全 文 ：称」产八 .’ 沪 八 `、 .’ ( 八八声八气产八户 .’ \ 尹`八沪价 户 `气户入八八户
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梭罗树石棉矿床成因剖析
国家建材局地质公司山 东地质勘探 大队 刘 奇 中 。 .0’ ,.’ , 、 。
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梭罗树石棉矿床位于鲁东南黄海之滨 , 几
乎全为第四纪冲积层所复盖 。 前人对该矿床曾
进行过三次专门地质工作 , 对石棉矿床的特征
及其成因等问题 , 作了不同程度的阐述 。 笔者
试图以该三次专门地质工作为基础 , 参考本区
其他的地质工作成果 , 对梭罗树石棉矿床的成
因作一 flJ 析。 由于水平所限 , 必有不周之处 ,
恳请读者斧正 。
地质概要
矿床地处胶南隆起的南端 , 位 于 果 子山
组比较明显 :
其一 , 走向和背斜 轴 面 基 本 一 致 , 为
N W 3 5 0
。 一 S E 1 70 “ ~ N E 2 0 “一 SW 2 0 0 ” 。 这种
裂隙的特点是细 、 密 , 裂隙中都充有纤维蛇纹
石石棉 , 呈密集状相互平行分 布 。 成矿后宽度
一般为 石 l m m , 少量为 1 一 Z m m , 个 别 最
宽的也只有 1 0 m m 左右 。 一般情况 下, 裂隙越
细 , 密度越大 , 据统计 , 宽度 0 . 62 米内有 I n 条
石棉细脉 , 甚至还有多达每米数百条 (图 2 ) 。
其二 , 走 向N E 8 o 。一 SW 2 6o “ , 呈 裂隙带
出现 , 带宽一般为儿厘米 。 成矿后也呈现细密
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<甲子山 )复式短轴背斜
的南翼 。 出露的地层相
当于下元古一太古界胶
东群 ( A ,一 P t i i ) 珠边组
1二段 ( A r 一 P t i i z Z ) 和坪
匕组下段 ( A ,一 p t i ip , 1 1 ) ,
岩性以黑云母 片麻岩 、
自云一钾长 片 麻 岩 为
主 , 分布在基本以梭罗
树河 (也称设力子河 ) 为
轴线的梭罗树背斜的两
翼和轴部 (图 i ) 。 背
斜轴线方向 N W 3 d s “一
s E 16 5
。 , 西翼 发 育 良
好 , 东翼因片麻状花岗
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图 1 山 东校罗树地区地质剖面
岩 ( r f )的侵人而使其不完整 。
断裂方向以北东为主 , 有两组 : N E 1 0 “和
N E 40
。 。 北西向次之 , 以 N W 2 7 5 “ 左右者发育
较为良好 。
裂隙有三大类 :
(一 )成 矿裂 隙 (已纤维蛇纹石化的裂隙 )
据野外和井下巷道中观测 , 至少有先后两 1一蛇 纹岩 , 2一石棉脉
乎行的石棉细脉 。 其密度据统计 , 80 m m内多
达 2 1条 。
这两组成矿裂隙方向几乎垂直 , 并且互相
交切 。 在沿脉巷道中能明显地看到后者切断前
者 , 并有小的搓动现象 (图 3 ) 。
(二 ) 已滑石化的裂隙
走 I句为 N E 3 o “一 S W 2 1 o 口 , 宽 约数厘米 。
内充填有滑石片岩 , 其片理方向与裂隙方向一
致 。 裂隙的两壁与蛇纹石的接触处 界 限 很 明
显。 在巷道中见到它搓断了第二组 成 矿 裂 隙
(图 3 ) 。
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图 4 节理玫瑰花
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石 掉细脉
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图 5 石棉细脉与后 生 裂隙关系
1一蛇纹我 . 2一石棉细 脉 , 3一裂隙 , 4 一搓动
图 3 石棉细脉 、 裂隙交切情况
(三 ) 后生裂隙
1
. 超基性岩中的后生裂隙
方向 以 N W 3 0 0 “一 3 3 0 “一 S E 1 2 o 。 ~ 1 5 0 “ 、
N E 7 0
“
~ 8 0
“一 SW 2 5 0 。一 2 6 0 “ 为主 , N W 3 50 “
一 S E 17 0 。左右次之 (图 4 ) 。 裂 隙 密度一般为
20 一 40 条 /米 “ , 多者能达 60 条 /米 “ 左右 。 裂隙
而紧密 , 有时有小的错位现象 (图 5 ) 。
2
. 围岩一片麻岩中的后生裂隙
方 向 以 o “一 1 8 0 。左右 , N E名。 。 ~ 9 0 “一
S、V 2 6 0 “一 2 7 0 ” 两组为 主 , N W 30 0 。 ~ S E 12 0 。
次之 , 密度亦为 20 ~ 40 条 /米 2 。
这三类裂隙 , 在超基性岩体中均有发育 ,
岩体的围岩中仅第三类裂隙较为明显 。
矿床及其附近 出露的岩浆岩 , 除 早期的已
经受变质作用的 片麻状花岗岩 、 矿床的母岩超
