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5.成矿特征

求物理化学的趣味话题

古代“宝刀”的秘密

我国古代很讲究使用钢刀，优质锋利的钢刀称为“宝刀”。战国时期，相传越国就有人制造“干将”、“莫邪”等宝刀宝剑，那真是锋利无比，“削铁如泥”，头发放在刃上，吹口气就会断成两截。当然，传说难免有点夸张，但是“宝刀” 锐利却是事实。过去只有少数工匠掌握生产这类“宝刀”的技术。现在我们通过科学研究知道，制造这类“宝刀”的主要秘密就是其中含有钨、钼一类的元素。

事实上，往钢里加进钨和钼，那怕只要很少的一点点，比如百分之几甚至千分之几，就会对钢的性质产生重大的影响。这个事实直到十九世纪中叶才被人们所认识，接着大大地促进了钨、钼工业的发展。有地往普通钢里加进一种或几种象钨、钼一类的元素---合金元素，就能制造出各种性能优异的特殊钢材--- 合金钢。

用焰色反应鉴定黄金的纯度

黄金的纯度在我国亦叫做成色，十份黄金中含几份纯金，通常就称黄金的成色是几。

鉴别黄金的方法有多种，古希腊的阿基米德就曾用浮力的方法为国王莱洛内二世的金冠鉴别真伪；而古罗马人则用试金石来鉴别黄金的纯度。

在我国有“七青八黄九紫十赤”的“成色识金法”，“金入猛火、色不精光” 和“黄金入火，若生五色气者则内有铜也”等。这实际上就是利用灼烧黄金时产生的火焰颜色来鉴别黄金的纯度。我们知道，多种金属或它们的化合物灼烧时能使火焰呈特殊的颜色，在化学上叫做焰色反应。例如常见的几种金属或离子的焰色：钾--紫色，钠--**，锂--紫红色，钡--黄绿色，铜--绿色等。上面说到的用灼烧黄金的火焰颜色来鉴别黄金的方法，就是利用了焰色反应的原理，黄金纯度不同，其焰色亦不同。有兴趣的朋友不妨一试，只要把黄金用浅色火焰灼烧即可。

五颜六色的金合金

黄金是延展性最好的金属。1克金可以拉成长达4000米的细丝。如果用300克黄金拉成细丝，可以从南京出发，沿着铁路线一直延伸到北京。一吨黄金拉成的细丝，可以从地球到月亮来回五次。

黄金也可以压成比纸还薄很多的金箔，厚度只有五十万分之一厘米。这样薄的金箔，看上去几乎是透明的，带点绿色或蓝色。薄到一定程度的黄金，既能隔热，又能透光，所以黄金薄膜可以用作太空人和消防队员面罩的隔热物质。在冬季利用黄金薄膜把太阳辐射中的热射线反射到室中，室内就温暖如春；夏季，在房屋的玻璃外，贴上一层黄金镀膜，可将太阳的绝大部分热射线反射出去，室内不会闷热。

虽然黄金有这么多优点，但是也有不少缺点。比方说，质地软、价格贵、色泽单调。如果黄金同其他金属结合起来，做成黄金合金，既能弥补不足，又使性能更加优良。现代的黄金合金已广泛应用于火箭、超音速飞机、核反应堆和宇宙航行等工业中。此外，用黄金合金制成的金币、金首饰也深得人们的喜爱。我们平时看到的22K、18K金首饰，都是含有不同分量的黄金合黄。

用黄金做成的合金，会变成金**、红色、玫瑰色、灰色、绿色，一直变到白色。绿色的金合金中含75%的金、16.6%的银和8.4%的镉。有一种金铜合金，称作红铜；一种金银合金叫红银。这两种合金用盐溶液处理后，就出现紫色或者浅蓝黑色。

在地壳里金的含量不算少，据估计，大约占地壳的一百亿分之五，但是都很分散，真是“遍地有黄金”！另外，太阳周围灼热的蒸气里有金；陨石里也有金；天上还真有“长满金子”的星星；海洋中金的含量十分丰富，是个“大金库”

首饰钻石的鉴别

直观鉴别

试验——将具有圆钻型切工的宝石擦净，台面朝下，放在一张画有一条线的白纸上，透过宝石观察纸上的线可初步判断宝石是否为钻石。若为标准圆钻型切工的钻石，透过钻石看不到纸上的线（人造钛酸锶、合成金红石同钻石相似没有效应）。而绝大部分仿制品由于折射率不同，都有足够的光线漏出亭部刻面，观察可以看到纸上的线的一部分。

亮度强弱估测——宝石冠部的外反射和经内部全反射折射出光量的能力，称为亮度。将钻石及其仿制品放置于同一光源的同一环境下台面朝上观察，切工精细的标准圆钻型钻石，几乎所有从冠部进入的光线都从冠部反射出来，显示出极强的亮度。而仿制品其折射率和切工均同钻石存在差异，从冠部进入的光线会不同程度地从亭部漏掉，从而使亮度降低。

油性试验——用一支油基墨水的特制笔或圆珠笔，在钻石的台面划一条线，则会留下一条不间断直线。而其他的仿制品不具有亲油性，在划线处留下断续的点线。

水滴试验将钻石及仿制品的台面擦干净，各滴一小滴水珠，观察水珠保持的时间和轮廓。在钻石上水珠将很长时间保持球形，而仿制品上的水滴则会在相对短的时间内散开。

哈气试验——将待测样品和己知钻石样品一同放在玻璃上，对着它们哈气，观察雾气消失情况。钻石上的雾气很快消失，而仿制品上的雾气要消失的慢。

感觉试验——在室温下用舌尖接触钻石及其仿制品时，钻石比仿制品要凉得多。

仪器鉴别

放大检测——在放大镜或宝石显微镜下观察。（一）钻石除极高品质外，一般都含有少量微细矿物包裹体。常见的包裹体有：黑色的石墨、棕色的尖晶石、红色的铬尖晶石、镁铝榴石、无色的撖榄石等30多种。 (二)由于钻石的稀少和珍贵及高硬度，对钻石的切磨是相当讲究的，钻石的切割比例、冠部、亭部角度、都是经过计算得出的。钻石的台面及小刻面是平直的，没有屈曲的现象。棱、角是笔直而锐利的，三条或三条以上的棱严格地交于一点，而仿制品由于硬度低，切工差，棱和角往往是圆滑的。（三）钻石极高的硬度使它很不易被磨损，即使磨损也局限在个别小刻面的棱和角。而仿制品由于硬度低，小面棱被磨损后往往比较毛糙。

热导仪测试——热导仪可以快速、简便、准确地将钻石及其仿制品区分开，尤其是对于镶嵌钻石首饰的鉴别意义更大。不同的物质对热的传导性不同，钻石的导热性是宝石中最好的（导热率为 1000～2600W/m.℃）。将热导仪的探笔头部接触样品，接通电源，依据热电偶上热量传出的速度，由发光二极管显示发亮的数目或液晶屏显示的文字，即可知道钻石的真伪。

反射仪测试——反射仪与热导仪的优缺点正好互补，即热导仪上易混淆的宝石可以在反射仪上明显区分，而反射仪上特征相似的宝石则可通过热导仪明显区分。

X射线荧光仪测试——X射线在宝石鉴定中的应用相当重要。 X射线属于高能射线，会造成宝石晶格损伤，改变宝石颜色，一般情况下不用这种鉴定方法。

电子天平或其他衡器——用电子天平或其他衡器测试裸钻及仿制品的密度是区分它们十分有效而简易的方法。钻石的密度（3.529克/每立方厘米）与绝大多数的仿制品的密度相差较大，仅天然黄玉的密度（3.56克/每立方厘米）同钻石相似。

钻石与仿制品的区别

钻石与天然无色宝石的区分——与钻石最相似的宝石是锆石，因为无色锆石也具有较大的折光率和色散，加工好的锆石也有光芒四射的外表，因而是钻石最好的天然代用品之一。钻石与锆石的区别其实也很简单。钻石是等轴晶系的宝石，没有偏光性和双折射，而锆石则有偏光性和很大的双折射率，从其冠部向下看其亭部的面棱，会发现一条棱变成了二条即出现“双影 ”现象，而钻石绝对仍是一条棱。另外利用硬度法也易区分。只需将要鉴定的宝石刻划一颗合成的蓝宝石即可知，如能划出痕的则是钻石，如打滑、划不动的则不是钻石。其他的天然无色宝石，由于折光率往往较小，因而即使切磨很好，也很难有“光芒四射”和“五彩宾纷”的外表。钻石的折光率是2.42，己超出一般折光仪的读数范围，而一般的宝石，如无色黄玉、水晶等很容易测出其折光率（如其他特征与钻石相似时，一般不测定折光率，以免划伤折光仪）。另外，一般宝石的加工往往不严格，经常会发生漏光现象，而稍大一点的钻石（如30分以上），由于其价值贵重，加工往往严格，一般不会漏光。

