碳酸盐岩地区铅锌矿山水系中铅_锌_铜的迁移及其硫同位素示踪_张国平

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长阳复背斜铅锌矿流体包裹体特征与C、O同位素分析

长阳复背斜铅锌矿流体包裹体特征与C、O同位素分析

第31卷第3期2017年 6月资源环境与工程Resources Environment &EngineeringVol. 31,No.3June.,2017长阳复背斜铅锌矿流体包裹体特征与c、o同位素分析万学斌,向萌,张权绪,陈绿森(湖北省地质局第七地质大队,湖北宜昌443100)摘要:长阳复背斜位于湘西一鄂西成矿带中北部,铅锌矿主要赋存层位为震旦系灯影组白马沱段中上部。

研究该区内铅锌矿流体包裹体特征,此包裹体由单相盐水溶液包裹体(LH20)和两相盐水溶液包裹体(L H20+V H20)组成,属于NaCl-H20体系,其均一温度有三个区间,即110 ~ 150丈,160 ~ 185丈,230~285T:,冰点温度为-2.8 ~ -8. 2 T:,盐度为4. 5 ~ 12. 0 w t%N a C l,所代表成矿流体密度为1. 015 ~0.794g/c m3。

通过铅锌矿石C、0同位素测定,区内铅锌矿石中C、0同位素组成较为稳定,C、0同位素变化范围较窄,投影点主要分布在沉积碳酸盐的范围内,反映了成矿流体与围岩的密切联系。

关键词:长阳复背斜;流体包裹体;C、0同位素中图分类号:P618.42;P618.43文献标识码: A 文章编号:1671 - 1211 (2017)03-0266 -06D01:10. 16536/j. cnki. issn. 1671 -1211.2017. 03. 006矿床包裹体中气液相组分是矿床成因的重要的直 接物质证据,它直接参与了成矿作用,与矿床的沉淀机 制密切相关[1]。

长阳复背斜铅锌矿床产于碳酸盐岩 中,对其成因尚有争论。

本文研究长阳复背斜铅锌矿 床包裹体气液相组分特征,并对有关问题加以讨论。

初步研究认为,长阳复背斜铅锌矿床为层控一改造型 铅锌矿床,而研究该矿床包裹体气液相组分,对认识区 域铅锌矿成矿规律以及找矿新思路有重要意义。

1区域地质特征长阳复背斜位于湘西一鄂西成矿带中北部,主要 由两个次级背斜和两个次级向斜组成,呈北西西一南 东东向展布,长40余千米,宽20 k m,在白石雄关东约 3 k m处倾伏。

