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我國的研究現狀、存在的問題及對策

20世紀60-70年代,中國掀起了在黑色巖系中尋找“五行”礦床和鉑族元素的高潮,並在南方取得了進展和突破。初步確定以下9個層位的黑色巖系中有大型和超大型礦床;①中元古代下昆陽群;②新元古代歪頭山組;③早震旦世大武組和南沱組;④晚震旦世陡山沱組;⑤早寒武世牛蹄塘組;⑥早中期的留名誌向;⑦晚泥盆世;8早二疊世;⑨晚第三紀中新世系列等。礦床集中在早寒武世和晚泥盆世地層中,形成了5個超大型和眾多的大中型錫、銻、重晶石礦床,初步發現PGE含量較高的層位出現在晚震旦世陡山沱組和早寒武世牛蹄塘組。

陡山沱組廣泛分布於安徽、浙江、江西、湖南、湖北、四川和重慶北部。該組富含有機質的黑色巖系厚達20余米,屬潮坪相和沼澤相,並伴生有石煤、磷礦和菱錳礦。目前在陡山沱組發現的礦床類型有:沈積型銀釩礦床(湖北興山白果源);微細浸染型金銻礦床(鄂南崇陽縣方山);接觸交代型銀鉛鋅礦床(安徽省祁門縣三寶);沈積改造型鉬礦床(湘南安化張家嶺)。根據以往的調查,鉑族元素礦化僅在重慶城口和四川萬源有發現。

早寒武世黑色巖系是中國南方地質歷史轉折時期大規模缺氧事件的產物,具有分布廣、層位穩定的特點。它通常由碳質頁巖、碳酸鹽巖、砂巖、磷塊巖和矽質巖組成,在某些地區還發現石煤和基性-超基性巖質火山凝灰巖。黑色巖系有機碳含量為5.6% ~ 18.7%,壹般還含有以黃鐵礦為主的金屬硫化物。盛等(1986)根據黑色巖系的巖相和成礦元素組合特征,將該層位的多元素礦床分為以下三種類型:①鎳鉬多元素礦床;②釩礦床;③銅鉬釩鈾多元礦床的沈積改造。PGE驗證結果表明,具有工業意義的礦化主要產在鎳鉬多元素礦床中(表3-4)。

鎳、鉬多元素礦床分布在貴州遵義、雲南德澤、大庸、慈利、諸暨、富陽、浙江桐廬等地。它們產於碳質矽質和黑色巖系底部,呈層狀、扁豆狀產出,厚度較小(大庸為0.5 ~ 1.8m,遵義為0.1 ~ 1m)。鎳、鉬多元素礦層的硫化物組合非常復雜,包括黃鐵礦、白鐵礦、輝鉬礦、二硫化鎳、閃鋅礦、針鐵礦、砷鎳礦、鎳黃鐵礦、紫黃鐵礦、黃銅礦、黝銅礦、閃鋅礦、銀金礦、鈦鐵礦等。未發現獨立的鉑族礦物,推測存在超細顆粒或碳質吸附。煤層品位:鎳1% ~ 5%(平均3.01%),鉬1% ~ 20%(平均3.48%),銅0.09%,硒0.28%,金0.054 ~ 0.38克/噸,銀7.2克/噸據梁友斌等人(1999)報告統計,∑鉑品位大用0.602克/噸,遵義0.70克/噸

在成因上,鎳鉬礦床過去被認為是有有機質參與的沈積礦床,但近年來穩定同位素和流體包裹體的研究支持了海底噴射熱水沈積的觀點。Re-Os同位素年齡分別為560Ma和541Ma(毛景文等,2002);包裹體測得黃鐵礦形成溫度為115 ~ 185℃;根據有機質熱計算的成巖溫度為154 ~ 210℃。應時和方解石的均壹溫度為130 ~ 200℃。成礦作用和沈積作用同時受有限盆地控制。

中國黑色巖系中PGE的研究突出了低溫地球化學條件下多組分體系的相平衡。在實驗模擬中得出結論:在25 ~ 200℃條件下,Pt可被Cl的絡合陰離子遷移,其量可達×10-9,而Pd可高出壹個數量級。在300℃的NaCl/H2SO4溶液中,Pt能以硫化物形式遷移沈澱。此外,在黑色巖系中,Pt、Ir常與自然金混在壹起,以超細狀態出現。上述實驗和測試解釋了黑色巖系中未發現獨立鉑族礦物的客觀現象。

表3-4中國南方黑色巖系礦床PGE驗證結果(wB/10-6)

雖然黑色巖系中的PGE可以在集成礦內富集的認識已經在理論上得到證實,經濟發展的前景也得到了肯定,即遲早會被開發利用,但目前還存在很多問題:

