中国商代矿物资源利用的几个地球化学谜案

<正>中国夏、商时期已进入青铜时代,广泛利用了铜、锡、铅、金、银、玉石等地球资源。商代青铜器无论在冶炼制作技术上,还是在艺术造型上均达到了今人难于想象的高超水平。然而商代在资源利用上存在着许多难解或不解之谜。如殷     

铅同位素示踪方法应用于考古研究的进展

应用Pb同位素示踪方法对中国青铜时代考古遗址出土青铜器进行研究，在商代青铜器中发现很多器物含有十分罕见的高放射成因铅；将从黄河流域到长江流域出土含高放射成因铅青铜器的这些商代遗址串联起来，可以得到一条“青铜之路”——青铜业所需金属原料以及青铜制品的流通路线。     

商代含高放射性成因铅的青铜器矿料来源与古蜀三星堆在矿业贸易中的地位

含高放射性成因铅是商代青铜器的重要特征,但对其矿料来源的讨论众说纷纭,莫衷一是。笔者等收集了河南郑州商城、山西垣曲商城、湖北盘龙城、四川三星堆、陕西汉中(地区)、江西新干大洋洲、河南安阳殷墟和陕北(地区)覆盖整个商代的8个遗址/地区700件出土青铜器样品的铅同位素组成数据,并与全国606个Pb—Zn、Cu、Sn多金属矿床4025件矿石样品的铅同位素组成数据进行比对分析,探讨商代青铜器的矿料来源和古蜀国在矿业贸易中的地位。研究表明：(1)河南郑州商城、湖北盘龙城、陕西汉中、山西垣曲商城、河南安阳殷墟和陕北6个遗址/地区的青铜器很可能采用了含异常铅和正常铅的两类铅料;而四川三星堆与江西新干大洋洲出土的青铜器则主要采用了含异常铅的铅料。四川三星堆、陕西汉中和陕北3个遗址/地区出土的青铜器很可能采用了含异常铅和正常铅的两类铜料;而河南郑州商城、湖北盘龙城、山西垣曲商城、河南安阳殷墟与江西新干大洋洲出土的青铜器采用的铜料很可能以含正常铅为主,但不排除采用含异常铅铜料的可能性。(2)对比全国Cu、Pb—Zn、Sn及多金属矿床铅同位素资料,商代遗址出土的青铜器中的高放射性成因铅的铅料,最有可能来自四...     

商代含高放射性成因铅的青铜器矿料来源与古蜀三星堆在矿业贸易中的地位

含高放射性成因铅是商代青铜器的重要特征,但对其矿料来源的讨论众说纷纭,莫衷一是。本文收集了河南郑州商城、山西垣曲商城、湖北盘龙城、四川三星堆、陕西汉中（地区）、江西新干大洋洲、河南安阳殷墟和陕北（地区）覆盖整个商代的8个遗址/地区700件出土青铜器样品的铅同位素组成数据,并与全国606个Pb—Zn、Cu、Sn多金属矿床4025件矿石样品的铅同位素组成数据进行比对分析,探讨商代青铜器的矿料来源和古蜀国在矿业贸易中的地位。研究表明：（1）河南郑州商城、湖北盘龙城、陕西汉中、山西垣曲商城、河南安阳殷墟和陕北6个遗址/地区的青铜器很可能采用了含异常铅和正常铅的两类铅料;而四川三星堆与江西新干大洋洲出土的青铜器则主要采用了含异常铅的铅料。四川三星堆、陕西汉中和陕北3个遗址/地区出土的青铜器很可能采用了含异常铅和正常铅的两类铜料;而河南郑州商城、湖北盘龙城、山西垣曲商城、河南安阳殷墟与江西新干大洋洲出土的青铜器采用的铜料很可能以含正常铅为主,但不排除采用含异常铅铜料的可能性。（2）对比全国Cu、Pb—Zn、Sn及多金属矿床铅同位素资料,商代遗址出土的青铜器中的高放射性成因铅的铅料,最有可能来自四川云南交界处的MVT型Pb—Zn矿床;而含高放射性成因铅的铜料,则最可能来自四川云南交界处的IOCG型Cu矿和山西中条山铜矿峪Cu矿床。（3）综合三星堆遗址得天独厚的地理位置,三星堆青铜文明的兴衰时间及其与其他文化交流与贸易往来的路径,推测古蜀三星堆很可能是商代含高放射性成因铅的铅料及部分铜料贸易的大型中转地,商代含高放射性成因铅的青铜器的兴盛与衰落则很可能与三星堆青铜文明的开启与消亡有关。     