钻石与人造仿钻石的区分——另一类与钻石最像的赝品是立方氧化铣，简称CZ。因为这种合成宝石最早是苏联人研制的，又极像钻石，很多人都称之为“苏联钻”（值得注意的是，有的顾客认为苏联的钻石都是的，其实苏联也是天然钻石的大国）。立方氧化锆属等轴晶系，硬度高达8.5 ，折光率和色散也很大，加工好的“苏联钻”也具有火光闪闪的诱人外貌，有时其“美”甚至超过一般加工较差的天然钻石。 要区分天然钻石与其他的人造仿钻石并不困难。（一）所有的人造合成品的硬度都低于9，对于未镶宝石，用刻划硬度的方法即可区分，能刻划合成蓝宝石的就是钻石，反之则不是钻石。用这种方法也可有效区分一些表面镀膜的玻璃仿制品。（二）一般人造代用品的颜色都很“白”、很干净，而天然钻石除了一些96色和VVS以上的高档品外，大多带些**调及可见一些“缺陷”。（三）合成代用品的硬度较低、价钱便宜，因而加工粗糙，磨出的宝石常会“漏光”、出现“毛边”或边棱圆化等现象。

钻石与人造钻石、改色钻石、夹层钻石的区分——第三类赝品是人造钻石，它和天然钻石往往具有几乎完全相同的物理性质，如硬度、折光率、色散等，仅凭感官无法区分它们，较简单的区分是合成钻石内通常合有一些金属矿物包裹体，会有“磁性”，而天然钻石则没有磁性。方法是：在麦克风前放上磁铁，将钻石在麦克风前快速移劲，合成钻石会产生微小的声音，表明有磁性。 钻石的改色是本世纪初“镭”的放射性被发现以后的事。颜色好的彩钻比无色钻更有价值，因而促进了将浅褐色或微**钻石改成彩色钻石技术的发展，区分天然与改色彩钻已成为必耍。从人工彩钻（由辐射或高能加速器轰击产生）的台面向下观察，会出现伞状的一些色圈或暗影，吸收光谱中会有594nm的特征吸收线。另外，其荧光、放射性及导电性与天然彩钻也有一定的区别。 夹层钻石主要是因原料形状特殊，工匠往往将两粒本来较小的钻石“拼合”加工成一颗较大的钻石，而有些是用钻石做顶，水晶或无色合成刚玉做底来做成一颗二层“钻石”，并且在镶嵌时用“金爪”或“金边”将底层挡住，蒙骗顾客。对这类钻石可用放大镜仔细观察其腰部是否有胶合界面，往往可见一些小的气泡和胶，或在钻石内部某个层面上可感到有一层雾状物。如果宝石是未镶嵌的，则放入二碘甲烷或清水中观察，效果会更好。

钻石与镀膜钻石的区分——第四类赝品，镀膜钻石可能将会是市场上最为先进的仿制品，它是高压与化学蒸汽沉积法相结合而生产的，这种合成钻石成本低、条件简单。当这种合成钻石镀膜厚度大于10微米，用“热导仪”测定时，它具有与天然钻石相似的反应。 但这种代用品还是有缺陷的，一是镀膜表面为细小钻石多晶体，一般呈灰蒙蒙的外观。二是镀膜钻石的比重与天然钻石不同，这是鉴定的关键。

能杀菌的金属——银

古时候，人们就知道用银碗盛牛奶等食物，可以保存较长的时间不变质。因为银子也会“溶解”于水，当食物同银接触以后，食物中的水就会使极微量的银变成银离子。银离子的杀菌能力相当强，每升水中只要有一千亿分之二克的银离子，就足以叫细菌一命呜呼了。

银离子的杀菌功能，还可以用在消毒和外科救护方面。古埃及人就已经知道，用银片覆盖伤口有疗效。后来又有人用“银纱布”来包扎伤口，治疗皮肤创伤和难治的溃疡，有时会收到很好效果。现代医学中，医生常用1%的硝酸银溶液滴入新生儿的眼睛时友防治新生儿眼病，驰名中外的中医针灸，最早使用的就是小小的银针。

银还有许多用处，它作用良导体可以制作导线；电镀、制镜、摄影等行业也十分需要它。

胃功能的化学作用

胃有很强的消化功能，靠的是胃内的盐酸、胃蛋白酶和粘液。盐酸是一种腐蚀性很强的酸，食物进入胃里，盐酸就会把食物中的细菌杀死。胃里的盐酸浓度较高，足足可以把金属锌溶化掉。胃蛋白酶能分解食物中的蛋白质。粘液能把食物包裹起来，既起到润滑作用，又能保护胃粘膜，使它不受食物引起的机械损伤。胃里的盐酸、胃蛋白酶和粘液联合起来，几乎可以消化一切食物。

既然胃的消化能力这么强，为什么不能消化掉自己？这个问题在100多年前就提出了，一直没有得出完满的答案。有的科学家认为：胃所以不能消化自己，是因为胃粘膜或胃液内存一种特别物质，能抵抗盐酸和胃蛋白酶的作用。科学家研究认为：首先，胃壁在分泌盐酸以后，盐酸由于受到粘膜表面上皮细胞的阻挡，它不会倒流，也就不会腐蚀胃壁。万一上皮细胞遭到破坏，粘膜会分泌粘液，对盐酸有一定的缓冲作用，也能防止粘附在胃粘膜表面的盐酸进入内部。胃粘膜还有“丢卒保车”的本领，它让上皮细胞不停地进行代谢更新，阻止胃蛋白酶吸附在粘膜上，达到保护胃壁的目的。另外，粘液中的糖蛋白质，有的含糖量很多，分子量很大，它们能抑制胃蛋白酶的活性。

其次，人的胃粘膜细胞，每分钟大约要脱落50万个，三天之内可以全部更新，这样强的再生能力，使消化液对胃壁造成的暂时损伤得以弥补。

所以，在政党的条件下，胃不能自己消化自己。如果胃内产生的胃酸过多，或者空腹吃药，损伤胃壁，胃开始消化自己，就会出现胃溃疡等疾病。

住在绿宝石里的金属——铍

有一种翠绿晶莹、光耀夺目的宝石叫绿柱石。它过去是供贵族玩赏的宝物，今天成了劳动人民的珍品。

为什么我们也把绿柱石当做珍品呢？这倒不是由于它有一副漂亮诱人的外表，而是因为它那里面含有一种珍贵的稀有金属——铍。

“铍”的含意就是“绿宝石”。过了差不多三十年，人们用活泼的金属钙和钾还原氧化铍和氯化铍，制得了纯度不高的第一块金属铍。又过了将近七十年，人们才对铍进行小规模的加工生产。近三十年来，铍的产量逐年激增。现在，铍的“隐性埋名”时期已经过去，人们每年要生产好几百吨的铍。

看到这里，有的小朋友可能会提出这样的问题：为什么铍的发现时间这么早，而在工业上的应用却这样晚呢？

关键在铍的提纯工作上，要从铍矿石中把铍提纯出来很困难，而铍又偏偏特别喜欢“清洁”，铍中只要含有很少一点点杂质，就会使它的性能发生很大的变化，失去许多优良的品质。

现在的情况当然大有改观了，我们已经能够用现代的科学方法生产出纯度很高的金属铍。铍的许多特性我们都“了如指掌”：比重比铝轻三分之一；强度跟钢差不多，传热本领是钢的三倍，是金属中良好的导体；透X射线的能力最强，有“金属玻璃”之称。

曾有这么多优异的性能，怪不得人们称誉它是“轻金属中的钢”哩！

百折不挠的铍青铜

起初，因为冶炼技术不过关，炼出来的铍里含有杂质，脆性大，不好加工，加热时又容易氧化，所以少量的铍只是在特殊情况下使用，比如用X射线管的透光小窗、霓虹灯的零件等等。

后来，人们给铍的应用开辟了一个广阔而又重要的新领域——制造合金，特别是制造铍铜合金——铍青铜。

大家知道，铜比钢铁要软得多，弹性和抵抗腐蚀的能力也不强。但是，铜中加进一些铍后，铜的性能发生了惊人的变化。含铍百分之一到三点五的铍青铜，机械性能优良，硬度加强，弹性极好，抗蚀本领很高，而且还有很高的导电能力。用铍青铜制成的弹簧，可以压缩几亿次以上。

百折不挠的铍青铜，最近又被用来制造深海探测器和海底电缆，这对海洋的开发具有重要的意义。

含镍的铍青铜还有一个可贵的特点——受到撞击的时候不会产生火花。这个特点对厂很有用。你想，易燃易爆的材料怕得就是火，比如和，一见火就会发生爆炸。而铁制的锤子、钻头等工具在使用时都会冒出火花，这怎么得了。很明显，用这种含镍的铍青铜来制造这些工具，是最合适的了，另外，含镍的铍青铜也不会被磁铁所吸引，不受磁场磁化，所以又是制造防磁零件的好材料。

前面不是说过，铍有“金属玻璃”的外号吗？近年来，比重小、强度高、弹性好的铍，已经作为反射镜用到高精度的电视传真上，效果果然不错，发送一张照片只需要几分钟。

给原子锅炉建造“住房”

