楊波， 楊莉， 孟文祥

(包鋼集團(tuán)礦山研究院， 內(nèi)蒙古 包頭 014030)

鈧元素是最輕的過(guò)渡金屬元素，廣泛應(yīng)用于軍工、航天、集成電路、半導(dǎo)體等關(guān)鍵領(lǐng)域[1-3]。世界各國(guó)對(duì)鈧資源格外青睞，陸續(xù)將其列入本國(guó)關(guān)鍵礦產(chǎn)，中國(guó)也將鈧收入國(guó)家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源名錄[4-5]。鈧在地殼中豐度值約為22×10-6[6]，全球鈧資源儲(chǔ)量約2×106t(Sc2O3)，分布在獨(dú)聯(lián)體國(guó)家、美國(guó)、中國(guó)、馬達(dá)加斯加、挪威、澳大利亞等地[7-8]。其中中國(guó)鈧資源儲(chǔ)量約占全球三分之一，居世界首位[7-8]。鈧的富集成礦與內(nèi)生成礦作用和外生成礦作用密切相關(guān)。內(nèi)生成礦主要形成與巖漿和熱液有關(guān)的花崗偉晶巖型、基性-超基性巖型、堿性-超基性巖型、碳酸巖型、矽卡巖型等類型礦床；外生成礦主要形成沉積型和風(fēng)化淋濾型礦床[4,7-10]。在不同類型礦床中，鈧的賦存形式各不相同，總體是以獨(dú)立礦物、類質(zhì)同象、離子吸附的形式賦存[8-10]。自然界中鈧的獨(dú)立礦物主要為鈧釔石、硅鈹釔礦、硅磷鈧石、鈉鈧輝石等少數(shù)10余種，但含鈧的礦物達(dá)800余種[4]，以類質(zhì)同象賦存形式較為普遍，廣泛存在于稀土礦物、硅酸鹽礦物、鐵礦物、磷灰石中[4,7-10]。開(kāi)展鈧賦存特征研究，有利于確定主要工藝礦物，更好地利用鈧資源，也有利于總結(jié)鈧在成礦過(guò)程中的地球化學(xué)行為、分布規(guī)律，進(jìn)而探討鈧富集成礦機(jī)制，推進(jìn)勘查找礦。

近些年，學(xué)者們對(duì)鈧資源日益重視，相應(yīng)賦存特征及機(jī)理的研究也陸續(xù)開(kāi)展。肖軍輝等[11]利用化學(xué)分析、電子探針(EPMA)、顯微鏡、能譜(EDS)等手段對(duì)中國(guó)川西含鈧稀土礦鈧的賦存狀態(tài)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)礦床中無(wú)獨(dú)立鈧礦物，磁鐵礦中Sc2O3含量為0.00324%，角閃石中Sc2O3含量為0.031%，斜長(zhǎng)石中Sc2O3含量?jī)H為0.005%，透輝石中Sc2O3含量為0.021%，氟磷灰石中Sc2O3含量為0.152%；黏土礦物泥質(zhì)中Sc2O3含量為0.098%。認(rèn)為礦區(qū)64.25%的鈧以離子吸附形式分布于黏土礦物，類質(zhì)同象形式分布的鈧以角閃石為主。郭彩蓮等[12]利用顯微鏡、工藝礦物學(xué)參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(MLA)、EPMA、化學(xué)分析等手段對(duì)陜西省洋縣畢機(jī)溝釩鈦磁鐵礦的鈧賦存狀態(tài)進(jìn)行研究。礦床中同樣無(wú)獨(dú)立鈧礦物，輝石中Sc2O3含量為0.021%，角閃石中Sc2O3含量為0.027%，陽(yáng)起石-纖閃石中Sc2O3含量為0.016%，磁鐵礦中Sc2O3含量為0.002%，鈦鐵礦中Sc2O3含量為0.004%，認(rèn)為鈧主要以類質(zhì)同象形式分布于普通輝石和閃石為主的非金屬礦物中，分布率占84.36%。