安徽铜陵地区块状硫-铁-金矿床的铅同位素特征

笔者测定和解释了安徽铜陵地区赋存于中、上石炭统中的块状硫-铁-金矿床矿石铅和与成矿关系密切的闪长岩体长石铅以及该地层(围岩)全岩铅等的同位素比值及变化特征;通过这些地质体铅同位素特征的对比,提出该地区这种矿床的成矿物质来源于地层;同时通过同一矿床不同矿化类型矿石铅同位素的测定,表明不同矿化类型具有明显不同的铅同位素特征,显示出铅同位素方法利用在矿产勘探中的潜力。     

P点铅及其应用意义

在铅同位素研究中，异常铅是经常遇到并难于解释的问题。在一个矿区或矿带范围内，某些矿床的铅同位素资料中往往显示存在两种类型的铅：具有单阶段演化历史的正常铅和具有两个(或多个)阶段演化历史的异常铅。在常规的铅同位素组成图解上，这两种铅的数据点有时构成异常铅等时线，正常铅则位于等时线上含放射性成因铅最低的位置处。如果这种正常铅能给出合理的矿化年龄，并且该年龄与容矿围岩的成岩年龄基本一致，但显著老于异常铅瞬间增长模式年龄，那么，这种正常铅可能是异常铅等时线的起点，笔者称其为P点铅。显然，异常铅是后期放射性成因铅加入到P点铅形成的，P点铅的模式年龄为异常铅来源区的年龄：利用P点铅及异常铅等时线的资料，可以计算获得异常铅的矿化年龄。因此，P点铅这个概念的提出，为探讨矿化年龄问题开辟了一条新途径。文章还以加拿大和北欧地区某些矿床的铅同位素资料为例，讨论了在实际成矿过程中是否有P点铅存在的问题，讨论了P点铅在矿床成因研究中的重要意义。并给出了如何判断P点铅的具体条件。     

扬子地块南缘锑矿床中矿石铅的组成及其地质意义

锑是我国的特色矿产,扬子地同缘锑带是世界上最大的锑成矿带。铅同位素研究表明,该 锑矿床中矿石铅的组成变化较大,在铅同位素组成图解中,线性分布明显,但它不具有等时意义,而是于低放射性成因铅和高放射成因铅两个端元混合所致,矿石铅属壳、幔混合铅。成矿作用应发生于开放体系之中,深部幔源物质可能参与了锑的成矿作用。     

铅消费规律探索及中国需求预测

本文以全球发达国家近100年的铅消费历史为研究基础,剖析了美国、英国、日本等典型国家的铅消费轨迹,拟合了典型国家人均铅消费量的曲线方程,发现其都具有"S"形消费规律。在此规律基础上,标定了铅消费三个关键点:起飞点、转折点、零增长点,并给出了各个关键点与产业结构、城市化、汽车工业发展之间的内涵解释。运用"S"形消费规律,对中国未来20年的铅需求进行预测,预测了中国铅需求峰值位置,及对应的铅需求量,预测结果显示:2022年前后中国铅需求达到峰值,届时铅需求量约为590万吨,人均铅需求量为4.13 kg,随后铅消费开始缓慢下降。本文在中长期尺度上对中国铅需求进行定量预测,为我国未来铅资源开发规模与冶炼产业结构调整提供宏观背景和依据。     

胶东金矿铅同位素地质特征及成矿年代讨论

对胶东据同位素的系统研究表明,本区据及其金矿床的成矿物质主要来自胶东岩群,燕山期是本区主要成岩成矿期,招远一莱州矿带放射成因铅由西向东有逐渐增高的趋势,这种现象的产生是受本区地层结构和岩石类型制约的。给出了在不依赖于其它同位素测试数据的情况下,利用铅同位素各参量的谐和性解析上交点年龄的方法。从而显示了本区各种同位素测定结果的和谐性、一致性。     

