長春市雙陽區(qū)礦山主采礦層的微量元素特征分析

王 雨，李 錄

（中國石油集團測井有限公司測井技術研究院，北京 100083）

據(jù)研究，礦產資源及其燃燒產物中檢測到的元素有86種[1]，一般將礦物中含量超過0.1%的元素稱為常量元素，低于0.1%的稱為微量元素[2]。

研究微量元素的富集、賦存規(guī)律，有利于提高礦產資源的綜合利用價值，對能源在利用過程中產生的環(huán)境問題的解決具有重要意義。

1 研究區(qū)及樣品概況

樣品取自吉林省長春市雙陽區(qū)雙陽礦田朱家街礦區(qū)，此礦區(qū)為凹陷-斷陷盆地，巖漿巖沿斷陷侵入主采礦層，使礦層結構發(fā)生變化，可采部分變小，礦層中的微量元素分布受到影響。

2 礦物樣品特征

15個礦樣灰分產率（Ad%）19.23%～39.55%，均值25.71%，揮發(fā)分（Vdaf%）4.18%～5.21%，均值4.40%，水分（Mad%）1.85%～3.63%，均值1.99%，最大鏡質體反射率（Ro（max）%）6.11%～10.15%，隨深度增加，Ad%和Ro（max）%逐漸減小，Vdaf%和Mad%逐漸增加。

侵入體從頂部順層進入礦層成為頂板，帶來大量無機組份，使得靠近進頂板的礦物樣品，Ad%上升；另外，侵入體帶來的熱量降低了礦物中的Mad%和Vdaf%；Ro（max）%顯示，受到高溫影響，礦階升高。

3 主采礦層中的微量元素特征

根據(jù)研究目的，本文將礦層中微量元素分為三大類：①稀土元素；②環(huán)境影響元素；③其他微量元素，其中U、Th、W、Hg、Cr、Mo、Cu、As、Se、Pb、Zn、REE屬于巖漿-熱液作用富集型[3]。

將樣品粉碎至200目，用ICP-MS檢測元素含量（注：以下數(shù)據(jù)Hg單位為ppb，其余元素單位為ppm），根據(jù)Dai[4]提出的礦物中元素富集評價方法，與主采礦層中的微量元素均值[5]相比，礦樣中貧乏Ge、As、Sb、Ho、Tm、Lu、Tl，輕微富集Ga、Rb、Sr、Ba、W、Hg。

3.1 稀土元素

樣品中總稀土（ΣREE）值在52.68～174.34之間，均值為102.56，最高值為頂板，最低值出現(xiàn)在樣品M6中。

從圖1稀土元素配分模式圖上看，整體呈現(xiàn)出左陡右緩的右傾輕稀土富集型，LREE/HREE比值遠離頂板逐漸減小，頂板及接觸礦樣比值大于15，M14、M15比值小于8，均值為9.69，表明輕重稀土元素間發(fā)生了很大的分異，輕稀土元素相對富集。La/Sm、Gd/Lu比值在頂板和礦層中也有很大差距，頂板中La/Sm為16.11，Gd/Lu為34.16，礦層中La/Sm均值為6.76，Gd/Lu均值為27.34，遠離頂板時，兩個指標都在降低。異常高的La/Sm、Gd/Lu比值顯示了輕重稀土元素內部都發(fā)生了分異作用，配分圖上看似平緩的重稀土部分內部分異程度反而更高，重稀土元素內部分異更明顯。頂板除La元素配分異常外，其余元素配分模式與礦樣近乎一致。

圖1 稀土元素配分模式圖

3.2 環(huán)境影響元素

Ba、Hg元素較為富集，樣品中Ba含量在812.63～48.71之間，均值為503.96，富集系數(shù)為3.17，最高值在頂板中，最低值在M12中，元素含量在縱向上變化大，可能是礦層中Ba含量低，巖漿熱液帶來大量Ba造成的，并且Ba很可能是以離子交換態(tài)與硅酸鹽礦物結合存在[6]。

樣品中Hg元素含量124.15～589.2之間，均值為325.97，與其他地區(qū)礦層相比，富集系數(shù)為2，最高值在M3中，最低值在M15中，頂板值為588.49。頂板及接觸樣品Hg含量值異常高，而遠離頂板的M15礦樣Hg含量均值略低，可能是由于巖漿帶來的Hg與有機質或硫化物礦物結合而固定下來。

3.3 有益伴生資源

樣品中Ga含量在8.78～34.51之間，均值為17.32，與其他礦層相比，富集系數(shù)為2.64，最高值在頂板中，最低值在M14中。Ga元素是礦層中重要的伴生元素之一，鎵元素主要源于鋁土礦中，Ga不僅可以存在于黏土礦物和水鋁石中，還能存在于凝膠化組分中，樣品中頂板及接觸的礦樣Ga含量富集，在遠離頂板的樣品中，Ga含量也能達到8.96～14.62。

4 結論

（1）礦物侵入是造成主采礦層中Ad%增高、Mad%降低、Vdaf%降低、Ro(max)%升高的主要原因。

（2）朱家街礦山礦物蝕變過程中出現(xiàn)輕微富集Ga、Rb、Sr、Ba、W、Hg元素，Ga、Ba、Hg具有靠近侵入體含量增加的趨勢。

（3）蝕變主采礦層中稀土元素沒有明顯富集，但是稀土元素配分模式與礦物侵入有著很大的關系。