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四酸溶样电感耦合等离子体发射光谱法测定地质样品中的钪

王学伟, 彭南兰, 唐琦平, 金婷婷

王学伟, 彭南兰, 唐琦平, 金婷婷. 四酸溶样电感耦合等离子体发射光谱法测定地质样品中的钪[J]. 岩矿测试, 2014, 33(2): 212-217.
引用本文: 王学伟, 彭南兰, 唐琦平, 金婷婷. 四酸溶样电感耦合等离子体发射光谱法测定地质样品中的钪[J]. 岩矿测试, 2014, 33(2): 212-217.
WANG Xue-wei, PENG Nan-lan, TANG Qi-ping, JIN Ting-ting. Determination of Sc in Geological Samples by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry with Four-Acid Digestion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(2): 212-217.
Citation: WANG Xue-wei, PENG Nan-lan, TANG Qi-ping, JIN Ting-ting. Determination of Sc in Geological Samples by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry with Four-Acid Digestion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(2): 212-217.

四酸溶样电感耦合等离子体发射光谱法测定地质样品中的钪

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    作者简介:

    王学伟,硕士,工程师,主要从事岩石矿物分析工作。E-mail:awxw8248@hotmail.com

  • 中图分类号: O614.321; O657.31

Determination of Sc in Geological Samples by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry with Four-Acid Digestion

  • 摘要: 分析地质样品中钪的含量,国家标准方法是采用过氧化钠熔融,过滤分离后电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定,过程繁琐,样品前处理引入大量盐类且分析结果精度不高,不能适应当前矿产勘查快速准确检测的需要。本文建立了采用硝酸、盐酸、高氯酸和氢氟酸处理样品,ICP-AES测定地质样品中钪的分析方法。选择5%盐酸为溶液介质,干扰元素含量低于2%时运用干扰因子校正法(IEC)优化谱线强度以及适量稀释溶液降低基体效应,提高了分析的准确度和精密度。方法测定范围宽(0.00003%~10%);检出限为0.0016 μg/mL,优于国家标准方法检出限(0.004 μg/mL);方法回收率为97.0%~99.3%,方法精密度(RSD,n=6)为0.4%~2.3%;国家一级标准物质的测定值和标准值吻合,分析结果准确可靠。虽然酸溶法不能完全溶解所有类型的地质样品,但对区域环境条件要求不高、简便快捷,本法以酸溶法替代碱熔法处理样品,避免了待测组分和干扰物质的引入,对ICP-AES测定钪的稳定性有较大改善,适用于批量快速分析地质样品中的钪元素。

  • 赣南是我国乃至于世界上石英脉型黑钨矿最密集产出的地区之一,具“世界钨都”之称。自20世纪50年代以来,前人已对该地区的矿床地质、成矿机制、流体包裹体、成矿物质来源、矿物学以及成岩成矿年代学方面开展了大量的研究,并总结出“五层楼”成矿模式、赣南钨矿成岩成矿作用集中在150~160 Ma等对找矿具有重要意义的成果[1-5]。然而,由于当时测试技术和方法的限制,大多数矿床的成矿及成矿岩体的年龄数据少、精度偏低、误差大,制约了该区大规模成矿作用及其动力学过程的认识。近年来,随着现代测年技术的发展与应用,本区积累了一批高精度的成岩、成矿年龄数据,推动了该区成岩、成矿时代[6-10]和成矿地球动力学背景[11-14]的研究。

    岿美山钨矿床位于江西省南部定南县南西33 km处,是我国赣南著名的四大钨矿山之一,经勘探定为中大型钨矿[15]。由于历经开采-闭坑等历史原因,该矿山并不是前人在区域上研究的重点,已有的研究成果主要集中在二十世纪五六十年代有关成矿地质背景、矿体特征、矿石成分及结构构造等方面,而成矿物质来源、成岩成矿年代学等研究非常薄弱。该矿区作为赣南地区较为典型的石英脉型黑钨矿和矽卡岩型白钨矿共存的钨矿床,资源严重枯竭,主体部分已闭坑,深部、边部、接替资源找矿势在必行,这就要求本矿区成矿机制和找矿模式等方面的研究有待突破。本文选择岿美山钨矿坑道中与矿脉关系密切的隐伏黑云母花岗岩体进行锆石SHRIMP U-Pb定年研究,同时选取黑钨矿-石英脉中的辉钼矿开展Re-Os同位素成矿年龄测定,以期获得精确的成岩、成矿时代,为该区的成矿机制研究提供重要证据,并期望为本区和区域上同类型钨矿床的找矿工作提供新思路。

