岩石中的硒
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发布时间：2022-05-10 14:13
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时间：2023-10-11 09:35
调查表明，在寒武—二叠系的高硒岩石背景中，并不都与硒中毒有关，硒中毒只发生于下二叠统茅口组上段和上二叠统吴家坪组地层岩石控制的范围内。同样，在低硒背景的上三叠统—侏罗系、白垩系岩石中，克山病只出现在侏罗系紫色砂岩控制的范围内。因此，本节内容将只涉及这两部分岩石。
（一）岩石硒的分布及影响控制因素
表5-8 岩石化学分析结果
×为炭质页岩中的夹石条带；表中Se之上的元素、氧化物（不含Se）单位为%，其余为μg/g。
图5-4 岩石有机碳与硒含量关系图
二叠系茅口组上部岩段和吴家坪组是本区最重要的高硒岩石层位。主要岩石类型有硅质岩、含炭硅质岩、硅质白云岩和硅质炭质页岩。茅口组的硅质岩和含炭硅质岩呈薄层状，有时夹硅质炭质页岩。吴家坪组上部为薄层状炭泥质硅质岩、炭质页岩夹白云岩，下部多为中厚层状硅泥质白云岩与薄层硅炭质页岩互层。表5-8是上述层位中部分岩石样品分析结果。罗家坝、范家坪和偏嵌自生桥是高硒未中毒村，沙地是高硒中毒村，其余地点是低硒村，其中民生、支罗是克山病村。由表中可以看出，①高硒村主要为三种岩石类型：白云岩或硅泥质白云岩，以MgO16.36%～17.02%、CaO26.58%～32.65%为主要成分标志，其硒含量2.9～3.5μg/g之间，平均3.13μg/g，是三类岩石中最低的，但沙地的一个白云岩样品硒达到156μg/g；其次是硅质岩，SiO292.61%～94.24%，有机碳4.35%～5.17%，硒22.8～82.0μg/g，平均52.4μg/g；硅质炭质页岩主要成分为有机和无机碳，SiO232.06%～54.43%，有时还有CaO6.99%～20.90%，岩石硒高达59.6～352μg/g，平均247.77μg/g；②白云岩、硅质岩和硅质炭质页岩平均有机碳含量依次为1.04%、4.76%和17.25%，与这些岩石硒含量依次增高是一致的。在图5-4中，若以有机碳10%为界，可分成高硒炭质页岩区和低硒白云岩区，硅质岩则位于二者之间；由此看来，岩石中硒的含量与岩石有机碳的含量密切相关；③白云岩中虽然烧失量很高（34.36%～41.31%），接近或达到炭质页岩水平，但有机碳只占其中0.2%～1.4%，而炭质页岩有机碳却占烧失量的26.87%～60.32%，推测白云岩烧失的大多为CO2和水，这些成分与硒似乎不发生任何联系，故白云岩硒含量不高；由此也可看出岩石的烧失量与岩石硒含量无关；④除了硒随白云岩—硅质岩—硅炭质页岩增高外，Zn、Pb、Cr、Ni、V、P等元素亦呈这种增长趋势；硅质岩中F比白云岩少，但硅质炭质页岩F仍然是最高的；在吴家坪组底部断续出露含矾、磷黄铁矿结核层，但黄铁矿硒并不高（湖北省区域地质志，1984；郑宝山等，1993）。这可能是在当时的还原条件下，硒与硫发生了分离，硫与铁结合生成了黄铁矿，而硒则未随硫进入黄铁矿晶格中；尽管如此，这一含矿层位不仅反映了上述元素的共生环境，而且由于它在地层学上的特殊性，似可将其作为富硒层位的岩石学标志；⑤低硒区岩石大多为紫色、黄褐色粉砂泥岩和泥质粉砂岩。表中SiO2、Al2O3、Na2O和K2O都是这类岩石比较特征的组成，然而Se和一些微量元素却出现了差异；有三个样品Se含量0.04～0.14μg/g，平均0.097μg/g，但支罗一个紫色岩石Se含量却为4.7μg/g,Zn、Pb、Cr、V都比其它紫色岩石高，而Ni、P、F却相互接近；由于样品少，对此还无法作出解释；但大多数岩石硒与苏宏灿（1993）提供的低硒岩石Se0.04～0.15μg/g、平均0.1μg/g是完全一致的；再考察这些岩石水溶性硒0.002～0.004μg/g，平均0.0027μg/g，其所有指标都属于低硒岩石范畴。