21665037_湘东北正冲金矿床成矿物质来源的S-Pb_同位素示踪

21665037_湘东北正冲金矿床成矿物质来源的S-Pb_同位素示踪

1000 0569/2020/036(05) 1461 76ActaPetrologicaSinica 岩石学报doi:10 18654/1000 0569/2020 05 09湘东北正冲金矿床成矿物质来源的S Pb同位素示踪孙思辰1 杨立强1 张良1 王久懿1 韩松昊1,2 李智琪3 张福3 蔺福强3SUNSiChen1,YANGLiQiang1 ,ZHANGLiang1,WANGJiuYi1,HANSongHao1,2,LIZhiQi3,ZHANGFu3andLINFuQiang31 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 1000832 新华联矿业有限公司,北京 1011163 醴陵市正冲金矿开采有限公司,醴陵 4122001 StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessandMineralResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China2 MacrolinkMineralCo ,Ltd,Beijing101116,China3 TheLilingZhengchongGoldMiningCo ,Ltd,Liling412200,China2019 12 17收稿,2020 03 31改回SunSC,YangLQ,ZhangL,WangJY,HanSH,LiZQ,ZhangFandLinFQ 2020 OriginofZhengchonggolddeposit,northeasternHunanProvince,China:Constraintsfromsulfurandleadisotopes ActaPetrologicaSinica,36(5):1461-1476,doi:10 18654/1000 0569/2020 05 09Abstract TheChangsha Pingjiang(Chang Ping)metallogenicbelt,withagoldreserveof250t,islocatedinthecentralpartoftheJiangnanOrogen Thedepositswithclearore controlfeaturesinthisbeltareoftypicalcharacteristicofthehydrothermallode typegolddepositshostedbymetasedimentaryrocks Sofar,theoriginofthelargegoldresourceandthegenesisofthesegolddepositsareunclear TheorebodiesoftheZhengchonggolddepositareprimarilyhostedbyNeoproterozoicmetasedimentaryrocksandintrudedbysmallintrusivegranitoids Therefore,itisanidealresearchareatoidentifythecontributionsofdifferentgeologicalmasstomineralization Basedonthefieldwork,theclassificationofmetallogenicstagesandisotopegeochemicaltestofgold bearingsulfideweresystematicallycarriedoutintheZhengchonggolddeposit TheZhengchonggolddepositisstrictlycontrolledbytheChang PingFaultanditssecondaryfaultsystem Theorebodiesarevein typewithNW andNNE strikes Althoughalterationzonationisnotobvious,anuncomplicatedparageneticassemblageandsequenceofmineralsintheZhengchonggolddepositcanbefoundandsubdividedasfollows:(1)theearly orestagewhitebarrenquartz muscovitevein;(2)themainmineralizedstageoffinequartzvein gold pyrite arsenopyrite polymetallicsulfide minorchlorite;(3)thepost orestageofcalcite quartzveins Thepyriteandarsenopyritearetheprimarycarriersforthenativeandinvisiblegoldinthedeposit Theeuhedralpyriteandarsenopyritewithoutdeformationareselectedfortestsinordertoweakentheinterferenceoffinepolymetallicsulfideontheisotopegeochemicalresults Theresultsofleadisotopeingold bearingarsenopyriteare37 867~38 285,15 555~15 663and17 743~18 073for208Pb/204Pb,207Pb/204Pband206Pb/204Pb,respectively,whicharelittlehigherthanthoseof37 774~38 268,15 547~15 660and17 670~18 021inpyrite Theyieldedδ34Sofarsenopyritewasnarrow(-4 7‰~-0 9‰withanaveragevalueof-3%),andlittlehigherthanthatofpyrite(-9 1‰~-1 1‰withanaverageof-4 4‰).Thisindicatestheoxygenfugacityofore formingfluidisabout10-30 7 ThesulfurandleadisotopiccompositionsofZhengchonggolddepositaredifferentfromthoseofitshostrocks,granitoidsandporphyrydeposits,whichshowsthatthemainsourcesofore formingmaterialsingolddepositsarenotfromhostrocksandgranitoids Thegoldmetallogenicmaterialsaresourcedfromthedeepmetasedimentaryrocks,whichcouldbemoremetamorphicanddeeperthanLengjiaxiGroup Combinedwithcomprehensiveanalysisofregionalbackgrounds,depositgeological geochemicalcharacteristicsandthefeaturesofore formingfluids,theZhengchonggolddepositisaorogenicgolddepositKeywords Sulfurisotope;Leadisotope;Ore formingmaterialsource;Zhengchonggolddeposit;Orogenicgolddeposit本文受国家重点研发计划(2019YFA0708603)、国家重点基础研究发展计划“973”项目(2015CB452606)、国家自然科学青年基金项目(41702070)、高等学校学科创新引智计划(BP0719021)、中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室专项基金(MSFGPMR201804)和中国国家留学基金委留学基金项目(201906400040)联合资助.第一作者简介:孙思辰,男,1993年生,博士生,矿物学、岩石学、矿床学专业,E mail:sunsichencugb@qq.com通讯作者:杨立强,男,1971年生,教授,博士生导师,主要从事矿床学及矿产普查与勘探的教学和科研工作,E mail:lqyang@cugb.edu.cn摘 要 长沙 平江(长 平)成矿带位于江南造山带中段,金资源储量达250余吨。

江西德兴银山铜铅锌多金属矿床稳定同位素地球化学研究

江西德兴银山铜铅锌多金属矿床稳定同位素地球化学研究

江西德兴银山铜铅锌多金属矿床稳定同位素地球化学研究吴荔;匡文龙;张志辉;申滔;杨铖;张跃权【期刊名称】《黄金》【年(卷),期】2024(45)2【摘要】针对银山铜铅锌多金属矿床进行氢、氧、硫、铅同位素研究,以判定其成矿物质的来源。