    岿美山钨矿位处赣南粤北钨矿区南部,华南成矿区南岭有色稀有金属成矿带的东端岿美山隆起边缘[16]。区域上位于太平洋构造域之“南岭东西向构造带”东段与武夷山北东-北北东向构造带南段的复合部位,成矿条件优越[1, 5]。区内地层发育较为完整,除志留系缺失外,自震旦系至第四系均有出露。区域构造复杂多样,具有多旋回、多方向叠加复合的特点。由于受南岭EW向与武夷山NNE向构造带的复合控制和中生代以来滨太平洋构造域活动影响,岩浆侵入活动频繁,造成了本区特征的EW向构造岩浆岩带为主干、叠加复合了NNE-NE向构造为主导的“三纵三横”构造格局。岩体出露众多,分别属于加里东、海西-印支、燕山、喜山各岩浆旋回。这些不同时代的岩体分布受一定构造带控制。其中,燕山期是本区活动的鼎盛时期(占全区岩体总数的70%),出露遍布全区,常呈复式岩体出现,并具多阶段、多期次成岩特点;岩性主要为酸性岩类的似斑状黑云母花岗岩、二长花岗岩、二长花岗斑岩等,以多硅(>70%)、富碱(>8%)、多挥发份、高度分异演化的重熔型铝过饱和花岗岩类为特征,并富含钨、锡、钼、铋、铍等成矿元素,是本区钨多金属矿的重要成矿母岩[1, 7]。目前已发现的绝大多数大中型矿床及矿点集中分布在诸广山东坡和于山两大成矿带中的4个成矿集中区内(崇义—大余—上犹、赣县—于都、龙南—定南—全南、兴国—宁都)[17],本矿床则是龙南—定南—全南矿集区重要的大型矿床之一。

    矿区出露地层以寒武系下统牛角河组浅变质岩最为发育,岩层产状局部受构造影响,沿矿区背斜轴部呈向南凸出之弧形展布;主要呈黑云母绿泥石板岩,绢云母板岩及变质石英砂岩三者互层产出,矿区南部夹有薄层大理岩[18-19]。其中变质砂岩与板岩互层岩系是石英脉型黑钨矿床的赋矿层位,矽卡岩型白钨矿床产于大理岩中[20]

    矿区构造变形强烈,褶皱、断裂发育。褶皱以向南倾没的背斜构造(图 1)为主,背斜轴大致为NNW向SSE倾没,其间发育多期构造断裂以及一系列岩浆岩侵入,平面上形态呈扭曲状,岩层在褶皱变形切相关过程中,应力不均匀,剪切作用显著。断裂构造多分布在背斜区,断裂类型以引张裂隙及剪切裂隙为主,石英脉型黑钨矿产于NNW-SN、NNW-EW向剪切裂隙中,NNW向断裂对矽卡岩型白钨矿错动较明显[18-19]

    图  1  岿美山钨矿区地质略图(据文献[20]改绘)
    1—第四系;2—上泥盆统帽子峰组变质砂岩夹少量板岩;3—下寒武统牛角河组砂质千枚岩与变质砂岩互层;4—时代不明变质岩;5—花岗岩;6—花岗细晶岩;7—流纹斑岩-石英斑岩;8—石英斑岩;9—闪长玢岩;10—矽卡岩;11—石英脉型钨矿;12—破碎带;13—断层;14—不整合地层界限;15—产状;16—背斜轴;17—锆石采样位置。
    Figure  1.  Simple geological map of the Kuimeishan tungsten deposit (Modified from Reference[20])

