恩施漁塘壩硒礦床中硒的賦存狀態(tài)研究

王 芳, 魯 力, 康 健, 魏均啟, 朱 丹, 周亮亮

(1.湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,湖北 武漢 430034; 2.國(guó)土資源部 稀土稀有稀散礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430034)

恩施漁塘壩硒礦床中硒的賦存狀態(tài)研究

王 芳1,2, 魯 力1,2, 康 健1,2, 魏均啟1,2, 朱 丹1,2, 周亮亮1,2

(1.湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,湖北 武漢 430034; 2.國(guó)土資源部 稀土稀有稀散礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430034)

通過(guò)光學(xué)顯微鏡、電子探針等手段研究查明恩施漁塘壩硒礦床礦石特征及硒的賦存狀態(tài),主要查明硒的兩種賦存狀態(tài):一種為硒的獨(dú)立礦物,即自然硒、方硒銅礦;另一種以類(lèi)質(zhì)同像的形式存在,即含硒黃鐵礦、含硒銅藍(lán)和含硒黃銅礦。

硒礦;電子探針;賦存狀態(tài);恩施漁塘壩

硒是一種稀有分散元素,在自然界中很難富集成礦,常以不同價(jià)態(tài)的形式分布于礦石或礦物中。恩施雙河鄉(xiāng)漁塘壩硒礦床是中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)的獨(dú)立硒礦床,此礦床引起學(xué)者的廣泛關(guān)注,認(rèn)為硒主要呈有機(jī)碳吸附態(tài)存在,少部分以類(lèi)質(zhì)同像和硒的獨(dú)立礦物存在[1-4]。但因硒礦物粒度較細(xì),且富硒礦石中含較多有機(jī)碳,對(duì)硒的賦存狀態(tài)研究造成影響,研究并不深入。隨著新技術(shù)的發(fā)展,電子探針得到廣泛使用,對(duì)研究硒的賦存狀態(tài)有重要意義,朱建明[5-6]、姚林波[7]等進(jìn)行了大量工作并對(duì)其成因作了簡(jiǎn)要分析。本文主要針對(duì)礦體20號(hào)線(xiàn)不同類(lèi)型礦石進(jìn)行研究,通過(guò)光薄片鑒定、電子探針?lè)治?查明了湖北恩施雙河漁塘壩硒礦床除了為硒的獨(dú)立礦物外,還以類(lèi)質(zhì)同像的形式存在。

1 礦床地質(zhì)概況

恩施漁塘壩位于湖北省恩施市城東南81 km,由恩施市至雙河鄉(xiāng)公路可直接到達(dá)。在區(qū)域上位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)上揚(yáng)子臺(tái)褶帶北東段中部,雙河向斜北西翼的中段。壩內(nèi)出露地層主要是三疊系與二疊系。

富硒礦帶為二疊系茅口組黑色巖層,呈近東西走向分布。硒礦體為透鏡狀,與圍巖沒(méi)有明顯的界線(xiàn),長(zhǎng)度一般數(shù)十米到100多米,平均厚度1～3 m。地質(zhì)產(chǎn)狀與巖層一致,傾向SW160,傾角60°左右,走向?yàn)镹E-SW。

2 礦石礦物組成

根據(jù)礦物組成和礦石性質(zhì),將礦石大體劃分為三種類(lèi)型,即炭質(zhì)硅質(zhì)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖和腐泥煤。

經(jīng)光薄片鑒定及X衍射分析,三種硒礦石的礦物組成均較簡(jiǎn)單,主要礦物為石英、水云母及有機(jī)碳,含少量黃鐵礦、黃銅礦、銅藍(lán)、重晶石、閃鋅礦等礦物。石英及玉髓是富硒巖石中含量最多、分布最普遍的礦物,呈隱晶—微晶細(xì)粒彼此鑲嵌,有的呈球粒狀集合體,與炭質(zhì)、水云母、黃鐵礦緊密伴生。此外,在礦化腐泥煤中見(jiàn)有石英沿微細(xì)裂隙充填。炭質(zhì)呈隱晶集合體分布,與石英、玉髓、水云母等緊密伴生,有的包裹于石英中。水云母呈顯微鱗片狀集合體,星散分布,粒徑一般為0.01～0.02 mm,與石英、玉髓、炭質(zhì)等緊密伴生,與炭質(zhì)鑲嵌較為緊密。