铍虽然有很多用处，但在众多元素中，它仍是一个默默无名的“小人物”，受不到人们的重视。但在本世纪五十年代时，铍的“命运”却大为好转，一时成了科学家们的抢手货。

这是为什么呢？

原来是这样的：在无煤的锅炉——原子反应堆里，为了从原子核里解放出大量的能量，需要用极大的力量去轰击原子核，使原子核发生分裂，就像用炮弹去轰击坚固的库，使库发生爆炸一样。这个用来轰击原子核的“炮弹”叫中子，而铍正是一种效率很高的能够提供大量中子炮弹的“中子源”。原子锅炉中光有中子“点火”还不行，点火以后，还要使它真正“着火燃烧起来”。

中子轰击原子核，原子核分裂，放出原子能，同时产生新的中子。新中子的速度极快，达到每秒几万公里。必须使这类快中子减慢速度，变成慢中子，才容易继续去轰击别的原子核而引起新的分裂，一变二、二变四……持续不断地发展“链式反应”，使原子锅炉里的原子燃料真正“燃烧”起来，正因为铍对中子有很强的“制动”能力，所以它就成了原子反应堆里效能很高的减速剂。

这还不算，为了防止中子跑出反应堆，反应堆的周围需要设置“警戒线”——中子反射体，用来勒令那些企图“越境”的中子返回反应区。这样，一方面可以防止看不见的射线伤害人体健康，保护工作人员的安全；另一方面又能减少中子逃跑的数量，节省“”，维持核裂变的顺利进行。

铍的氧化物比重小，硬度大，熔点高达摄氏二千四百五十度，而且能够像镜子反射光线那样把中子反射回去，正是建造原子锅炉“住房”的好材料。

现在，几乎各种各样的原子反应堆都要用铍作中子反射体，特别在建造用于各种交通工具的小型原子锅炉时更需要。建造一个大型的原子反应堆，往往需要动用二吨多金属铍。

在航空工业中大显身手

航空工业的发展要求飞机飞得更快、更高、更远，重量轻、强度大的铍当然也可以在这方面显一下自己的本领。

有些铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的好材料。现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后，由于重量减轻，装配部分减少，使飞机的行动更加迅速灵活。有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机，飞行速度可达每小时四千公里，相当于声速的三倍多。在将来的原子飞机和短距离起落的飞机上，铍和铍的合金一定会得到更多的应用。

进入二十世纪六十年代以后，铍在火箭、导弹、宇宙飞船等方面的用量也在急剧增加。

铍是金属中最好的良导体。现在有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的，因为它有极好的吸热、散热的性能，“刹车”时产生的热量很快就会散失。

当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候，机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”，能够吸收大量的热量并很快地激发出去，这样就可防止温度过度升高，保障飞行安全。

铍还是高效率的火箭燃料。铍在燃烧的过程中能释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达15000千卡，是一种优质的火箭燃料。

医治“职业病”的妙药

人在工作、劳动一段时间后会感到疲劳，这是一种正常的生理现象。然而，许多金属和合金也会“疲劳”，不同的是，人们歇一会儿之后疲劳就自动消失了，人们又可以继续进行工作，但金属和合金就不行了，它们疲劳过度后，用它们造成的东西就不能再用了。这多么可惜呀！

怎么来治疗金属和合金的这种“职业病”呢？

科学家已找到了医治这种“职业病”的“灵丹妙药”，它就是铍，如果在钢中加入少量的铍，把它制成小汽车用的弹簧，可以经受1400万次冲击，也不会出现疲劳的痕迹。

甜味金属

金属也会有甜味吗？

当然没有，那为什么题目却是“甜味金属”呢？

原来，有些金属的化合物是带有甜味的，于是人们就把这种金同叫做“甜味金属”，铍就是其中的一个。

但是千万不要接触铍，因为它具有毒性。每一立方米的空气中只要有一毫克铍的粉尘，就会使人染上急性肺炎——铍肺病。我国冶金战线的广大职工，向铍毒发动进攻，终于使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下，已经圆满地解决了铍中毒的防护问题。

跟铍相比，铍的化合物的毒性更大，铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质，进而与血红蛋白发生化学反应，生成一种新的物质，从而使组织器官发生各种病变，在肺和骨骼中的铍，还可能引发癌症。铍的化合物虽然甜，却是“老虎的屁股”，千万摸不得。

“烈火金刚”和“抗蚀冠军”——铌和钽

这次我们要结识的是铌和钽这一对“孪生兄弟”。

把它们放到一起来介绍是有道理的，因为它们在元素周期表里是同族，物理、化学性质很相似，而且常常“形影不离”，在自然界伴生在一起，真称得上是一对维妙维肖的“孪生兄弟”。

事实上，当人们在十九世纪初首次发现铌和钽的时候，还以为它们是同一种元素呢。以后大约过了四十二年，人们用化学方法第一次把它们分开，这才弄清楚它们原来是两种不同的金属。

铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属，它们的性质和用途也有不少相似之处。

既然被称为稀有高熔点金属，铌、钽最主要的特点当然是耐热。它们的熔点分别高达摄氏二千四百多度和将近三千度，不要说一般的火势烧不化它们，就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在一些高温高热的郡门里，特别是制造一千六百度以上的真空加热炉，钽金属是十分适合的材料。

我们在前面介绍钨钼合金钢的时候就已经看到，一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里。现在的情况也是这样，用铌作合金元素添加到钢里，能使钢的高温强度增加，加工性能改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作，得到的“热强合金”，可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。目前科学家们在研制新型的高温结构材料时，已开始把注意力转向铌、钽；许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。

铌、钽本身很顽强，它们的碳化物更有能耐，这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金，有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中，碳化钽的硬度是最高的。用碳化袒硬质合金制成的刀具，能抗得住三千八百度以下的高温，硬度可以与金刚石匹敌，使用寿命比碳化钨更长。

外科医疗上的妙用

钽在外科医疗上也占有重要地位，它不仅可以用来制造医疗器械，而且是很好的“生物适应性材料”。

比如说吧，用钽片可以弥补头盖骨的损伤，钽丝可以用来缝合神经和肌腱，钽条可以代替折断了的骨头和关节，钽丝制成的钽纱或钽网，可以用来补偿肌肉组织……

在医院里，还会有这样的情况：用钽条代替人体里折断了的骨头之后，经过一段时间，肌肉居然会在钽条上生长起来，就像在真正的骨头上生长一样。怪不得人们把钽叫作“亲生物金属”哩。

为什么钽在外科手术中能有这样奇特的作用呢？

关键还是因为它有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。

除了在外科手术中有这样好的用途外，利用铌、钽的仆学稳定性，还可以用它们来制造电解电容器、整流器等等。

特别是钽，目前约有一半以上用来生产大容量，小体积，高稳定性的固体电解电容器。全世界每年都要生产几亿只。

钽电解电容器没有“辜负”人们的厚望，它具有很多其他材料比不上的优点。

它比跟它一般大小的其他电容器“兄弟”的电容量大五倍，而且非常可靠、耐震，工作温度范围大，使用寿命长，现在已经大量地用在电子计算机、雷达、导弹、超音速飞机、自动控制装置以及彩色电视、立体电视等的电子线路中。

超低温下创奇迹

然而，最使我们惊诧不已的，是它们不仅能在极高温度的环境里顽强地工作，而且还能在超低温的条件下出色地为我们服务，它们可真是了不起。

朋友，你们中也许有一些人会知道有这么个温度，叫“绝对零度”，它的零度相当于摄氏零下二百七十三度。绝对零度被认为是不能再低的低温了。

人们很早以前就发现，当温度降低到接近绝对零度的时俟，有些物质的化学性质会发生突然的改变，变成一种几乎没有电阻的“超导体”。物质开始具有这种奇异的“超导”性能的温度叫临界温度。不用说，各种物质的临界温度是不一样的。

要知道，超低温度是很不容易得到的，人们为此而付出了巨大的代价；越向绝对零度接近，需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求，当然是临界温度越高越好。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料。

人们曾经做过这样一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。过了两年半后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同！

从这个实验可以看出，超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电，因为它没有电阻，电流通过时不会有能量损耗，所以输电效率将大大提高。

有人设计了一种高速磁悬浮列车，它的车轮

怎么样的中暑能认定为职业病

四、物理因素

（一）高温

1、可能导致的职业病：中暑

2、行业举例：

（1）石油和天然气开业：钻井、井下维修、井架安装

（2）黑色金属矿选业：黑色矿干燥

（3）有色金属矿选业：有色矿干燥

（4）建筑材料及其他非金属矿选业：化学矿干燥

（5）食品制造业：生面熟化、油料软化、油料烘榨、蒸发脱磷、毛油碱炼、毛油脱色脱臭、蔗汁澄清、粗糖制浆、粗糖精制、冰糖制取、肉品烘烤、肉品去脂、肉松制取、乳品灭菌、乳品浓缩、乳品干燥、卤水蒸发、食盐干燥、粮食蒸煮、柠檬酸钙制取、蜜钱浓缩干燥、糕点烘烤、糖浆烧制、水产品干制、食品油炸、煮浆、蔬菜漂烫、酶干燥

