铜陵狮子山矿田岩浆岩及金矿床的稀土元素地球化学

研究了铜陵狮子山矿田岩浆岩及金矿床矿石和蚀变岩石的稀土元素地球化学特征。矿田内3种代表性的岩浆岩稀土元素含量及Eu异常特征相似,轻重稀土元素比值有规律地变化,反映其具有相同的来源,是同源岩浆演化的结果,稀土元素特征显示岩浆的形成机制为分离结晶作用。金矿床矿石和蚀变岩石的稀土元素球粒陨石配分模式呈右倾斜型式,与矿区岩浆岩基本一致;稀土元素含量界于岩浆岩和围岩大理岩之间,显示成矿流体对岩浆岩的淋滤迁移和对围岩灰岩的叠加改造,反映成矿物质主要来源于岩浆作用;矿石Eu异常特征表明成矿热液为地壳浅部低压下岩浆分异的还原性富Cl-的流体;从成矿早期矽卡岩化到晚期块状硫化物矿石的形成,轻重稀土元素分异和Eu异常特征均显示岩浆热液演化的特征。     

铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址炉渣的科技研究

安徽铜陵、南陵地区铜矿资源丰富，古代矿冶遗址数量众多，最早可追溯至二里头文化时期。各遗址遍地分布的炉渣、炉壁等矿冶遗物，为研究中国早期的铜矿冶炼技术提供了大量的实物资料。本工作采用X射线衍射分析（XRD）、X射线荧光分析（XRF）和扫描电镜能谱分析（SEM-EDS）等多种技术手段，对安徽铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址的炉渣样品进行检测分析，以了解该地区早期的铜矿冶炼技术。XRD分析结果显示，所检测炉渣样品的物相以铁橄榄石、辉石、钙铁辉石为主，伴有石英、方石英、磁铁矿等矿物，符合炼铜渣的物相特征。根据炉渣的SiO₂，CaO和Fe₂O₃的含量，可将51个炉渣样品分为三大类：Ⅰ类炉渣、Ⅱ类炉渣和Ⅲ类炉渣。其中，Ⅰ类炉渣钙、硅、铁含量较高，其CaO含量远高于Ⅱ类和Ⅲ类炉渣，为铁硅钙系。相较而言，Ⅱ类炉渣为高铁系，其Fe₂O₃含量明显高于Ⅰ类和Ⅲ类炉渣；Ⅲ类炉渣为高硅系，其SiO₂含量较高，钙、铁含量较低。所有炉渣样品的铁含量均高于普通熔炼渣，结合其物相分析结果，可推测全部炉渣为冶炼渣。Ⅰ类、Ⅱ类炉渣的Ca和Fe含量呈现很强的负相关性，且波动范围很大，显示二者的含量并非人工调控，更可能是来自矿石中的天然成分。据此可以推测，本地区的早期工匠可能尚未认识到含钙和含铁助熔剂的作用，没有掌握不同类型铜矿石的配矿技术。SEM-EDS的分析结果表明，炉渣中的金属颗粒夹杂以冰铜、红铜和砷铜为主，表明该地区同时存在红铜和砷铜的冶炼活动。不同品位的冰铜颗粒大多来自不同遗址，尚没有在同一遗址发现较多品位依次升高的冰铜颗粒，因而难以确认冰铜熔炼环节的存在，不能证明上述遗址是否已采用了“硫化铜矿-冰铜-铜”的冶炼技术。所发现的冰铜颗粒，可能是采用硫化铜矿死焙烧工艺或混合矿原料冶炼的结果。铜陵夏家墩遗址炉渣中砷铜颗粒的存在，表明该地区早至西周时期，很可能已掌握了采用共熔还原法冶炼砷铜的技术。相关研究结果，对探讨砷铜技术的起源和传播，以及中国早期冶金技术的发展和生产组织状况均具有重要意义。