自2013年起，中國(guó)鈧產(chǎn)量已不能滿足國(guó)內(nèi)需求。面對(duì)這種情況，中國(guó)應(yīng)在利用國(guó)外鈧資源的同時(shí)提升國(guó)內(nèi)鈧資源利用程度，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展[4]。白云鄂博礦床素以稀土聞名，并以利用鑭、鈰、鐠、釹等元素為主。礦床中鈧資源儲(chǔ)量較大，平均品位低[13]。一直以來(lái)鈧作為伴生資源利用，但開(kāi)發(fā)程度較低[13-15]，主要原因就是礦床中鈧賦存特征不明。目前，白云鄂博礦床鈧賦存特征研究的主要成果集中于20世紀(jì)80年代[16-18]。梁有彬[16]、趙長(zhǎng)有[17]認(rèn)為礦床中鈧以類質(zhì)同象形式進(jìn)入不同礦物，含鈧最高的礦物為硅鎂鋇石(Sc2O3含量為2.1%)；金屬礦物中含鈧最高者為鈮鐵金紅石(Sc2O3含量為0.154%)；鈉閃石、霓石、金云母、稀土礦物、磁鐵礦、赤鐵礦、碳酸鹽礦物也含微量鈧[16-19]?？梢?jiàn)礦物中鈧含量很低，需要采用精確的分析手段來(lái)進(jìn)行測(cè)試。近些年隨著EPMA技術(shù)的不斷進(jìn)步，科研人員可以對(duì)樣品進(jìn)行更為精確、微區(qū)的定量分析[20-24]，該技術(shù)非常適合尋找關(guān)鍵金屬元素的賦存礦物以及分析其賦存形式[21]。王芳等[22]利用EPMA對(duì)某礦床元鈮、稀土元素賦存狀態(tài)進(jìn)行研究，查明鈮主要賦存于鈮鐵礦和含鈮金紅石(Nb2O5平均含量分別為78.26%、5.26%)中；氟碳鈰礦稀土總量(REO)平均為70.61%，氟碳鈣鈰礦稀土總量(REO)平均為57.52%，獨(dú)居石稀土總量(REO)平均為64.84%。萬(wàn)建軍等[24]利用EPMA準(zhǔn)確測(cè)定了陜西華陽(yáng)川鈾稀有多金屬礦床中褐簾石、磷鈰鑭礦、磷釔礦、氟碳鈰鑭礦、褐釔鈮礦等5種稀土礦物的化學(xué)組成。Shimazaki等[19]利用EPMA對(duì)白云鄂博礦床霓石、鈦硅鈰礦、鈮鐵礦三種礦物中的鈧進(jìn)行分析，測(cè)得霓石中Sc2O3平均含量為0.02%，鈦硅鈰礦中Sc2O3平均含量為3.26%，兩件不同樣品鈮鐵礦中Sc2O3平均含量分別為0.22%和0.67%，其中鈦硅鈰礦單點(diǎn)最高含量為3.64%。為了進(jìn)一步探究鈧在白云鄂博礦床不同礦物中的賦存特征，總結(jié)鈧的地球化學(xué)行為及成礦機(jī)理，同時(shí)明確主要含鈧礦物的共生礦物組合、嵌布關(guān)系，亟需利用傳統(tǒng)巖礦鑒定方法結(jié)合精確定量手段開(kāi)展系統(tǒng)性研究。因而，本文通過(guò)系統(tǒng)采集白云鄂博礦床不同礦物，經(jīng)顯微鏡鑒定后圈定測(cè)試區(qū)域，使用EPMA手段來(lái)測(cè)定不同礦物中鈧含量，進(jìn)而探討鈧在白云鄂博礦床各礦物中的賦存特征。

1 礦床地質(zhì)特征

白云鄂博礦床南距內(nèi)蒙古包頭市150km。圖1為礦床主、東礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖，從大地構(gòu)造位置來(lái)看，礦床位于華北克拉通北緣，北靠興蒙造山帶，屬不同大地構(gòu)造單元結(jié)合處[25-31]。礦區(qū)出露新太古界、中新元古界、新生界的地層，其中中新元古界的白云鄂博群(下部)為礦區(qū)最主要出露地層。礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育褶皺和斷裂構(gòu)造，同時(shí)發(fā)育較多侵入巖(圖1)。白云鄂博礦區(qū)從西到東主要?jiǎng)澐治鞯V、主礦、東礦、東介勒格勒及東部接觸帶等礦體。

1—第四系； 2—白堊系固陽(yáng)組； 3—長(zhǎng)城系尖山組； 4—長(zhǎng)城系都拉哈拉組； 5—新太古界烏拉山群； 6—二疊紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖； 7—黑云母花崗閃長(zhǎng)巖； 8—中元古代白云石碳酸巖； 9—花崗巖脈； 10—石英斑巖脈； 11—閃長(zhǎng)巖/閃長(zhǎng)玢巖脈； 12—碳酸巖脈； 13—堿性巖脈； 14—鈉閃石巖脈； 15—鈉輝石、鈉閃石堿性巖脈； 16—鐵礦化體； 17—實(shí)測(cè)或推測(cè)性質(zhì)不明斷層； 18—斷層序號(hào)。圖1 白云鄂博主、東礦區(qū)地質(zhì)及構(gòu)造分布圖(據(jù)文獻(xiàn)[27]修改)Fig.1 Geological and structural map of the main and east orebodies in the Bayan Obo deposit (Modified after Reference [27])