1.分析測試技術失敗。國外技術保密,國內沒有開展相應的研究,嚴重影響了勘探和評價。

黑色巖系中鉑族元素礦床的勘查技術與卡林型金礦有壹定的相似性。30年前,中國的地質學家和作者對卡林型金礦“壹無所知”。後來,通過在國外的實地考察和對國內找礦工作的大量投入,他們終於取得了重大突破。不久,在中國西南的滇、黔、桂三省與秦嶺的陜、甘、川三省交界地區建立了兩個大型卡林型金礦化集中區,並發現和獲得了大量金礦。可以說卡林型金礦在中國遍地開花。卡林型金礦之所以取得如此重大的突破,壹個重要原因是分析測試技術的突破,特別是“微量金”快速分析技術,使類似技術變得“愚蠢”,利用“微量金分析盒”幫助地質學家完成野外找礦“偵察”工作。

目前,PGE也面臨著類似的情況,即適用於黑色巖系中PGE含量分析測試的技術還沒有通過實驗室測試,更不用說野外快速分析了。我們在實際工作中進行了對比試驗,分別對采自四川硫磺廠和三大灣的含礦黑色巖系樣品進行了對比試驗。從標準樣品的重現性和與標準樣品推薦值的比較可以看出每次試驗的質量,但與前兩次試驗結果有壹定差距(表3-5)。這說明鋶金化驗富集鉑族元素的方法(孫亞莉等,1997)不適用於黑色巖系中的PGE,但目前沒有其他方法可以替代。

表3-5三大灣和硫磺廠同壹樣品兩次分析結果對比

俄羅斯科學家通過30多年的研究,也明確指出常規方法和目前通用的火試金法不適合黑色巖系中PGE的分析,因為PGE很可能在樣品加熱過程中隨著C元素的揮發而“流失”!俄羅斯科學家雖然掌握了相應的分析技術,但嚴格保密,在出版物或互聯網上沒有相關檢測技術的披露。雖然國內科研人員多次建議有關部門設立專門的分析測試研究課題,但壹直未獲批準,以至於野外找礦工作停滯不前。因此,我們建議中國地質調查局等相關部門啟動黑色巖系中PGE的分析測試工作。這不僅是壹個項目的問題,也是關系到能否在我國揚子地臺周圍廣泛分布的黑色巖系和新疆東天山、西天山找到鉑族元素礦床的重要現實問題。

2.缺乏長期不懈的研究和地質找礦工作。

原地礦部部長孫大光曾在1977全國地質工作會議上強調,鉑族金屬是國家急需的礦產資源,要加強地質找礦工作。隨後在20世紀70年代末,在全國範圍內掀起了尋找PGE礦床的小高潮,推動了四川楊柳坪和雲南金寶山兩個PGE礦床的勘探成功。但到了90年代,鉑族元素礦床的地質找礦基本停止了。265438+20世紀初,隨著地質調查項目的實施,鉑族元素礦床的找礦工作再次開展,並建立了重慶城口黑色巖系鉑族元素礦床地質找礦評價,但因分析測試無果而終。

縱觀國內外鉑族元素礦床的地質找礦經驗,沒有壹個礦床是在短時間內探明其資源量的。即使是美國的斯蒂爾沃特,雖然在成礦模式的指導下發現礦石只用了壹兩年時間,但初步摸清其資源狀況卻用了10多年,從摸清資源狀況到開發利用又用了20多年。即使是開采出來的礦床,也會因為綜合評價等原因給礦山發展帶來波折。比如加拿大的Ile Lake鈀礦,從1993開始開采,連年虧損,直到1998幾乎關閉。後來在重新總結二次開發及成礦規律資料的基礎上,通過重新評價,大大擴充了資源,選擇了類似斑巖銅礦“低品位大規模礦石”的開采理念,使其起死回生(石俊發等,2005)。所以對於鉑礦來說,短平快項目找礦不太可能有突破。

3.采礦、選礦和冶金研究嚴重滯後。

黑色巖系中鉑族元素的礦化具有“品位低、儲量大”的特點,因此采選冶成為開發該類礦產資源的關鍵。但目前我們還沒有報道這方面的研究成果,尤其是C材料對PGE的吸附問題亟待解決。本研究發現三大灣地區含碳巖系中的PGE可能被碳吸附,類似於“碳吸附金”的情況。如何弄清PGE與“C”之間的“吸附”機理,將PGE從“C”中解吸出來,不僅是礦床成因問題,也是礦床開發的技術問題。建議先進行PGE和C的聯合測定,即同時測定樣品中PGE和C(包括不同類型的“C”)的含量,找出它們之間的相關性,再研究C和PGE之間的吸附和反吸附,為黑色巖系中PGE的回收提供科學依據。