研究结果表明:δD值为-78.9‰~-28.5‰,平均值为-56.5‰;δ18OV-SMOW值为12.10‰~18.70‰,平均值为16.06‰;δ^(18)O_(H_(2)O)值为0.18‰~11.26‰,平均值为8.24‰;反映了成矿流体是岩浆水和大气降水的混合。

δ34S值为-1.04‰~2.71‰,平均值为1.35‰,与矿区赋矿地层张村岩组的硫同位素明显不同,暗示了成矿物质不是直接来自地层,但呈现出明显的幔源硫(-3‰~3‰)特征,与矿区火山-次火山活动有紧密联系。

铅同位素206Pb/204Pb=17.890 0~18.319 0,207Pb/204Pb=15.528 0~15.602 5,208Pb/204Pb=38.025 2~38.445 0,表明铅来源为壳幔混源,矿石与岩浆岩具有亲缘性。

【总页数】7页(P68-74)【作者】吴荔;匡文龙;张志辉;申滔;杨铖;张跃权【作者单位】湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院;江西铜业集团银山矿业有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TD11;P618.51【相关文献】1.关于银山矿床成矿作用的几个问题--兼与《江西银山铜铅锌金银矿床》的作者商榷2.江西九瑞地区东雷湾矽卡岩型铜多金属矿床流体包裹体特征及稳定同位素地球化学研究3.江西银山铜铅锌多金属矿床闪锌矿的标型特征4.江西银山铜金铅锌银多金属矿床地球化学异常模式初探5.江西德兴银山多金属矿床稳定同位素地球化学特征因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

秘鲁中央安第斯山凯赛佩耳凯银—铅—锌—铜矿床中气液包裹体和稳定同位素的研究

秘鲁中央安第斯山凯赛佩耳凯银—铅—锌—铜矿床中气液包裹体和稳定同位素的研究

秘鲁中央安第斯山凯赛佩耳凯银—铅—锌—铜矿床中气液包裹体和稳定同位素的研究R.O.Rye;F.J.Sawkins;卢焕章【期刊名称】《地球与环境》【年(卷),期】1975(0)5【摘要】秘鲁凯赛佩耳凯(Casapalca)银-铅-锌-铜矿床是脉状硫化物矿床。

它们呈脉状分布于第三纪红层和火山岩中。

该矿床主要由黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和黝铜矿组成,伴生有石英和少量方解石脉石。

通过对该矿床的共生组合的研究,认为该矿床可以分为三个不同的成矿阶段:(1)主要的硫化物成矿阶段,它以简单的硫化物和石英(占整个矿脉的80%以上)为特征。

(2)晚期的硫化物——各种醋酸盐阶段(占整个矿脉的15%左右),(3)硫化物成矿期后的方解石阶段(占整个矿脉的5%以下)。

详见图1。

作者用气液包裹体和稳定同位素的方法对该矿床进行了研究得出下述成果。

【总页数】2页(P29-30)【关键词】铜矿床;有色金属矿床;气液包裹体;成矿阶段;稳定同位素【作者】R.O.Rye;F.J.Sawkins;卢焕章【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.西藏斯弄多银-铅-锌矿床流体包裹体研究和稳定同位素特征 [J], 李海峰;唐菊兴;丁帅;李壮;胡古月;谢富伟;周会林;杨宗耀;施硕2.华北地台北缘及北邻地区铜、铅、锌、锡矿床流体包裹体研究 [J], 王莉娟3.略阳东沟坝金、银、铅、锌、黄铁矿-重晶石型矿床的成因——成矿物理化学条件及稳定同位素地球化学研究 [J], 汪东波;李树新4.内蒙古阿扎哈达铜铋矿床流体包裹体和碳氧硫铅同位素地球化学研究 [J], 王银宏; 刘家军; 张梅; 张方方; 王康; 咸雪辰; 郭灵俊5.豫西熊耳山金矿床和银(铅)矿床铅同位素研究 [J], 陈旺因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