    区内岩浆岩分布广泛,种类繁多,沿构造裂隙先后有一系列酸-中基性、中深-喷出之岩浆岩发育,如花岗岩、流纹斑岩、石英斑岩、闪长玢岩、煌斑岩脉等。其中广泛产出花岗岩,呈岩基、岩钟、岩枝、岩株等产出,属燕山期的产物,具有多阶段、多期次、活动频繁的特点[18-19]。花岗岩与石英脉型黑钨矿化十分密切,富含钙质的浅变质岩中形成矽卡岩型白钨矿,花岗岩是内生钨矿床的主要矿源岩[16],本区花岗岩主要为黑云母花岗岩,黑云母花岗岩在成岩年代等方面的正确认识对于成矿作用和找矿方向的研究具有重要的地位和意义。

    岿美山钨矿是赣南地区石英脉型黑钨矿和矽卡岩型白钨矿共生的代表性钨矿床之一,其矿体主要分为石英脉型黑钨矿和矽卡岩型白钨矿(图 2),其中石英脉型为主。

    图  2  岿美山钨矿区15号勘探线剖面图(据文献[15]改绘)
    1—下寒武统牛角河组砂质千枚岩与变质砂岩互层;2—闪长玢岩;3—矽卡岩;4—花岗岩;5—断裂构造带;6—断层;7—矿脉及编号;8—钻孔及编号。
    Figure  2.  No.15 exploration line section in the Kuimeishan tungsten deposit (Modified from Reference [15])

    石英脉型黑钨矿体产出于寒武系下统牛角河组,围岩为变质砂岩、变质板岩及变质砂板岩互层。密集矿脉带以马坳为中心,沿NNW向山脊延伸,构成长1750 m、宽100~380 m的矿化带。 走向325°~342°,倾向SW,倾角75°~85°,向下延伸已达700 m[15, 18]。矿带内矿脉按自然排列组合成北部脉组、中部脉组和南部脉组。矿带在水平方向上,中部密集收缩,向南扭曲分散,向北稀疏尖灭。在垂直方向上,北部矿脉向上条数增多,呈树枝状分散尖灭;中部矿脉在中部中段增多;南部矿脉下部中段矿脉较多。矿脉一般近平行产出,局部具弯曲、分支复合现象,也有单脉合并,条数减少,脉幅增大以及形成S型、燕尾状、X型、网状矿体,矿脉厚度沿走向和倾斜方向较稳定,矿脉一般厚度为0.4~1.5 m,矿化不均匀,品位变化系数260%~400%,平均品位WO3为0.612%,矿化基本连续。主要矿石矿物为黑钨矿,次为白钨矿、黄铜矿、黄铁矿、辉铋矿、锡石等;脉石矿物主要为石英及白云母。最主要的围岩蚀变是云英岩化,其次为绢云母化、硅化以及局部的电气石化、萤石化、黑云母化、绿泥石化等。矿石中WO3含量0.3%~1.5%,次生有益组分Cu平均含量为 0.110%,Bi平均含量为0.037%,黑钨矿精矿中Nb2O含量为0.149%,Ta2O3含量为0.041%[15]

    矽卡岩型白钨矿体赋存于寒武系下统牛角河组浅变质岩的大理岩中,集中分布于矿区中心成矿部位——马坳之南,与石英脉型黑钨矿体近于直交,呈似层状扁豆体产出,为复杂的中型规模矽卡岩型白钨矿床。矿体受倾伏褶曲影响,产状变化较大,走向40°~85°、倾角33°~58°。矿体走向延伸200~490 m,据钻探资料显示倾斜延深已达到600 m,矿体厚1.5~8.5 m,沿走向厚度变化较大、沿倾斜厚度较稳定,矿体平均品位0.7%~1.8%[19-20]。矽卡岩型白钨矿床按其展布的相对位置分为南部、西部和北部矿体。南部矿体为矽卡岩白钨矿之主体,资源储量约占90%,南部矿体分布于马坳西南,与脉钨矿体近于直交产出,是该矿床中规模最大,含矿最丰富的矿体。工业矿化深度已揭露至400 m标高,从地表到400 m标高有先膨大后收缩又膨大的深延趋势。西部矿体位于南部矿体西侧约200 m地段,出露标高较低,地表未出露。矿体走向332°,与石英-黑钨矿近平行产出。北部矿体位于南部矿体北侧约320 m地段,规模最小,含矿层由二个扁豆体组成,分别居于大理岩上、下部位,产状与西部矿体近似,倾角更陡。矽卡岩型白钨矿床的主要矿石矿物为白钨矿,次生黑钨矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿;脉石矿物主要为石英、萤石、石榴石、符山石、方解石等。与矽卡岩型白钨矿体密切相关的围岩蚀变主要是矽卡岩化、硅化、云英岩化,次为电气石化、蛇纹石化、白云石化及长石化。矿石多元素分析结果为:WO3 0.692%,Sn 0.052%,Zn 0.18%,Fe 5.23%,Cu 0.193%,Bi 0.02%,Mn 0.43%,Mg 1.64%,Pb 0.03%,S 0.43%,P 0.043%,K2O 2.12%,Ca 11.08%,CaF215.83%,Na2O 0.40%,Al2O310.25%,Ag 16~19.8 μg/g [20]

