云南盈江某花崗偉晶巖中鈧的賦存狀態淺析

周 雄，楊 磊，劉飛燕，徐 鶯

（中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都610041）

鈧（Sc）是典型的稀散親石元素，在上地殼中的平均豐度為11×10－6[1]，與稀土元素性質有著顯著的差別，但由于其常與稀土元素伴生且某些性質相似，因此習慣上將鈧列為稀土元素。其獨立礦物少見，與800多種礦物分散存在，含量很少，故又稱之為稀散元素。

自然界中，鈧大多以類質同象的形式廣泛賦存于鈦鐵礦、釩鈦磁鐵礦、鋯英石、鋁土礦、等礦物中[2]。鈧的獨立礦物極為少見，目前發現的有鈧釔礦、水磷鈧礦、鈹硅鈧礦、鈦硅酸稀金礦。鈧具有良好的物理化學性能[3]，能制備有優異性能的新型材料[4]，在電光源、宇航、電子工業、核技術、超導技術等重要領域獲得應用[5]。但由于鈧含量低、復雜的提純工藝導致鈧的產量不大，價格昂貴，對鈧的研究程度仍然處于起步階段。

本文擬通過對云南盈江縣某地花崗偉晶巖中鈧的賦存狀態研究，查明花崗偉晶巖中主要的含鈧礦物，為從花崗偉晶巖中提取鈧礦物提供理論依據，也為在該地區尋找鈧礦提供一定的找礦方向。

1 樣品特征

研究所用樣品主要來自含鈧花崗偉晶巖。花崗偉晶巖樣品顏色以灰色為主色調，塊狀樣品局部或部分可見灰白色、黃綠色、灰綠色等，以致密塊狀為主，具花崗偉晶結構、塊狀（圖1（a））及條帶狀構造。肉眼可見粗大的白色石英晶體，以及層狀、條帶狀分布的粗大黑云母片狀集合體，纖維狀綠泥石等。樣品有一定程度的偉晶巖化、片麻巖化、硅化、綠簾石化、綠泥石化、褐鐵礦化等蝕變及礦化現象。

石英呈粒狀，粒度一般為0.1～1.2mm，少量細粒石英呈集合體嵌布于粗粒石英、黑云母及長石顆粒粒間，粒度一般介于0.025～0.1mm之間，嵌布于長石內的蠕石英粒度多為0.01～0.05mm。黑云母呈片狀，徑長一般為0.4～1.3mm。長石粒度差別較大，大者徑長可達2mm以上，小者徑長不足0.03mm。少量樣品中黑云母有細晶巖化現象。

石英：顆粒較為粗大的石英晶體常與黑云母、長石等礦物毗鄰緊密鑲嵌，粒度略細者常呈集合體嵌布于長石、黑云母等礦物粒間。另外，花崗偉晶巖樣品中常見長石礦物顆粒粒間、邊緣有蠕蟲狀，偏光鏡下具同時消光性質的蠕石英嵌布。由于石英性質穩定，不易發生蝕變，一般晶體完好。此外，在單體石英粒間有少量絹云母顆粒嵌布。

長石：花崗偉晶巖原生礦樣品中的長石有斜長石、鉀長石、微斜長石、透長石。其中斜長石常發育致密的聚片雙晶，鉀長石具卡斯巴雙晶，微斜長石具格子雙晶。長石主要嵌布在石英、黑云母粒間，少數長石中包裹近渾圓粒狀的石英、黑云母包體。樣品中長石的蝕變類型主要為絹云母化以及高嶺土化，但蝕變強度較弱。絹云母化程度略高于高嶺土化，蝕變形成的絹云母呈細小鱗片狀。絹云母、高嶺土主要沿長石裂隙縫以及解理縫嵌布；黑云母：黑云母呈片狀晶體，主要嵌布在長石及石英顆粒粒間，極少數顆粒呈近渾圓片狀包裹于長石顆粒內。部分黑云母邊緣、解理裂隙中具綠泥石化；其他礦物：石英、長石顆粒邊緣、裂隙可見到有細片狀金云母、細粒高嶺石以及透閃石、綠泥石、鈦鐵礦、褐鐵礦等少量微量礦物嵌布。