金属矿床成矿物质来源的几种常用同位素地球化学研究

金属矿床成矿物质来源的几种常用同位素地球化学研究

金属矿床成矿物质来源的几种常用同位素地球化学研究毛光周;王向军;邓冰红;曹明平;刘晓通;安鹏瑞【摘要】金属矿床成矿物质来源是矿床地球化学工作者最为关心的问题之一.不同矿床成矿物质来源不同,同种矿床甚至同一矿床成矿物质来源也会有不同.成矿物质来源包括成矿元素和成矿流体两方面,目前常用的研究方法主要是同位素地球化学分析.通过研究六种常用同位素(氢、氧、硫、钕、锶、铅)的组成和演化特征,简述同位素在金属矿床成矿物质来源中的应用及注意事项,为矿床成因、成矿模式等研究工作以及同位素方法的合理运用提供参考.【期刊名称】《山东科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】11页(P19-29)【关键词】金属矿床;成矿流体;成矿元素;同位素;物质源区【作者】毛光周;王向军;邓冰红;曹明平;刘晓通;安鹏瑞【作者单位】山东科技大学地球科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学地球科学与工程学院,山东青岛266590;浙江大昌建设集团大昌爆破工程有限公司,浙江舟山316000;山东科技大学地球科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学地球科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学地球科学与工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】P597成矿物质来源是研究矿床成因,建立成矿模式等工作的基础[1-4]。

广义的物质来源指成矿元素及其搬运介质——成矿流体,因而成矿物质来源可分为成矿元素和成矿流体两方面[2,5-6]。

二者有时同源,有时异源。

矿床通常具有成矿物质多源性、成矿作用多期性的特点。

成矿物质来源是矿床地球化学、成矿规律学的基本问题之一,也是成矿作用研究的重点[2,7]。

金属矿床物质来源研究主要采用构造地质学、矿床学、流体动力学以及地球化学等理论,探讨成矿物质的宏观及微观信息[8-10]。

同位素地球化学在金属矿床成矿物质来源研究中具有重要作用,通过同位素在地质体中的分布及其运动规律研究,解释岩石和矿石的物质来源及其成因等地质问题[11-17]。

某铅锌矿铜铅分离试验研究

某铅锌矿铜铅分离试验研究
L 前沿技术 eading-edge technology
某铅锌矿铜铅分离试验研究
胡耀山
(山西紫金矿业有限公司,山西 忻州 034000)
摘 要 :某铅锌矿山铜铅混合精矿采用活性炭再磨脱药,重铬酸盐抑制铅矿物进行铜铅分离,工艺指标差且重铬酸盐
对环境污染严重。本试验采用硫化钠 + 活性炭进行脱药,并采用环保有机高分子化合物 ZJ201 为方铅矿抑制剂对铜铅混
钠、CMC、次 氯 酸 钙。Z-200、ZJ201、硫 酸、2# 油 为 工 业
级,其他为分析纯。
表 1 试样主要化学成分分析 /%
元素
Cu
Pb
Zn
S
Fe Au(g/t)
含量
3.12 43.65 0.12
28.6 19.23 0.27
元素
SiO2
Al2O3 MgO
K2O
As Ag(g/t)
含量
3.18
程使用更为广泛,浮铜抑铅的原则流程见图 1。本试验采用
浮铜抑铅的原则流程,重点研究脱药方法,以及寻找方铅矿 新型抑制剂,尽可能减少铜、铅精矿互含 。 [7,8]
1 试验 (1)试验样品。试验样品为内蒙古某铅锌矿含铜铅精矿,
试验用水采用现场选厂回水,样品化学成分分析结果见表 1,根据表 1 可知,铅精矿含铜 3.15%,具有一定回收价值, 因此,有必要进行铅精矿提铜研究。黄铜矿为主要铜矿物, 方铅矿为主要铅矿物,脉石矿物含量极少,因此,铅精矿中 回收铜矿物,关键在实现黄铜矿和方铅矿的浮选分离。
1.36
0.25
0.16 <0.01 3.85
(3)试验方法。黄铜矿和方铅矿都具有较好的天然可浮
性,二者可浮性差异小,铜铅分离主要分为浮铜抑铅与浮铅

