩石学以及数理统计学等多学科综合方法,运用光学显微镜、X射线荧光光谱仪（XRF）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、带能谱的电子探针、场发射扫描电镜等分析测试技术,对山西太原西山煤田杜儿坪早二叠世煤中的矿物及元素的含量、分布规律、赋存状态以及富集分异机理进行了研究。山西太原西山煤田杜儿坪2#和3#煤为低灰分、特低硫分、低挥发分产率的烟煤。整体而言,杜儿坪3#煤层的水分、灰分、挥发分以及全硫含量均高于2#煤层。与中国煤均值相比,杜儿坪2#煤层和3#煤层中Al2O3和Si O2的含量均较高,Si O2/Al2O3比值均明显低于中国煤均值（1.42）,高于高岭石的理论值（1.18）,表明有游离的Si O2。与世界煤均值相比,杜儿坪2#煤中轻度富集的元素包括Li、Zr、Hf和Ta,3#煤富集Zr,富集系数为5.55,轻度富集元素包括Li、Y、Nb、Yb、Hf、Ta、Pb和Th。山西太原西山煤田杜儿坪早二叠世含煤岩系中的矿物组成主要包括高岭石、伊利石、石英、方解石、白云石、铁白云石、黄铁矿、菱铁矿以及少量的锐钛矿、绿泥石、磷铈镧矿、氟碳钙铈矿和锆石等。同时发现山西杜儿坪含煤岩系中存在磷锶铝石微晶,含轻稀土元素,近圆形;还有充填在变形胞腔中的磷铈镧矿,均属于同生或者准同生阶段的产物;另外还存在含稀土元素的碳酸盐矿物—氟碳钙铈矿,主要分布在白云石基质中,具有热液成因。这些脉状矿物相互交错,表现为后形成的脉体切割早形成的脉体,从而为多期次热液流体活动提供了证据。在稀土元素地球化学特征方面,杜儿坪3#煤层中稀土元素总量高于2#煤层,2#煤层以富集重稀土为主,3#煤层相对富集中重稀土,均相对亏损轻稀土。整体上杜儿坪煤中Eu元素、Ce元素和Y元素均表现为负异常,表明研究区可能受到了蚀源区碎屑、海水入侵和多期次热液输入的共同影响。另外,通过稀土元素潜在工业利用价值评价得出,研究区绝大部分煤是具有开发利用前景的。杜儿坪2#、3#煤中Ti O2/Al2O3值在0.012—0.099之间,指示杜儿坪含煤岩系的蚀源区岩石为长英质岩石。CIA值在82.43—98.82之间,表明其蚀源区经受了较强烈的化学风化,含煤岩系是在炎热潮湿的气候条件下沉积形成的。