對花崗偉晶巖進行了多項分析（表1）。由表1可見，花崗偉晶巖的w（SiO2）較高（56.40%），富 Ca（8.06%）貧 K（2.96%）富Zr（13.2×10－6），具有較高的Sc含量（18.9×10－6）。

表1 花崗偉晶巖化學多項分析結果

2 礦石特征

2.1 礦石組構

礦石結構主要有花崗偉晶結構、自形晶結構、它形粒狀結構、蠕蟲結構。

花崗偉晶結構：局部石英、長石、黑云母結晶粗大構成黑白相間的花崗偉晶結構。

自形晶結構：少量石英具自形粒狀結構（圖1（b）），部分黑云母具自形片狀結構（圖1（c））。

半自形－它形結構：長石主要呈半自形－它形板柱狀結構（圖1（d））。

它形粒狀結構：大多數石英為它形粒狀結構（圖1（e）），少量自形－半自形粒狀。

蠕蟲結構：巖石中在斜長石和鉀長石的邊緣、粒間可見蠕蟲狀的石英嵌布。

礦石構造主要有塊狀構造、條帶狀構造、顯微鏡下研究見到脈狀構造、浸染狀構造等。

塊狀構造：樣品整體呈由石英、長石、黑云母黑白顆粒構成的致密塊狀（圖1（f）），局部有鐵染現象。

條帶狀構造：主要由石英、長石、黑云母呈條帶狀分布，構成黑白相間的條代。條帶狀構造的樣品中黑云母定向排列明顯。

脈狀構造：顯微鏡下可見呈脈狀分布的石英。

浸染狀構造：黃鐵礦、鈦鐵礦、螢石、榍石等微量礦物主要呈浸染狀分布于石英、長石、黑云母粒間。

圖1 花崗偉晶巖礦石構造（a）及礦物顯微照片（b－f，正交偏光）

2.2 礦物成分

按照主要礦物、次要礦物、少量及微量礦物對樣品中礦物進行分類，主要礦物為石英、云母，次要礦物為長石類和高嶺石，少量及微量礦物為蛇紋石、綠簾石、透閃石、褐鐵礦、綠泥石、螢石、榍石、鈦鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、白鎢礦、鎢華、鈮鉭鐵礦、鎂鋁榴石、錫石、鋯石、黃鐵礦、磷灰石、一水鋁石、滑石等。

礦物含量的測定是以花崗偉晶巖原生礦綜合樣為準，制備砂光片在顯微鏡下以線法逐粒統計，統計結果見表2。由表2可見，樣品中主要礦物為石英、云母類、長石類、黏土礦物4大類，共占礦物總量的97.2%，其他礦物含量甚微，合計占礦物總量的2.8%。

表2 花崗偉晶巖中的礦物含量／%

2.3 礦物化學成分

為了查明鈧在不同礦物中的分布情況，我們對樣品中主要礦物進行單礦物分離，并分別進行了化學分析，以確定鈧在不同礦物種的含量，結果見表3。由表3可以看出，花崗偉晶巖原生礦中含鈧礦物主要為云母類礦物（鈧含量為44.80×10－6）；其次為黏土礦物（為19.20×10－6，包括高嶺石、綠泥石、蛇紋石等）、長石類礦物（0.25×10－6）、鈦鐵礦、榍石、透閃石、磁鐵礦、褐鐵礦等。石英中鈧含量最低，幾乎不含鈧（低于檢測限）。

3 鈧的賦存狀態

為了查明花崗偉晶巖原生礦中鈧的存在形式，我們對樣品進行了大量的電子探針分析及電鏡掃描，研究過程中無法確定獨立鈧礦物的存在。前文研究結果表明，鈧呈分散狀態存在于云母類、長石類、高嶺石、綠泥石、透閃石、鈦鐵礦等礦物中，而黑云母則為主要含鈧礦物（表3），為此我們對黑云母進行了電子探針分析，結果見表4。