图 6 黑云母 闪长宕中蛇纹岩描房体
平 面素描
1 一蛇纹岩 , 2 一黑云每闪长岩 , 3 一滑石片岩 ,
4
一风化裂隙
基性岩及榴辉岩 、 角闪岩外 , 尚有后期的中酸
性岩 , 如角闪花岗岩 、 似斑状花岗闪长岩等 。
有些地方能见到后期岩浆岩捕虏了前期的岩浆
岩 (图 6 ) 。
的石棉细脉所组成 , 但石棉细脉的密度是不均
一的 。
各矿体的平均总含棉率为 4 ~ 9 % , 平均
是 6 %左右 。 以 n 、 姐级的短纤维为主 。
矿 床 特 征 爵_糯姚沟 通笔 代
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(一 )成矿母岩
矿床的成矿母岩是早期的超基性岩 。 这类
岩体在附近 75 平方公里地区内共发现了五十多
个 。 一般都顺片麻理方向侵人于沫边组 、 坪 _ L
组的片麻岩中 , 并经受了不同程度的变质作用
而蛇纹石化 、 滑石化 、 碳酸盐化 。
乱子岭一水车沟岩体 ( 下称乱一水岩体 )是
这一带及山东省已知的最大超基性岩体 , 梭罗
树石棉矿床即产于其中 。 该岩体形如一条游动
的 “ 金鱼 ” , 基本顺片理侵人于珠边组的黑云
母片麻岩 、 白云钾长片麻岩中 (图 7 ) 。 侵入的
构造位置在梭罗树斜西翼近轴处 。 岩体总走向
为 N W 3 4 o “一 S E 1 6 0 “ 左右 , 倾向南西 , 倾角约
为 60 “一 70 “ 。 乱一水岩体的北端明显翘起 , 而
在其中 、 南部位的中心 , 孔深近 7 0 米的钻孔
未钻透岩体 。
乱一水岩体的岩性以难于恢复原岩的蛇纹
岩为主 , 分布在岩体的北端和东 、 西接触面附
近 , 其次是橄榄岩 、 橄榄辉石岩 , 分布在岩体
中 、 南部之中心部位 , 也有少量纯橄岩和辉石
岩 , 在岩体中呈团块状分布 。
岩体中各类岩石的化学成分如表 1 。
(二 )矿 体
矿床由大致相互平行的矿体群组成 , 并富
集于岩体北 、 中段东侧的蛇纹岩中 (图 8 ) 。 矿
体的总走向与岩体及梭罗树背斜的总走 向基本
一致 , 呈 N W 3 40 。一 S E 1 6 o “左右 。 几乎全是 I句
东倾斜 , 倾角陡 , 一般在 60 “一 70 “ 。
口“ 体与围岩的界线较为清楚 , 其南北延长
由数米~ 2 0 0米左右不等 , 呈透镜状 、 脉 状和
似层状 , 厚度从几十厘米到二十米左右 。 各矿
体又都由数十条 、 数百条甚至上千条相互平行
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石 序帛 石广仲、
乱子岭一水车沟超基性 宕体附
近地质
石棉纤维在细脉中呈横纤维式产出 , 一与脉
壁的蛇纹岩界线清楚 。 近脉壁处的蛇纹岩色调
较暗 , 往往有少量铁质矿物 。
石棉纤维的化学成分 , 如表 2 。
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岩 石 名 称 M g o ] 5 10 , 化 宾斡 成 分 及 含 , 量 , , (% ’ } {
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橄 辉 岩 3 9 · 2 9 ! 3 7· 1 5 1 。 7 3 7 。 5 2 0 。 1 9 0 。 3 4 0 。 0 1 5 0 。 17 , .4 , 龚橄 榄 岩 3 8 . 5 6 { 3 9 . 1 6 1 。 37 7 。 7 7 0 。 2 0 0 。 3 1 0 。 0 1 5 0 。 0 9 一 石
料艺 石 岩 29 。 6 0 3 5 , 5 0 1 。 7 3 9 。 1 2 0 。 1 3 0 。 ] 2 0 。 0 1 7 0 。 1 1 l · 9 5 化
少己 纹 岩 3 7 。 42 3 7 。 3 2 1 。 9 5 6 。 4 3 0 。 2 0
表 1
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尸压 乃劝`、 了尸 石 楠 纤 维 化 学 成 分 表 2
翁万二屯丰旦 一般含量 ( % )
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图 8 \,] ( 3 4) 勘探线剖面
5 10 :
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:
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F e O
A I: 0 。
C a O
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:
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:
0
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:
0
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.
