中條山麥飯石發(fā)現(xiàn)與考證

張建國(guó)，趙惠君

（山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城044004）

2009年5月22日，為了完成院級(jí)科研課題SYJK2009—06《飲用水安全問題的研究》，前往中條山進(jìn)行泉水水質(zhì)調(diào)查。沿中條山脈刀山嶺北麓，白家莊洪積扇西側(cè)的羊腸小道上山，沿途可見風(fēng)化的花崗閃長(zhǎng)巖，有的已劇烈風(fēng)化，似蒸熟的大麥飯團(tuán)，用手一擠壓就變成顆粒狀，如豆如米，其色灰白或淺黃，當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)稱其為 “麻石”，這便使我們想起中華奇石——“麥飯石”。眼前的這些石頭不就是麥飯石嗎？帶著疑慮，多次進(jìn)行了實(shí)地查勘，采取巖石樣品，拍攝現(xiàn)場(chǎng)圖片，搜集水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告，查閱各種地質(zhì)資料，最后從多方面找到中條山麥飯石確實(shí)存在的可靠依據(jù)，并從麥飯石母巖、風(fēng)化帶、礦化水、組成化學(xué)成分4個(gè)方面進(jìn)行了科學(xué)論證。

1 中條山麥飯石的母巖特征

中條山麥飯石的母巖，是由中生代末燕山運(yùn)動(dòng)期侵入形成的花崗閃長(zhǎng)巖組成，該巖體呈北東——南西向展布，東西長(zhǎng)6km，南北寬變化較大，由數(shù)十米到上千米不等，分布面積約3～5km2左右，產(chǎn)狀屬于比較典型的巖株，是出露面積不大的深成侵入巖體。其主要礦物成分是鉀長(zhǎng)石、正長(zhǎng)巖，占20%，斜長(zhǎng)石占30%，石英占5%～20%，少量為角閃石和黑云母，占10%～25%，因礦物組成不同，巖石外觀有的為肉紅色，有的為灰白色。

目前，專家們普遍認(rèn)為我國(guó)麥飯石礦床成礦時(shí)代比較年輕，多為燕山運(yùn)動(dòng)中晚期，即麥飯石的母巖是形成于中生代末新生代初（距今5000萬～8000萬年前）的巖漿巖，主要是中性巖和酸性巖，最為典型的巖石是花崗巖類和閃長(zhǎng)巖類。它可以是深成的（地表3km以下）花崗巖、閃長(zhǎng)巖，也可以是淺成的（地下3km以內(nèi)）花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖，甚至可以是噴出的安山巖。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有麥飯石主礦區(qū)產(chǎn)地的母巖分別是：內(nèi)蒙奈曼旗平頂山的石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖、天津薊縣盤山的石英二長(zhǎng)巖、安徽黃山的二長(zhǎng)花崗斑巖、河南嵩山的混合花崗巖、陜西秦嶺和北京昌平的黑云母石英二長(zhǎng)斑巖、遼寧阜新的二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、臺(tái)灣臺(tái)東的斑狀安山巖等。麥飯石礦床分布面積通常比較小，如內(nèi)蒙“中華麥飯石”面積僅0.126km2，河南嵩山麥飯石面積在1km2以上，只有浙江四明山麥飯石礦床面積較大為36km2。

從麥飯石母巖形成時(shí)間和巖性特征來看，中條山刀山嶺花崗閃長(zhǎng)巖完全符合麥飯石母巖的要求，而且分布面積比較大，儲(chǔ)量豐富。

2 中條山麥飯石母巖的風(fēng)化帶特征

在中條山刀山嶺花崗閃長(zhǎng)巖分布區(qū)，可以看到完整的母巖風(fēng)化剖面：由地表風(fēng)化成條塊狀、球狀的巖石和生長(zhǎng)茂密的次生灌叢植被→深褐色腐殖質(zhì)土壤 （植物根系層）→風(fēng)化殘積在原地的灰白色的高嶺土與未完全風(fēng)化的小石塊。地表極度風(fēng)化的巖石，有的已成疏松多孔狀用手一碾就掉下顆粒的巖塊，有的已完全解體成散沙。

中條山花崗閃長(zhǎng)巖是在地表深度3km以下，由熾熱的巖漿侵入地殼冷凝而形成的，所以在地表常溫常壓條件下極易發(fā)生變化。首先是巖石遭受物理風(fēng)化——機(jī)械破壞，產(chǎn)生裂隙，破裂的巖塊彼此分離，巖石表面層層剝落，棱角逐漸消失變成不規(guī)則的球狀、條塊狀石頭；其次是遭受化學(xué)風(fēng)化——分解破壞，巖石中大量的比較活潑的化學(xué)元素（如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等）在水的淋濾下形成可溶鹽類隨水流失，其中K+易被植物吸收或被黏土吸附，搬運(yùn)距離?。粠r石中少量難溶的化學(xué)元素（如Si等）在離解水或各種酸性水（特別是碳酸水）的作用下，被從巖石礦物結(jié)構(gòu)中分解出來，以膠體溶液形式被水帶走；再次是極難溶的相對(duì)不活潑的化學(xué)成分富集起來殘留原地，如形成高嶺土等。高嶺土（Al4［Si4O10］［OH］8或Al2O3·2SiO2·2H2O）一般呈隱晶質(zhì)的分散粉土狀、土狀集合體，顏色灰白或淺灰等色，它是組成黏土的主要物質(zhì)成分之一。在風(fēng)化過程中，麥飯石母巖經(jīng)歷了“從破碎→分解→殘留”三種變化，其結(jié)果是一部分巖石中的化學(xué)元素進(jìn)入到地下水中，使地下水得到一定程度的礦化，而最后變化形成的殘積物高嶺土，因顆粒細(xì)小，孔隙體積多，比表面積大，對(duì)水起到過濾、吸附、交換等作用，使地下水得到進(jìn)一步凈化、礦化、活化等，最后形成麥飯石礦化水。