由表4可以看出，少量黑云母片狀晶體中鈧含量在電子探針的檢測限以下（如黑云母1、2、3、4等），黑云母8－1、8－2為同一云母顆粒上兩個不同位置的測試結果，顯示同一黑云母顆粒的不同部位鈧的含量亦不同，由此說明黑云母中鈧含量不均勻但普遍含鈧。在檢測限以內，鈧的變化范圍為30×10－6～440×10－6，最高可達440×10－6。

表3 花崗偉晶巖單礦物分析結果／%

表4 黑云母的電子探針分析結果／%

4 討論

通過以上研究，我們無法確認花崗偉晶巖中有鈧獨立礦物的存在，只能確定其分散存在于云母類礦物、長石類礦物、閃石類礦物、黏土礦物、榍石、鈦鐵礦等礦物中，而黑云母則為主要含鈧礦物，其他含鈧礦物如云母類礦物、長石類礦物含鈧量則較低。考慮到樣品中云母類以黑云母占絕大多數，一般晶體粗大，結晶完好，在破碎后的樣品中主要呈單體狀態。少量絹云母主要以集合體形式存在，部分與粒狀石英、長石連生，但集合體粒度較粗解離較易。長石在破碎后的樣品中主要單體狀態存在，少量長石晶體裂隙邊緣有絹云母、黏土礦物嵌布。黏土礦物普遍粒度細小，在破碎后的樣品中主要呈黏土礦物集合體形式存在，少量粘連在黑云母、長石、石英裂隙、邊緣。因此可考慮通過分選花崗偉晶巖中的黑云母來提取鈧。

目前，提取鈧主要有3種方法：萃取法、離子交換法和沉淀法[6]，相對比較成熟的提鈧工藝有5種：從鈦白廢液中提取鈧、從赤泥中回收鈧[7]、從原生礦中回收鈧、從渣中回收鈧、從處理液中回收鈧[8]，對于從黑云母中提取鈧幾乎是一個空白。普遍存在的一個難題是：鈧的提取技術不夠，導致成本太高而回收率低。那么，如何尋找一種高效的鈧提取工藝，降低成本，達到鈧的高效利用，是目前選礦工作者所面臨的一項挑戰，但同時也是一種機遇。

5 找礦前景探討

鈧的獨立礦物少見，目前國內外發現的鈧礦床也鮮有報道：1987年發現的湖南益將石英閃長巖風化殼型稀土鈧礦，屬鈧礦床的新類型，是中國找到的第一個大型鈧礦床[9]，國外僅有澳大利亞在昆士蘭州原有的鎳礦內發現世界最大的鈧礦[10]。花崗偉晶巖中又通常富集鈮、鉭、鈧、鋯、鉿等有用元素[11]。從前文研究可知，云南盈江某地的花崗偉晶巖中含有較高的Sc（原生礦中含量18.9ppm，表1；單礦物分離后云母中含量44.80ppm，表3；黑云母最高可達440ppm，表4），指示該地區花崗偉晶巖具有較好的找鈧前景，因此在該地區可進一步整合資源勘查類型，加大勘查力度，拓展資源加工和利用范疇，從而使該地區成為鈧工業的加工和生產基地。

6 結論

1）查明了花崗偉晶巖原生礦中含鈧礦物主要為云母類礦物（鈧含量為44.80×10－6），其次為黏土礦物（為19.20×10－6）、長石類礦物（0.25×10－6）、鈦鐵礦。確認了鈧主要分散存在于云母類礦物、長石類礦物、閃石類礦物、黏土礦物、榍石、鈦鐵礦等礦物中，而黑云母則為主要含鈧礦物。電子探針結果顯示，花崗偉晶巖中普遍含鈧（最高可達440×10－6），可考慮通過分選花崗偉晶巖中的黑云母來提取鈧。

2）鑒于目前選礦工藝水平，選礦工作者應積極尋找一種高效的鈧提取工藝，降低成本，達到鈧的高效利用。同時，也應積極探索從花崗偉晶巖中提取鈧的工藝。

3）該地的花崗偉晶巖中含有較高的Sc，指示該地區花崗偉晶巖具有較好的找鈧前景，因此在該地區可進一步整合資源勘查類型，加大勘查力度，拓展資源加工和利用范疇，從而使該地區成為鈧工業的加工和生產基地。

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