湘南宝山铅锌银矿床硫同位素的地球化学特征及地质意义

湘南宝山铅锌银矿床硫同位素的地球化学特征及地质意义
第 54卷 第 1期 2018年 1月
地 质 与 勘 探 GE0L0GY AND EXPL0RAT10N
Vo1.54 No.1 January,2018
湘 南 宝 山铅 锌 银 矿 床 硫 同 位 素 的 地 球 化 学 特 征 及 地 质 意 义
章 勇 ,罗建镖 ,孔 华 ,全铁军 ,奚小双
铜钼 矿石 和裂 隙充 填 型铅锌 矿石 中的金属 硫化 物进 行硫 同位素 的研 究 ,运 用 10001na 一6弘S图解 计 算 得 出高温 与低 温两个 阶段 的总硫 同位素 组成 的数 据 ,反映成 矿热液 中硫 的来源 。
2 矿 区地 质 特 征
宝 山铜 铅锌 多金属 矿床 位于湖 南省郴 州市 桂 阳 县 ( 余 田桥 组 (D s)、锡 矿 山 组 (D );石 炭 系 下 统 孟 公 坳 组 (C m)、石 磴 子组 (c s )、测 水 组 (C。c)、梓 门桥 组 (C z);石炭 系 中上统 壶 天 群组 (C ,h)。铜 铅 锌 等 金 属矿产 主要 赋存 于石磴 子组灰 岩 、测 水组砂 页 岩 、 梓 门桥组 白云岩 中。
1 引 言
湖南 宝 山多金属 矿床是 湘南 地 区典 型 的规模 较 大 的矽卡 岩型 矿床 ,出产 的金属 资源种类 繁 多 ,主要 有 Cu、Mo、Pb、Zn、Ag等 (廖 廷 德 ,2009;黄 富年 等 , 2015)。 国 内 外 学 者 对 宝 山 矿 区 的 S、Pb同 位 素 已 经做 过 比较细 致 的研 究 ,其 内容 主要 集 中在 :(1)计 算 各金 属硫化 物 中”s的千分偏 差 ,得 到 不 同矿物 的 硫 同位 素组成 (祝新 友 等 ,2012;鲍 谈 等 ,2014);(2) 结合 铅 同位素 的特 征 ,推 断成 矿 流体 来 源 (张 志 等 , 2013;丁 腾 等 ,2016)。 但 是 对 于 成 矿 流 体 总 硫 ( S: )同位 素组 成研 究程 度 不 高 ,而 关 于 矿床 硫 源 的讨 论 应 以硫 化 物沉淀 期热液 的 总硫 同位 素组成 为 依 据 (张志 辉 等 ,2013),因此 本 次 研 究 选 择 矽 卡 岩

