恩施渔塘坝硒矿床中硒的赋存状态研究

王 芳, 鲁 力, 康 健, 魏均启, 朱 丹, 周亮亮

(1.湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034; 2.国土资源部 稀土稀有稀散矿产实验技术重点实验室,湖北 武汉 430034)

恩施渔塘坝硒矿床中硒的赋存状态研究

王 芳1,2, 鲁 力1,2, 康 健1,2, 魏均启1,2, 朱 丹1,2, 周亮亮1,2

(1.湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034; 2.国土资源部 稀土稀有稀散矿产实验技术重点实验室,湖北 武汉 430034)

通过光学显微镜、电子探针等手段研究查明恩施渔塘坝硒矿床矿石特征及硒的赋存状态,主要查明硒的两种赋存状态:一种为硒的独立矿物,即自然硒、方硒铜矿;另一种以类质同像的形式存在,即含硒黄铁矿、含硒铜蓝和含硒黄铜矿。

硒矿;电子探针;赋存状态;恩施渔塘坝

硒是一种稀有分散元素,在自然界中很难富集成矿,常以不同价态的形式分布于矿石或矿物中。恩施双河乡渔塘坝硒矿床是中国最早发现的独立硒矿床,此矿床引起学者的广泛关注,认为硒主要呈有机碳吸附态存在,少部分以类质同像和硒的独立矿物存在[1-4]。但因硒矿物粒度较细,且富硒矿石中含较多有机碳,对硒的赋存状态研究造成影响,研究并不深入。随着新技术的发展,电子探针得到广泛使用,对研究硒的赋存状态有重要意义,朱建明[5-6]、姚林波[7]等进行了大量工作并对其成因作了简要分析。本文主要针对矿体20号线不同类型矿石进行研究,通过光薄片鉴定、电子探针分析,查明了湖北恩施双河渔塘坝硒矿床除了为硒的独立矿物外,还以类质同像的形式存在。

1 矿床地质概况

恩施渔塘坝位于湖北省恩施市城东南81 km,由恩施市至双河乡公路可直接到达。在区域上位于扬子准地台上扬子台褶带北东段中部,双河向斜北西翼的中段。坝内出露地层主要是三叠系与二叠系。

富硒矿带为二叠系茅口组黑色岩层,呈近东西走向分布。硒矿体为透镜状,与围岩没有明显的界线,长度一般数十米到100多米,平均厚度1～3 m。地质产状与岩层一致,倾向SW160,倾角60°左右,走向为NE-SW。

2 矿石矿物组成

根据矿物组成和矿石性质,将矿石大体划分为三种类型,即炭质硅质岩、炭质页岩和腐泥煤。

经光薄片鉴定及X衍射分析,三种硒矿石的矿物组成均较简单,主要矿物为石英、水云母及有机碳,含少量黄铁矿、黄铜矿、铜蓝、重晶石、闪锌矿等矿物。石英及玉髓是富硒岩石中含量最多、分布最普遍的矿物,呈隐晶—微晶细粒彼此镶嵌,有的呈球粒状集合体,与炭质、水云母、黄铁矿紧密伴生。此外,在矿化腐泥煤中见有石英沿微细裂隙充填。炭质呈隐晶集合体分布,与石英、玉髓、水云母等紧密伴生,有的包裹于石英中。水云母呈显微鳞片状集合体,星散分布,粒径一般为0.01～0.02 mm,与石英、玉髓、炭质等紧密伴生,与炭质镶嵌较为紧密。

3 硒的赋存状态

为确定硒的赋存状态,对三种矿石类型进行光片、薄片鉴定,电子探针分析等工作,主要发现了硒的独立矿物,即自然硒和方硒铜矿。此外,还有类质同像的含硒硫化物,即含硒铜蓝、含硒黄铁矿及含硒黄铜矿。

3.1 独立硒矿物

3.1.1 自然硒(Se)

自然硒在矿石中分布最广。主要分布在腐泥煤、炭质页岩中。自然硒多呈他形粒状,少数呈柱状分布,在腐泥煤中较均匀分布,颗粒细小,粒径一般为10～15 μm不等,呈稀疏浸染状分布(图1)。其次是在炭质页岩中,粒径一般为10 μm左右,主要沿裂隙分布(图2)。截至目前,在炭质硅质岩中尚未发现自然硒。经电子探针分析(表1),自然硒主要成分为Se,纯度较高,有的含少量的Si和O,为其中的杂质石英。

图1 自然硒呈浸染状分布(SE图像)Fig.1 SE image of native selenium with disseminated distribution

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

表1 自然硒电子探针分析结果(%)

3.1.2 方硒铜矿(CuSe2)