中條山地處暖溫—中溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量600mm左右，其中汛期降水量占70%以上，年平均氣溫小于11℃，極端最高氣溫41℃，極端最低氣溫小于-20℃，這種濕熱適中、干冷交替、旱澇頻繁的氣候環(huán)境，加上次上灌叢植被發(fā)育，為巖體的風(fēng)化和麥飯石的形成提供了良好條件。

3 中條山麥飯石礦化水的水質(zhì)特征

麥飯石作為一種理想的水質(zhì)凈化劑和改良劑，經(jīng)它礦化后的水含有人體所需的多種礦物質(zhì)和微量元素。麥飯石天然溶出液——地下水中，化學(xué)元素鉀K、氟F、偏硅酸H2SiO3、鍶Sr等成分的含量明顯升高，水質(zhì)明顯呈弱堿性水。2005年5月、2007年1月、2009年4月分別從中條山刀山嶺溝口白家莊洪積扇的3口水井中取水樣，經(jīng)山西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局214地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)定，主要化學(xué)指標(biāo)見表1，微量元素及其含量見表2。

白家莊洪積扇地下水水質(zhì)庫(kù)爾洛夫公式：

從以上水質(zhì)分析資料可以看出，受中條山刀山嶺花崗閃長(zhǎng)巖（麥飯石）裂隙地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，白家莊洪積扇地下水明顯得到礦化，地下水中鉀K含量5.54～8.72mg/L，鍶Sr含量0.015～0.52mg/L，偏硅酸H2SiO3含量7.8～28.6mg/L，其中Sr和H2SiO3的最高含量已達(dá)到或超過國(guó)家飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，而且水中含有鋰、鐵、錳、鋅、銅、氟等多種對(duì)人體有益的必需的微量元素，這些都說明中條山麥飯石已具備了礦化水的特殊功能。它主要表現(xiàn)在：一是浸溶性好，水中富含極易溶解流失的K+、Na+和F，以及微量元素Sr和H2SiO3；二是吸附能力強(qiáng)，水中有毒性的重金屬元素（汞、鉛、砷、鉻等）含量普遍小于0.0001mg/L或未被檢出；三是調(diào)節(jié)性好，由于麥飯石上述浸溶解析和吸附交換的雙重作用，使其具有雙向調(diào)節(jié)水的pH值的功能，與不同巖石分布區(qū)地下水的水質(zhì)相比，經(jīng)麥飯石礦化后的水明顯呈中性偏弱堿性，pH值在7～8之間，平均值為7.3。

表1 白家莊洪積扇地下水主要化學(xué)成分與指標(biāo) 單位：mg/L

表2 白家莊洪積扇地下水主要微量元素含量表 單位：mg/L

4 中條山麥飯石的化學(xué)成分特征

中條山麥飯石的母巖是花崗閃長(zhǎng)巖，屬于酸性巖漿巖，其化學(xué)成分若以氧化物計(jì)，則SiO2含量高達(dá)70%以上，其次為AI2O3占14%以上（據(jù)黎彤，饒紀(jì)龍，1962）?，F(xiàn)將中條山麥飯石同國(guó)內(nèi)比較有名的10多種麥飯石的化學(xué)元素構(gòu)成及含量進(jìn)行對(duì)比，見表3。

表3 中條山麥飯石與國(guó)內(nèi)其他麥飯石化學(xué)成分的比較表（單位：%）

可以看出，因產(chǎn)地或類別不同，麥飯石的化學(xué)成分組成及其豐度略有差異，但主要化學(xué)元素構(gòu)成及含量基本上是一致的。中條山麥飯石與安徽黃山、河南嵩山、新疆、天津薊縣等地的麥飯石極為相似，母巖都為花崗巖類的巖石，如二長(zhǎng)花崗斑巖、混合花崗巖、黑云母二長(zhǎng)斑巖、石英二長(zhǎng)巖。同時(shí)，中條山麥飯石的化學(xué)成分及含量也基本符合中國(guó)五金進(jìn)出口公司天津分公司出口麥飯石的標(biāo)準(zhǔn)，即SiO2含量65%～70%，Al2O3含量14%～16%，MgO<3%，CaO<2，Na2O含量2%～3%，K2O<8%，TiO2含量0.2%～0.3%，MnO<0.3。

總之，中條山麥飯石的存在有其充分的科學(xué)依據(jù)，其母巖及其風(fēng)化帶特征、地下水的礦化程度以及化學(xué)元素構(gòu)成與豐度等足以說明問題，而且它的礦體具有一定的規(guī)模。在我國(guó)北方及中部地區(qū)都是少有的優(yōu)質(zhì)麥飯石，具有廣闊的開發(fā)前景。

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