4 2~ 4 1
.
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3 7
。
1 2~ 4 1
.
47
2
.
5 1~ 6
.
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.
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.
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。
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1 3~ 1
.
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0
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1 4
0~ 0
。
1 0
0~ 0
.
0 7
1 2
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4 6~ 1 4
。
9 5
1
。
5 5~ 4
.
43
3 8~ 4 0
3 8~ 3 9
3~ 5
i 左右
l 左右
1 左右
0
.
1左右
0
.
0 2~ 0
。
0 4
0
.
0 4左右
1 2~ 13
8左右
矿床成因剖析
前已述及本矿床经过三次专门地质工作 。
第一次地质工作认为 , “ 石棉矿床为中温热液
矿’ 床 。 ”并 !J. 认为 : 1 . “ 石棉的成矿与原岩的蛇
纹石化程度有关 ” ; 2 . “ 岩体受东西应力作用 ,
因此近背斜轴部形成张裂隙 , 并形成平行于片
理面的节理 ” 。 超基性岩浆侵入及蛇纹石化时体
积膨胀都 “ 受到东西围岩的挤压作用 , 因此 ,
边缘部分片理发育与接触面一致 , 并与岩体长
轴方向一致 , 当片理发育时 , 岩体易 蛇 纹 石
化 。 因此 , 在片理面 匕有石棉化 ” 。 这一论证 ,
` j 乱一水岩体北段出露处当时所见的现象恰似
吻合 。 但是 , 由此而推侧的该岩体中段石棉矿
体的产状 , 则与第三次地质工作时 , 坑道内实
测的矿体产状正好相反 。 于是 , 对梭罗树石棉
矿床的成因 , 就有另作剖析的必要 。
(一 ) 破务理带是热水溶液的通道和成矿主
要场所
岩体位于背斜的近轴部处 , 受力激烈 , 形
成了多种裂隙 , 这为热水溶液提 供了良好的通
道 。
从生成的石棉细脉可以看出 , 成矿裂隙主
要是相互平行的细而密的裂隙 。 这种裂隙与背
斜轴面几乎平行 , 是由形成褶皱运动的剪切力
所形起的破劈理 (图 9 ) 。 其密度之大 , 是其它
类型的裂隙所不可能达到的 。 只有破劈理成为
主要的成矿场所 , 方能形成如此细而密的石棉
细脉 。
(二 )蛇纹石化作用
关于蛇纹石化作用 , 岩石学家的意见不尽
一致 。 图尔纳认为所有企图解释蛇纹石化作川
的意见中 , “ 没有一个能够解释岩石学方面 、
化学方面和野外所得的资料的全部总和 。 ”尽管
图 5 95和 s, S’ 一最大剪切面
a p
一摺皱轴面
川 卜破劈理面
. . 目曰
如此 , 野外的事实和蛇纹石本身的元素组成毕
竟是客观的 。 由镁橄榄石或烦火辉石变质成为
蛇纹石 , 必须有大量 H元素的加入 。 但是 , 要
在超基性岩浆内部得到大量的 H 元素的可能性
是不很多的 , 至少不能获得其全部 。 伴随蛇纹
石化作用及其后的滑石一碳酸盐岩化作用所形
成的矿物中的 C O : 、 C a O等成分也不能大量从
超基性岩浆中得到 。
、 乱一水岩体的蛇纹石化较普遍 、 强烈 , 且
伴有滑石一碳酸盐岩化 。 岩体各类原岩中的矿
物组成以镁橄榄石 、 橄榄石 、 顽火辉石 、 透辉石
为主 ,在蛇纹石化过程中可能有三种作用存在 。
即〔 水化作用 、 硅酸盐化作用 、碳酸盐化作用 。
1
. 水化作用
镁橄榄石 、 橄榄石 、 顽火辉石等高镁质矿
物 , ` 在低温热水的作角下发生蛇纹石化作用 ,
使矿物中剩余的镁质 、 硅质移入溶液 , 铁质呈
磁铁矿等结晶析出 。 如 :
Z M g
Z
S I O
4 + ZH Z O 一一》 H 4 M g o s i Z O 。
镁橄榄石 蛇纹石
一 ’ 十 M g O
(移人溶液 ) ;
3 M g
Z
S I O ` + ZH : o
.
