恩施漁塘壩硒礦床中硒的賦存狀態研究

王 芳, 魯 力, 康 健, 魏均啟, 朱 丹, 周亮亮

(1.湖北省地質實驗測試中心,湖北 武漢 430034; 2.國土資源部 稀土稀有稀散礦產實驗技術重點實驗室,湖北 武漢 430034)

恩施漁塘壩硒礦床中硒的賦存狀態研究

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.湖北省地質實驗測試中心,湖北 武漢 430034; 2.國土資源部 稀土稀有稀散礦產實驗技術重點實驗室,湖北 武漢 430034)

通過光學顯微鏡、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,主要查明硒的兩種賦存狀態:一種為硒的獨立礦物,即自然硒、方硒銅礦;另一種以類質同像的形式存在,即含硒黃鐵礦、含硒銅藍和含硒黃銅礦。

硒礦;電子探針;賦存狀態;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,常以不同價態的形式分布于礦石或礦物中。恩施雙河鄉漁塘壩硒礦床是中國最早發現的獨立硒礦床,此礦床引起學者的廣泛關注,認為硒主要呈有機碳吸附態存在,少部分以類質同像和硒的獨立礦物存在[1-4]。但因硒礦物粒度較細,且富硒礦石中含較多有機碳,對硒的賦存狀態研究造成影響,研究并不深入。隨著新技術的發展,電子探針得到廣泛使用,對研究硒的賦存狀態有重要意義,朱建明[5-6]、姚林波[7]等進行了大量工作并對其成因作了簡要分析。本文主要針對礦體20號線不同類型礦石進行研究,通過光薄片鑒定、電子探針分析,查明了湖北恩施雙河漁塘壩硒礦床除了為硒的獨立礦物外,還以類質同像的形式存在。

1 礦床地質概況

恩施漁塘壩位于湖北省恩施市城東南81 km,由恩施市至雙河鄉公路可直接到達。在區域上位于揚子準地臺上揚子臺褶帶北東段中部,雙河向斜北西翼的中段。壩內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,與圍巖沒有明顯的界線,長度一般數十米到100多米,平均厚度1～3 m。地質產狀與巖層一致,傾向SW160,傾角60°左右,走向為NE-SW。

2 礦石礦物組成

根據礦物組成和礦石性質,將礦石大體劃分為三種類型,即炭質硅質巖、炭質頁巖和腐泥煤。

經光薄片鑒定及X衍射分析,三種硒礦石的礦物組成均較簡單,主要礦物為石英、水云母及有機碳,含少量黃鐵礦、黃銅礦、銅藍、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—微晶細粒彼此鑲嵌,有的呈球粒狀集合體,與炭質、水云母、黃鐵礦緊密伴生。此外,在礦化腐泥煤中見有石英沿微細裂隙充填。炭質呈隱晶集合體分布,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、炭質等緊密伴生,與炭質鑲嵌較為緊密。

3 硒的賦存狀態

為確定硒的賦存狀態,對三種礦石類型進行光片、薄片鑒定,電子探針分析等工作,主要發現了硒的獨立礦物,即自然硒和方硒銅礦。此外,還有類質同像的含硒硫化物,即含硒銅藍、含硒黃鐵礦及含硒黃銅礦。

3.1 獨立硒礦物

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、炭質頁巖中。自然硒多呈他形粒狀,少數呈柱狀分布,在腐泥煤中較均勻分布,顆粒細小,粒徑一般為10～15 μm不等,呈稀疏浸染狀分布(圖1)。其次是在炭質頁巖中,粒徑一般為10 μm左右,主要沿裂隙分布(圖2)。截至目前,在炭質硅質巖中尚未發現自然硒。經電子探針分析(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 自然硒電子探針分析結果(%)

3.1.2 方硒銅礦(CuSe2)

方硒銅礦分布較少,僅見在石煤中,呈他形粒狀,顆粒細小,大約5 μm左右,沿裂隙及裂隙附近分布(圖3)。經電子探針分析(表2),化學成分主要由Se和Cu組成,含有少量的S、Fe、Cr等元素,計算出簡單化學式為Cu0.56Se。

3.2 硒的類質同像

由于Se和S化學性質相似,在缺失S的條件下,Se會取代S的位置以類質同像的形式進入硫化物中形成含硒硫化物,主要以含硒黃鐵礦、含硒銅藍或含硒黃銅礦的形式存在。

3.2.1 含硒黃鐵礦

在三種類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,顆粒細小,一般為0.01～0.04 mm,最大粒徑達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,定向排列,與巖石的紋層方向一致。根據電子探針分析(表3),黃鐵礦中不含硒或含硒很少,說明Se以類質同像的形式取代S進入黃鐵礦晶格中。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 方硒銅礦電子探針分析結果(%)

圖4 黃鐵礦顯微鏡照片Fig.4 Microphotographs of pyrite

表3 含硒黃鐵礦電子探針分析結果(%)

3.2.2 含硒銅藍

銅藍分布在石煤中,鏡下呈半自形—他形粒狀,淡藍色—無色弱多色性,具非均質性(火焰橙色),粒徑一般為0.01～0.02 mm,粒徑最大者可達0.03 mm,最小者為0.005 mm,常以不規則狀集合體分布于礦石裂隙(圖5)。銅藍中的硒以類質同像進入銅藍晶格中,形成含硒銅藍。根據電子探針分析結果(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%,根據上述元素平均成分計算礦物化學式為(Fe0.01Cu0.80)(S0.81Se0.28),為含硒銅藍。

表4 含硒銅藍的電子探針分析結果(%)

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

3.2.3 含硒黃銅礦

在腐泥煤中還發現了含硒黃銅礦,僅偶見兩顆,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。根據電子探針分析結果(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Fig.6 Microphotographs of Se-bearing chalcopyrite

表5 含硒黃銅礦電子探針分析結果(%)

4 結論

通過上述分析,得出恩施漁塘壩硒礦床中的硒兩種存在形式:硒的獨立礦物和類質同像。除了上述獨立硒礦物外,其他研究者還發現了硒銅藍、藍硒銅礦、硒銀礦、硒鐵銅礦等,在本次研究中并未發現,有待進一步深入研究。

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

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

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

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

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

[6] 朱建明,鄭寶山,蘇宏燦,等.恩施漁塘壩自然硒的發現及其初步研究[J].地球化學,2001(3):236-241.

[7] 姚林波,高振敏,楊竹森,等.漁塘壩獨立硒礦床中硒賦存形式的電子探針分析研究[J].礦物學報,2001(1):49-52.

(責任編輯：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

湖北省國土資源廳科技項目“湖北省鄂西地區硒資源賦存狀態及利用可行性研究”(編號ETZ2014A03)。

王芳(1985-),女,助理工程師,碩士,地質工程專業,從事巖礦鑒定及相關研究工作。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

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1057.028.html 數字出版日期:2016-03-03 10:57