辽宁八家子铅—锌矿床的铅同位素研究

笔者对八家子矿床矿石铅、岩体长石铅和高于庄组沉积地层铅同位素的详细研究表明,矿石铅是由下地壳基底岩石铅、上地壳高于庄组沉积地层铅和高于庄组沉积矿石铅三端元混合的产物。与矿化关系密切的黑云母石英闪长岩浆来自一个铀亏损区,推测岩浆房在下地壳,岩浆上侵过程中同化了部分围岩。矿床成因类型应为沉积—岩浆热液活化型交代充填铅—锌矿床。     

辽北地区金矿床铅同位素地质研究

辽北太古宙变质地体上发育有三类金矿:太古宙锌、铜块状硫化物矿床伴生金矿、太古宙同韧性剪切带变生(质)热液金矿和显生宙岩浆热液金矿。块状硫化物伴生金矿中方铅矿模式年龄平均为2610Ma,其产状反映为活化年龄;其黄铁矿含较多放射性成因铅,存在铅同位素后期增长效应,模式年龄不具计时意义。变生热液金矿中黄铁矿铅同位素组成特点为~(206)Pb变化很大,~(207)Pb变化很小,~(208)Pb也变化很小,结合黄铁矿产状说明存在铅同位素短期生长效应,而铅源自太古宙绿岩。显生宙岩浆热液金矿中铅同位素均不具计时意义,但各自组成等铅域,在铅构造图解上处于地幔-下地壳线附近。本区金矿铅同位素研究说明,尽管铅同位素在大多数情况下不具计时意义,但结合矿床地质研究尚可标定成矿物质来源和成矿环境。     

茶叶中铅同位素比值的测定方法

为了给铅同位素示踪技术在研究茶叶中重金属铅来源的应用奠定基础,通过大量的茶叶炭化、灰化条件试验和铅的分离、纯化、富集与质谱测定试验,拟定了一套茶叶中铅同位素比值的测定方法:将称好的茶叶置于瓷坩埚中,在电热板上小火炭化完全后,移入马弗炉中灰化,用盐酸溶解灰分,转化为混合酸介质,然后上柱分离解吸,蒸干并上质谱测定.该法打破传统,改用盐酸溶解灰分,克服了用硝酸溶样总是有棕色沉淀物的难点.利用这一流程测得的茶叶样品的 207Pb/206Pb的精度( 2σ)优于± 0.05%. 208Pb强度一般均在 1 V以上.监控分析流程的国际标准物质 NBS 981的 207Pb/206Pb为 0.914 49± 0.000 04(其证书值为 0.914 64± 0.000 33),全流程本底铅为 1.6× 10-8量级.     

铅同位素示踪技术及其在辽宁省矿业环境评价中的应用前景

铅同位素示踪技术是环境地球化学中极具发展前景的研究手段之-.从是否受到污染、污染源示踪、污染程度、污染途径、污染通量、迁移速率、生物可利用性及特定物质运动规律示踪等几个方面对铅同位素示踪技术在环境科学的应用现状进行了简要回顾,并分析了该技术在辽宁省矿业环境中的应用前景.     

辽南地区金矿床铅同位素组成特征

辽南地区是我国重要的金矿化集中区,区内产出大、中,小型金矿２０余处。简要叙述了猫岭,五龙,四道沟,岫岩,新房５个金矿床的地质概况。讨论了它们的铅同位素组成并划分为两大类：第一类具有正常铅的同位素组成,其成矿年龄与辽河群变质年龄相当;第二类具有异常铅的同位素组成。在铅构造模式图上,上述５个金矿床铅同位素组成具有壳源铅的特点。     

利用铅同位素研究山东邹平王家庄铜矿地气物质来源

铅同位素示踪是采用铅同位素作为示踪剂,根据有关岩石、矿物的铅同位素组成和它们之间的关系判断成矿物质来源。笔者利用铅同位素示踪地气物质来源,采用ICP-MS测试方法,对山东邹平王家庄斑岩铜矿区矿石、围岩、土壤等介质的铅同位素组成与地气样品铅同位素特征进行对比,发现矿体上方地气异常样品铅同位素组成与矿石中铅同位素组成基本一致,表明地气异常样品中的铅主要来自深部矿体,且捕集剂空白和其他影响因素对地气异常样品中铅的干扰较小,其铅同位素组成更接近于矿石。     