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) H
`
M g
3
S i
Z
O
。
一十 3M g O + 5 10 2
(移人溶液 ) ;
6M g
: F亡5 1 2 0 5 + 1 2 H : O + 0 2 , e 》 6 H ` M g 3 -
橄榄石 5 12 0 。
+ Z F e 3 O
4
磁铁矿 (结晶析出 ) 。
2
. 硅酸盐化作用
高镁质矿物在硅溶液的作用下 , 发生蛇纹
石化作用 。 如 : 刁 -
3 M g
:
5 10
4 + 4H
:
O
·
+ 5 10
: 一今
Z H ` M g s s i
Z
O
. 。 ;
.3 碳酸盐化作用
高镁质矿物在碳酸溶液的作用 下 蛇 纹 石
化 , 析出碳酸盐矿物。 在一般情况下形成菱镁
矿 , 当作用过程中存在 C a + + 离子 , 则形成方解
石 , 剩余的 51 0 炙移人溶液 。 如 :
Z M g
:
5 10
4 + ZH
:
0 + C O
: ~ 一 ) H ` M g : 5 10 。
十 M g C O 3 ;
莽镁矿
3C a M 9 5 1
:
O 。 + 3 C O : + ZH Z O一透辉石
H
`
M g
a
s i
Z
O
。 + 3 C a C O 。 + 4 5 10 :
方解石 (移入溶液 )
超基性岩体中的滑石一碳酸盐岩化作用 ,
往往是蛇纹石在 5 10 2 、 C a Q 、 C O : 的溶液作
用下进行的 , 其强度和规模远不如蛇纹石化作
用 b 一般认为它是蛇纹石化的继续或蛇纹石化
以后的热液变质作用 , 对石棉成矿不利。
滑石一碳酸盐岩化作用能析出滑石 、 ,菱镁
矿 、 白云石 ,并使剩余的 M g O 、 H Z O移入溶液 。
如 :
3 H
`
M g
s s i
:
O
。 + 2 5 10 : 一 ZH : M g 3 S i ` 0 1 :滑石
+ 3 M g O + 4 H
:
0
枯~ ~ - 、 口 ~ . ~ . 日
,
(移入溶液 )
ZH
`
M g
3
S i
:
O
。 + 3 C O Z 一一 ) H Z M g : 5 1 4 0 1 2
+ 3H : O + 3 M g C O
s
(移人溶液 ) ,
Z H
`
M g
s
s i
:
0
。 + C a O + 2 C 0 : 一 )
H
Z
M g a s i
4
O r
Z + C a M g ( C O
s ) 2
白云石
士2丛9 0 士川 : 0
(移入溶液 ) 。
应当指出 , 目前野外所见的矿物组合 , 是
上述变质作用中某些化学反应的综合和平衡的
产物。
(三 )热水溶液来派的推测
对于乱一水岩体蛇纹石化作用过程中的水
的源泉 , 不妨先作三种假设 :
其一 , 超基性 “ 岩浆” 自身所产出的水 ;
其二 , 中酸性岩浆侵人作用后期散射出来
的水和溶液 ;
其三 , 流入深部的地下水 。
至于后者 , 也许有人认为是一种荒谬的假
设 , 但是笔者还并不想轻易地排 除 它 的 可能
性 。 况且曾经有资料证明过 , 在地下 4 0 ~ 50
米深处 , 由于压力增大 , 蛇纹石化作用消失 (苏