    锆石SHRIMP U-Pb定年样品(KMSY2)采自岿美山矿区400 m中段46号勘探线V8号矿脉西侧隐伏花岗岩体中(图 1),该岩体侵入于寒武系下统牛角河组,形成一定的角岩化带,样品为中细粒黑云母花岗岩,主要矿物为斜长石、钾长石、石英、黑云母,副矿物为锆石、黄铁矿、磁铁矿、磷灰石等,云英岩化明显。

    锆石的SHRIMP U-Pb法年龄测定在中国地质科学院北京离子探针中心SHRIMP-Ⅱ型离子探针上完成。应用标准样品TEM(417 Ma)进行分馏校正。锆石SHRIMP U-Pb测定年龄原理、样品靶制作和测定流程等详见文献[21]。数据处理、年龄计算由北京离子探针中心采用Ludwig SQUID 1.0及ISOPLOT程序,应用实测204Pb校正普通铅,单个测试数据误差和206Pb/238U年龄的加权平均值误差均为1σ,故此处的岩浆锆石采用206Pb/238U年龄。其中测定的结果用SHRIMP定年标准物质对U-Th和Pb含量及年龄进行校正。

    本次黑云母花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb共测试了12颗锆石的12个测试点,主要测试数据和计算结果列于表 1。被测锆石的阴极发光图像及测点位和相应的206Pb/238U视年龄见图 3。从表 1的数据可以看出所有测定点的U/Pb比值均分布在0.18~0.77之间,都大于0.1,同时在阴极发光图像中,被测锆石内部绝大多数显示较清晰的韵律环带结构(见图 3),一般认为岩浆成因锆石具较高的U/Pb比值,通常变化范围在0.1~1.0之间[22],而变质成因锆石的该比值相对较低(小于0.1)[23-24],因此本次使用的锆石为具有岩浆成因特点,锆石U-Pb测试能够代表黑云母花岗岩的成岩年龄。

    图  3  锆石阴极发光图像、分析点位和206Pb/238U视年龄
    Figure  3.  Cathodoluminescence images,analytical spots and 206Pb/238U apparent age of zircons
    表  1  岿美山钨矿花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄测试结果
    Table  1.  Dating results of SHRIMP U-Pb age for the zircons of granites from the Kuimeishan tungsten deposit
    点号206Pb含量
    (%)
    含量(10-6)206Pb*含量
    (10-6)
    206Pb/238U
    年龄(Ma)
    UTh
    KMSY2-1.10.5819619500.5042.5159.6±2.90.0491±2.30.1699±2.90.02507±1.9
    KMSY2-2.10.1519014410.2441.8162.8±3.00.04866±1.40.1715±2.30.02556±1.9
    KMSY2-3.10.6410657930.7722.8157.3±2.90.0522±2.50.1784±3.10.02480±1.9
    KMSY2-4.10.1449879070.19110163.3±3.00.04936±1.00.1747±2.10.02566±1.8
    KMSY2-5.11.287083230.4714.9155.0±2.90.0453±6.00.1514±6.30.02422±1.9
    KMSY2-6.11.2330229680.3363.1150.7±2.80.0607±3.10.2010±3.60.02401±1.9
    KMSY2-7.10.887751670.2223.7220.6±4.10.0625±2.70.304±3.30.03534±1.9
    KMSY2-8.11.03449813380.3194.0152.3±2.80.05443±1.80.1807±2.50.02408±1.8
    KMSY2-9.10.49353311490.3477.5159.8±3.00.0587±6.30.205±6.60.02539±1.8
    KMSY2-10.11.6939337430.2372.1153.7±2.90.0548±3.80.1837±4.20.02430±1.9
    KMSY2-11.14.8515373000.2033.7153.4±2.90.0550±7.00.184±7.20.02427±2.0
    KMSY2-12.10.5829625170.1864.6159.5±2.90.0554±2.70.1927±3.30.02524±1.9
    注:表内误差为1σ,Pb*表示放射性成因铅。
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    测试锆石中一个最老年龄数据点(图 3中的点号7.1)的207Pb/206Pb年龄为(220.6±4.1) Ma,根据阴极发光图像显示,所测锆石结构较均一,应为残留的碎屑锆石,不参加年龄加权平均。其余11个数据点的206Pb/238U年龄较集中,变化范围为150~163 Ma,在年龄谐和图中(见图 4)获得206Pb/238U年龄的加权平均值为(157.7±2.7) Ma(95%可信度,MSWD=1.9)。