黔西北地区铅锌矿床流体包裹体与硫同位素地球化学研究

黔西北地区铅锌矿床流体包裹体与硫同位素地球化学研究

黔西北地区铅锌矿床流体包裹体与硫同位素地球化学研究朱路艳;苏文超;沈能平;董文斗;蔡佳丽;张正伟;赵海;谢鹏【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2016(032)011【摘要】黔西北铅锌成矿区位于扬子地块西南缘,矿床产于不同时代的碳酸盐岩建造中,其矿物组合和热液蚀变特征类似于MVT型铅锌矿床.本文通过对该区部分铅锌矿床的矿石显微岩相学结构、矿物学与地球化学、脉石矿物和闪锌矿中流体包裹体岩相学与显微测温学以及硫同位素地球化学等研究,确定了该类型矿床成矿流体的性质及其成矿过程.结果表明,黔西北地区不同赋矿层位铅锌矿床具有相似的成矿流体特征,为中低温(160 ~260℃)、较高盐度(10%~ 22% NaCleqv)、含有低密度的CO2、CH4和N2的卤水,不同于MVT型铅锌矿床成矿流体特征;硫同位素地球化学研究揭示,这些铅锌矿床硫化物的δ34S范围均落在对应赋矿地层时代蒸发岩中的硫酸盐和生物成因硫化物的δ34S演化曲线上或其附近,表明这些铅锌矿床硫化物中的S可能主要来源于对应地层本身.结合地球化学热力学分析,认为Pb、Zn等成矿元素的Cl络合物是成矿元素的主要搬运形式,富含Pb、Zn的成矿流体与赋矿地层中富含H2S还原性流体的混合是铅锌富集成矿的重要机制之一.【总页数】10页(P3431-3440)【作者】朱路艳;苏文超;沈能平;董文斗;蔡佳丽;张正伟;赵海;谢鹏【作者单位】中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳550081;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】P618.42;P618.43;P597.2【相关文献】1.青海锡铁山铅锌矿床硫同位素地球化学研究——深源与海水硫的混合 [J], 祝新友;王莉娟;朱谷昌;邓吉牛;樊俊昌2.青海祁漫塔格虎头崖铅锌矿床流体包裹体、同位素地球化学及矿床成因 [J], 高永宝;李文渊;李侃;钱兵;张照伟;何书跃;刘永乐;张江伟;王亚磊3.河南栾川地区铅锌矿床地质和硫同位素地球化学 [J], 段士刚;薛春纪;刘国印;燕长海;冯启伟;宋要武;涂其军;高永宝;高炳宇4.湘西-黔东下寒武统铅锌矿床流体包裹体和硫、铅、碳同位素地球化学特征 [J], 蔡应雄;杨红梅;段瑞春;卢山松;张利国;刘重秡;邱啸飞5.河南栾川地区铅锌银矿床地质、流体包裹体、同位素地球化学与年代学 [J], 段士刚;薛春纪;刘国印;燕长海;冯启伟;宋要武;高炳宇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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收稿日期:2002201229基金项目:中国科学院知识创新工程项目(K Z CX 22105)。

文章编号:100024734(2002)0320249206碳酸盐岩地区铅锌矿山水系中铅、锌、铜的迁移及其硫同位素示踪张国平 刘丛强 杨元根 吴 攀(中国科学院地球化学研究所,贵州贵阳550002)摘要:铅锌矿的开采使含有铅锌等有害物质的尾矿暴露于地表,这些有害物质通过风化淋滤进入地表水,并影响下游水系,但碳酸盐岩对重金属的迁移有抑制作用。

本文对典型的碳酸盐岩地区———贵州省杉树林铅锌矿下游的河水和沉积物进行了研究,发现水中重金属只是在尾矿堆附近的水体含量高,随着离矿山的距离增大,含量迅速降低。

沉积物铅锌含量在所研究河段一直很高。

硫同位素研究表明,沉积物硫主要来源于尾矿中硫化物,到下游则有其他硫源(如土壤硫、支流悬浮物硫)的加入。

本区大气降水及泉水的(34S 都较低,分别为-3.83‰和+5.50‰,而干流水的(34S 一直保持在+10‰左右,不受矿山影响的支流水(34S 也高至+9.76‰。

这说明水中硫不仅来源于矿山物质,还可能来源于石膏盐层。

本区沉积物的重金属含量、硫含量和硫同位素值对矿山物质的影响有很好的指示作用;而本区水中重金属含量由于受到吸附作用的影响,水的硫含量及同位素值由于受到煤及石膏盐层的影响,可能不适合用来示踪矿山物质的影响。

关键词:矿山水;重金属;硫同位素中图分类号:P618.4;X 142 文献标识码:A作者简介:张国平,男,1966年生,博士研究生,助理研究员,环境地球化学专业。

铅锌矿的开采导致大量含硫化物矿物的尾矿、废矿石暴露于地表。

在地表的氧化作用、淋滤作用及地表水的冲刷作用下,大量有害元素(如Pb 、Zn 、Cu 、Cd )进入周围的水体、土壤中,对环境造成了危害。

近年来,矿山开采引起的环境效应越来越受到人们的重视,特别是酸性矿山水作为有害元素的载体受到了极大关注[1~4]。

在碳酸盐岩地区,由于碳酸盐具有碱性,尾矿和废矿石氧化产生的酸可以很快被中和[5],受矿山影响的水体仍可呈碱性,对重金属的迁移有阻碍作用。

因而,碳酸盐岩地区的矿山污染对环境的影响必然具有特别之处,本文选择贵州西部的杉树林铅锌矿,研究其矿山对下游水系环境的影响特征。

1 简 介 杉树林铅锌矿位于贵州西部六盘水市,是一中型矿山。

矿石矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿,矿石含Zn 10%~20%,Pb 3%~5%,S 20%~30%[6]。