联乌拉尔地区的超基性岩一扎瓦里茨基 ) 。 而地
下水深循环至 4 0 ~ 5 0 米的可能性是存在的 。
我们又知道岩浆期后的低温热液阶段的温度为
2 0。 “ ~ 50 ℃ , 而地下这一温度区间的热水存在
的可能性也不是没有的 。
后期中酸性岩浆的侵人 , 在本矿床及其周
围地区是较为明显的 。 而在其岩浆作用的后期
必然会给即将发生或早已开始了的超基性岩蛇
纹石化作用 引人丰富的热水溶液 。 矿床西约 5
公里处的甫田庄黑云母闪长岩体捕获了超基性
岩体的碎块 , 从而形成了包围捕虏体的滑石片
岩带 , 就是一个很好的例证 (图 6 ) 。
关于超基性 “ 岩浆” 自身所产出的水所引
起自身矿物蛇纹石化的可能性不应排除 。 乱一
水岩体中高镁质矿物较为普遍的蛇纹石化应归
于它 。 但是从作用本身来看 , 这一类蛇纹石化
应是早期的 、 不完全的 (图 10 ) 。 ·
虽然 引起乱一水岩体蛇纹石化作用的水的
来源是多种的 , 但是尚不能否认主要来源应该
是较为 明显的中酸性岩浆侵人所散射出来的热
水溶液 。 岩体中段坑道开拓过程中 , 曾在超基
性岩体内的碳酸盐岩小脉中发现有自然铜的存
在 。 这可能会成为有力的例证之一 。
(四 )纤维蛇纹石石棉矿床的形成及多次蛇
纹石化作用
乱一水岩体的蛇纹石化作用并不止一次 ,
从目:前所获资料来看 , 至少有四次之多 。
图 1 0 蛇纹石化纯橄岩
i
一 橄揽石 , 2一蛇纹石 , 3一磁铁矿
第一次是在超基性岩体侵人后的结晶成岩
后期 , 由其自身散射的热水或含 5 10 。 的 热水
溶液所致 。 这次蛇纹石化作用较为普遍 , 但是
作用并不完全。
第二次发生在褶皱构造成型期间或后期 ,
由于热水溶液的作用 , 而使岩体的薄弱带发生
了较大面积的蛇纹石化作用。 从而使乱一水岩
体形成了沿接触带分布的蛇纹岩 带 。 与 此 同
时 , 由于破劈理带的存在 , 而为热水溶液再次
提供了良好的通道 , 且为纤维蛇纹石石棉的结
晶提供了理想的场所 。 于是 , 沿破劈理就形成
了无数组相互平行 , 而且是细而密集的纤维蛇
纹石石棉细脉 。 从而 , 组成了具有工业价值的
石棉矿床 。
第三次是沿着石棉矿床形成后的近东西走
向的断裂 、 裂隙所发生的蛇纹石化作用 , 其普
遍性和规模都远不如前两次 。 但是也形成了自
身的蛇纹岩和纤维蛇纹石石棉细脉 , 在坑道里
可以明显地看到第三次蛇纹石化所形成的石棉
细脉切割了第二次蛇纹石化所形成 的 石 棉 细
脉 , 并使后者发生距离不大的位移 (图 3 ) 。
第四次发生在北东走向的断裂形成之后 ,
目前我们能见到的只是滑石化产物一滑石片岩
充填在断裂 、 裂隙之中 。 该裂隙切割了近东西走
(下转第 31 页 )
条件 , 比如合适的温度 (2 0 0~ 启0 0℃ ) 、 播留时
间 (0 . 2 ~ 0 . 5秒) 、 浓度 、 催化剂 、 助燃剂等 。
这些条件可经过实验来确定 。 ·
在尚未找到较好净化方法以前 , 大都采用
高空排放 , 利用大气自净作用 , 使有害气体稀
释净化 。 此时 , 确定排气筒的高度 是 很 重要
的 。 要正确计算有害物排放量 , 充分考虑气象
因素 、 周围环境 、 地形地貌来计算所需排气筒
