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燧石
來源:互聯網

燧石俗稱火石,是一種致密、堅硬的硅質沉積巖,多為灰、黑色。敲碎后具有貝殼狀斷口。燧石產于石灰巖中,自然界中主要以層狀燧石和結核狀燧石兩種形式產出,通過交代作用、生物化學沉積作用、礦物淋蝕作用形成。

燧石按形態不同可分為層狀燧石和結核狀燧石。層狀燧石主要發育于前寒武紀地層中,常呈層狀分布,多與含磷和含錳的黏土層共生,分層存在,單層厚度不大,但總厚度可達幾百米,有塊狀和鮞狀的區別;結核狀燧石多產于石灰巖中。有球狀、卵狀、棒狀、盤狀、葫蘆狀、不規則狀等結核體,一般只有5-15厘米,大的可達1-2米。按硅質來源不同主要分為生物來源燧石、陸源物質來源燧石、火山及深部熱液來源燧石;按成分不同可分為蛋白石玉髓質燧石、玉髓質燧石、石英玉髓質燧石;燧石主要產于朝鮮、南斯拉夫社會主義聯邦共和國、中國和法國。此外日本比利時,西班牙也產燧石。中國燧石主要產地是河北省、山東省天津市、河南省、安徽、山西省、內蒙、寧夏回族自治區等省。

燧石由于堅硬,破碎后產生鋒利的斷口,所以最早為石器時代的原始人所青睞,絕大部分石器都是用燧石打擊制造的。燧石和鐵器擊打會產生火花,古代人常將其用作取火工具,它不僅可制作石錘、武器等,也用于制造珠寶裝飾和燧發槍。在現代,燧石主要用于陶瓷和玻璃工業中,可用于制造瓷器、精陶瓷和磨球,也可用作研磨原料;也被用于制作建筑飾料,又因為燧石屬于酸性硅質巖,土質疏松,通氣透水,肥力高,是栽培杉木王的寶貴土地。

主要特性

礦物組成

隧石主要由隱晶質石英組成。化學成分為二氧化硅98~99%,氧化鐵0.02~0.06%,另外還有微量礦物雜質。

物理特性

燧石外觀同玉髓相似,顏色暗淡無光澤,常為淺灰、深灰及褐黑。通常呈結核狀、致密塊狀,具有明顯的貝殼狀斷口。用鐵錘敲擊時有火花出現,故又稱為“火石”。燧石質地堅硬,硬度為7,含鐵量低,具有壓電性,通常在陶瓷、玻璃工業的磨碎機械中作內襯或沖擊材料,在一些有色金屬的選礦磨礦中也被廣泛采用。

結構特征

燧石具有微晶質、隱晶質或非晶質結構,主要為塊狀構造。其中-石英六方偏方面體晶類,主要單形為六方雙錐和六方柱;-石英三方偏方面體晶類,常見單形有六方柱、菱面體、三方雙錐和三方偏方面體。

燧石形態以結核狀、透鏡狀和團塊狀為主。結核狀燧石粒徑一般在2~5cm;透鏡狀燧石厚度一般在1~5cm,直徑一般小于1m,多沿層面分布,少數較小的透鏡體狀燧石呈傾斜狀;團塊狀燧石粒徑一般小于1cm。結核狀燧石基本上為均質體,少量結核狀燧石為植物碎屑經硅化形成的硅化木;透鏡狀燧石發育微弱的層理,局部層理明顯;團塊狀燧石基本上為均質體。除與層面一致的透鏡狀燧石結核外,結核狀、團塊狀和部分透鏡狀燧石結核均分布于團塊化和角礫巖化形成的孔隙和裂隙之中。

形成原因

交代作用

海水中的SiO2可以有從火山噴發來的、風化來的、以及硅質生物溶解來的(還有少許SiO2是從碎屑石英處在堿性成巖環境下被溶解來的)。海水中分散的SiO2與碳酸鈣沉積物同時沉積,成巖過程中發生分凝(或成巖分異作用)及硅化作用(在成巖期鈣質生物肉體腐爛分解,或有機質通過細菌分解,造成局部的酸性介質條件,碳酸鈣溶解,SiO2沉淀交代)形成燧石結核。