（6）饮料制造业：醅料拌和、蒸酒、蒸饭、原料蒸煮、酒精糖化、冷饮烧料、饮料浓缩干燥、咖啡焙炒、茶叶初制

（7）烟草加工业：烟叶干燥、烟丝烘干

（8）饲料加工业：饲料制粒

（9）纺织业：浆纱、蒸纱、烘纱、煮呢、烘呢、烧毛、染色、印花、定型、煮茧、索绪、集绪、浸渍

（10）缝纫业：熨烫

（11）皮革、毛皮及其制品业：活化脱面、坯皮脱脂、皮革整理

（12）木材加工业：竹木纤维烘干、热压、竹料软化、竹料展开、竹片定型、热固化、装饰板涂布

（13）家具制造业：木家具胶压、竹家具备料

（14）造纸及纸制品业：化学制浆、黑液蒸发、黑液燃烧、造纸、原纸涂布、原纸压光、色浆制取、瓦楞制纸、粘胶制备

（15）印刷业：活字铸造、凸版制型、铅版制版

（16）文教体育用品制造业：玩具去污、玩具清洗、玩具烘干、玩具热洗、玩具烘道干燥、球类商标烫印、铜管打孔

（17）工艺美术品制造业：地毯清洗、地毯上胶、石腊溶解、蜡烛浇铸、珐琅烧炼、木材干燥

（18）电力、蒸汽、热水生产和供应业：司炉、汽机发电、水坝养护、线路安装、电厂保温

（19）石油加工业：电脱盐初馏、高压蒸馏、减压蒸馏、催化裂化、重油分馏、稳定脱硫、烯烃叠合、预加氢精制、延迟焦化、渣油减粘、制氢脱硫、制氢转化、制氢甲烷化、汽油加氢精制、加氢裂化、裂化分离、蒸汽裂化、加氢处理、酸性气燃烧、硫磺捕集转化、石蜡加氢精制、氧化沥青、润滑油萃取、润滑油汽提、润滑油白土精制、页岩干馏、页岩油分馏

（20）炼焦、煤气及煤制品业：炼焦干馏、熄焦、煤气管道安装、煤气管道密封

（21）无机酸制造业：硫化物焙烧、硫化氢燃烧、塔式硫酸合成、氯化氢合成

（22）碱产口制造业：液碱蒸发、碱精制、氨盐水制备、石灰煅烧、碱矿石加工、霞石制碱、重灰水合、碳酸氢钠碳化、碳酸氢钠精制、钾碱煅烧碳化

（23）无机盐制造业：二硫化碳电炉制取、高锰酸钾制取、制取

（24）其他基本化学原料制造业：氧化镁制取

（25）化学肥料制造业：煤焦气化、油气转化、氨合成、尿素合成、尿素加工、电石氮化、磷矿粉制备、电炉制磷、磷肥原料制备、钙镁磷肥合成、磷肥脱氟、硫酸钾合成、氯化钾合成、多效肥制取

（26）有机化工原料制造业：醇类合成、酯类合成、酸酐合成、其他有机原料合成

（27）涂料及颜料制造业：植物油漂炼、熟油热炼、镉红煅烧、镉红成品、钛制备、氧化锌制粉、搪瓷色素备料、搪瓷色素煅烧、玻璃色素熔制、玻璃色素成品

（28）化学试剂制造业：有机试剂合成、溶解

（29）催化剂及各种化学助剂制造业：干燥成型、防老剂D合成、催化剂制备、催化剂干燥、增白剂精制、MB防老剂还原、MB防老剂缩合

（30）其他有机化学产品制造业：粘合剂聚合、树脂胶制取

（31）塑料制造业：乙烯高压聚合、二氯乙烷裂解、乙苯脱氢、苯乙烯聚合、苯乙烯回收、ABS树脂成品、聚氨酯熟化、赛璐珞合成

（32）合成橡胶制造业：丁苯橡胶聚合

（33）合成纤维单(聚合)体制造业：丙烯氨氧化

（34）林产化学产品制造业：蒸汽制胶、栲胶备料、栲胶预处理、栲胶干燥、木材热解、木屑炭化、炭粉漂洗、炭粉干燥、木炭活化、松脂割、松脂加工、松明集、松明加工、松根干馏、混合原油分馏、松焦油配制、水解酒精合成

（35）日用化学产品制造业：油脂备料、油脂皂化、糖油处理、皂基处理、甘油精制、二氧化硫制备、三氧化硫制备、液氯气化、液碱皂化、气化分离、酸化精制、硬脂酸合成、硬脂酸结晶、铝管烘干、天然香料蒸馏、鞋油制备

（36）医药工业：合成药消除、合成药蒸发、合成药蒸馏、合成药干燥包装、药物制粒、片剂压制、溶胶、片剂包衣、空安瓿处理、药液配料、药液滤过、安瓿熔封、药液灭菌、软膏制备、软管烘干、软管消毒、中药水提成、中药浓缩

（37）化学纤维工业：浆液蒸煮、水浆造粕、粘纤烘干、聚酯融体纺丝、聚酯切片纺丝、锦纶缩聚、锦纶纺丝、腈纶纺丝、合成纤维后处理

（38）橡胶制品业：橡胶配料、橡胶混炼、橡胶硫化、冲边清洗、胶乳海锦制取、废胶脱硫、再生胶精炼、旧胎硫化

（39）塑料制品业：塑料成型、瓦楞纸热熔

（40）水泥制造业：水泥供料、生料煅桡、熟料冷却、水泥煤制备

（41）水泥制品和石棉水泥制品业：湿热养护

（42）砖瓦、石灰和轻质建材制造业：轻质材料焙烧、烘烤、石灰砖瓦炉窑、防水材料浸涂、防水材料混合

（43）玻璃及玻璃制品业：玻璃熔化、成型、退化、切裁、焙烧、熔制、钢化、灯工、玻璃制品成型

（44）陶瓷制品业：陶瓷成型、干燥、烧成、装出窑

（45）耐火材料制品业：耐火砖干燥、耐材烧成、耐火纤维吹

（46）石墨及碳素制品业：碳素煅桡、碳素焙烧、石墨化、绕铸磷铁、沥青破碎

（47）石棉制品业：石棉湿纺

（48）云母制品业：云母煅烧

（49）矿物纤维及其制品业：熔解制球、玻球熔化、玻纤拉丝、玻纤涂层

（50）磨具磨料制造业：磨料炼制、砂布植砂、固化磨具

（51）炼铁业：球团矿焙烧、烧结点火、炼铁烧结、冷却筛分、矿石焙烧、高炉加料、高炉配管、高炉吹炼、高炉出铁、炉渣处理、铸铁、铁库操作、热风炉操作、煤粉操作

（52）炼钢业：转炉炼钢、平炉炼钢、炉外精炼、钢水铸锭、钢锭脱模、炼钢整模、坯钢连铸、炼钢熔铁、钢锭整修、炼钢砌炉

（53）钢压延加工业：钢锭加热、钢锭轧制、钢锭开坯、钢材精整、管坯穿孔、无缝管轧制、管材均整、带钢卷取、钢材镀锌、轧钢备品

（54）铁合金冶炼业：锰铁烧结、锰铁高炉冶炼、锰铁铸锭、钒铁冶炼、硅铁冶炼、铬铁冶炼、钨铁冶炼、钼铁冶炼、钛铁冶炼

（55）重有色金属冶炼业：铅锌烧结、铅锌熔炼、铅浴冷凝、虹吸放铅、锌烟输送、铅锌冷却分离、铅锌造渣、锌铸型、保温分层、粗铅铸板、铅还原、锌矿焙烧、粗铅脱铜、铅尘回收、锌矿干燥、铜熔炼、铜吹炼、粗铜铸板、铜铸型、镍熔化、粗镍铸板、镍粉制取、锌镉熔炼、镉造渣、镉铸型、硫化钴干燥、钴煅烧、粗钴铸板、钴制取、氧化铁制取、炼汞、汞蒸馏、锡矿炉前配料、砷渣焙烧、锡熔炼、锡精炼、氯化炼铅、锑熔炼、锑氧化、氧化铍

（56）冶炼轻有色金属冶炼业：氧化铝烧结、氧化铝焙烧、铝铸锭、镁精炼、镁氯化、喷硫铸镁锭、四氯化钛冶炼、海绵钛还原

（57）稀有金属冶炼业：氧化钨制备、复式碳化钨制备、钨钼烧结、钼焙烧压煮、钨矿焙烧、钨酸铵煅烧、稀土灼烧、硒焙烧、硒氧化、硒铸锭、还原熔炼、氧化精炼、银铸板、粗金浇板、金铸锭、氧化钽(铌)制取、铟制取、铌制取、氧化锗制取、氧化钇制取、碳化钽制取

