曹妙聰

（長春工程學(xué)院，吉林 長春 130011）

長白縣的地質(zhì)礦物主要位于長白山西麓，形成于早寒武紀(jì)，具有分布廣，含量多但是純度不高的特點，主要由區(qū)域地殼變動，地質(zhì)礦物受到風(fēng)化作用，火山噴發(fā)礦漿活動使其富集成礦[1]。

目前,對長白縣地質(zhì)的研究還比較薄弱,礦產(chǎn)資源的開發(fā)應(yīng)用在我國尚未引起足夠重視,迄今還未形成產(chǎn)業(yè)。豐富的地質(zhì)資源如能得到開發(fā)應(yīng)用,它將成為一種新型的金屬礦產(chǎn)資源。

對于其礦物化學(xué)性質(zhì)及微量元素的研究將支持當(dāng)?shù)夭傻V企業(yè)加強對能源的綜合利用和尾礦、固體廢棄物的資源化利用，發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟。

促進礦產(chǎn)資源的節(jié)約與綜合開發(fā)利用，將增強長白縣馬鹿溝礦產(chǎn)資源對于國家經(jīng)濟發(fā)展的保障能力，具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

1 馬鹿溝的礦物學(xué)特征

該區(qū)域礦石主要結(jié)構(gòu)為碎屑類結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為中厚層狀和塊狀構(gòu)造[2]。

主要成分：沉積組分。碎屑主要礦物成分：粉灰質(zhì)礦物占25%；二氧化硅占15%；鋁土礦占10%；細(xì)砂礦物質(zhì)占5%；黑云母和角閃石微量[3]。在粉砂質(zhì)礦物和細(xì)砂質(zhì)礦物中，除了含大量的石英細(xì)碎屑之外，粘土礦物成分含量較高且存在于自然沉積的碎屑礦物中，致使礦石內(nèi)部的板結(jié)能力較弱，從而此地礦石的脆度較小，容易經(jīng)過風(fēng)吹日曬化成細(xì)小的微粒。

2 地質(zhì)礦物樣品采集及測試

本文選擇了長白縣中兩個地區(qū)的礦物資源進行樣品采集與測試，分別在寶泉山鎮(zhèn)和新房子鎮(zhèn)進行樣品采集，在當(dāng)?shù)囟喾N礦石之間，自下而上均勻分別采取3塊共6塊礦物樣本進行微量元素測試，其采取位置及地層特征如圖1。樣品礦物特性為灰色或土棕色中厚層礦石，密度中等。前期處理中，對所有礦物樣品首先用打磨機打磨清掉外面的接層雜質(zhì)，只選用內(nèi)芯無縫隙且礦石含量比較單一的部分；隨后將其切割至邊長1cm左右的正方體并用5%硝酸進行6次浸泡后過濾；然后用經(jīng)消毒無其他雜質(zhì)的透明二氧化硅研缽研磨至10mm微粒左右，送至檢驗室進行化學(xué)分析。所取樣品元素測試分析均在中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球重點實驗室IRP-MZ進行，其元素分析誤差小于0.8%，六塊樣品的檢測結(jié)果如表1。

圖1 長白縣白鹿溝礦體所處地層采樣圖示

表1 礦物樣品中微量元素豐度值（×10-6）

3 微量元素測試結(jié)果分析與應(yīng)用研究

把長白縣馬鹿溝礦體中的微量元素根據(jù)其物理特性分為3種存在狀態(tài):分別是水溶態(tài)(I)、油溶態(tài)(II)和不溶態(tài)(III)。由中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球重點實驗室實驗數(shù)據(jù)得出,在所有分析的樣品中,微量元素以水溶態(tài)和油溶態(tài)形式存在的較少,均以不溶態(tài)形式存在，下面選取對工業(yè)生產(chǎn)作用較大的金屬元素進行分析。

Li（鋰）：Li一般認(rèn)為在與灰晶礦和透鋰長石等沉積礦物有關(guān)。鋰在研究區(qū)礦體中含量為0.0225%，實地考察中在長白縣白鹿溝礦體中檢測到灰晶礦，但很難檢測到透鋰長石（一種主要的鋰礦含Li2O3.2%～6.45%）。因此，Li的富集可能以共生態(tài)形式存在。

Sc：鈧是典型的稀散親石元素，作為稀土元素之一分離非常困難，在各國地質(zhì)勘探中至今發(fā)現(xiàn)量很少，據(jù)統(tǒng)計在平均每噸地殼物質(zhì)里，只有約5克的鈧資源[4]。鈧在礦體中含量為0.0175%，具有一定開采潛能。已知抗的獨立礦物僅有兩種，獨居石和氟碳鈰礦。通過對礦體中灰分鑒定、多波段長廣線衍射、掃描均未發(fā)現(xiàn)上述獨立礦物。之前的文獻在鋁土礦中的研究結(jié)果中表明Sc可能在角閃石中離子彌散形式存在,本次研究區(qū)域的角閃石存在十分微量。目前,鈧在航天、航空以及輕型汽車和高速列車等方面具有非常誘人的開發(fā)前景，因此礦體中鈧的開發(fā)具有研究意義。

Ga：鎵具親氟、親氯性,其化學(xué)性質(zhì)與廣泛分布的鋁元素十分類似（稼與鋁在元素周期表中屬同一主族），因鎵在地殼中的含量為0.015%，不以純金屬狀態(tài)存在，通常是作為從鋁土礦中提取鋁或從硼礦石中提取硼時的副產(chǎn)物得到的[5]。在凝灰石樣品中Ga豐度為0.0169%，稍高于地殼含量，但是通過灰分鑒定、多波段長廣線衍射、掃描均未發(fā)現(xiàn)鎵的獨立礦物。同時,對地質(zhì)礦物中粘土礦物進行了掃描反射檢測未出現(xiàn)富集現(xiàn)象,暗示鎵在礦石中的可能是以類質(zhì)同象的形式存在于礦物晶格和隨機分布在長白縣的礦體中。鎵由于熔點很低、沸點很高、良好的超導(dǎo)性、延展性以及優(yōu)良的熱縮冷脹性能而被廣泛應(yīng)用到半導(dǎo)體、飛機、電子、化工等領(lǐng)域。

4 結(jié)語

隨著對馬鹿溝礦體重微量元素的開發(fā)研究,礦產(chǎn)資源的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟財U大,其被忽視的潛在礦藏優(yōu)勢最終將得到大范圍的認(rèn)可。

長白縣是我國唯一朝鮮族自治縣，如能大量開采、充分應(yīng)用當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)資源,無論是從當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、還是民族團結(jié)發(fā)展的角度考慮都十分重要。