鉬的化學性質和地球化學研究論文范文

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1鉬資源形勢

世界上3個產鉬大國———美國、中國和智利。在20世紀90年代，美國無論其勘查成果和產量均為世界第一，中國第二。但90年代下半葉，尤其是21世紀以來，美國采取保守的找礦開發戰略，轉以進口為主。中國在這一階段的鉬礦產業獲得了長足發展。特別是2005年以來中國陸續發現并探明5個超大型及數十個大、中型鉬礦床，使得我國目前超大型鉬礦床達到10個，事實上中國已成為世界上第一產鉬大國。美國鉬資源豐富，勘查程度亦較高，但其堅持不出口、不污染環境和穩步開發原則，1996年前鉬產量一直居世界第一，1996年后開始有意識放慢開發和生產，轉以進口為主。中國以鉬產量高而著稱，在1996年后鉬產量和出口量開始穩居于世界第一。中國的鉬產品1／3即可滿足國內需求，2／3用于出口。18年來，我國鉬外貿始終保持良好的順差，由國內鉬生產企業將鉬精礦加工成氧化鉬或鉬鐵，出口目的地是歐洲市場及美、日、韓、荷（臺）等國和地區。盡管歐盟不斷對中國鉬產品實施反傾銷并加收高額關稅，然而歐洲各國鉬生產能力總和遠小于中國，加之歐盟對鉬需求的缺口較大，中國事實上已占領歐洲市場，同時，美洲市場也部分接受中國的出口產品。

長期以來，世界鉬資源形勢始終以正弦曲線的形式發展。迄今為止出現過3個波峰。1979年氧化鉬出現過33．00美元／磅鉬的高勢；至1981年開始下滑，1992年跌入低谷，為2．50美元／磅鉬；1994年重新抬頭，氧化鉬價格升至18．00美元／磅鉬，隨后又下滑；至2003年下半年，全球鉬市場又重新崛起，氧化鉬價格迅速攀升至30美元／磅鉬，至2005年5月，歐洲市場氧化鉬價格為38．5～40美元／磅，美洲市場為38～39美元／磅，創下歷史之新高，高位運行至2008年上半年。目前，全球金融危機造成市場運行機制不暢，企業經濟下滑，但全球金融危機已歷經6年，鉬礦產業第二個春天可望可及，企業的騰飛尚可展望。由于國內對鉬礦山的大力治理整頓，雖然規范了鉬礦的勘查開發市場，有力地保護了礦產資源，但客觀上也限制和制約了鉬產品生產速度從而加大了世界鉬需求的缺口。目前，我國一批新礦床勘查正好適應了這種形勢。只要我們做好了鉬資源戰略儲備，待鉬礦產業第二個春天來臨，我國必將再一次為世界鉬業的需求和發展做出突出貢獻。

