磷是粮食种植过程所必需的营养元素,西南地区海相成因的磷矿富含铀等有毒与放射性元素,磷矿的开采开发造成了矿区及其下游环境污染,查明元素在矿区环境中的空间分布与分配机制,对于理解磷的地球化学循环及效应具有重要意义。在之前的研究中本人主要选取西南地区三个典型海相沉积型磷矿区为研究对象,调查了矿床地质特征,查明了矿区土壤、水体、降尘及矿石中各元素含量与空间分布特征,通过比对,综合探讨了三个磷矿区不中各元素的迁移转化行为。通过研究取得如下成果:
(1)昆阳磷矿矿层赋存于下寒武统中谊村组,矿层上覆地层主要为黑色粉砂岩,矿层直接顶板为硅质白云岩,稳定性较好。沱江流域磷矿产出层位有3个,上震旦统“绵竹式”含磷岩系、下寒武统“清平式”磷矿、上泥盆统“什邡式”磷矿。开阳磷矿有两个含矿层位,上磷矿层产于洋水背斜两翼寒武系底部牛蹄塘组黑色页岩中,下磷矿层产于洋水背斜近核部的陡山沱组之中。三个矿区赋存磷矿地层大致相同,成矿年代均为寒武系。
(2)为查明了典型磷矿区不同介质中有害元素的分布特征。针对矿区土壤中放射性元素铀含量进行对比:昆阳6.96μg/g、开阳4.59μg/g、清平2.85μg/g,明显地壳丰度(铀:2.70μg/g)值;河水中放射性元素铀含量为:昆阳0.82ng/mL、开阳0.89ng/mL,小于我国河流平均水平(1.66ng/mL)(不包括沱江2.02ng/mL),但是相对于全球平均水平(0.31ng/mL)明显更高;沉积物中放射性元素铀为:昆阳5.80μg/g、沱江2.50μg/g、开阳5.43μg/g,高于我国水系沉积物背景平均值(2.21μg/g)。此外,对沉积物内的钍含量进行了分析,发现三个矿区钍元素平均值(沱江2.51μg/g、昆阳5.80μg/g、开阳5.43μg/g)均小于钍元素背景均值(9.33μg/g)。
(3)由于沉积型磷矿矿区资源开采导致矿区磷元素主要在地表迁移,其中主要是通过水体为迁移载体,对比三个矿区土壤、水系沉积物、水样和矿石中磷含量,其中沱江流域水体中P含量最大,昆阳磷矿次之;因放射性元素U与P相关性最为突出,对比U元素含量发现沱江流域中U含量最大,开阳磷矿与昆阳磷矿周围水环境中U含量相似,但含量范围开阳磷矿较大;在水系沉积物对比中以昆阳磷矿最大,开阳磷矿次之。昆阳磷矿:矿石中P、As两元素含量范围相似平均含量为9.57μg/g、8.06μg/g。P元素的平均值极高但变异系数并没有大于1,浓度含量在957.12~80.00ng/mL之间。沱江流域:矿石、土壤样品含量中以P元素为主,其含量范围为2352.95~797.10μg/g,变异系数却小于1,整个地区P含量均较高。水中P元素含量范围在110.54~0.30μg/mL,范围较大;沉积物中P元素范围较大为2180.40~237.45μg/g。
总之,磷矿资源的采选活动对矿区环境造成了一定程度放射性影响,对水体的影响尤为明显。在得到以上结论后为进一步探索典型磷矿矿区、赋存的环境、活化性等方面的共性以及各矿区所具备的个性建立典型海相沉积型磷矿成矿模型,查明西南典型磷狂为后续磷矿找矿、矿床开发提供有利支持。
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