国内的研究现状、存在的问题及解决途径
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发布时间：2022-04-23 13:19
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时间：2023-05-19 02:32
20世纪60～70年代，我国曾掀起在黑色岩系中寻找“五元素”矿床及铂族元素的*，并在南方取得了进展和突破。初步确定在下列9个层位的黑色岩系中赋存有大型超大型矿床；①中元古代下昆阳群；②新元古代歪头山组；③早震旦世大屋组、南沱组；④晚震旦世陡山沱组；⑤早寒武世牛蹄塘组；⑥早—中志留世；⑦晚泥盆世；⑧早二叠世；⑨晚第三纪中新统等。矿床集中于早寒武及晚泥盆世地层中，形成了5个超大型和为数众多的大—中型锡、锑、重晶石矿床，并初步查明PGE含量比较高的层位出现在晚震旦世陡山沱组及早寒武纪牛蹄塘组。
陡山沱组广泛分布于安徽、浙江、江西、湖南、湖北及四川、重庆北部地区、该组中富有机质的黑色岩系厚达20余米，属潮坪相及沼泽相沉积并与石煤、磷矿、菱锰矿等相伴产出。目前在陡山沱组发现的矿床类型计有：沉积型银钒矿床（湖北兴山白果园）；微细浸染型金锑矿床（鄂南崇阳县方山）；接触交代型银铅锌矿床（安徽祁门县三堡）；沉积改造型钼矿床（湘南安化张家岭）。经前人查证仅在重庆城口、四川万源一带见铂族元素矿化。
早寒武世黑色岩系是我国南方地史转折期大规模缺氧事件产物，具分布广泛、层位稳定特征，常由碳质页岩、碳酸盐岩、砂岩、磷块岩、硅质岩组成，部分地区还见石煤及基性－超基性火山凝灰岩。黑色岩系有机碳含量为5.6%～18.7%，同样还普遍含有以黄铁矿为主的金属硫化物。陈南生等（1986）根据黑色岩系岩相及成矿元素组合特征将该层位多元素矿床分为下列3类：①镍钼多元素矿床；②钒矿床；③沉积再造型铜钼钒铀多元素矿床。PGE查证成果表明具工业意义的矿化主要出现在镍钼多元素类型的矿层中（表3-4）。
Ni、Mo多元素矿层分布于贵州遵义，云南德泽、湖南大庸、慈利、浙江诸暨、富阳、桐庐等地，赋存于碳硅质、黑色岩系底部，呈层状、扁豆状产出，厚度不大（大庸为0.5～1.8m、遵义0.1～1m，最厚2m，织金0.01～0.14m），属陆架近滨－斜坡环境中局限滞流盆地沉积。Ni、Mo多元素矿层硫化物组合十分复杂，计有黄铁矿、白铁矿、硫钼矿、二硫镍矿、辉镍矿、针镍矿、辉砷镍矿、镍黄铁矿、紫硫镍矿、黄铜矿、黝铜矿、闪锌矿、银金矿、钛铁矿等，未见独立铂族矿物，推测为超微细颗粒或碳质吸附状态存在。矿层品位：Ni 1%～5%（平均3.01%）、Mo1%～20%（平均3.48%）、Cu 0.09%、Se 0.28%、Au 0.054～0.38g/t、Ag 7.2g/t，并普遍含Pt 0.2～0.4g/t、Pd 0.26～0.66g/t、Os 0.073g/t、Ir 0.043g/t（分选提纯镍钼精矿中Pt+Pd为1.84g/t）。据梁有彬等（1999）统计报道，∑Pt品位大庸0.602g/t、遵义0.70g/t、织金0.47g/t，最富的贵州天鹅山达1.295g/t（其中Pt 0.58g/t、Pd 0.50g/t、Os 0.19g/t）。
在成因上，过去认为镍钼矿是有机质参与下的沉积矿床，但近年经稳定同位素和流体包裹体研究，支持了海底喷气热水沉积观点；Re-Os同位素年龄为560Ma和541Ma（毛景文等，2002）；包体测温黄铁矿形成温度115～185℃；有机质成热度推算成岩期温度为154～210℃；石英、方解石均一温度为130～200℃。成矿与沉积同时并受局限盆地控制。
我国黑色岩系PGE研究突出了低温地球化学条件下多组分体系的相平衡。在实验模拟中得出：在25～200℃条件下，Pt可以Cl的络阴离子搬运，其量可达×10-9级，而Pd可高一个数量级；在300℃N aCl/H2SO4溶液中，Pt可呈硫化物迁移沉淀。此外，在黑色岩系中，Pt、Ir常与自然金混合，呈超微细态出现。上述实验和测试解释了黑色岩系中未见独立铂族元素矿物的客观现象。
表3-4 中国南方黑色岩系矿床PGE查证成果表 （wB/10-6）
尽管黑色岩系中PGE可以富集成矿的认识已经在理论上得到了确认，在经济开发的前景方面也得到了肯定，即早晚会被开采利用，但目前还存在许多问题：