2鉬的礦物及其地球化學特性

2.1地球化學特性

鉬位于周期表內鉻系列，在第六副族內。為偶數原子序數，偶數原子量和大部分偶數同位素的情況下，鉬的特征是電子層結構的不對稱。同時第二個外電子層沒有被充滿，離子結構處于不等量子狀態和它的不對稱性，從而引起鉬的親鐵性，離子強極化作用化合物的特征、顏色及其特有的順磁性。鉬的親鐵性，表現在鉬原生礦物主要為硫化物，一般不形成復硫化物。鉬的強極化作用還影響了鉬化物的揮發性。在氟充足的情況下，鉬能和二氧化硅、鎢、鈾一起進入汽化熱液中，在自然條件下一般為四價和六價。鉬的原子半徑為0．14nm，與鎢的原子半徑0．141nm極相近，二者均為變價元素，主要有4＋與6＋兩種價態，Mo4＋＝W4＋＝0．068nm，Mo6＋＝W6＋＝0．05nm，因此兩者地球化學性質極為相似，鉬原子的電子層結構為2－8－18－13－1，這也可以說明鉬的價態變化以及為什么鉬的4價和6價化合物具有最大穩定性。按前蘇聯地質學家維諾格拉多夫的研究成果，鉬在地殼中的克拉克值為1．5×10－6，而鉬在各種巖類中的含量如下：中基性巖漿巖為0．78×10－6；酸性巖為1×10－6；砂巖為0．4×10－6；粘土巖為0．7×10－6。鉬在巖漿中表現為較強的親硫性，而親氧性較差。在原生－內生巖漿成礦作用過程中，鉬以四價態的硫化物出現，而在氧化帶中則是生成六價的氧化物。我國中生代燕山期各大地構造單元的地幔柱活動中，上地幔拉斑玄武巖漿經深大斷裂上升并對下地殼的充分熔融和演化，轉化為強酸性熔漿，在與地球深層地下水的結合階段，巖漿熔融階段結束，鉬則富集于巖漿期后熱液中；鉬常與錫、鉍、鎢、鈹和錸共生。我國10個超大型斑巖型鉬礦大部為單一鉬礦床，其形成機制是相同的。而在大理巖或矽卡巖作為部分賦礦圍巖時，鎢、鉬均可富集為工業礦床，甚至還可共生其他礦種。

2.2巖漿的化學構成和礦元素

2.2.1巖漿的化學構成

（1）造巖元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K8種元素其總量在90％以上，每種元素含量均在1％以上［2］，與成鉬關系密切的酸性巖漿富Si、Al、K、Na。（2）微量組分元素：在巖漿巖中經常存在，含量在1％以下的有Ti、Ma、P、S、H等，而W、Sn、Nb、Li、Zr、Cu、Zn、Pb、Co等可形成付礦物。含量更低的有Mo、Re、Th、U等混入于造巖礦物晶格中或成為類質同像存在于造巖礦物中。揮發性組分：在深部巖漿結晶或噴出的過程中逐漸聚集或散逸。根據火山氣體及巖漿期后氣液活動產物及包體成分鑒定，其中主要是H2O、H和OH、H的作用隨深度H2增加而加大。OH和H2O隨深度而減小。一般在巖漿中的含量不低于1％～3％，不超過10％～20％；其他揮發分有CI、HCe、HF、S、SO2、B（OH）2、NH3、CO3、Co、CH4、H2、N2、H2S等，Mo、Hg、Fe都可以形成。總之，揮發分在結晶分異中形成殘余溶液。

2.2.2礦元素

（1）成礦元素：W、Mo、Sn、Nb、Be、Bi（微量），Be、Bi在巖漿中轉化可集中成礦。（2）控礦元素：O、Si、Al、Ca、Fe、Mg、Na、K對形成不同的礦床類型起控制作用。（3）運礦元素：揮發性元素是成礦物質攜帶劑，如Cl、F、B等，其中B、Cl均與Mo化合成絡合物。揮發分的多少、分離時間和方式對成礦有很大影響。

2.2.3鉬在侵入巖中的分布及存在性狀在花崗巖的各種造巖礦物中，Mo主要賦存于堿性長石（鉀長石系列）、鈣長石輝石、角閃石、黑云母中，尤其是鈦鐵礦的Mo含量最高，鋯石、磷灰石等礦物也都含有鉬，但79％則集中于長石中，石英中含Mo很少。Mo在堿性長石等主要造巖礦物中存在主要有3種形式。即①置換三價鋁；②置換三價鐵；③置換四價鈦。總的看來Mo的存在主要是由于置換上述礦物晶格中離子半徑相近的元素以類質同像的形式出現。

