呂曉亮,姚永林,高群

(1.蒙陰縣自然資源和規(guī)劃局,山東 蒙陰 276200;2.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第七地質(zhì)大隊(duì),山東 臨沂 276004)

0 引言

麥飯石別名長壽石、健康石、煉山石、馬牙砂、豆渣石,因其形狀如一團(tuán)大麥飯而得名。宋朝的《本草圖經(jīng)》就已經(jīng)把麥飯石作為藥石記載下來,明代著名醫(yī)藥學(xué)家李時(shí)珍所著《本草綱目》中記載“麥飯石甘、溫、無毒,主治一切癰疽發(fā)背”[1-5]。此外,我國1921年和1969年出版的《中華醫(yī)學(xué)大辭典》,1953年出版的《普濟(jì)方》,1957年出版的《本草綱目的礦物史料》和近年出版的《李時(shí)珍研究》等書中,對麥飯石均有記載[3]。日本曾有全國性的和地方性的麥飯石研究會(huì)等組織,把麥飯石稱之為“健康藥石”“細(xì)胞洗滌劑”,并廣泛應(yīng)用于飲用水凈化與污水處理,人工制成礦泉水等,而且在蔬菜水果保鮮、動(dòng)物養(yǎng)殖、植物栽培、冰箱除臭、化妝品填料等方面也有所應(yīng)用[3-4,6]。1984年3月,我國地質(zhì)工作者開始在內(nèi)蒙古和遼寧阜新研究麥飯石資源,并正式命名“中華麥飯石”及“阜新麥飯石”,我國20世紀(jì)80年代中期也開始了一段時(shí)間的麥飯石熱[7-8]。1987 年,山東省地質(zhì)科學(xué)研究所在以往工作的基礎(chǔ)上,在泰安地區(qū)確認(rèn)了麥飯石礦的存在并進(jìn)行了評價(jià),命名為“泰山麥飯石”。該項(xiàng)工作對山東的麥飯石礦的勘查評價(jià)起到了較大的促進(jìn)作用,之后相繼發(fā)現(xiàn)并評價(jià)了“雪花山麥飯石”“青島麥飯石”“沂水麥飯石”等多處麥飯石礦[8]。通過在蒙山北麓蒙陰縣境內(nèi)現(xiàn)場走訪調(diào)查,蒙陰縣利用麥飯石資源由來已久。為分析研究蒙陰縣麥飯石賦存、礦石特征和開發(fā)利用存在的問題,在蒙陰縣龍鳳峪地區(qū)開展了麥飯石礦詳查工作,基本查明區(qū)域地質(zhì)、礦區(qū)地質(zhì)情況和礦石特征以及礦床開采技術(shù)條件。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)內(nèi)地層不發(fā)育,主要有新太古代泰山巖群,與新太古代結(jié)晶花崗巖共同組成古老的結(jié)晶基底,只出露雁翎關(guān)組斜長角閃巖;寒武紀(jì)長清群,多被中生代巖漿侵入而斷續(xù)分布,自下而上依次為李官組長石石英砂巖,朱砂洞組中層細(xì)晶白云巖、中厚層灰?guī)r,饅頭組粉砂質(zhì)頁巖、長石石英砂巖,張夏組厚層鮞?；?guī)r;第四紀(jì)山前組、沂河組。研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造形式較為簡單,主要以韌性剪切帶為主,以及零星的脆性斷裂構(gòu)造。