方硒铜矿分布较少,仅见在石煤中,呈他形粒状,颗粒细小,大约5 μm左右,沿裂隙及裂隙附近分布(图3)。经电子探针分析(表2),化学成分主要由Se和Cu组成,含有少量的S、Fe、Cr等元素,计算出简单化学式为Cu0.56Se。

3.2 硒的类质同像

由于Se和S化学性质相似,在缺失S的条件下,Se会取代S的位置以类质同像的形式进入硫化物中形成含硒硫化物,主要以含硒黄铁矿、含硒铜蓝或含硒黄铜矿的形式存在。

3.2.1 含硒黄铁矿

在三种类型硒矿石中均含有少量黄铁矿,含量一般为1%左右,呈他形粒状,颗粒细小,一般为0.01～0.04 mm,最大粒径达0.1 mm,大多呈稀疏浸染状分布,有的与石英连生(图4),少部分被定向拉长,定向排列,与岩石的纹层方向一致。根据电子探针分析(表3),黄铁矿中不含硒或含硒很少,说明Se以类质同像的形式取代S进入黄铁矿晶格中。硒在黄铁矿中的含量变化范围较宽,含量为0.54%～2.8%不等,平均值为1.31%。黄铁矿中除含Se外,还有少量Cr、Ni、Mn等元素分布。

图3 方硒铜矿(SE图像)Fig.3 SE image of selenium copper

表2 方硒铜矿电子探针分析结果(%)

图4 黄铁矿显微镜照片Fig.4 Microphotographs of pyrite

表3 含硒黄铁矿电子探针分析结果(%)

3.2.2 含硒铜蓝

铜蓝分布在石煤中,镜下呈半自形—他形粒状,淡蓝色—无色弱多色性,具非均质性(火焰橙色),粒径一般为0.01～0.02 mm,粒径最大者可达0.03 mm,最小者为0.005 mm,常以不规则状集合体分布于矿石裂隙(图5)。铜蓝中的硒以类质同像进入铜蓝晶格中,形成含硒铜蓝。根据电子探针分析结果(表4),Cu的含量为47.75%～58.50%,S的含量为21.08%～29.25%,Se的含量为14.4%～28.04%,根据上述元素平均成分计算矿物化学式为(Fe0.01Cu0.80)(S0.81Se0.28),为含硒铜蓝。

表4 含硒铜蓝的电子探针分析结果(%)

图5 含硒铜蓝显微镜照片和SE图像Fig.5 Microphotograph and SE image of Se-bearing covellite

3.2.3 含硒黄铜矿

在腐泥煤中还发现了含硒黄铜矿,仅偶见两颗,呈半自形粒状,一颗大小为0.08 mm×0.06 mm,另外一颗大小为10 μm左右(图6),零星分布。根据电子探针分析结果(表5)。硒在黄铜矿的含量为0.85%～1.16%,平均为1%。

图6 含硒黄铜矿显微镜照片Fig.6 Microphotographs of Se-bearing chalcopyrite

表5 含硒黄铜矿电子探针分析结果(%)

4 结论

通过上述分析,得出恩施渔塘坝硒矿床中的硒两种存在形式:硒的独立矿物和类质同像。除了上述独立硒矿物外,其他研究者还发现了硒铜蓝、蓝硒铜矿、硒银矿、硒铁铜矿等,在本次研究中并未发现,有待进一步深入研究。

[1] 宋成祖.鄂西南渔塘坝沉积型硒矿化区概况[J].矿床地质,1989(3):83-89.

[2] 王鸿发,李均权.湖北恩施双河硒矿矿床地质特征[J].湖北地质,1996(2):10-21.

[3] 宋成祖.鄂西南渔塘坝硒矿区硒污染成因探讨[J].地质论评,1995(2):121-126.

[4] 虞人育.湖北双河硒矿地质特征及成因浅析[J].湖北地质,1993(1):50-56+109.

[5] 朱建明,李社红,左维,等.恩施渔塘坝富硒碳质岩中硒的赋存状态[J].地球化学,2004(6):634-640.

[6] 朱建明,郑宝山,苏宏灿,等.恩施渔塘坝自然硒的发现及其初步研究[J].地球化学,2001(3):236-241.

[7] 姚林波,高振敏,杨竹森,等.渔塘坝独立硒矿床中硒赋存形式的电子探针分析研究[J].矿物学报,2001(1):49-52.

(责任编辑：陈文宝)

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

湖北省国土资源厅科技项目“湖北省鄂西地区硒资源赋存状态及利用可行性研究”(编号ETZ2014A03)。

王芳(1985-),女,助理工程师,硕士,地质工程专业,从事岩矿鉴定及相关研究工作。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

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1057.028.html 数字出版日期:2016-03-03 10:57