铅的成矿机理新探索

通过对铅及其氢化物的理化性质，铅矿床矿流体包裹体气液相成分、内生锡矿物的化学成分、铅矿物的共伴生矿物特征等相关问题的研究，认为铅氢化物，铅合金氢化物是铅成矿的主要迁移形式。在强还原、富氢、高压环境下，可随岩浆、热液、热气迁移至地壳浅部。在减压，贫氢，富硫的相对氧化环境；硫化成铅的硫化矿物及其硫盐矿物，或在氢逃逸氧化的贫硫环境；形成铅的单质及铅的合金矿物，并在长期地质事件中叠加，富集成铅矿床。     

影响向海湿地草根层土壤吸附铅、镉能力的因素

利用向海湿地采集的草根层土壤进行吸附铅、镉的热力学实验,结果表明草根层土壤吸附铅、镉的过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附曲线(n=8,p=0.01).吸附铅、镉存在干扰吸附现象,吸附铅的能力约是吸附镉的能力的3倍.而且草根层土壤吸附铅、镉的最大吸附量与土壤中的有机质和铁、锰氧化物含量存在着正相关性.土壤的理化性质是影响土壤吸附铅、镉能力的内在主要因素;pH等是影响草根层土壤吸附铅、镉能力的外部主要因素.     

鞍本地区早前寒武纪地质体铅同位素组成及铀源条件定量计算方法研究

本文对比了鞍本地区前寒武纪铅-锌-银矿区和铀矿区的硫化物矿石和花岗岩长石Pb同位素组成,分别用矿石铅二阶段普通铅法、铅构造模式图解和全岩铅同位素组成三阶段拟合法计算了年龄和全岩原始铀含量。结果表明,矿石铅和长石铅模式年龄约为2000 Ma,在铅构造模式图上投影于2000~1600 Ma间,花岗岩和辽河群全岩拟合年龄为2000~1800 Ma;铅同位素组成显示铅-锌-银来自早元古代辽河群地层,连山关地区明显为放射性成因Pb同位素组成,源于富铀花岗岩。连山关矿石铅年龄和全岩三阶段年龄与该区铀矿床沥青铀矿的年龄基本一致;花岗岩原始铀的得失计算表明,该地区不同地质体均经历了约2000~1800 Ma花岗岩重熔改造,花岗质岩石发生了铀的丢失,是连山关地区铀矿的主要来源。     

活化天然磷灰石用于去除水溶液中铅离子

活化天然磷灰石用于去除水溶液中铅离子刘羽胡文云钟康年（武汉化工学院资源工程系，武汉４３００７３）关键词磷灰石活化除铅铅作为一种具有强烈生物毒性的重金属元素，是国家严格控制的环境污染物。近年来发现，天然和人工合成磷灰石均能去除水溶液中的重金属元素。实验...     

Eichrom Sr树脂用于铀矿浓缩物中铅锶的分离富集研究

铀矿浓缩物的溯源研究在核法证学中具有重要地位,通过测量其中的铅、锶同位素丰度比能为溯源提供部分地理指示信息。对铀矿浓缩物中铅、锶同位素的精准测量主要受制于大量铀与微量铅、锶的分离、富集。本文利用Eichrom Sr树脂对铅、锶的特效吸附性,通过正交试验对影响铅、锶回收率的主要因素(淋洗酸度、流速、体积)进行了优化,确定了最佳淋洗条件;进而利用UTEVA树脂对铀的特效吸附性,与Eichrom Sr树脂联用,实现了铀矿浓缩物中大量铀与微量铅、锶的分离,有效降低了因铅、锶洗脱液中铀含量过高而引起的基体效应。实验结果表明:铅、锶回收率均 90%,铅、锶洗脱液中的铀含量低于500ng,优于文献报道值(48. 8μg)。利用该方法对实际铀矿浓缩物样品进行测量,分析结果显示铅、锶同位素丰度比可以作为铀矿浓缩物的地理溯源判据,为今后建立铀矿浓缩物中铅、锶同位素数据库提供技术支持。