（58）有色金属压延加工业：有色金属熔炼、有色金属浇铸、有色金属热轧、有色金属挤压、有色金属穿孔、有色金属退火、有色金属淬火

（59）金属制品业：金属退火、金属材料切割、金属构件修整、金属锻打、坯饼浇铸、钢板热成型、搪瓷烧成、铝制品熔炼、铝制品浇铸、铝制品热轧、焊药制备、焊条烘焙、焊粉制备、焊粉筛选、焊丝制备

（60）金属表面处理及热处理业：镀件驱氢、镀件干燥、退火、正火、回火、铅浴、电喷涂、气喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂

（61）机械工业：铸造熔炼、铸造浇铸、铸造落砂、压铸铸造、锻造、机械部件清洗、金属粉末冶炼、粉末冶金烧结

（62）交通运输设备制造业：机车水阻试验、机车试运行、木机加工、机车部件组装、船体热加工、平台组装、船舶批碳、船舶泥工、管系安装、电气安装、锚链加工、车用弹簧加工、制动梁加工、轴瓦加工、车用软轴加工、电缆嵌装、汽车线路整修、油罐车清洗、汽车总装、摩托车装配

（63）电气机械及器材制造业：铅锑熔炼、铅锑铸锭、制板栅、制铅球、焊极板、蓄电池焊接、蓄电池封口、镍阳极坯体制备、镍阳极烧结、镉阴极制备、炭棒混粉、炭棒制坯、炭棒焙烧、电线电缆备料、电线电缆韧炼、电线电缆镀锡、电缆电线挤塑、电缆电线挤胶、电缆电线压铅、电缆电线装铠、电缆干燥浸油、灯管烧氢、灯管加热清洗、灯管灌录、灯管热加工、瓷绝缘体制备、酚醛材料压制

（64）电子及通讯设备制造业：烧氢、压枪、灯丝烧结、芯柱压制、电路基片烧结、电路老化、金属陶瓷封接、涂层焙烧、低熔玻璃熔封、玻管排气、喷外层石墨、钨钼粉制取、钨钼材料烧制、钨钼拉丝、电子器具老化、玻粉制取、电子玻璃制取

矽卡岩型金-（铜）矿床

一、内容概述

矽卡岩是指高温环境下，通过火成岩交代原始富碳酸盐岩形成的，一般富含Fe、Al或Mn的钙或镁硅酸盐岩石（Burt，17，1982；Einaudi et al.，1982）。矽卡岩既可以是岩浆成因的，也可以是变质成因的。形成矽卡岩的主要作用有不纯碳酸盐岩的变质重结晶作用、不同岩性岩石之间的双交代作用以及岩浆热液和变质热液的渗滤交代作用等。基于围岩类型和蚀变矿物组合可将矽卡岩分为两大类：钙矽卡岩与镁矽卡岩（赵一鸣等，1990）。当矽卡岩中富集了有价值的矿物时，便成为矽卡岩矿床。根据具经济价值的金属矿物不同，矽卡岩矿床可划分为 Fe、Cu、Mo、W、Zn-Pb、Sn和Au等不同类型（Ettlinger et al.，1989；Theodore et al.，1991）。

世界范围的矽卡岩金矿床主要分布在环太平洋成矿带，地跨亚、美、澳三大洲的长约40000 km的20多个沿岸国家（Ray et al.，1990；赵一鸣等，1991）。这一规律性的分布，暗示了矽卡岩金矿床的形成与特定的构造环境有关。自板块学说诞生以来，中外学者（尤其是国外学者）就试图运用板块构造理论建立比较统一的模式，来阐述矽卡岩型矿床形成的可能构造背景（板块构造环境）。例如，Einaudi et al.（1981）系统讨论了矽卡岩矿床形成的板块构造背景，认为大洋岛弧、大陆边缘岩浆弧和造山期后大陆环境下均有利于矽卡岩型矿床的形成。

大量研究表明：矽卡岩矿床均与侵入岩密切相关，不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境，因此矽卡岩矿床的构造背景研究一直得到地质学者的关注。矽卡岩矿床组合与特定构造环境密切相关，综合矽卡岩矿床的成矿元素组合、与成矿有关的岩体成分和区域地质资料，有助于识别矽卡岩矿床的构造背景（图1）。研究表明，矽卡岩金矿可以形成于大洋火山岛弧的弧后盆地（图1A）。大多数矽卡岩矿床与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关，与成矿有关的岩体成分变化较大，岩性为花岗闪长岩和花岗岩，矽卡岩金矿多与还原性岩体有关（图1B）。稳定大陆地壳俯冲至俯冲后构造的过渡环境的研究较少，与低角度俯冲相关的侵入岩源区包含有更多地壳混入，大洋俯冲楔的拆沉可能导致形成局部裂谷，岩浆弧可以很宽或迁移到内陆，成矿岩体为二长岩和花岗岩，常形成斑岩钼矿床、矽卡岩钼或钨钼矿床及少量锌、铋、铜和锌，为矽卡岩多金属矿床，部分矿床局部富金（图1C）。与软流圈上涌有关的裂谷环境多与走滑断裂有关，成矿岩体为花岗岩，含有白云母、黑云母、暗灰色石英巨晶、晶洞和云英岩化蚀变，常形成矽卡岩型锡矿床，演化花岗岩富含W、Be、B、Li、Bi、Zn、Pb、U、F 和REE（图1D）。

近年来，碰撞造山及其成矿理论的研究日趋深入，国内外许多地质学家尝试将矽卡岩成矿与碰撞造山作用联系起来。如Nicolescu et al.（1999）认为，罗马尼亚西南的Ocna de Fier-Dognecea Fe-（Pb-Zn）矽卡岩矿床形成于后碰撞构造环境；Kuscu et al.（2002）研究了土耳其安那托利亚省中部Celebi地区的与W、Fe、Cu矽卡岩矿床成矿作用密切相关的Celebi类花岗岩体，认为该岩体形成于后碰撞的构造环境；Marchev et al.（2005）研究认为，保加利亚南部和希腊北部的罗多彼山脉的Pb-Zn-Ag，Cu-Mo及Au-Ag矽卡岩型多金属矿床形成于造山后的伸展阶段；Mueller et al.（2004）认为，西澳大利亚 Southern Cross 绿岩带中的 Nevoria 金矽卡岩矿床的成矿岩体为后造山花岗岩。陈衍景等（2004）总结了我国矽卡岩型金矿床成矿时代、空间分布及形成的地球动力学背景，认为中国的矽卡岩金矿床多在陆陆碰撞过程中由挤压向伸展转变期的减压升温体制下形成。

图1 矽卡岩矿床与特定构造背景耦合

（据Meinert et al.，2005，有修改）

A—大洋俯冲和弧后盆地环境；B—与增生大洋地块相关的大陆俯冲；C—过渡低角度俯冲环境；D—大陆裂谷或俯冲后的构造环境

图2 矽卡岩形成过程

（据Cawood，2009）

A—等化学作用阶段；B—变质作用阶段；C—退化阶段

在研究矽卡岩矿床成因时，研究者多用流体包裹体方法确定矽卡岩形成时流体的温度、压力和成分等条件。以往人们在解释矽卡岩矿的成因时，往往偏重于矽卡岩带的形成条件，不重视对矿化问题本身的研究。近年来，成矿作用过程、成矿热流体的来源和演化过程、矿质沉淀机理等方面取得了重要进展（Ya?suhiro，1999；Choi et al.，2000；Aissa et al.，2001；Lu et al.，2003；Baker et al.，2004；Meinert et al.，2003；Levresse et al.，2003），但就巨量矿质来源问题的研究仍不够深入。矽卡岩金矿的形成过程与矽卡岩的形成密不可分，而矽卡岩的形成过程大致可分为3个阶段（图2）。

鉴于矽卡岩矿床与侵入岩之间直观而密切的时空联系，近年来中外学者特别注重研究岩浆活动对矽卡岩成矿的重要控制作用（Fershtater，2000；Somarin et al.，2002）。Einaudi et al.（1981，1982），Meinert（1989），Ray et al.（1988，1990）研究认为，与金矽卡岩成矿作用最为密切的是闪长岩-石英闪长岩系列。在整个成矿系统中，矽卡岩型金矿与其他类型的金矿和Cu-Au矿床可以有一定的空间共生关系，如纳米比亚Karibib地区的矽卡岩矿床（Gawood，2009）。