几十年的开采产生了大量的尾矿和废矿石。

周围的小溪流及矿山选矿厂排水经过这些尾矿堆附近,流入竹林河、花地河、补那河,然后流入北盘江(图1)。

从矿山到河流汇入北盘江流经距离约36km 。

区内出露岩石主要为三叠系、二叠系及石炭系碳酸盐岩,支流月亮河的上游还有较大面积的砂质粘土岩、石英砂岩。

2 采样及实验 在矿山下游的竹林河、花地河、补那河的八个点,采集了水样和沉积物样(图1)。

1,2号样采于离废矿石堆不远的下游,3号样采于离矿区不远的一条支流,4,5,6,8号样均采于干流上,7号样采于支流月亮河汇入补那河处。

另外,在矿区外围采一泉水样(0号)和两个土壤样,以作对比。

由于月亮河河水清澈,远离杉树林矿,且上游没有金属矿,7号样可以作为地表水和沉积物的对照样。

8号样点距杉树林矿山最远,约30km ,在沿第22卷 第3期2002年9月 矿 物 学 报 ACT A MI NERA LOGIC A SI NIC AV ol.22.N o.3Sept.,2002图1 矿山水流域及采样位置示意图F ig.1.M ap sh ow ing the m ine water drainage area and sam ple localities.途河段中间有若干小河流汇入。

干流及3号样点支流的水呈灰黑色,多悬浮质,一直到6号样点才变清。

水样采集后,现场测定pH值,当天用0.22μm的滤膜过滤,滤液用硝酸酸化至pH<1后保存。

沉积物带回实验室后在阴凉处自然烘干,磨碎(粒度小于100目)保存。

沉积物的总硫含量和水的S O42-含量用重量法测定。

将重量法中所得的BaS O4用V2O52SiO22铜丝法[7]在900℃下分解,所得S O2用MAT2252质谱仪分析34S/32S值,使用LT B2标准,测定结果换算为C DT标准。

Pb、Zn、Cu含量用原子吸收分光度计(型号PE5100PC)测定。

3 结果与讨论3.1 重金属含量 水、沉积物的Pb、Zn、Cu含量列于表1。

1、2号水样受到选矿厂排水(选矿厂用石灰等物质进行浮选)的影响,pH>12,而其他水样由于所流经地区为灰岩地区,均保持弱碱性。

按照离矿山的距离,水中Pb、Zn、Cu含量的变化趋势见图2,为了便于对比,图中还插入了支流样品3号和7号。

可以看出在6号样点之前,水中的Pb、Zn均明显较高,Pb高于19.1μg/L,Zn高于102μg/L。

从6号样开始,水中的Pb、Zn降至表1 水及沉积物的重金属含量T able1.Heavy metal concentrations of water and sediments样号水/(μg/L)沉积物/(mg/kg) pH Pb Zn Cu Pb Zn Cu07.18ND18.8ND112.876780.0324.3 1.8938201028040 212.11414.654.4 1.00458098202038.7771.7524.319.891656022840114048.0137.2145.8 1.17112802632034058.1719.1102.5ND130202368064068.21 3.7618.6ND3980828026078.15 3.7111.6ND201206088.19 3.1516.4ND26805700220 注:ND表示未检出。

和背景值(7号样)相当,水中Pb降低趋势比Zn 快。

这说明,与Zn相比,Pb相对易于被吸附随颗粒态迁移。

由于水中Cu的含量均较低,故不讨论Cu的活动性。

沉积物(悬浮物)中重金属的释放包括重金属图2 水体中Pb、Zn、Cu含量的变化趋势Fig.2.Variation trends of Pb,Zn and Cu contents in water.052矿 物 学 报 2002年的解吸和含重金属矿物的溶解,释放作用与吸附作用(包含表面吸附和化学沉淀)决定了沉积物(悬浮物)与水体间的重金属行为,两种作用的平衡取决于沉积物本身的特性以及水体的物理化学条件。