研究區(qū)巖漿巖十分發(fā)育,主要出露有萬山莊序列安子溝單元中粗粒變角閃石巖、張家莊單元中粒變角閃輝長巖,泰山序列西官莊單元片麻狀中粒黑云角閃英云閃長巖、李家樓單元條帶狀中細(xì)粒黑云母英云閃長巖,嶧山序列周公地單元弱片麻狀中細(xì)粒含黑云角閃石英二長閃長巖、寧子洞單元斑狀中細(xì)粒含黑云花崗閃長巖,傲徠山序列松山單元中粒二長花崗巖,牛嵐單元輝綠巖,銅石序列西封山單元細(xì)粒角閃閃長巖、南坦單元中粗斑石英二長閃長玢巖,蒼山序列嵩山單元巨斑角閃石英二長斑巖(圖1)。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層和構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地層不發(fā)育,只在東部發(fā)育有第四紀(jì)山前組、沂河組。區(qū)內(nèi)未見明顯斷裂、褶皺等構(gòu)造形式,但巖石中節(jié)理較為發(fā)育,在礦體西段南側(cè)一人工露頭處發(fā)現(xiàn)弱片麻狀角閃石英二長閃長巖中發(fā)育有一組NEE向的節(jié)理。

2.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)大面積巖漿巖出露(圖2),由老至新依次為：

(1)嶧山序列周公地單元。廣泛分布于區(qū)內(nèi),巖性為弱片麻狀中細(xì)粒含黑云角閃石英二長閃長巖,地表風(fēng)化嚴(yán)重,呈灰色—深灰色,新鮮巖石呈灰黑色。主要組成礦物有斜長石45%、鉀長石15%、黑云母10%、角閃石10%、石英15%,是區(qū)內(nèi)麥飯石礦體的主要圍巖。

(2)銅石序列西封山單元。分布于礦體的南北兩側(cè),巖性為細(xì)粒角閃閃長巖,灰色,細(xì)粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要礦物成分有斜長石70%,角閃石20%左右及少量石英等。該單元侵入于周公地單元中,呈巖脈或巖株產(chǎn)出,其中巖脈與周公地角閃石英二長閃長巖接觸面傾向N,傾角60°左右。

(3)蒼山序列嵩山單元。麥飯石礦體即賦存于該單元中。區(qū)內(nèi)共有5處出露,分布在北安、龍鳳峪、馬堂子嶺一帶,分別編號(hào)為：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。巖性為巨斑角閃石英二長斑巖,地表風(fēng)化嚴(yán)重,呈黃褐色沙土狀,新鮮巖石呈淺肉紅色或淺灰黑色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要礦物組成為：斑晶主要為斜長石和鉀長石,含量約30%,基質(zhì)有斜長石20%、鉀長石30%、石英10%、角閃石10%。該單元侵入于周公地單元中,呈巖脈或小巖株產(chǎn)出。

馬堂子嶺—龍鳳峪一帶的Ⅰ號(hào)巖脈規(guī)模最大,地表出露長度約1200m,寬30～90m不等,與圍巖的接觸面傾向NE,傾角40°左右,在巖體內(nèi)部形成一組與接觸面產(chǎn)狀近平行的面理,反映了巖脈脈動(dòng)侵入、層狀流動(dòng)的特點(diǎn)。巖脈與圍巖接觸界線清晰,只在巨斑角閃石英二長斑巖一側(cè)形成了薄層的細(xì)粒淬火邊(冷凝邊),其他未見明顯的蝕變作用。該巖體即為本次分析的麥飯石礦賦礦巖體,詳見表1。

1—山前組;2—沂河組;3—早白堊世蒼山序列嵩山單元巨斑角閃石英二長斑巖;4—中侏羅世銅石序列西封山單元細(xì)粒角閃閃長巖;5—新太古代嶧山序列周公地單元中細(xì)粒含黑云角閃石英二長閃長巖;6—實(shí)測地質(zhì)界線;7—麥飯石礦體編號(hào);8—產(chǎn)狀;9—片麻理產(chǎn)狀圖2 山東省蒙陰縣龍鳳峪地區(qū)地質(zhì)簡圖

表1 麥飯石賦存巖體特征

3 礦石特征

麥飯石賦存巖體巨斑角閃石英二長斑巖較易風(fēng)化,將區(qū)內(nèi)麥飯石礦根據(jù)風(fēng)化程度分為2種類型：風(fēng)化礦石和新鮮礦石,開展礦石成分和礦石溶出吸附特性測試,與中華麥飯石、鄒平麥飯石礦石特征進(jìn)行對比分析(1)山東省地礦工程勘察院,山東省鄒平縣南部地區(qū)麥飯石礦產(chǎn)資源普查報(bào)告,2000年。,其特征分述如下：