3 硒的賦存狀態(tài)

為確定硒的賦存狀態(tài),對(duì)三種礦石類(lèi)型進(jìn)行光片、薄片鑒定,電子探針?lè)治龅裙ぷ?主要發(fā)現(xiàn)了硒的獨(dú)立礦物,即自然硒和方硒銅礦。此外,還有類(lèi)質(zhì)同像的含硒硫化物,即含硒銅藍(lán)、含硒黃鐵礦及含硒黃銅礦。

3.1 獨(dú)立硒礦物

3.1.1 自然硒(Se)

自然硒在礦石中分布最廣。主要分布在腐泥煤、炭質(zhì)頁(yè)巖中。自然硒多呈他形粒狀,少數(shù)呈柱狀分布,在腐泥煤中較均勻分布,顆粒細(xì)小,粒徑一般為10～15 μm不等,呈稀疏浸染狀分布(圖1)。其次是在炭質(zhì)頁(yè)巖中,粒徑一般為10 μm左右,主要沿裂隙分布(圖2)。截至目前,在炭質(zhì)硅質(zhì)巖中尚未發(fā)現(xiàn)自然硒。經(jīng)電子探針?lè)治?表1),自然硒主要成分為Se,純度較高,有的含少量的Si和O,為其中的雜質(zhì)石英。

圖1 自然硒呈浸染狀分布(SE圖像)Fig.1 SE image of native selenium with disseminated distribution

圖2 自然硒沿裂隙分布(SE圖像)Fig.2 SE image of native selenium with distributed along fractures

表1 自然硒電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(%)

3.1.2 方硒銅礦(CuSe2)

方硒銅礦分布較少,僅見(jiàn)在石煤中,呈他形粒狀,顆粒細(xì)小,大約5 μm左右,沿裂隙及裂隙附近分布(圖3)。經(jīng)電子探針?lè)治?表2),化學(xué)成分主要由Se和Cu組成,含有少量的S、Fe、Cr等元素,計(jì)算出簡(jiǎn)單化學(xué)式為Cu0.56Se。

3.2 硒的類(lèi)質(zhì)同像

由于Se和S化學(xué)性質(zhì)相似,在缺失S的條件下,Se會(huì)取代S的位置以類(lèi)質(zhì)同像的形式進(jìn)入硫化物中形成含硒硫化物,主要以含硒黃鐵礦、含硒銅藍(lán)或含硒黃銅礦的形式存在。

3.2.1 含硒黃鐵礦

在三種類(lèi)型硒礦石中均含有少量黃鐵礦,含量一般為1%左右,呈他形粒狀,顆粒細(xì)小,一般為0.01～0.04 mm,最大粒徑達(dá)0.1 mm,大多呈稀疏浸染狀分布,有的與石英連生(圖4),少部分被定向拉長(zhǎng),定向排列,與巖石的紋層方向一致。根據(jù)電子探針?lè)治?表3),黃鐵礦中不含硒或含硒很少,說(shuō)明Se以類(lèi)質(zhì)同像的形式取代S進(jìn)入黃鐵礦晶格中。硒在黃鐵礦中的含量變化范圍較寬,含量為0.54%～2.8%不等,平均值為1.31%。黃鐵礦中除含Se外,還有少量Cr、Ni、Mn等元素分布。

圖3 方硒銅礦(SE圖像)Fig.3 SE image of selenium copper

表2 方硒銅礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(%)

圖4 黃鐵礦顯微鏡照片F(xiàn)ig.4 Microphotographs of pyrite

表3 含硒黃鐵礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(%)

3.2.2 含硒銅藍(lán)

銅藍(lán)分布在石煤中,鏡下呈半自形—他形粒狀,淡藍(lán)色—無(wú)色弱多色性,具非均質(zhì)性(火焰橙色),粒徑一般為0.01～0.02 mm,粒徑最大者可達(dá)0.03 mm,最小者為0.005 mm,常以不規(guī)則狀集合體分布于礦石裂隙(圖5)。銅藍(lán)中的硒以類(lèi)質(zhì)同像進(jìn)入銅藍(lán)晶格中,形成含硒銅藍(lán)。根據(jù)電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(表4),Cu的含量為47.75%～58.50%,S的含量為21.08%～29.25%,Se的含量為14.4%～28.04%,根據(jù)上述元素平均成分計(jì)算礦物化學(xué)式為(Fe0.01Cu0.80)(S0.81Se0.28),為含硒銅藍(lán)。