二、应用范围及应用实例

图3 吉尔吉斯阿克塔什金-（铜）矿床地质略图

（据李丽等，2012）

1—第四系；2—大理岩、灰岩夹喷出岩（卡拉扎尔钦组）；3—含矿花岗闪长岩；4—岩脉；5—矿体及编号；6—矽卡岩；7—硅化带；8—断层破碎带

吉尔吉斯斯坦阿克塔什金-（铜）矿床位于吉尔吉斯塔拉斯地区，属吉尔吉斯山-伊什基利克铁铜金银多金属成矿带。近EW向下寒武统卡拉尔钦组灰岩夹层被中奥陶世苏布杜克措翁花岗闪长岩及晚奥陶世斑状花岗岩穿切，灰岩中还侵入有闪长玢岩、正长闪长岩、正长斑岩等岩墙（脉），花岗闪长岩外接触带均发生矽卡岩化和细脉-浸染状金-铜矿化（图3）。矽卡岩矿体产状平缓，分布在侵入体下部，呈层状，厚0.5～70m。按矽卡岩矿物分为石榴子石矽卡岩、磁铁矿矽卡岩、钙铁辉石矽卡岩、钙蔷薇辉石矽卡岩、绿帘石石榴子石矽卡岩和绿帘石斜长石矽卡岩。最富的金矿体赋存于石榴子石矽卡岩中。矿体按边界品位为1g/t圈出61个矿体。呈透镜状、巢状、层状，倾向SE向，倾角45°，矿体最长80～260m，厚3.5～12.45m，斜深32～180m（图3）。

矿床类型为矽卡岩型金-铜矿床，中奥陶世细粒闪长岩、闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩中有少量斑岩型铜矿化。主要矿石矿物有黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿和自然金，次为辉铋矿、磁黄铁矿、辉钼矿、赤铁矿。氧化带主要铜矿物变为辉铜矿、铜蓝、硅孔雀石、孔雀石、蓝铜矿等。主要脉石矿物有石榴子石、辉石、石英、绿帘石、碳酸盐。按工艺性质分为综合利用铁和不含铁的铜-金矿两类。浮选第一类矿石中可回收金76%，浮选第二类矿石中可回收金81.2%。该矿床不远处分布有安达什铜金矿（斑岩型）、塔尔德布拉克铜金矿（斑岩型）、托赫托内沙伊铜金矿（矽卡岩型）等重要矿产地。

该矿床主要特点是：①矽卡岩化蚀变强烈，所有花岗闪长岩外接触带均发生矽卡岩化和细脉-浸染状金-铜矿化作用；②矿化位于侵入体下部，沿接触带呈层状产出，其中最富矿体位于石榴子石矽卡岩内部；③矽卡岩性金-（铜）矿床与斑岩型铜矿等矿床在空间上伴生。

三、资料来源

董树义.2008.山东沂南金矿床成因与成矿规律和成矿预测.博士学位论文.北京：中国地质大学（北京），63～73

李丽，李宝强，董福辰等.2009.吉尔吉斯铜金矿床类型与地质特征.地质通报，30（3）：342～346

V.V.Nikonorov.2000.吉尔吉斯地质和矿产.比什凯克：吉尔吉斯斯坦人民出版社

Meinert L D，Dipple G M，Nocolescu S.2005.World Skarn deposits.Economic Geology，100 th Anniversary Volume：299～336

Cawood P A.2009.Hydrothermal processes and mineral systems.Franco Pirajno：Geological survey of western Australia，Perth，WA，Australia：535～580

铌矿储量大的上市公司

铌矿储量大的上市公司有：

1、中钨高新000657：中钨高新材料股份有限公司所从事的主要业务包括硬质合金和钨、钼、钽、铌等有色金属及其深加工产品和装备的研制、开发、生产、销售及贸易业务等。2021年第二季度季报显示，中钨高新实现营收35.46亿元，同比增长40.26%；毛利润为5.600亿元，净利润为1.03亿元。公司向湖南有色股份发行股份，购买其持有的株硬公司100%股权、自硬公司80%股权，株洲硬质合金集团有限公司是是国家一五期间建设的156项重点工程之一，主要生产金属切削工具、矿山及油田钻探掘工具、硬质材料、钨钼制品、钽铌制品、稀有金属粉末制品等六大系列产品。

2、西部超导688122：公司是我国高端钛合金棒丝材、锻坯主要研发生产基地之一；是目前国内唯一的低温超导线材商业化生产企业，是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材超导磁体的全流程生产企业；也是我国高性能高温合金材料重点研发生产企业之一。

3、东方钽业000962：公司主要从事稀有金属钽、铌、铍、钛及合金等的]研发、生产、销售和进出口业务。

4、洛阳钼业603993：2021年第二季度，公司实现营业总收入449亿元，毛利率10.66%，净利润为8.98亿元。公司属于有色金属矿业，主要从事铜、钼、钨、钴、铌、磷等矿业的选、冶炼、深加工等业务，拥有较为完整的一体化产业链条，是全球前五大钼生产商及大钨生产商、全球第二大钴、铌生产商和全球领先的铜生产商，同时也是巴西境内第二大磷肥生产商。

5、东方钽业000962：2021年第二季度显示，公司营收2.03亿，同比增长28.77%；实现归母净利润5004万，同比增长133.89%；每股收益为0.1135元。由公司和北京大学共同研制的超导腔铌材材料已获国家专利授权，部分超导腔的加速性能已达到国际先进水平。

成矿特征

一、斑岩铜矿床

由于斑岩型铜矿床的规模大，伴生组分包括金和银，有时还有钴、硒、碲、铂族、钨、铅锌等多金属，具有非常重要的工业价值。因此，对它们的研究一直是国际矿床学界的研究热点。斑岩铜矿床的成矿作用的基本前提是富含挥发分的花岗质岩浆侵位至浅成-超浅成地壳中形成小斑岩体，成矿作用经历了早期的岩浆阶段和晚期的大气水阶段。大量研究表明:斑岩铜钼矿床产于板块俯冲的上盘和陆内造山带，一般发育于与洋-陆(洋-洋)俯冲和陆-陆碰撞有关的汇聚板块边缘的大陆弧环境(地质矿产部情报研究所，15;Misra，2000)，斑岩铜矿床也可以形成于走滑断裂带，如三江玉龙斑岩铜矿床(Hou et al.，2003)和中欧Carpathian-Pannonian斑岩铜矿床(Drew，2003)，总体环境为碰撞挤压背景，但成矿主要形成于在挤压背景下的拉张环境(夏斌等，2002;芮宗瑶等，2004)。

对于斑岩型铜矿床来说，Sillitoe(12)首先提出斑岩铜矿床的板块构造成矿模式，认为斑岩铜矿床是地幔与地壳物质交换作用的产物，与成矿有关的岩体是大洋地壳在俯冲作用过程中部分熔融的产物。Burnham(19)认为活动大陆边缘的钙碱性岩浆热液是斑岩铜矿床的唯一物质来源。虽然各个矿床具有一些差异性，存在一些基本的共性，如斑岩铜矿床一般位于中酸性侵入体内或其附近;侵入体多数为浅成且具有斑状结构，含有角闪石和/或黑云母斑晶;多呈岩株状，也呈岩颈、岩墙和岩床状;面积一般小于1～10km2，规模较小，正所谓“小岩体成大矿”，但也有例外，少数矿床产于出露面积达1000～2000km2大岩基中(美国比尤特矿床产于博耳德岩基中)(地质矿产部情报研究所，15)。但部分学者提出不同的认识，如Beane和Tiley(1981)指出大型矿床(大于100Mt矿石)产于与相对较大侵入岩或侵入杂岩中，而小型矿床与小岩体有关。从我国斑岩铜矿地质特征来说，“小岩体成大矿”符合现实情况。

侵入体的岩性决定了斑岩铜矿床的构造环境，大陆边缘环境斑岩铜矿常与花岗闪长岩和石英二长岩伴生(如美国西南部、墨西哥北部和南美西部斑岩铜矿)，岛弧环境的矿床与低钾石英闪长岩相伴生(如太平洋西南部斑岩铜矿)(MacDonald et al.，1994)。若矿区发育多期不同岩性的复式岩体时，斑岩铜矿多产于相对晚期且低钾侵入相(如巴布亚岛-新几内亚斑岩铜矿)，且少数斑岩铜矿与石英不饱和碱性岩浆系列的闪长岩-二长岩-正长岩组合有关(如英国Mt Milligan和希腊Skouries斑岩铜金矿)(Misra，2000)。每个斑岩铜矿成矿区带均发育未含矿的侵入体，含矿与未含矿的侵入岩的地球化学特征对比研究表明，一般含矿岩体具有较高Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)、低Y和Mn值，岩体中角闪石和黑云母具有从中心到边缘Mg/(Mg+Fe)值变高的成分变化分带(Misra，2000)。

含矿斑岩的岩浆侵入深度较浅，一般为1～4.5km，大多数深度均小于2km(Sillitoe，13)。成矿深度制约斑岩铜矿的矿化在岩体与围岩中的分配比例，如西藏马拉松多成矿深度为0.5～1km，铜矿化体几乎全部产于斑岩体中;西藏玉龙成矿深度为2.5～3km，约2/3铜矿化产于斑岩体中，约1/3铜矿化产于围岩中;江西德兴成矿深度为3～4km，铜矿化体1/3产于斑岩体中，2/3铜矿化体产于围岩中;黑龙江多宝山和新疆土屋成矿深度为4～6km，铜矿化体的10%产于斑岩体中，90%产于围岩中(芮宗瑶等，;芮宗瑶，2002)。侵入体的空间形态展布与断裂密切相关，含矿的岩体发育很高裂隙密度，特别是含矿细脉的密度与矿床规模之间存在很大的联系，通常达到300条/米含矿细脉者的斑岩铜矿床为超大型矿床;300～100条/米为大型矿床;100～50条/米为中型矿床;50条/米为小型矿床(芮宗瑶等，)。

