中国硒矿的矿床类型、分布与资源潜力

2024-04-24王冠智刘家军柳振江王泽琳汪林炜

中国矿业 2024年4期

王冠智，刘家军，柳振江，汪啸，张斌，王泽琳，汪林炜

（1. 中国地质大学（北京）地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083；2. 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083）

硒是战略性新兴矿产之一，是典型的半金属元素，在电子、玻璃、陶瓷、冶金、化工、农业、医学以及其他新兴产业的众多领域都有着重要的应用和价值，并且硒在抗氧化、解毒排毒、防癌抗癌等维持人体健康方面也发挥着巨大的功效，具有广阔的消费领域和巨大的应用前景。2012—2022年，中国硒资源年产量逐年上升，在全球总产量的占比从22.12%上升到40.63%，已经成为世界最大的硒生产国之一。国内硒资源市场需求旺盛，产量远远达不到国内硒消费量的需求，供需矛盾突出，近十年间硒的供需缺口669～1749 t[1-2]。因此，加强硒矿的勘查开发是保障国家硒资源安全的重要任务。

本文通过对中国主要硒矿床矿产地、资源储量等资料进行收集和整理，对中国硒矿床的矿床类型、分布特征、潜在分布区，以及找矿预测进行初步总结归纳，为进一步摸清中国硒资源家底，合理利用和开发硒资源，保障国家硒资源战略安全，推动相关产业高质量发展提供重要依据。

1 中国硒矿资源现状

中国具有世界独特的硒资源分布特征，既有点状分布的富硒高硒区，又有连片的缺硒带[3]。对含硒等稀散元素的矿床研究最早始于20世纪50年代对有色金属矿床的研究。自20世纪80年代中期以来，在湖北、贵州、甘肃、四川等地相继发现了一些含稀散元素的金属矿床。目前，在全国23个省（区）已探得硒矿产地90多处，其中以贵州、新疆、湖北、湖南、甘肃等省份硒矿数量较多，安徽、黑龙江、陕西、河北、内蒙古、青海、辽宁、四川、云南、福建、广西、吉林、山西、浙江、广东、江苏、山东等省（区）也有硒矿产出。

截至2018年底，中国累计探明硒资源储量达1.84万t[4]，随着国内金属矿床的持续开采，硒资源的保有储量出现明显下降。按照自然资源部发布的数据，硒资源保有储量2020年为6051.79 t，2021年仅存3362.08 t[1]，2022年中国硒资源保有储量虽有所回升，达到5015.22 t，但也无法满足国内硒资源的市场需求，中国硒资源依然存在着十分突出的供需矛盾。

2 中国硒矿类型

硒在地壳中的含量很低，克拉克值仅为0.05×10-6，且多以分散状态存在，难形成独立硒矿床，目前，国内已知的唯一一个独立硒矿床为湖北恩施渔塘坝硒矿，是一个典型的沉积型独立硒矿床。大部分硒均是以伴生元素的形式赋存在其他元素矿床中，作为副产品随着冶炼的过程被综合回收利用，这些伴生硒矿床的硒资源储量约占我国硒资源总储量的90%以上。

中国硒矿床（几乎都是伴生硒矿床）的类型多种多样，目前，在工业上能被综合利用的硒矿类型仅有岩浆熔离型、矽卡岩型、斑岩型，这也是中国硒矿床的主要工业类型。对于中国的硒矿床，前人分别从成因、建造、工业等各个角度提出过不同的矿床分类方案[4-7]。

根据矿床的产状、赋矿围岩、成因等性质，结合前人划分方案并按照硒矿床的主要成矿作用（岩浆作用、含矿流体作用、沉积作用等），将中国硒矿床进一步归纳为8种成因类型（表1）。本次收集的92个硒矿床统计结果显示，浅成中低温热液型、矽卡岩型，以及海相火山岩型是我国硒矿床的主要成因类型，其他成因类型根据矿床数量占比依次为岩浆热液型、岩浆熔离型、斑岩型、化学或生物化学沉积型、陆相火山岩型。