表4 含硒銅藍(lán)的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(%)

圖5 含硒銅藍(lán)顯微鏡照片和SE圖像Fig.5 Microphotograph and SE image of Se-bearing covellite

3.2.3 含硒黃銅礦

在腐泥煤中還發(fā)現(xiàn)了含硒黃銅礦,僅偶見(jiàn)兩顆,呈半自形粒狀,一顆大小為0.08 mm×0.06 mm,另外一顆大小為10 μm左右(圖6),零星分布。根據(jù)電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(表5)。硒在黃銅礦的含量為0.85%～1.16%,平均為1%。

圖6 含硒黃銅礦顯微鏡照片F(xiàn)ig.6 Microphotographs of Se-bearing chalcopyrite

表5 含硒黃銅礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(%)

4 結(jié)論

通過(guò)上述分析,得出恩施漁塘壩硒礦床中的硒兩種存在形式:硒的獨(dú)立礦物和類(lèi)質(zhì)同像。除了上述獨(dú)立硒礦物外,其他研究者還發(fā)現(xiàn)了硒銅藍(lán)、藍(lán)硒銅礦、硒銀礦、硒鐵銅礦等,在本次研究中并未發(fā)現(xiàn),有待進(jìn)一步深入研究。

[1] 宋成祖.鄂西南漁塘壩沉積型硒礦化區(qū)概況[J].礦床地質(zhì),1989(3):83-89.

[2] 王鴻發(fā),李均權(quán).湖北恩施雙河硒礦礦床地質(zhì)特征[J].湖北地質(zhì),1996(2):10-21.

[3] 宋成祖.鄂西南漁塘壩硒礦區(qū)硒污染成因探討[J].地質(zhì)論評(píng),1995(2):121-126.

[4] 虞人育.湖北雙河硒礦地質(zhì)特征及成因淺析[J].湖北地質(zhì),1993(1):50-56+109.

[5] 朱建明,李社紅,左維,等.恩施漁塘壩富硒碳質(zhì)巖中硒的賦存狀態(tài)[J].地球化學(xué),2004(6):634-640.

[6] 朱建明,鄭寶山,蘇宏?duì)N,等.恩施漁塘壩自然硒的發(fā)現(xiàn)及其初步研究[J].地球化學(xué),2001(3):236-241.

[7] 姚林波,高振敏,楊竹森,等.漁塘壩獨(dú)立硒礦床中硒賦存形式的電子探針?lè)治鲅芯縖J].礦物學(xué)報(bào),2001(1):49-52.

(責(zé)任編輯：陳文寶)

Study on the Occurrence of Selenium in Yutangba of Enshi

WANG Fang1,2, LU Li1,2, KANG Jian1,2, WEI Junqi1,2, ZHU Dan1,2, ZHOU Liangliang1,2

(1.HubeiProvinceGeologicalExperimentalTextingCenter,Wuhan,Hubei430034; 2.KeyLaboratoryofRareMineralExperimentalTechnology,MinistryofLandandResources,Wuhan,Hubei430034)

The authors find out selenium ore characteristics and the occurrence of selenium in Yutangba of Enshi by methods of optical microscopy and electron probe microanalysis (EDX) etc.It is found out that the two species of selenium,a kind of independent selenium minerals:native selenium and selenium copper,and the other is se-bearing minerals:Se-bearing pyrite,Se-bearing covellite and Se-bearing chalcopyrite.

selenium; EPMA; occurrence; Yutangba

2015-11-04;改回日期:2015-12-11

湖北省國(guó)土資源廳科技項(xiàng)目“湖北省鄂西地區(qū)硒資源賦存狀態(tài)及利用可行性研究”(編號(hào)ETZ2014A03)。

王芳(1985-),女,助理工程師,碩士,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè),從事巖礦鑒定及相關(guān)研究工作。E-mail:wangfang_03@126.com

P618.76

A

1671-1211(2016)02-0244-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.02.024

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1057.028.html 數(shù)字出版日期:2016-03-03 10:57