    图  4  锆石SHRIMP U-Pb年龄谐和图
    Figure  4.  U-Pb concocdia diagram of zircon SHRIMP data

    由于岿美山钨矿矿脉中的辉钼矿含量较少,在坑道中较难采集到新鲜的样品,本次使用的辉钼矿样品是在400 m中段不同矿脉的矿石堆上采集的,样号编号分别为KMS400-k-16a(V1号脉)、KMS400-k-16b(V4号脉)、KMS400-k-16c(V8号脉)、KMS400-k-16e(V11号脉)、KMS400-k-16f(V12号脉)。5件年龄样品均为辉钼矿-黑钨矿-石英脉矿石:辉钼矿呈半自形-它形结构,聚片状、浸染状生长在石英脉裂隙或边缘,与黑钨矿、石英为共生关系;黑钨矿呈板状,在矿脉边缘垂直于脉壁,或充填于石英晶洞中而富集成晶簇。辉钼矿和黑钨矿为共生关系,辉钼矿与黑钨矿应为同期形成。

    辉钼矿在实验室无污染环境下,用小钻头钻取辉钼矿粉末,由国家地质实验测试中心Re-Os同位素实验室进行同位素测定。有关样品的化学处理流程和质谱测定技术等参见相关文献[25-29]

    辉钼矿的Re-Os模式年龄测定结果见表 2。Re-Os同位素定年的结果表明,辉钼矿的模式年龄变化于(154.0±3.2) Ma~(158.2±2.8) Ma之间。其中编号为KMS400-k-16a的辉钼矿样品作为平行样测试2次,平行样的测试结果非常接近,说明本次测试结果数据准确。

    表  2  岿美山钨矿中辉钼矿的Re-Os同位素测定
    Table  2.  Re-Os isotopic data of molybdenite in the Kuimeishan tungsten deposit
    样品编号Re(ng/g)普Os(ng/g)187Re(ng/g)187Os(ng/g)模式年龄(Ma)
    测定值2σ测定值2σ测定值2σ测定值2σ测定值2σ
    KMS400-k-16a1726240.14160.00251085152.7890.029154.12.9
    KMS400-k-16a1735210.13390.00281091132.8140.030154.72.8
    KMS400-k-16b413.24.10.07520.0166259.72.60.6850.007158.22.8
    KMS400-k-16c1890250.04780.00251188163.0800.029155.42.8
    KMS400-k-16e4397600.35260.01152764387.1010.094154.03.2
    KMS400-k-16f2274320.03220.00131429203.6790.037154.32.9
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    代表不同矿脉的辉钼矿模式年龄在等时线图上分布近于一条直线,拟合并计算其等时线年龄为(153.7±1.5) Ma(图 5),其加权平均方差(MSWD)为0.16,说明该等时线拟合较好。等时线各点基本都落在线上,表明这些辉钼矿样品为同一阶段的产物,同时等时线年龄与模式年龄接近,说明测试结果是可信的。