1.分析测试技术未过关.国外技术保密，国内没有开展对应的研究，严重地影响到勘查评价
黑色岩系中铂族元素矿床的勘查技术在某种程度上类似于卡林型金矿，30年前我国地质工：作者对于卡林型金矿还“一无所知”，后来通过国外实地考察、国内大量找矿工作的投入，终于取得了重大突破，很快在我国西南部的滇黔桂3省交界地区和秦岭陕甘川3省交界地区确立了两个大规模的卡林型金矿成矿集中区，发现了一大批金矿，并且得到了开采。可以说，卡林型金矿目前在中国已经“全面开花”。卡林型金矿之所以取得如此重大突破的一个重要原因是分析测试技术取得突破，尤其是“痕金”快速分析技术过关，并且使类似技术“傻瓜”化，帮助地质人员在野外利用“痕金分析箱”就可以完成找矿“侦察”工作。
PGE目前面临类似情况，即适合于黑色岩系中PGE含量分析测试的技术不但在实验室未过关，更谈不上野外的快速分析。我们在实际工作中进行过对比实验，对采自四川硫磺厂和三大湾的含矿黑色岩系样品分别进行了对比测试，每次测试工作的质量从标样的重现性及其与标样推荐值的对比可以看出是合格的，但前后两次测试之间的结果却有一定的差距（表3-5）。这说明，锍试金富集铂族元素ICP-MS法（孙亚莉等，1997）对于黑色岩系中的PGE来说并不合适，但目前还没有其他方法可以取代。
表3-5 三大湾和硫磺厂同一样品两次分析结果的对比
俄罗斯的科学家通过30多年研究，也明确指出，常规的方法和目前通用的火试金法对黑色岩系中PGE的分析是不适合用的，因为在试样加热过程中，PGE很可能随着C元素的挥发而“丢失”！尽管俄罗斯的科学家已经掌握了相应的分析技术，但他们严格保密，无论是刊物上还是网络上都没有公开相关的测试技术；尽管国内有关研究人员多次建议相关部门设立专门的分析测试研究课题，但一直得不到批准，以至于野外找矿工作停滞不前。因此，我们建议，中国地质调查局及其他有关部门还是应该立项开展黑色岩系中PGE的分析测试研究工作。这不仅仅是一个项目的问题，而是关系到能不能从我国扬子地台周边及新疆东天山、西天山等地广泛分布的黑色岩系中找到铂族元素矿床的重大现实问题。
2.缺乏长期坚持不懈的研究和地质找矿工作
原地质矿产部孙大光*曾经在1977年的全国地质工作大会上专门强调铂族金属是国家的急缺矿产资源，应该加强地质找矿工作。随后在20世纪70年代后期掀起了全国范围内寻找铂族元素矿床的一个小*，并推动了四川杨柳坪和云南金宝山两个铂族元素矿床的成功勘探。但是，到了20世纪90年代，铂族元素矿床的地质找矿工作基本停止。21世纪初.随着地质大调查项目的实施，又一次开展了铂族元素矿床的找矿工作，曾经设立了重庆城口黑色岩系中铂族元素矿床的地质找矿评价等项目，但由于分析测试等方面的原因无果而终。
综观国内外铂族元素矿床的地质找矿经验，没有哪个矿床是在短期内查明其资源量的。即使是美国的斯提尔沃特（Stillwater），尽管在成矿模式的指导下只用了短短一两年时间就发现了矿，但用了10多年时间才初步查明其资源状况，而从查明资源状况到开发利用又花了20多年时间。即使是已经开采的矿床，由于综合评价等方面的原因也会给矿山开发带来波折。如加拿大的伊勒湖钯矿床，1993年开始开采，连年亏损，到1998年几乎关闭，后来在资料二次开发和成矿规律重新总结的基础上，通过重新评价大大地扩大了资源量，选择了类似于斑岩铜矿“低品位大矿量”的开采理念，从而起死回生（施俊法等，2005）。因此，对铂矿来说，短平快项目是不太可能取得找矿突破的。
3.采选冶研究严重滞后
黑色岩系中的铂族元素矿化以“低品位大储量”为特点，因此，采选冶就成为开发此类矿产资源的关键。但目前我们还没有此方面研究成果的报道，尤其是C质吸附PGE的问题亟待解决。本次研究发现，三大湾地区含C质岩系中的PGE可能被C吸附，类似于“碳吸附金”的情况。如何查明PGE与“C”之间的“吸附”机制并把PGE从“C”中解吸下来，不仅仅是一个矿床成因问题，实际上也是一个矿床开发的技术问题。建议首先开展PGE与C的联测研究，即同时测定样品中PGE的含量和C（包括不同类型的“C”）的含量，查明二者之间的相关关系，然后研究C与PGE之间的吸附与反吸附问题，为黑色岩系中PGE的回收提供科学依据。