3.1 礦石成分特征

3.1.1 礦物成分特征

風(fēng)化礦石呈黃褐色—灰褐色,地表呈砂土狀,仍可辨別原巖的斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,其斑晶主要為斜長石、鉀長石和石英,基質(zhì)主要為長石和角閃石等。巖石風(fēng)化強(qiáng)烈,次生裂隙發(fā)育,原巖結(jié)構(gòu)被破壞,長石類礦物多高嶺土化,角閃石多蝕變?yōu)楹谠颇?并析出鐵質(zhì)。

新鮮礦石呈淡肉紅色至淺灰色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,斑晶主要為斜長石(20%)、鉀長石(10%),少量石英及角閃石等暗色礦物,斜長石斑晶直徑最大可達(dá)1～2cm,基質(zhì)則主要為斜長石(20%)、鉀長石(30%)、石英及角閃石等。

由上可知,風(fēng)化礦石與新鮮礦石礦物成分大體相同,只是在表生作用下,部分長石類礦物發(fā)生水解或水化作用形成新的次生礦物。

鄒平麥飯石含礦母巖為中粗粒輝石二長巖和中細(xì)粒輝石二長巖,中華麥飯石含礦母巖為石英閃長斑巖,其礦物成分均以長英質(zhì)為主,礦石均為斑狀結(jié)構(gòu),龍鳳峪礦區(qū)麥飯石含礦母巖為角閃石英二長斑巖,與之相似。

3.1.2 化學(xué)成分特征

根據(jù)測試分析,龍鳳峪礦區(qū)麥飯石礦不同類型(風(fēng)化、新鮮)礦石的主要礦物組成、化學(xué)成分、微量元素含量大致相同,對人體有益的微量元素硒(Se)、鍶(Sr)、鋰(Li)、鋅(Zn)均高于地殼豐度值,而有害元素鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、鉻(Cr)等含量低于或相當(dāng)于地殼平均值。礦石的主要礦物組成、化學(xué)成分、微量元素及稀土元素含量與鄒平、中華麥飯石基本相當(dāng),有益元素中Sr、Zn、Se與之相當(dāng),Li偏低,有害元素中Pb、Hg偏高,但均低于或相當(dāng)于地殼豐度值。礦石的內(nèi)照射指數(shù)IRa值為0.06、外照射指數(shù)Ir值為0.23,符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566—2010)A類材料要求(IRa≤1.0、Ir≤1.3),其使用范圍不受限制。詳見表2—表5(測試單位：山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,2014年)。

表2 龍鳳峪礦區(qū)麥飯石與鄒平、中華麥飯石氧化物含量對比表 單位：×10-2

表3 龍鳳峪礦區(qū)麥飯石與鄒平、中華麥飯石微量元素含量對比表 單位：×10-6

表4 龍鳳峪礦區(qū)麥飯石(風(fēng)化)與鄒平、中華麥飯石稀土元素含量對比表 單位：×10-6

表5 龍鳳峪礦區(qū)麥飯石(風(fēng)化)放射性指標(biāo)表

3.2 礦石溶出及吸附特征

3.2.1 溶出特征

根據(jù)基本分析及組合分析結(jié)果,在給定測試條件下(粒度200目、固液比1∶20、浸泡2h溶出效果最好[9-10]),風(fēng)化礦石、新鮮礦石均能溶出對人體有益的偏硅酸(H2SiO3),其含量均達(dá)到了界限指標(biāo)要求,其變化系數(shù)分別為68.50%、63.68%,說明礦石溶出偏硅酸(H2SiO3)的性能較穩(wěn)定,且風(fēng)化礦石的溶出效果要優(yōu)于新鮮礦石;有益元素Sr(鍶)、Zn(鋅)、Li(鋰)均有一定溶出,但達(dá)不到界限指標(biāo)要求;有益有害元素Se(硒)有微量溶出,達(dá)不到界限指標(biāo)要求,但也不超過限量指標(biāo)要求;有害元素銅(Cu)、鋇(Ba)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、錳(Mn)、鎳(Ni)、銀(Ag)的溶出量均低于限量指標(biāo)要求;有害元素Sb(銻)、砷(As)、鎘(Cd)汞(Hg)未溶出。詳見表6、表7(測試單位：山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,2014年)。