    图  5  辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄
    Figure  5.  Re-Os isochron age for molybdenite

    赣南地区因受中生代以来滨西太平洋构造域活动的强烈影响,岩浆活动频繁,尤其是燕山期花岗岩类岩体出露众多,这些岩体是钨锡多金属矿的重要成矿母岩,与钨、锡、钼、铋、铍等矿产的形成关系密切。而与本矿区钨矿成矿有关的侵入岩成岩年龄一直没有确切的数据,故本矿区成岩作用与南岭地区中生代大规模岩浆作用是否同期,是一个亟待研究和确认的问题。

    而通过锆石SHRIMP U-Pb法对矿区的隐伏黑云母花岗岩体进行测定,获得年龄为(157.7±2.7) Ma,表明岩体侵位时期为晚侏罗世,为燕山早期的岩浆活动,与赣南地区近年来获得的大量成矿花岗岩体年龄数据具有相似性,如西华山花岗岩年龄集中在150~157 Ma[3],淘锡坑钨矿与成矿有关的花岗岩年龄为157~159 Ma[30],大吉山与成矿有关的花岗岩年龄为159~161 Ma[31-32],天门山花岗岩的年龄为150~154 Ma[8],九龙脑花岗岩岩体的成岩年龄为155~157 Ma[33]。因此,本次测定的隐伏黑云母花岗岩与区域上的花岗岩是同一期的岩浆作用的产物,为南岭地区中生代大规模岩浆作用的产物。

    Re-Os同位素测年方法是直接精确测定辉钼矿及相关矿化模式年龄的有效手段[25-28]。由于岿美山钨矿一直没有确切的成矿年龄数据,过去只能根据区域上岩体和赋矿围岩来推测成矿时代,不能精确地说明成矿年代问题,为此本文利用与黑钨矿共生的辉钼矿进行了同位素年代学测试,获得了辉钼矿等时线年龄为(153.7±1.5) Ma,由于钨钼为共生矿物,因此本次获得辉钼矿的年龄数据可以代表钨矿的成矿年龄,表明该矿床的成矿时代为晚侏罗世,为燕山早期成矿作用的产物。

    区域上,近年来南岭地区的钨、锡矿通过Re-Os同位素法获得了较多精确的成矿年龄数据,如江西淘锡坑钨矿分别为(157.2±4.8) Ma[6]、(154.4±3.8) Ma[9],江西大余荡坪钨矿为(157.4±1.6) Ma[9],江西大吉山钨矿为(161.0±1.3) Ma[34],湖南柿竹园钨锡铋多金属矿为(154.9±0.4) Ma[35]。这些年龄数据均显示南岭地区的钨锡矿利用Re-Os同位素法测得的年龄数据较接近,而本矿区的年龄与这些年龄是一致的,都介于南岭地区中生代大规模成矿作用的高峰期内(150~160 Ma),说明了本矿区的成矿作用是南岭地区大规模成岩成矿高峰期的一个组成部分。

    本文根据矿区隐伏花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb法获得的成岩年龄,与根据辉钼矿的Re-Os法获得的成矿年龄,二者在误差范围内基本一致,初步表明该岩体为钨矿的成矿岩体。显示了本区为燕山早期的成岩作用和成矿作用的产物,与区域上的成矿作用是一致的。据近些年来赣南地区不断发展和完善成矿模式和成矿机制,认为本矿区深部存在着隐伏矿床的可能,主要表现在以下两个方面。

    第一,矿床深部可能找到大矿体,而且岩体内部有可能存在新矿体。近年来在赣南粤北钨矿床的“五层楼”成矿模式基础上提出的“五层楼+地下室”新模型[36-38],在赣南很多大中型钨矿区的勘探中起到指导作用,例如大吉山的深部存在“69”号花岗岩型钽铌钨铁矿体;崇义淘锡坑钨矿的矿体向下延伸进入岩体,并在岩体内发现了隐伏的云英岩型矿化和石英脉型矿体。而同一区域上的岿美山钨矿目前最深的钻孔只达到550 m,工作程度还比较低,同时地表存在石英脉、云母线等标志,随着矿床勘探深度的增加,存在发现新的矿体的可能性,故本矿区的深部在一定程度上存在着较大的找矿潜力。此外根据南岭和赣南地区深部勘探工程,大脉带向深部继续延伸,在花岗岩体内已发现矿体,深部花岗岩本身和细晶岩脉出现钨钼矿化[38]。本矿区蒲芦合矿段不仅在隐伏花岗岩体中揭露到石英脉,同时在细晶岩脉中发现大量的石英细脉,显示本区蒲芦合矿段随着深度的延伸,钨、钼等金属的矿化有增强的潜力。