交代成因的燧石巖可以使溶解充填或分子交代,一般不會改變原來的孔隙情況。

生物化學沉積作用

有的燧石巖層厚達數十到數百米,大面積分布,常見放射蟲、硅藻及硅質海綿骨針的遺骸,無疑是和生物沉積有關;有的層狀燧石巖與綠色巖流及火山灰共生,無疑是火山噴發的SiO2及火山灰海解出來的SiO2,直接從海水中凝聚沉積;層狀硅藻燧石巖與含硅藻頁巖韻律層,或層狀遂石巖與黑頁巖韻律層,明顯的屬于生物化學成因,是深海饑餓盆地的沉積,這種盆地沒有接受陸源碎屑物質,而只有懸浮粘土與硅質浮游生物的沉積,并且處在碳酸鈣補償深度以下的水域。碳酸鈣遭到溶解,因而沒有碳酸根及鈣質生物;層狀燧石巖與粗砂巖共生,屬深海濁流沉積。

生物化學沉積作用的燧石巖,早期是疏松多孔的,隨成巖作用的加深,發生物質溶解重新組合生成致密巖石。

礦物淋蝕作用

在東非的季節性的堿性水湖泊馬加迪湖里,燧石是由鈉硅酸鹽即馬加迪石礦物的淋蝕形成的。馬加迪石正在向燧石很快很好地轉變,并形成早更新世的含有大量的結核狀及燧石的沉積。經礦物淋蝕作用生成的燧石常形成多孔巖石。

分布區域

朝鮮盛產燧石。朝鮮民主主義人民共和國遂石產地在遮湖和瑞山,南斯拉夫社會主義聯邦共和國、法國產量也較多。日本產量少,質量差,產地有崗崎和段戶二處,此外比利時,西班牙也產燧石。

中國燧石主要產地是河北、山東省、天津縣、河南鞏縣、鳳陽縣等地。此外,山西省、內蒙、寧夏回族自治區等省也有燧石。

應用領域

研磨材料

燧石質地堅硬,含鐵量低,主要用于制造瓷器、精陶瓷和磨球,也可用作球磨機的襯里和研磨粉。通常在陶瓷、玻璃工業的磨碎機械中作內襯或沖擊材料,分燧石球和燧石塊兩種,燧石球作沖擊材料,燧石塊作為襯里材料。

制作工具

舊石器時代,加工工具最主要的就是石錘,此外還有木棒、骨棒等。實驗制作尖狀器采用的加工工具以石錘為主。石錘多為燧石質,也有大理石質的?!八街?,可以攻玉?!惫湃俗畛蹙褪抢帽?a href="/hebeideji/7165378578429131866.html">軟玉堅硬的其他礦石來加工玉器的。在新石器時代金屬工具還沒有發明以前,人們用竹子、麻線等材料,加上水和石英砂(俗稱“解玉砂”,硬度為7)切割,用燧石雕刻、用石英砂巖打磨。

制作寶石材料

俄亥俄的弗林特郡(Flint Ridge) 是一個北美美洲原住民開發的著名燧石礦山,在那里仍可看到堆積如山的印第安人生產的彩色材料,燧石現在被用來作寶石材料,美國還有幾處燧石寶藏,美麗的燧石被用來制作精美的雕刻品。

建筑飾料

燧石在日本被廣泛的用做建筑飾料,在日本的建筑發展史中,有日本特色的就是以金屬、燧石為材料制作的極其精巧的工藝品。這些器具上雕刻著的房屋,都是毫無技巧的高架住房,在與日本國土條件相同的國家也都是采用這種建筑方式,有些地方至今仍在沿襲。

栽培土壤

燧石和燧石結核屬于酸性硅質巖,這類坡積物形成的土壤為硅質砂土壤,pH5.2-6.8,土質疏松,通氣透水,肥力高,是栽培杉木的寶貴土地。

古代生火工具

古代人生火用的火石,一般用燧石或鵝卵石制成,將兩塊火石打擊或摩擦,能產生火星,引燃易燃的火絨。

制作燧發槍

燧石引火是火繩引火的改進,將火繩槍扳機上的火繩換成燧石,扣動扳機,在彈簧的作用下,用燧石重擊引火藥鍋旁的擊砧,冒出火星,引燃引火藥,這種擊發機構稱為撞擊式燧發機,裝有撞擊式燧發機構的槍械稱為燧發槍。

礦物開采

礦井開采

礦井類似于倒置的圓錐體,在地表大約4-5米寬。燧石位于一個水平的3-4米深的碳酸鈣沉積中。開采發生在3-5米長的地下水平巷道中,從礦井的底部用鹿角尖鎬劈出來。當一個礦井告枯竭時,就用取自接替它的新礦井的白堊土填埋。在礦井之間有一些為碎石工人提供的據點,半成品運到其他地方進行最后加工之前,他們對新隧石進行最初的加工成型。