表6 有用元素溶出結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2.2 吸附特征

將樣品磨為200 目,取20 g放入1 L配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液中(Pb 0.30 mg/L、Cd 0.90 mg/L、Hg 0.003 mg/L、As 0.03 mg/L、Cr 1.50 mg/L,相當(dāng)于生活飲用水上限濃度的10倍[9-11])浸泡24 h。風(fēng)化礦石和新鮮礦石對標(biāo)準(zhǔn)溶液中有害元素均有吸附作用,其中對鎘(Cd)的吸附率97%,對汞(Hg)的吸附率93%,對鉻(Cr)的吸附率最低,但不低于25%,且風(fēng)化礦石對大多數(shù)元素的吸附性能略強(qiáng)于新鮮礦石(表8)。

表8 標(biāo)準(zhǔn)溶液礦石吸附效果分析表

4 蒙陰麥飯石利用現(xiàn)狀

(1)調(diào)節(jié)和改善水質(zhì)。蒙陰麥飯石能顯著改善水中礦物質(zhì)含量,一方面釋放對人體有益的偏硅酸,另一方面能強(qiáng)力吸收鎘、汞、鉛等有害元素,水質(zhì)經(jīng)過麥飯石處理后甚至可以達(dá)到飲用天然礦泉水質(zhì)量要求?，F(xiàn)有1處麥飯石礦泉水采礦權(quán)正常開發(fā)利用,蒙山北麓現(xiàn)存多家麥飯石山泉水銷售企業(yè),個(gè)別農(nóng)戶自打水井日常飲用麥飯石水。

(2)麥飯石與文化旅游相結(jié)合綜合開發(fā)。蒙陰龍鳳峪地區(qū)充分利用麥飯石資源,建設(shè)麥飯石小鎮(zhèn),以麥飯石文化、水文化、民俗文化、道家文化為底蘊(yùn),重點(diǎn)建設(shè)體驗(yàn)旅游、休閑旅游、健康旅游及探險(xiǎn)旅游等綜合開發(fā)為一體的文旅示范區(qū)。一些景觀和展品全部由麥飯石打造,以生態(tài)康養(yǎng)旅游促進(jìn)麥飯石資源開發(fā)利用。

(3)農(nóng)村居民生活起居自發(fā)利用。在過去生活條件比較艱苦的時(shí)期,一些農(nóng)戶利用出露地表的麥飯石加工成塊石自建住房或院墻,解決了建房原料緊缺的問題,利用麥飯石制作石槽、石磨、石碾等生活用品。目前,仍有部分房屋、院墻、石槽、石磨等使用至今,體現(xiàn)了當(dāng)?shù)孛耧L(fēng)民俗,具有一定的體驗(yàn)、游覽價(jià)值。

(4)農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)少量應(yīng)用。一些麥飯石被農(nóng)戶加工成細(xì)粉,用于肥料改良和家畜飼料改善,這些以民間自發(fā)利用為主,沒有形成規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)鏈,經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值偏低。