    第二,本区矽卡岩白钨矿矿床在深部可能存在新矿体。矽卡岩化主要产于岩体接触带或外接触带上,本区已发现的矽卡岩型白钨矿赋存于寒武纪地层中的大理岩化,主要位于矿区的浅部和岩体的外接触带上。矿区深部受褶皱、断裂构造等影响较大,如果矿区深部有特殊围岩(寒武纪地层大理岩)的存在,即位于寒武系地层和花岗岩体的接触带或褶皱断裂发育的部位就有可能交代形成矽卡岩,即在矿区深部侵入体与钙质岩石接触的地方形成矽卡岩型钨矿床。

    综上所述,矿区深部不仅石英脉型黑钨矿的找矿潜力较大,而且也有找到厚大白钨矿矿体的可能。

    本文通过锆石SHRIMP U-Pb法测试和辉钼矿Re-Os年龄测试,获得了矿区精确的成岩和成矿年龄,中细粒黑云母花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为(157.7±2.7) Ma,而与黑钨矿共生的辉钼矿Re-Os等时线年龄为(153.7±1.5) Ma,显示本区的成岩年龄、成矿年龄均为燕山早期,隐伏的中细粒黑云母花岗岩是成矿母岩。根据获得的精确成岩和成矿年龄表明本区与赣南地区的钨矿成矿作用一致,均为南岭地区中生代大规模成岩成矿作用的产物。

    面对赣南地区大部分钨矿区处于资源危机的现状,开展老矿区“探边摸底”工作、补充资源量的同时开拓找矿新模式的新思路已经迫在眉睫,而岿美山钨矿作为赣南石英脉型黑钨矿与矽卡岩型白钨矿共生钨矿床的典型代表,通过本次的成岩和成矿年代学的研究,显示了该矿区成矿作用与区域上成矿作用的一致性,根据“五层楼+地下室”模型以及该矿区的危机矿山找矿线索,认为该矿区深部具有较大的找矿潜力,并提出赣南地区石英脉型钨矿的深边部存在矽卡岩型钨矿化的可能,可为区域上开展钨矿的深部、边部找矿工作提供一定的思路,同时也对区域上钨矿的找矿工作具有指导意义。

  • 图  1   盐酸酸度对谱线强度的影响

    Figure  1.   Effect of hydrochloric acid on the spectral intensity

    图  2   基体效应对钪测定的影响

    Figure  2.   Matrix effect on Sc determination

    表  1   仪器工作参数

    Table  1   Working parameters of the ICP-AES instrument

    工作参数设定条件
    射频功率1400 W
    观测高度14 mm
    雾化气流量0.90 L/min
    辅助气流量0.30 L/min
    等离子体气流量15.0 L/min
    观测方式轴向
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    表  2   正交试验设计L25(54)优化结果

    Table  2   Optimization of orthogonal experimental design L25(54)

    试验编号辅助气体流量
    (L/min)
    雾化器气体流量
    (L/min)
    射频功率
    (W)
    观测高度
    (mm)
    背景当量浓度
    (μg/L)
    10.200.601000133.67
    20.200.701100140.09
    30.200.801200150.13
    40.200.901300160.01
    50.201.001400170.10
    60.300.601100150.88
    70.300.701200160.33
    80.300.801300170.23
    90.300.901400130.01
    100.301.001000140.02
    110.400.601200171.63
    120.400.701300137.56
    130.400.801400140.09
    140.400.901000150.02
    150.401.001100160.20
    160.500.601300141.22
    170.500.701400150.05
    180.500.801000160.13
    190.500.901100170.22
    200.501.001200131.00
    210.600.601400160.94
    220.600.701000170.58
    230.600.801100131.64
    240.600.901200140.09
    250.601.001300151.32
    k1j3.908.344.4213.88
    k2j1.478.613.031.51
    k3j9.502.223.182.40
    k4j2.620.3510.341.61
    k5j4.572.641.192.76
    k′1j0.781.670.882.78
    k′2j0.291.720.610.30
    k′3j1.900.440.640.48
    k′4j0.520.072.070.32
    k′5j0.910.530.240.55
    Rj1.381.651.832.48
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    表  3   光谱干扰对钪测定的影响