由于水体中存在多种金属离子,重金属在水与沉积物、悬浮物间的平衡取决于金属离子的竞争吸附过程。

据研究,在静态条件下,黄河中游悬浮物对Pb 、Z n 的吸附能力顺序是Pb >Z n [8]。

动态平衡实验结果表明,重金属自沉积物、悬浮物释放的能力为Z n >Pb [9]。

这与本文的结果是一致的。

重金属的吸附还受到pH 值的影响。

比如pH >6.2时,水中Pb 以Pb (OH )+占优势,而Pb 的羟基络合物的形成会显著增加铅在高岭石上的吸附[8]。

本区水为弱碱性,更加导致铅难于以溶解态迁移。

图3 沉积物中Pb 、Zn 、Cu 含量的变化趋势Fig. 3.Variation trends of Pb ,Zn and Cu contents in sediments.对于沉积物的Pb 、Zn 、Cu 含量(图3),1、2号样受选矿厂排水的影响,Pb 、Zn 均很高,但Cu 不高(与背景值相差不大)。

3号样Cu 高,可见Cu主要来源于3号样点的上游。

值得注意的是,3号样Pb 、Zn 、Cu 都很高,说明其上游受矿山物质的影响很大。

月亮河(7号样)由于上游没有金属矿的影响,Pb 、Zn 、Cu 含量均很低,故可看作本区背景值。

月亮河由于河水清澈、悬浮物少,汇入干流后使干流沉积物Pb 、Zn 、Cu 含量降低,但降低幅度很小。

总的来说,水中的Pb 、Zn 在6号样点已降低到和作为背景值的7号样点相当,而沉积物在最远的8号样点仍大大高于本区背景值,这说明Pb 、Zn 主要随悬浮物迁移,并逐渐沉淀于沉积物中,这一途径对环境的影响比水中溶解态的影响大得多。

3.2 硫及硫同位素特征 本区沉积物硫的来源包括尾矿、废矿石、土壤中的有机、无机硫以及生物作用来源的硫。

一般来讲,地表水中硫来源于大气降水所携带的硫以及土壤和岩石中溶解的硫酸盐[10]。

而在本区,水中硫还来源于尾矿和废矿石中硫化物矿物的溶解。

沉积物的总硫含量、水中S O 42-含量、硫同位素值列于表2。

表2 水及沉积物的S (S O 42-)含量及硫同位素值T able 2.Sulfur (sulfate )and sulfur is otopes of water and sediments样号水沉积物S O 42-(mg/L )δ34S (‰)S (%)δ34S (‰)023.8 5.501170.710.0117.95+17.832129.610.2015.34+18.153141.216.327.68+12.98489.110.9613.04+16.51591.413.45 6.94+16.46680.18.85 1.54+15.407112.49.760.17-4.32897.210.230.91+13.60土壤1200①-4.43土壤2281①-1.41 注:①土壤S 含量单位为mg/kg.水中S O 42-不易受吸附、沉淀等因素的影响,因而S O 42-影响范围通常大于重金属Pb 、Z n 、Cu ,被用来判断矿山水的影响[11]。

但本区为产煤区,且地层中含有石膏盐层,受高硫煤和石膏盐层的影响,干流与支流的S O 42-含量相当,河水中S O 42-含量变化不大(图4),因而在本区,水中S O 42-含量可能不适合用来判断矿山水的影响范围。

152第3期 张国平等:碳酸盐岩地区铅锌矿山水系中铅、锌、铜的迁移及其硫同位素示踪1、2号沉积物硫含量最高,接近于矿石的含硫量20%~30%[6],硫同位素值也非常接近,说明沉积物中硫基本来源于尾矿、废矿石。

而往下游,则逐渐有其他来源(如其他河流的悬浮物)硫的加入。

由于支流(沉积物硫含量较低)的汇入,4,5,6,8号样的含硫量逐渐降低(图4)。

8号样的沉积物含硫量最低,为0.91%,但仍明显高于本区土壤的含硫量200~281mg/kg ,说明在这一距离仍可以看出矿山的明显影响。

图4 水中S O 42-、沉积物总硫变化趋势Fig.4.Variation trends of S O 42-in water and total sulfurin sediments.矿山来源的硫与其他来源的硫通常有不同的同位素组成,因此硫同位素方法可用来判断水体中硫的来源[12]。

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