2.2.4鉬礦物的種類、主要特征及分布鉬在地殼中的豐度不高，因此其礦物分布也不十分廣泛，已知含鉬礦物達20種之多，但僅有4種具工業價值，即輝鉬礦、鉬酸鈣礦、鉬酸鐵礦和鉬酸鉛礦，其中又以輝鉬礦一種礦物工業價值最高，分布最廣，世界開采量中其占90％以上。輝鉬礦化學成分MoS2，其礦物常呈大小不等的鱗片狀，帶深藍的鋼灰色，并具很強的金屬光澤，條痕呈墨綠色，晶體屬六方晶系，具層狀構造，鉬離子介于兩層硫離子之間，這種3層構造之間具有較強的關系，由此形成輝鉬礦一向完全解理。輝鉬礦的化學成分比較穩定，其中鉬含量59．96％，含硫40．04％，但有時可含少量錸（Re），因為錸的離子半徑與鉬相近，因而錸常在輝鉬礦晶格中以類質同像混入物形式出現。輝鉬礦的形成溫度范圍很廣，從常溫一直到高溫均可形成（多出現于高溫礦床），所以輝鉬礦是一種多型變體，在中溫熱液350℃以下即可形成非晶質MoS2，而在350～600℃即可形成3R型MoS2，600℃以上可形成2H型MoS2。天然輝鉬礦主要是2H型，為六方晶系，為復六方雙錐對稱型，而3R型則為三方晶系。輝鉬礦呈鋼灰色，硬度低易污手，具鉛灰色條痕。表生條件下，輝鉬礦主要與H2O與O2經長期作用形成米黃色鉬華Fe2O3•3MoO3•8H2O。

3鉬的地球化學找礦

3.1小比例尺水系沉積物測量（5萬或20萬）鉬礦床的原始成礦均是在完全封閉條件下完成的［3］，花崗斑巖的侵位深度一般小于3km，因而鉬礦體緊緊圍繞在花崗斑巖微型巖株的頂部產出，其與花崗斑巖頂部起伏形態相“整合”，就像罩于花崗斑巖體頂部的草帽狀，無一例外。表生條件下，礦床經1億～2．5億年［4］的風化剝蝕，一般就會出露地表。而Mo作為長石的類質同像混入物將會產生晶格解離，金屬鉬進入水系，被地表水帶至1～3km距離混入泥沙，通過小比例尺水系沉積物測量，我們會從戰略上圈出鉬礦床的宏觀范圍。此階段的鉬地球化學異常以5×10－6為找礦下限。

3.2大比例尺土壤測量（1萬）在小比例尺水系沉積物Mo異常基礎上，選擇Mo異常強度較高地段開展1∶1萬大比例尺土壤測量，而在新疆、內蒙萬里大草原上則由于在表生條件屬于物理風化所致其土壤化極差，適于采用巖屑測量。但總的采樣深度均是B、C2層物質，即巖礦石半風化剝蝕的殘積物。比較二者的區別，巖屑的外來物質較土壤會稍高，可靠性稍降低。土壤（巖屑）測量所圈出的異常基本代表了鉬礦床深部原始成礦位置。但是不是礦床，還要看其異常特征。從我國近幾年發現和探明的5個超大型鉬礦床土壤（巖屑）地球化學異常與礦床的關系研究的最新成果，10×10－6的異常范圍基本上可認定為礦床主要工業礦體產出范圍。但礦床的大小和品位還要看異常內的梯級帶和高含量樣品點的數量。一般地，梯級帶愈多，高含量樣品數愈多，礦產規模愈大，品位愈高。

4結語

鉬是地球上的稀有金屬，其克拉克值亦很低，形成礦床尤其是形成大礦需富集幾萬～幾十萬倍，因而鉬礦的形成有其獨特的大陸漂移和大地構造條件、巖漿巖的演化條件和一系列源、運、儲等復雜的地質過程。但總的看，我國之所以能成為世界第一產鉬大國，除我國處于古太平洋和古板塊活動形成的伸展條件適宜外，也與鉬的化學性質及其地球化學特性有著根本的必然聯系，中生代燕山期尤其白堊紀是我國鉬成礦的黃金期和高峰期。利用鉬的地球化學特性及由此形成的一系列找礦手段，是我國鉬礦地質工作者長期實踐總結出的行之有效的良好方法。

作者：劉言東單位：河南省國土資源廳信息中心