根据经典的斑岩铜矿床的描述性模型，斑岩铜矿床对成矿的围岩没有选择(Cox et al.，1986)，如美国西南部斑岩铜矿床的成矿的围岩可以从元古宙基底至古生代海相地层到中生代火山碎屑岩(Titley，1993)。中国也具有类似的特征，据芮宗瑶等()统计表明，我国斑岩铜矿成矿前的围岩由元古宙到新生代，岩性中火山岩占37.5%，碎屑岩占17.5%，碳酸盐岩占17.5%，板岩、千枚岩、片岩、片麻岩和混合岩等变质岩占27.5%。其中硅铝质岩石(包括火山岩、碎屑岩和变质岩)占82.5%，碳酸盐岩占17.5%。由此可见，斑岩铜矿床对成矿的围岩不具有明显的选择性。

斑岩铜矿系统存在矿化蚀变、硫化物和矿化的水平和垂直分带现象(Lowell et al.，10)，特别对于大陆边缘环境中含矿岩体为花岗闪长岩和石英二长岩。斑岩铜矿床的蚀变自独立挥发相从花岗质岩浆房析出开始发生，至岩浆房能量枯竭为止，一般由岩体中心到外接触带依次发育4类蚀变分带(图5-3)，即钾化蚀变带:分布于斑岩体顶部，剖面上位于下部，主要矿物组合为正长石-黑云母-石英，有时出现硬石膏或者出现钠长石化以及形成一系列富钠矿物，如钠闪石、钠柱石等。如围岩为碳酸盐岩石时，碱质硅酸盐交代形成矽卡岩。似千枚岩化带:分布于斑岩体与围岩的接触带，若斑岩为中酸性岩体，主要矿物为石英-绢云母-黄铁矿;若斑岩为中性-中基性的玢岩，需要大量的H+才能抵消斑岩中的铁镁质等，则片状矿物以绿泥石化为主。泥岩化带:主要矿物组合为绢云母-高岭土等，多发生于构造破碎和渗透性较强的地带，如构造破碎带和接触带。青磐岩化带:分布于外部围岩和下盘，主要矿物组合为绿帘石、碳酸盐-绿泥石，除了上述3种矿物外，有时还有钠长石等矿物叠加，主要由于斑岩铜矿在蚀变和矿化过程中有大量铁、钙、镁、钠等带出，在最外带沉淀交代而形成的。绢英岩化带或绿泥石化带为工业矿化的主要地段，钾硅酸盐蚀变带和青磐岩化带只部分工业矿化。中度泥化或深度泥石带如果叠加了表生富集作用可以构成主要工业矿化，有时由于有用金属被淋滤掉了，则不能构成工业矿化。影响蚀变分带情况的因素有矿床出露深度、成矿前围岩成分、成矿前构造、容矿火山岩的来源和化学成分、矿床规模、角砾岩化、成矿构造以及原生蚀变和次生蚀变的范围(Seedorff et al.，2005)。若含矿岩体为石英闪长岩和闪长岩-正长岩时，蚀变分带模式有所不同，正如Hollister(15)提出的闪长岩模式，钾长石在富黑云母钾化带不发育，似千枚岩化带发育较少或不发育，主要发育绿泥石化，称为青磐岩化带，工业矿化产于钾化带或青磐岩化带中。产于碱性岩的斑岩铜矿蚀变分带模式类似于闪长岩模式(Misra，2000)。

图5-3 典型斑岩铜矿的蚀变分带模式

斑岩铜矿床的矿石矿物非常丰富，主要金属矿物以黄铁矿和黄铜矿为主，次要矿物包括斑铜矿、辉钼矿、砷黝铜矿、黝铜矿、方铅矿和闪锌矿等，若为斑岩铜-钼矿床，辉钼矿成为主要矿物。另外，还有少量的矿物包括金属硫盐矿物、碲化物(如辉碲铋矿)、金属自然元素(如自然金)、金属氧化物(如磁铁矿)、表生金属矿物(如孔雀石)(芮宗瑶等，2006)。通过总结南北美洲27个矿床的特征，原生矿化存在明显的分带性(图5-4)，一般由矿床中心往外，依次为黄铜矿+辉钼矿、黄铁矿、方铅矿+闪锌矿+自然银+自然金，剖面中由下向上依次为黄铜矿+辉钼矿、黄铁矿。矿化产状由中心向外依次为浸染状±微细脉状、细脉状±浸染状、细脉状、脉状+细脉状、脉状(Lowell et al.，10)。

斑岩铜矿床中除铜以外，还有钼、金、银等元素具有非常重要的价值(Sillitoe，19;1993)。斑岩铜钼矿床亦是钼矿床的重要来源，北美斑岩铜矿中钼平均品位为0.02%，南美(特别是智利)斑岩铜矿床含有较高钼，平均品位为0.05%(Misra，2000)，含钼量占全球总储量的38.4%(中国有色金属工业总公司北京矿产地质研究所，1987)。所有斑岩铜矿床含有一定量的金(品位变化为＜0.05×10-6～2×10-6)，Sillitoe(1993)将金品位大于0.4×10-6的斑岩铜矿床定义为富金斑岩铜矿床，近年来新发现的印度尼西亚Grassberg、菲律宾Lepanto Far Southeast和智利Marte及Lobo斑岩铜矿估计金平均品位达1.5×10-6，金储量达700～900t，以细粒自然金(一般＜60μm，多数＜20μm)形态产于网脉状斑岩中，铜与金含量呈线性相关(Misra，2000)。斑岩铜-金矿床中的金大都赋存在硅-钾蚀变带的中心部位，蚀变带中携有大量的热液黑云母、碱性长石及其他矿物，如:阳起石-透闪石、石榴子石(Sinclair et al.，1986)。富金核中钼富集晕的出现一般也较普遍，这在阿根廷的Bajio de La Alumbrera、巴基斯坦的Saindak和菲律宾的Dizon矿床都可以见到。Sillitoe(1993)研究发现硅钾蚀变带中高金品位值与磁铁矿之间存在一定相关性，热液磁铁矿一般以细脉(有或无透明石英)或斑状和浸染状赋存。为什么有些斑岩铜矿床含金，而有些斑岩铜矿床不含金的原因尚未研究清楚，金主要取决于上地壳中迁移和沉淀地球化学性质(Misra，2000)。在很多富金斑岩铜矿床中，由富含磁铁矿引起高的金品位而形成富金核带，在贫磁铁矿的情况下，金一般倾向于赋存于矿化蚀变分带的外带，例如:智利的Andacollo斑岩铜矿床含有较高的金品位(0.25×10-6)矿体位于青磐岩化最外层的气孔流纹岩中;美国内华达州的BattalMountain地区大型的Tomboy金矿体赋存在远离Copper Canyon岩筒的钙质砾岩(Sillitoe，13，1983)。

图5-4 典型斑岩铜矿矿物分带模式

图5-5 典型斑岩铜矿床的均一温度和盐度的特征

已有大量研究表明:斑岩铜矿床的成矿流体以很宽的均一温度(200～860℃)和盐度(30%～80%)为特征，多数矿床具有较高的均一温度(＞600℃)和盐度(＞40%)，存在流体沸腾作用(Misra，2000)。根据美国西南部斑岩铜矿的温度和盐度系统的研究，存在3种类型成矿流体(图5-5)，分别为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三类。其中第Ⅰ类为过盐度流体，形成于岩浆阶段，具有很高盐度(＞30%)和均一温度(＞650℃);第Ⅱ类为高盐度流体，主要发育于早期热液阶段，是大气水加入第Ⅰ类流体演化而来，具有与第Ⅰ类相近的盐度，但均一温度为350～500℃;第Ⅲ类为低盐度流体，主要发育于晚期热液阶段，盐度多数＜20%，均一温度相对较低(＜450℃)(Titley，1993)。

二、斑岩钼矿床

斑岩铜钼矿床是斑岩铜矿床的最重要类型之一，在此不加详说，成矿机制如前文所述。对于斑岩钼矿床分类来说，本书将其分为石英二长岩型钼矿床和Climax型钼矿床。石英二长岩型钼矿床是斑岩钼矿床的最重要类型，类似于斑岩铜矿床的特征，品位为0.10%～0.2%，低于Climax型钼矿床，一般发育于汇聚板块边缘的大陆弧环境(Canicanian和QuartzHill)(Misra，2000)。与斑岩铜矿床相比，石英二长岩型钼矿床具有较高W/Mo比值和低Re/Mo比值，白钨矿和萤石可以作为副矿物出现，此类型的钼矿床不发育岩浆的喷发相，斑岩钼矿床的深度大于与铜矿有关的斑岩(Hollister，15)。有些矿床(Mount Tolman、Cumo和Buckingham)的Mo/Cu比值变化为1～10，中部为辉钼矿矿带，叠加了黄铜矿等硫化物(Whitle et al.，1981)。