    Table  3   Effect of spectral interference on Sc determination

    干扰元素干扰元素的谱线
    (nm)
    元素浓度
    (μg/mL)
    357.253 nm361.384 nm
    Bi361.38210无干扰无干扰
    Cd361.44510无干扰无干扰
    Ce 357.243,361.370100.00021
    (L357.243 nm)
    0.00002
    (L361.370 nm)
    Cr357.275,361.36710无干扰无干扰
    Cu361.376100无干扰0.000002
    Fe357.200,361.3611000无干扰0.000001
    (L361.361 nm)
    Gd357.194,361.34010无干扰无干扰
    Hg361.36110无干扰无干扰
    Ho361.33310无干扰无干扰
    In357.27510无干扰无干扰
    Mg361.3801000无干扰无干扰
    Mo357.247,361.364100.00003
    (L357.247 nm)
    无干扰
    Ni357.187100无干扰无干扰
    Pb357.2731000.00005无干扰
    Tb357.20710无干扰无干扰
    Th357.239,361.378100.00002
    (L357.239 nm)
    0.00003
    (L361.378 nm)
    Ti361.3761000无干扰0.000002
    U357.187100.0002无干扰
    V357.263100.00004无干扰
    W357.253,361.3791000.0009
    (L357.253 nm)
    0.000082
    (L361.379 nm)
    Zn357.2651000.00005无干扰
    Zr357.247,361.37100.11
    (L357.247 nm)
    无干扰
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    表  4   方法的准确度和精密度

    Table  4   Accuracy and precision tests of the method

    标准物质编号Sc含量(μg/g)相对误差
    (%)
    RSD
    (%)
    标准值6次实测值平均值
    GBW 07406(黄红壤) 15.50 15.62 15.12 15.61 15.410.60.4
    15.17 15.70 15.25
    GBW 07407(砖红壤) 28.00 26.89 27.25 26.70 27.093.22.3
    27.3727.1127.22
    GBW 07302(水系沉积物) 4.40 4.62 4.45 4.49 4.502.31.6
    4.554.504.39
    GBW07304(水系沉积物) 15.40 15.62 15.2 15.35 15.201.30.9
    15.0115.0314.98
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    表  5   分析方法结果对照

    Table  5   Analytical results of Sc by four different methods

    样品编号Sc含量(μg/g)本法与国标的相对误差(%)
    本法现行国家标准方法ICP-MS法1ICP-MS法2
    A0152.053.254.351.01.1
    A0251.250.149.152.01.1
    A0350.152.652.652.02.4
    A049.328.529.610.04.5
    A0563.764.761.866.00.8
    注:ICP-MS法1数据由国土资源部地球化学勘查监督检测中心提供;ICP-MS法2数据由北京矿冶研究院提供。
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    表  6   方法回收率

    Table  6   Spiked recovery tests of the method

    样品名称 Sc含量(μg/g) 回收率
    (%)
    平均回收率
    (%)
    测定值加标量实测值
    钪-11 367.2 845.6 848 97.51 97.79
    500871862100.499.4098.99
    869855.2100.298.62
    1329 1397 97.21 102.2
    10001355137499.11100.599.28
    1340134998.0198.67
    钪-16 33.6 85.2 82.1 101.9 98.21
    5080.979.396.7794.8696.95
    80.278.695.9394.02
    129 126 96.56 94.31
    100131.2133.998.20100.297.53
    121.6140.191.02104.9
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图(2)  /  表(6)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-09
  • 录用日期:  2013-08-17
  • 刊出日期:  2014-03-31

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