表1 中国硒矿床分类Table 1 Classification of selenium deposits in China

2.1 岩浆熔离型

岩浆熔离型铜镍硫化物矿床是中国硒矿床的主要类型之一。矿床的成矿母岩多为辉长岩、辉长闪长岩等，矿体（层）多分布于侵入体的底部，延伸可以从几百平方米到数平方千米[7]。这类矿床主要组分为镍、铜、硒等，伴生有益组分包括钴、铂、钯、镓等。常见矿物包括黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿，此外还伴生有磁铁矿、钛铁矿、砷黄铁矿、辉钴矿、针镍矿、碲金矿、碲银矿、碲镍矿等，部分矿床中还可见硒铋矿、硒铅矿等硒的独立矿物产出[8-9]。

硒的富集主要发生在岩浆分异作用过程中，当硫化物与硅酸盐岩浆分离，硒会随着硫一起转移，在硫化物熔体中富集。岩浆期后热液活动阶段是硒最主要的迁移活动阶段[10]。这一阶段中，硒多以类质同象的形式赋存在黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、镍矿物等金属硫化物中，并且温度会影响硒类质同象的范围和程度，导致中高温硫化物比低温硫化物要更富集硒。

岩浆熔离型矿床的硒储量规模大小不等。甘肃金川铜镍硫化物矿床中硒储量达到8177 t[11]，为大型规模；新疆哈密黄山铜镍矿床中硒储量373.64 t[12]，为中型规模。

2.2 矽卡岩型

矽卡岩型硒矿床的主矿种类型较多，包括铁矿、铅锌矿、铜矿、锡矿等，尤以铁矿、铜矿最为典型。矿石组分根据矿种的不同而不同，主要组分为铁、铜、钴、镍、铅、锌、硒等，同时伴生有益组分碲、镉、银、铼、铟、镓等。常见矿物包括黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等，此外还伴生有针铁矿、斑铜矿、辉铜矿、辉钼矿、赤铁矿、褐铁矿等多种矿物组合类型。

硒多以类质同象形式赋存在黄铜矿、黄铁矿等金属硫化物中，也可以硒铅矿、硒银矿等硒的独立矿物的形式产出。

矽卡岩型矿床硒储量规模以中型、小型为主。内蒙古高尔旗银铅锌矿床中含硒220.56 t[13]，为中型规模。

2.3 斑岩型

斑岩型硒矿床在成因和空间上与中酸性花岗岩类侵入体等有较密切的联系，矿化作用多与区域内的破裂和共轭裂隙等有关，矿体多呈网脉状或者带状。该类矿床中硒主要以伴生元素出现于斑岩型的铜矿、钼矿等矿床中。

矿石主要组分为铜、钼、硒等，伴生的有益组分包括钴、金、铼等元素。主要矿物包括黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等，此外，还伴生有方铅矿、斑铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、磁铁矿、辉铋矿、白铁矿等多种矿物组合。

矿床中硒通常在成矿晚期矿物中比较富集，其矿化与黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等有密切联系。硒赋存方式以类质同象为主，也有部分以硒铅矿、硒银矿、硒铜银矿、红硒铜矿等独立硒矿物产出[7,14]。

斑岩型矿床中硒的储量规模以小型为主，中型、大型较少。广东大宝山铜铅锌多金属矿床中硒储量1380 t[15]，为大型规模；陕西金堆城钼矿床中硒储量429.17 t[16]，为中型规模。

2.4 岩浆热液型

岩浆热液型矿床通常是由成矿流体填充各构造裂隙或交代有利围岩而形成的，多产于构造-岩浆活动带，是中国硒矿床的重要类型之一。

矿石主要组分为铜、金、锡、铅、锌等元素，伴生硒、碲、镓、镉、铟等多种稀散元素，以及锑、银、砷、汞、钨、钒等组分。主要矿物包括黄铁矿、黄铜矿、自然金、锡石等，伴生磁黄铁矿、闪锌矿、毒砂、斑铜矿、银金矿、辉铋矿、碲铋矿等矿物。