通过表5-8中数据对比发现，高硒区白云岩（1～3、8号样品）虽然硒含量比低硒区紫色砂岩（13～16号样）高，但Fe、Pb、Zn、P却比紫色砂岩低，特别是白云岩中的Pb比紫色砂岩低3～12倍。除此而外，白云岩中Cr、Ni、V、F等元素都比紫色砂岩高。对于高硒区的硅质岩和炭质硅质页岩，除了Fe和Pb之外，其余所有元素都比紫色砂岩高。如此看来，岩石中硒的分布并不与亲硫元素（Cu、Pb、Zn）有太密切的关系，而与亲铁的过渡族元素关系密切。这可能与各自所处的沉积构造环境有很大关系。前已提及，侏罗纪时的红色叠置盆地或断陷盆地是一种海陆交互相环境，氧逸度高（表现为Fe2O3含量高），炭被氧化分解（表现为TOC含量低），在这种氧化环境中大多数元素处于高价氧化活动状态（V、Cr、S、Se、Ni等）不容易沉淀下来，而Fe、Mn等容易在这种环境中生成含水氧化物或氢氧化物吸附较多的Pb、Zn等阳离子。在二叠纪中晚期的陆表海沉积环境中，氧逸度低（Fe2O3含量低），有机碳含量高（TOC高），还有煤层生成，显示一种还原环境。在这种环境中，大多数变价元素（V、Cr、Se、S、P、Ni等）呈低价态沉淀下来。在强还原条件下（炭质硅质页岩和硅质岩相），S和Se浓度都较高，S和一部分Se捕获Pb、Zn、Cu、Fe等生成硫化物（在煤层中和硅质岩中均可见），郑宝山（1993）利用电子探针能谱分析，发现了两个硫硒铁矿晶体。另一部分Se则与Cr、Ni、V、P等通过形成复杂的配阴离子化合物被粘土或有机物质吸附。在弱还原条件下（白云岩相），S和Se浓度相对较低，岩石中很少见到黄铁矿等硫化物。由此可以看出，沉积环境决定Se与其它元素之间的依存关系。在强还原条件下，Se与亲硫元素和过渡族及变价元素共生；在弱还原条件下，Se与过渡族元素及变价元素共生，但含量降低；在氧化条件下Se与过渡族及变价元素缺乏，但Fe、Pb、Zn等元素相对较高。
（二）地质构造、岩层产状、地形坡度对富硒、缺硒岩层出露范围的控制和影响
本区由东向西展示出一系列轴向北东或北北东的复式褶皱。在齐跃山和利川以东地区为寒武—奥陶系为核部的背斜和以三叠系为核部的向斜交替出现。二叠系地层出露于褶皱两翼或向斜的核部呈构造窗产出（如沫抚、安乐井），褶皱的产状一般都较缓（5°～20°倾角），只有在紧闭褶皱的两翼产状较陡（如鱼塘坝30°～70°倾角）。在利川以西地区以三叠-侏罗系形成轴向北东的复式褶皱，J3s为向斜核部，T1为背斜核部。向斜产状较平缓（5°～15°倾角），背斜产状较陡（40°～75。倾角）。
在东部地区，产状很缓的二叠系岩石在罗家坝、沙地、花被和范家坪等地都能见到。在罗家坝，吴家坪组硅泥质白云岩与硅质炭质页岩均呈5°～10°的倾角向北北东方向倾斜，与地形坡度大体一致，因此地表出露岩性全为这两种岩石（图5-5），而下部层位的茅口组炭硅质岩需要在切割较深的沟中才能见到。同样的这套硅泥质白云岩和硅炭质页岩地层在花被呈近水平状态出露。范家坪的吴家坪组硅质白云岩与炭硅质页岩一直延伸到杉坨村附近，其明显的标志是在层位的底部有黄铁矿层出露，并遗留有大大小小的采坑和矿洞，以及炼硫磺的废渣堆（图5-6）。
图5-5 罗家坝地质素描
①硅质白云岩，②硅质炭质页岩，③、④采样点
图5-6 范家坪—杉坨村剖面示意图
由此可见，本区的富硒岩石大多数分布在褶皱的两翼或向斜轴部，呈接近水平的低倾角产出，因此在同一侵蚀面上可出现多处露头点，它们的岩性基本相同。就目前观察和取样点的情况分析，大多数属于吴家坪组中下部岩石。它们呈面状分布，因而出露面积较宽。除此而外，在紧闭褶皱中出露的富硒岩石（例如鱼塘坝）呈陡倾条带状产出，面积较窄，但在同一侵蚀面上可同时见到吴家坪组和茅口组上段岩石。缓倾面状分布的岩石在原地风化后形成的土壤与源岩关系密切，而陡倾条带状产出的岩石风化物容易被搬运迁移，由此形成的土壤成分比较复杂，不仅有富硒岩石的成分，还有其它岩石成分。
侏罗系紫色粉砂泥岩组成向斜核部，产状也非常平缓，经过风化侵蚀后，这种硬度低的岩石形成丘陵、岗地地貌，且存在一个较低的夷平面。由这类岩石发育形成的紫色土基本上继承了源岩的成分特征。