为什么在相似的构造环境和相似成分的侵入岩在一些地方形成斑岩铜矿床，而在另一些地方发育斑岩钼矿床?Misra(2000)通过对斑岩铜-钼矿床的研究表明，造成这种现象的原因可能存在以下两方面:①在岩浆演化过程中铜和钼的地球化学行为存在明显不同，铜在岩浆结晶过程中水饱和之前作为相容元素，而在气饱和之后作为不相容元素;相反，钼则在岩浆结晶演化的整个过程中始终作为不相容元素。②两个系统具有不同的Cw1.0/Cw1.s比值(Cw1.0熔融体中初始水的含量;Cw1.s饱和状态熔融体中初始水的含量)(Candela et al.，1986)。低Cw1.0/Cw1.s比值代表了在熔融体中水饱和之前存在大量的结晶作用，导致了水溶液相中高Mo/Cu比值;相反高Cw1.0/Cw1.s比值反映了铜的富集。因此，水在饱和状态中的含量控制了热液流体中的Mo∶Cu比值。水在硅酸盐中的溶解度受压力的影响比温度更明显，因此，熔体中Cw1.s值可以作为一个独特的地质压力计，反映岩浆溶离出水时的深度。因此，浅部的气相演化有利于斑岩铜矿床的形成，深部的气相演化有利于斑岩钼矿床的形成(Misra，2000)。

Climax型斑岩钼矿床以品位高(变化范围为0.34%～0.45%，平均0.20%)为主要特征，与第三纪富硅花岗岩和流纹斑岩有关，构造背景为发育于前寒武纪稳定地块中与造山有关的地壳拉张环境，一般与以花岗斑岩为主的多期次侵入体，成矿元素和蚀变存在叠加现象，主要矿化类型为直立的石英+辉钼矿±萤石细脉，辉钼矿产于脉璧，存在3个阶段分别为早期贫矿石英脉、石英+黄铁矿脉和晚期萤石+闪锌矿+方铅矿+菱锰矿+黄铜矿脉，多发育于岩体的外接触带。斑岩钼矿床的钼矿化的成矿流体以较高的均一温度(300～400℃)和盐度(＞30%)为特征，高盐度的流体是由岩浆结晶作用直接产生的(Bloom，1981;Bookstrom et al.，1989)，早期和中期成矿阶段的成矿流体主要来自岩浆水，后期存在大气水的加入。Stein和Hannah(1985)通过对Climax、Henderson和MountEmmons-Redwell矿床中硫同位素的研究表明(δ34S:Climax为+2.5～+3.6;Henderson为+4.7～+5.3;MountEmmons-Redwell为+3.7～+4.6)其成矿物质主要来自岩浆，与围岩关系不大。引起Climax型斑岩钼矿床钼的沉淀主要有3个条件:①含矿流体从饱水系统中逃逸至裂隙系统中，导致系统氧逸度的降低;②成矿体系温度的降低;③成矿体系硫逸度相对升高。前两个因素是导致SiO2沉淀的主要因素，这也就说明钼矿化与硅化有关(Westra et al.，1981;White et al.，1981;Stein et al.，1985;Bookstrom，1989;Wallace et al.，1993)。

表生作用形成的次生富集对于形成超大型氧化斑岩(-矽卡岩)型铜钼矿床具有非常重要的作用，一般由上而下分为5个带，分别为淋滤带、氧化矿石带、混合矿石带、次生硫化物富集带和原生矿石带，铜-钼含量最高位于次生硫化物富集带的上部，该带分布深度为100～250m，厚度为10～200m。对于钼矿来说，氧化型钼矿的分选技术造成钼矿的回收率大大降低，因此，次生富集反而不利于斑岩钼矿的利用(Sillitoe，2005)。

三、矽卡岩铜钼矿

矽卡岩型铜钼矿床是矽卡岩矿床的重要类型之一，据不完全统计，全球共有573个矽卡岩铜矿床，矿床个数最多，主要分布于加拿大西部和中国，均发育于大洋和大陆俯冲环境中。规模较大的矽卡岩铜矿床与斑岩有关，铜金属量可达到500万t，被称为与斑岩有关的矽卡岩铜矿床(Einaudi et al.，1981)。矽卡岩铜矿床多与Ⅰ型或磁铁矿系列的钙碱斑状侵入岩密切相关，多数发育同时代的火山岩，以网脉、脆性断裂、角砾和强烈热液蚀变为特征，暗示成矿作用形成较浅的环境。矽卡岩铜矿体发育的矽卡岩矿物组合为石榴子石-透辉石-符山石-硅灰石-绿帘石和绿泥石(Einaudi et al.，1981)，普遍发育磁铁矿和赤铁矿，若围岩为白云质碳酸盐岩，可能发育块状磁铁矿大脉形成局部铁矿体(Meinert et al.，2005)。矽卡岩铜矿床经常出现硫化物组合、矽卡岩矿物、石榴子石颜色的分带特征，对于矿床的勘探具有非常重要的意义(Meinert，19)，如图5-6所示，岩体边缘发育块状石榴子石，向外依次发育辉石，大理岩附近发育符山石和/或硅灰石，石榴子石颜色从岩体到大理岩依次红褐色、绿色和**，岩体的边缘普遍发育黄铁矿和黄铜矿，大理岩接触带黄铜矿含量增大，最后硅灰石带发育斑铜矿。与斑岩有关的矽卡岩铜矿强烈发育绿帘石-绿泥石退蚀变，而含石榴子石和辉石的进蚀变大多数被破坏，矿化岩体的内矽卡岩蚀变较少;相比而言，与矽卡岩铜矿有关的贫矿岩体较发育绿帘石、阳起石和绿泥石的内矽卡岩。含钙镁橄榄石的矽卡岩铜矿床，斑铜矿和辉铜矿为主要铜铁硫化物，并不是黄铁矿和黄铜矿，部分矽卡岩铜矿发育粗粒阳起石、黄铜矿、黄铁矿和磁铁矿矿石，被部分学者认为它属于氧化磁铁矿-铁-铜-金矿床(IOCG)(Meinert et al.，2005)。

图5-6 美国Bingham矿田Carr Fork矽卡岩铜矿的分带特征

矽卡岩钼矿的研究程度较低。多数矽卡岩钼矿床与淡色花岗岩有关，前寒武纪稳定地台伟晶岩、细晶岩和淡色花岗岩附近均发育大量的小矿化点。大多数矽卡岩钼矿中含有钨、铜、铅、锌、铋、锡和铀，矽卡岩钼、钨、铜矿床为最主要类型，矽卡岩钨和铜矿床含有伴生的钼，只有含有多金属的矽卡岩钼矿床才有开发的价值。矽卡岩钼矿床的围岩为粉砂质碳酸盐岩和钙质碎屑岩，最普遍的矽卡岩矿物为辉石，少量石榴子石、硅灰石、角闪石和萤石，暗示高F的还原环境(Meinert et al.，2005)。

大量研究表明:矽卡岩矿床均与侵入岩密切相关，不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境，因此矽卡岩矿床的构造背景的研究一直得到地质学者的关注。已有研究表明单个矽卡岩矿床的构造环境比较复杂，矽卡岩矿床组合与特定构造环境密切相关，整合矽卡岩矿床的成矿元素组合、与成矿有关的岩体成分和区域地质的资料，有助于识别矽卡岩矿床形成的构造背景(图5-7)。研究表明:钙质矽卡岩铜铁矿床毫无例外形成于大洋岛弧环境，矽卡岩金矿可以形成于大洋火山岛弧的弧后盆地(图5-7a)。大多数矽卡岩矿床与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关，与成矿有关的岩体成分变化较大，岩性为花岗闪长岩和花岗岩，矽卡岩金矿多与还原性岩体有关(图5-7b)。稳定大陆地壳俯冲至俯冲后构造的过渡环境的研究较少，与低角度俯冲相关的侵入岩源区包含有更多地壳混入，大洋俯冲楔的拆沉可能导致局部裂谷，岩浆弧可以很宽或迁移到内陆，成矿岩体为二长岩和花岗岩，常形成斑岩钼矿床、矽卡岩钼或钨钼矿床及少量锌、铋、铜和锌，为矽卡岩多金属矿床，部分矿床局部富金(图5-7c)。与软流圈上涌有关的裂谷环境多与走滑断裂有关，成矿岩体为花岗岩，含有白云母、黑云母、暗灰色石英巨晶、晶洞和云英岩化蚀变，常形成于矽卡岩锡矿床，演化花岗岩富含W、Be、B、Li、Bi、Zn、Pb、U、F和REE(图5-7d)。综上所述，矽卡岩铜钼矿床的构造背景较广(Meinert et al.，2005)。

图5-7矽卡岩矿床与特定构造背景耦合