矿床中硒的赋存方式主要是以类质同象的形式赋存于硫化物晶格中，也存在硒银矿、硒铅矿等独立硒矿物。

岩浆热液型矿床中硒储量规模以小型、中型为主，大型较少。新疆彩花沟铜矿床中硒储量548.12 t[17]，为大型规模；广西马拔铜矿床中硒储量113.43 t[18]，为中型规模。

2.5 海相火山岩型

海相火山岩型矿床通常与火山成因的细碧角斑岩有关，矿体多呈层状、透镜状、板状产出于火山口附近或者距火山口一定距离处，成矿环境多与拉张汇聚或局部拉张汇聚环境有关[19]。

矿石主要组分为铜、铅、锌等，伴生硒、金、银等有益组分。矿物主要为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿，次要矿物有毒砂、磁铁矿、辉铜矿、铜蓝、褐铁矿等。

海相火山岩型矿床中硒的赋存方式多以类质同象的形式赋存于黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等金属硫化物中，也可以硒铅矿等独立矿物产出[20]。矿床中硒的储量规模较大。新疆阿舍勒铜锌矿床中硒储量1504.2 t[21]，山西胡家峪铜矿床中硒储量554.35 t[22]，均为大型规模。

2.6 陆相火山岩型

陆相火山岩型矿床多发育在陆相火山岩盆地内，与陆相火山岩-次火山岩在时间、空间和成因上密切相关。矿床中的主要组分为铜、铅、锌等，伴生硒、金、银、钴、镉、铋、铟等组分。常见矿物有黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等，伴生磁铁矿、钛铁矿、方黄铜矿、辉钼矿、碲银矿、毒砂等矿物。

陆相火山岩型矿床中的硒主要以类质同象的形式赋存在金属硫化物中。这类硒矿床的矿床数量较少，硒储量规模不等，达到大型规模的矿床目前仅有四川李伍铜锌矿，硒储量为524 t[23]。

2.7 浅成中低温热液型

浅成中低温热液型的金、铜、汞、锑、铅锌甚至铀矿床中都普遍含硒。这类矿床的矿体多呈脉状、透镜状、似层状产于断裂和层间破碎带中。

矿石主要组分因主矿种而不同，常见的主要组分包括有金、铜、锌、汞、锑、铅、铀、硒等，伴生银、钒、砷、钡等多种元素组分。主要矿物及硒的赋存方式因主矿种而不同，常见矿物为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉锑矿、辰砂、雄黄等，还伴生自然汞、硫铜锑矿、银黝铜矿、辉铜矿、蓝铜矿等矿物组合。

在金-硒矿床中，硒可以独立矿物、类质同象以及微粉的形式存在[6]。甘肃拉尔玛金矿，含矿岩系是寒武系的灰黑色碳硅质岩建造[24]，燕山期构造运动过程使矿区内热液活动频繁，导致有机质热解，并使富集在有机质中的硒发生活化和迁移，最终在构造有利部位沉淀并形成多种硒的独立矿物[25]。目前，矿床中硒矿物有硒铅矿、硒汞矿、硒锑矿、硒镍矿、硒铜矿、硒硫锑矿、硒硫锑铜矿、白硒铁矿等，且辉锑矿、块硫锑铜矿、黄铁矿等矿物中也普遍具有较高的硒含量[25-28]。

在汞-硒矿床中，辰砂常为硒的载体矿物，其次，在闪锌矿、辉锑矿、黑辰砂中也有硒的富集。辰砂的颜色、颗粒粗细等在一定程度上可以反映其硒含量的高低。同一类含硒矿物中，颜色越深，颗粒越粗，形成时期越早，成矿岩石构造部位越低，硒含量越高，反之则低[29]。

在铀-硒矿床中，硒与铀的矿化范围接近一致[30]。硒会与大多数钴、镍、砷的硫化物共生，并以类质同象的形式赋存在黄铁矿、方铅矿等金属硫化物中。

浅成中低温热液型矿床中硒储量规模多为中型、小型。湖南东坪汞银矿床中含硒266.98 t[31]，四川大铜厂铜矿床硒储量164.53 t[32]，贵州万山汞矿田万山南部矿区硒储量367.39 t[33]，均为中型规模。