高度 , 以使这些有害物经烟囱排出扩散到达地
面 (或周围高大建筑物 )时出现的最大浓度 , 不
超过国家卫生标准 中规定的居住区大气中有害
物最高允许浓度 。
2
. 云母制品车间的排毒
本车间生产多种云母板 、 管 、 带等制品 , 其
配胶 、 刷胶粘贴 、 烘烤等工序有苯类毒气散出 。
配胶工序用伞形罩或层流排毒室 (图 5 ) 。
人工刷胶粘贴可用台边吸气罩或吹吸罩 。 刷胶
烘烤工序如用刷胶烘干带机 , 可将其机体整体
密闭 , 再用排气罩抽气 , 便能较有效地排出毒
气 。 烘烤工序若用电烘箱 , 可在烘箱门的上方
设置伞形接收罩 , 也可用空气幕 , 即吹吸系统 。
在烘箱门前形成空气幕 , 允许 一工件及操作者的
手进出 , 而 “ 封锁 ” 了有害气体向外散发 。
本车间主要有害气体较单纯 (苯类 ) , 现已
有较成功的燃烧净化法使之净化 。 要求用汽油
系阳丢 1 幕 1 系川l菠 1 鑫阳手 1 丢孤鑫川l舀 1 手训奎似羞 lN1 套 {叭 1毛宝而互洲妾 “朋毒朋吕湘鑫
〔上接第 2 4页 ) 向的裂隙和第三次蛇纹石化所
形成的石棉细脉 , 也使其产生了小搓动 (图 3) 。
助燃 , 温度 8 0 ℃ , 滞留时间 0 . 5一 1秒 , 浓度
范围 I O0 0P m (相当于 l y0 ) , 其净化 (燃烧 ) 效
率达90 % , 燃烧产物是水和匕氧化碳 。
3
. 云母纸原料酸处理工序酸气的排除
此处产生含硫酸气体 , 防毒措施可参照前
述各法 。 酸气有强腐蚀性 , 所以必须注意一切
排毒设施的耐腐蚀处理 , 比如用塑料风管 、 塑
料风机 、 塑料吸收净化塔等。 另外 , 本工序化
学反应是放热反应 , 散发的酸性气体有一定温
度 。 因此 , 控制有害气体的各种排毒罩都必须
适应热过程排毒特点 。
图 1 4 泡板吸收器
1
一有害气体入口 , 2一液休人口 , 3 一净化气体出口 ,
4
一溢流管 , 5 一液体出口管 , 6一筛板
因为酸气可用水吸收 , 所以可 用 吸 收 器
(图 1 4) 将含酸气体净化 , 然后用碱液中和含酸
液体 。
结 语
纤维蛇纹石石棉矿床成矿先决条件有二 :
一是先成的高镁质矿物的富集及热水溶液的作
用 , 二是裂隙的存在并作为热水溶液的通道和
纤维蛇纹石石棉结晶的场所 。
出露在梭罗树地区的山东省最大的超基性
岩体 (乱一水岩体 ) 及其附近的地质条件 , 符
合上述先决条件 。 所以 , 岩 体蛇纹石化强裂 ,
成矿有利 。 位于背斜轴附近的破 劈 理 带 的发
育 , 成为矿床颇有特色的成矿场所 。 因此 , 形
成了具有工业价值的梭罗树石棉矿床 , 属低温
热溶液型纤维蛇纹石石棉矿床 。
如超基性岩体的滑石一碳酸盐岩化作用普
遍 , 则不可能形成具有工业价值的石棉矿床 。
进一步研究该矿床的产状和其他赋存条件
以及在附近的其它超基性岩体中寻找同类型的
石棉矿床 , 应该从研究其物质成分 、 构造裂隙
类型 、 蛇纹石化作用的程度及其特点等方面着
手方能奏效 。 特别是成矿裂隙的类型 、 成因等
问题的研究 , 将对矿体的产状 、 矿石类型等的
研究起主导作用 。
本文述及的一些看法 , 还将经受实践的考
验 。