歷史

在原始社會的舊石器時代,埃及人就已開始利用燧石制作武器和工具。在尼羅河的溪谷里就曾發現過一些舊石器時期燧石開采和制作加工的遺跡。

歐洲,新石器時代是開采隧石的巔峰,英國的格賴姆斯一格雷夫斯,波蘭的克熱米奧基,比利時的斯皮恩尼斯,法國的雅布林以及荷蘭的萊克霍爾德—圣海特勒伊德等地點都是典型的礦井遺跡,19世紀末到20世紀初是歐洲燧石開采研究的肇始期。在北美,人們很少通過開挖深礦井獲得硅質巖,而更多是在近地表處進行采掘。大約3000年前,青銅時代開始,燧石的價值下降,礦場也逐漸關閉。

分類

按形態分

層狀燧石:層狀燧石主要發育于前寒武紀地層中。戈德斯坦(Goldstein)、比塞爾( Bissell) 等針對層狀燧石進行了研究,大量證據均支持層狀燧石為原始沉積成因或是早期成巖階段形成的。

結核狀燧石:結核狀燧石主要產出于碳酸鹽巖和蒸發巖中。隨著地質歷史上主要硅質生物類型的演變,燧石結核的產出環境逐漸從淺水變為深水。不同地區不同層位的燧石結核往往具有一些共同特征,包括呈孤立分散的結核狀產出、硅質選擇性交代方解石顆粒而保留晶形完好的白云石、硅質礦物具有隱晶硅質-微晶石英-粗晶石英的規律性變化等。

按硅質來源分

生物來源燧石:即硅質生物 (放射蟲、海綿骨針等)的介殼或骨骼在遠洋深水沉積物中堆積形成燧石。

陸源物質來源燧石:即石英、長石、巖屑及粘土礦物等在淋濾、蝕變、溶解或轉化過程中產生的二氧化硅可被河流輸入淺海區沉積形成燧石結核病

火山及深部熱液來源燧石:即火山噴發或深大斷裂噴涌出的硅質熱液,在海底沉積,或被硅質生物吸收,或隨洋流流至異地沉積形成硅質巖。

按成分分

蛋白石玉髓質燧石:在疏松的砂質巖中,呈膠結較緊的緊實塊狀,在較古老的古生代石灰巖中亦有蛋白石-玉髓質燧石。

玉髓質燧石:常含有蛋白石,有時含石英的混入物,這一種中包括中生代巖石的燧石,特別是白堊紀的燧石。

石英玉髓質燧石:往往是由石英和玉髓所組成,常含有較大百分比的玉髓,此類燧石往往是古生代的。

產地鑒定

核反應堆中子活化分析技術

燧石質地細密堅實,各地都有,是石器時代最流行的工具原料。試驗證明,核反應堆中子活化分析技術最適合于鑒定燧石工具的原料產地。除了試樣制備簡便以外,中子活化分析的主要特點是能夠測出燧石中存在的,密度極低的許多痕跡元素面貌,而某些特征痕跡元素的存在與否,恰好又是嚴格確定燧石產地的關鍵信息。如果兩類燧石工具的產地較近,常常需要依靠檢驗它們之間的微量元素密度面貌,然后在定量或統計的基礎上來區分它們的地理來源。

環境影響

環境污染

礦山的開采將對礦區及周圍環境會造成一定程度的破壞,因此對礦山及周邊環境采取必要的預防和保護措施是很有必要的。礦山開采可能產生的污染有:裝卸、運輸無論礦石、廢石,在裝卸過程中都會產生尾氣、噪聲、粉塵污染;固體廢棄物污染;礦山開采可能造成的生態影響有:大氣環境質量變差,礦山開采使空氣中的可吸入顆粒、二氧化氮、CO 等濃度增加,從而降低空氣質量。礦山開采可能造成巖石裸露、植被破壞,從而加劇水土流失、土地砂化。

預防措施

由于礦山開采可能對生態環境產生污染,建議在礦山生產作業過程中采取以下措施使危害減到最低。(1)運輸、采礦、排渣時實行濕式作業,減少粉塵污染。(2)破碎篩選分級過程需增加必要的防粉塵設施,盡量避開風口,安裝設備的高差不易過大。加裝消音裝置,減少噪音污染。(3)對廢石渣等固體廢棄物實行集中、定點堆放并修筑防滑墻以防滑坡。嚴禁在河道內排渣及堆放廢棄物,防止洪水外溢沖毀草原和造成泥石流。(4)合理安排開采區,盡量縮小開采面積和巖石裸露面積,減少水土流失。在采空區和堆渣區及時種植樹木保持水土,防塵減燥。(5)禁止將廢棄物、尾礦及廢水等亂堆放,制定切實可行的防災減災措施,以人為本,確保環境地質良性發展。(6)加強礦山管理,實行有序開采。

參考資料 >

..2023-06-29

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