2.8 化学或生物化学沉积型

沉积型硒矿床包括化学沉积型和生物化学沉积型两种，根据产出形式可分为伴生硒矿床和独立硒矿床两种，其中伴生硒矿床可根据主矿种进一步分为银钒矿、锑矿等不同类型。独立硒矿床比较稀少，湖北渔塘坝硒矿是典型的独立硒矿床。

这类矿床通常以震旦系、寒武系、二叠系黑色岩系为主要赋矿岩层，且多伴随有热水沉积硅质岩层的出露。生物碎屑物质和深部循环热水为这类矿床提供了大部分硒的物质来源[34-35]。矿床多呈层状、带状、星点状、脉状、透镜状等产出，常见元素组合包括银、钒、镍、钼等，伴生硒、锑、铁等有益组分。矿床中的主要矿物和组分包括V2O5、黄铁矿、自然硒、蓝硒铜矿、方硒铜矿、硒银矿等，伴生黄铜矿、蓝铜矿、辉锑矿等多种矿物。

化学或生物化学沉积型矿床中硒在黑色页岩、有机质以及黏土矿物中均有富集，硒既可以独立矿物和类质同象形式赋存，还可以吸附形式富集。震旦纪、寒武纪和二叠纪富硒地层中的低等海生生物及其死亡形成的腐泥型有机质可能对硒的富集有关键作用[36]。矿床中硒储量规模多为中型、小型，少数为大型。湖北渔塘坝硒矿床硒储量45.699 t[37]，为小型规模；湖北白果园银钒矿床硒储量926.48 t[38]，为大型规模。

3 中国硒矿分布特征

3.1 空间分布特征

硒的稀散特性决定了其很难形成独立矿床，目前，仅有玻利维亚的Pacajake硒矿[39]和El Dragón硒矿[40]，以及我国湖北恩施渔塘坝硒矿等3处独立硒矿床。绝大部分硒以伴生形式产于铜、镍、金、铅、锌、钨、钼、锑、汞、铀等矿床中。这些伴生硒矿床数量众多，在克拉通内部或造山带地区均有形成。

中国硒矿床空间上多分布在黄河以南的广大地区，并广泛分布在4个Ⅰ级成矿域、12个Ⅱ级成矿省、37个Ⅲ级成矿带中（图1）。中国硒矿床在古亚洲成矿域、秦祁昆成矿域、特提斯成矿域、滨太平洋成矿域等均有分布，并以准噶尔成矿省（Ⅱ-2）、秦岭-大别（造山带）成矿省（Ⅱ-7）、大兴安岭成矿省（Ⅱ-12）、吉黑成矿省（Ⅱ-13）、华北（陆块）成矿省（Ⅱ-14）、扬子成矿省（Ⅱ-15）以及华南成矿省（Ⅱ-16）为主要硒矿床分布区。

图1 中国独立及伴生硒矿床分布图Fig. 1 Distribution of independent and associated selenium deposits in China

3.2 时间分布规律

对于硒矿床的成矿时代，主要通过赋矿地层时代、成矿岩体的成岩时代或伴生硒的主矿种的成矿时代来确定。本次研究共收集中国硒矿床92个，具有成矿时代信息的矿床共68个（图2）。中国硒矿床的形成时代主要有元古代、早古生代、晚古生代、中生代、新生代，即从元古代到新生代均有产出，但大部分硒矿床形成时代集中在中生代，其次是晚古生代和早古生代，古元古代、中元古代、新元古代和新生代形成的矿床数量较少。整体上，二叠纪、侏罗纪、白垩纪是中国硒矿床的3个成矿高峰期，其次有震旦纪、奥陶纪、志留纪和三叠纪。

图2 中国硒矿床的成矿时代分布图Fig. 2 Distribution of metallogenic ages of selenium deposits in China