總之,蒙陰麥飯石資源利用方式單一、粗放,沒有充分體現(xiàn)麥飯石的綜合價(jià)值,麥飯石資源綜合利用缺乏深層次研究。

5 存在的問題及建議

5.1 礦產(chǎn)開發(fā)障礙重重

作為麥飯石母巖,在我國有大量的分布,有著極其豐富的資源,但是否賦存麥飯石并被開發(fā)利用,尚需經(jīng)過嚴(yán)格認(rèn)真的地質(zhì)工作和復(fù)雜精確的理化測試程序來確定。隨著麥飯石產(chǎn)品的逐漸推廣,已經(jīng)形成了一些地方標(biāo)準(zhǔn),如1989年內(nèi)蒙古自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局批準(zhǔn)的《中華麥飯石》(蒙DB523—89)地方標(biāo)準(zhǔn)。目前,尚沒有麥飯石礦產(chǎn)資源勘查的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),雖然勘查方式方法適用于固體礦產(chǎn)勘查規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,但一些基礎(chǔ)工業(yè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)無法確定,只能“一事一議”進(jìn)行工業(yè)指標(biāo)論證,礦產(chǎn)開發(fā)利用障礙重重。山東境內(nèi)泰安、青島、鄒平、沂水、蒙陰等地麥飯石資源豐富,通過與中華麥飯石、鄒平麥飯石礦石特征分析對比,共性特征明顯,具備了建立工業(yè)指標(biāo)地方標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)條件,建議開展山東麥飯石地方標(biāo)準(zhǔn)制定工作,為山東麥飯石資源勘查開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

5.2 測試結(jié)果存在一定局限性

研究蒙陰麥飯石溶出吸附特性時(shí)采用的粒度均是200目(相當(dāng)于74 μm),從現(xiàn)有的麥飯石產(chǎn)品來看,均達(dá)不到200目的粒度,未來麥飯石產(chǎn)品達(dá)到200目的可能性也不大。同時(shí),麥飯石溶出和吸附后水質(zhì)缺少物化作用和毒理試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù),且測試樣品數(shù)量較少。建議根據(jù)未來市場情況合理劃分測試粒度,進(jìn)一步分析溶出吸附特性,同時(shí),開展生物活性作用、免疫功能效應(yīng)及毒理學(xué)效應(yīng)相關(guān)研究,以期對未來麥飯石產(chǎn)品的利用提供更科學(xué)的依據(jù)。

5.3 開發(fā)利用廣度需要拓展

日本、韓國等國家麥飯石產(chǎn)品應(yīng)用比較廣泛,在醫(yī)療、化妝品等領(lǐng)域也有所建樹。目前,蒙陰縣麥飯石利用主要是調(diào)節(jié)和改善水質(zhì),衍生出茶具、餐具等系列產(chǎn)品,缺少精細(xì)化研究和衍生產(chǎn)品。隨著麥飯石粒度降低,麥飯石在農(nóng)牧漁業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、釀造業(yè)、環(huán)境保護(hù)等方面應(yīng)用前景廣闊[12-14],建議深入開展基礎(chǔ)研究,以期形成麥飯石全鏈條利用市場。此外,依托天然麥飯石資源,在不開挖麥飯石的前提下,在培育、提升農(nóng)副產(chǎn)品微量元素含量等方面,也有一定的研究價(jià)值,建議在龍鳳峪地區(qū)開展土壤地質(zhì)調(diào)查,分析土壤成分,深化麥飯石農(nóng)產(chǎn)品研究。

6 結(jié)語

山東省蒙陰縣麥飯石資源豐富,尤以龍鳳峪地區(qū)較為典型,區(qū)內(nèi)地層不發(fā)育,未見明顯斷裂、褶皺等構(gòu)造形式,麥飯石礦體主要賦存于蒼山序列嵩山單元巨斑角閃石英二長斑巖中,賦存條件和主要礦物組成、化學(xué)成分、微量元素及稀土元素含量與鄒平、中華麥飯石基本相當(dāng),在特定測試條件下,具有明顯的溶出吸附特性。蒙陰縣麥飯石資源利用主要依托礦石溶出吸附特性,應(yīng)進(jìn)一步開展麥飯石溶出吸附后水質(zhì)、土壤等方面的基礎(chǔ)研究,并充分利用其與鄒平、中華麥飯石的共性特征,盡快建立麥飯石地方標(biāo)準(zhǔn),為山東省麥飯石綜合開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。