4 中国硒矿资源预测

矿产预测类型的确定是开展矿产预测工作的基础，是沟通成矿规律与成矿预测方法的桥梁[41]。对中国硒矿床的预测，主要通过选取较为典型的硒矿床，立足于矿床成矿时代、成矿位置与矿床成因这3个要素，并由此选择诸如大地构造背景、控矿构造、成矿岩体、成矿时代、赋矿层位、元素组合等合适的预测要素，最终目的是为找矿提供指导帮助。

本文以“矿床式”的形式将中国硒矿床预测类型划分为岩浆熔离型、斑岩型、矽卡岩型、海相火山岩型、岩浆热液型、浅成中低温热液型、沉积型，并选取了20个较为典型的硒矿床，对其特征进行总结归纳，以确定中国硒矿预测类型可能的预测要素（表2）。根据资料统计结果，中国6个大区均存在典型的预测矿床式，其中，以西北地区最多，包括喀拉通克式、金川式、金堆城式、小铁山式、阿舍勒式、拉尔玛式、彩花沟式；其次是中南地区，包括铜山口式、巷子口式、徐家山式、白果园式、渔塘坝式；华北地区典型矿床包括高尔旗式、驼峰山式、胡家峪式；华东地区典型矿床为大宝山式、冬瓜山式、平水式；东北地区和西南地区各有一个典型矿床，分别为翠宏山式和万山式。

表2 中国硒矿预测类型及预测要素Table 2 Prediction types and factors of selenium deposits in China

5 中国硒矿潜在矿集区

潜在矿集区主要根据目前已发现的硒矿床的集中分布区域划分，是有可能在短时间内取得硒矿找矿突破进展的找矿重要方向。

根据中国37个大型、中型硒矿床以及部分典型小型硒矿床的分布特征及其所在的成矿区带对硒的潜在矿集区进行划分和命名，共圈定全国8个潜在的硒矿集区（图3），分别为Se-1（南阿尔泰-北准噶尔矿集区）、Se-2（东天山矿集区）、Se-3（阿拉善矿集区）、Se-4（北祁连矿集区）、Se-5（西秦岭南亚带矿集区）、Se-6（东秦岭矿集区）、Se-7（湘鄂西-黔中南矿集区）、Se-8（长江中下游矿集区）。这8个硒矿潜在矿集区的估算硒资源总量达19215.94 t（表3），其中以阿拉善矿集区和湘鄂西-黔中南矿集区的硒资源潜力最高。

表3 中国硒矿潜在矿集区估算资源量Table 3 Estimated resources of potential selenium deposit districts in China

6 中国硒矿资源找矿建议

1）我国独立硒矿床稀少且找矿难度大，伴生硒矿床数量众多，成因类型多样，特别是海相火山岩型、岩浆熔离型、斑岩型、矽卡岩型矿床中通常具有较大的硒资源储量，是伴生硒矿床的重要找矿类型。应进一步加强对不同成因类型硒矿床中硒的赋存形式与富集机制的研究，提高对硒元素地球化学性质和行为的认识，加强科技攻关，制定硒矿勘查开发的相关规范、政策，并实施必要的战略储备和资源管控，促进中国硒资源的勘探、开发和综合利用[82]。

2）黑色岩系中的硒资源量相当可观。我国下震旦统大塘坡组、下寒武统太阳顶群或洞河口群及牛蹄塘组、奥陶系-志留系下统、下二叠统茅口组黑色岩系，既是硒的矿源层，又是硒的富集层位，具有较好的共（伴）生硒矿资源的成矿条件和成矿潜力，尤其是在许多沉积或沉积-改造型的矿床（Ni-Mo矿床、V-Ag矿床、Au-Cu-U矿床、煤等）中，硒均具有综合利用的价值。因此，应重视黑色岩系中的共（伴）生硒资源的评价，加强黑色岩系分布区硒的综合开发利用。

3）未来对中国硒矿的找矿工作中应着重于硒的潜在矿集区，并将传统的物探、化探与遥感、生物地球化学、大数据分析等技术方法相结合，提高找矿效率和准确性。特别对于与硒具有密切联系或具有硒矿典型预测要素的其他矿种的勘查过程中，应加强对硒元素的分析测试，促进矿床共（伴）生硒资源的综合利用。