通過(guò)對(duì)礦區(qū)外圍各類巖石的光譜半定量分析，鈧分布無(wú)明顯異常[18]。礦區(qū)巖石、礦石中Sc2O3含量變化范圍為10×10-6～200×10-6，多數(shù)在50×10-6～150×10-6之間，相比于地殼，鈧富集系數(shù)為3～10[18]。所有礦區(qū)內(nèi)各類礦石中Sc2O3的算術(shù)平均值為85×10-6，大約是克拉克值的4倍。相比于礦區(qū)中的鈮和其他稀土元素，鈧的富集程度顯得更為微弱[18]。不過(guò)鈧的富集可能與鈮和稀土的礦化有一定關(guān)系，如在主礦下盤白云巖中，從遠(yuǎn)礦到近礦，鈧與稀土、鈮均表現(xiàn)為越來(lái)越富集[18]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 樣品采集與制備

從白云鄂博礦床西礦、主礦、東礦、東部接觸帶采集巖礦石樣品，在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所進(jìn)行切片及探針片制備工作，切片方向主要以切到盡可能多礦物的方向?yàn)橹?，再利用顯微鏡對(duì)探針片進(jìn)行巖礦鑒定。按照礦物學(xué)分類，整理出白云鄂博常見(jiàn)13類礦物，在顯微鏡下用導(dǎo)電碳筆圈出各類礦物中的常見(jiàn)礦物。優(yōu)先選擇顆粒較大、結(jié)晶較好的礦物顆粒，總計(jì)圈出不同礦物34種。利用高溫噴鍍儀對(duì)探針片進(jìn)行噴碳處理，保證樣品表面鍍碳均勻且導(dǎo)電性良好。

2.2 儀器及工作條件

EPMA測(cè)試工作在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所和河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所共同完成。

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所EPMA儀器型號(hào)為JXA-iHP200F(日本電子)，束流穩(wěn)定度為±0.5×10-3/h、±3×10-3/12h。分光晶體為自動(dòng)交換，交換時(shí)間少于1.5s，晶體可在譜儀掃描區(qū)間任何位置交換，交換后無(wú)需重新聚焦，光學(xué)顯微鏡分辨率為1μm。真空系統(tǒng)為磁懸浮分子泵抽氣系統(tǒng)，樣品室極限真空度好于8×10-4Pa。測(cè)試時(shí)加速電壓15kV，束流2×10-8A，采用點(diǎn)分析。

河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所EPMA儀器型號(hào)為JEOL EPMA 8230(日本電子)，加速電壓15kV，束流2×10-8A，束斑直徑5μm，所用標(biāo)準(zhǔn)樣品為美國(guó)SPI礦物標(biāo)樣。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同礦物中鈧賦存特征

考慮到鈧在白云鄂博礦區(qū)不同礦物大類、不同礦物種中可能有不同的賦存特征[16-19]，以不同礦物中Sc2O3平均含量，按照礦物學(xué)分類制作表1。分別對(duì)各種礦物進(jìn)行測(cè)定，統(tǒng)計(jì)同一種礦物中及同一礦物大類中鈧的平均含量，將測(cè)試及統(tǒng)計(jì)結(jié)果列入表1。同時(shí)，為直觀地表現(xiàn)礦床不同礦物中鈧含量相對(duì)大小，繪制柱狀圖如圖2所示。從圖中明顯看出鈧在34種礦物中總體含量很低，鈮釔礦、鈮鐵礦、鈮錳礦、黑紫色螢石、方釷石、富釔易解石等6種礦物鈧含量較高(Sc2O3含量>0.100%)。這6種相對(duì)富鈧礦物的EPMA測(cè)試結(jié)果列于表2。

從表1、表2測(cè)試結(jié)果可以看出，本次工作中各礦物中鈧平均含量最高為2.485%，單點(diǎn)最高含量為3.093%。不同礦物中鈧含量差別較大，多數(shù)礦物中Sc2O3<0.100%(圖2)。34種礦物中僅有6種礦物鈧含量大于0.100%，按鈧含量從高到低依次為：鈮釔礦、鈮鐵礦、鈮錳礦、黑紫色螢石、方釷石、富釔易解石(圖2)。16種礦物的鈧含量介于0.004%～0.067%，按鈧含量從高到低排序?yàn)椋汉轴愨壍V、堿性角閃石、鐵釷石、黃綠石、鈮鈣礦、氟碳鈰礦、磷灰石、鈰硅磷灰石、獨(dú)居石、霓石、黑云母、硅鎂石、褐鈰鈮礦、鉀長(zhǎng)石、磁鐵礦、鈉長(zhǎng)石。12種礦物未檢出鈧，分別為：赤鐵礦、鈦鐵礦、紅鈦錳礦、金紅石、石英、易解石、氟碳鈣鈰礦、榍石、鋇鐵鈦石、硅鈦鈰礦、褐簾石、包頭礦?？傮w來(lái)看，鈧元素在白云鄂博礦床中分布分散、含量很低，這與前人的認(rèn)識(shí)一致[16-19]。不同于前人的工作是：①本次工作中含鈧最高的礦物為鈮釔礦，單點(diǎn)最高含量為3.093%。鈮釔礦雖非新礦物，但在白鄂博礦區(qū)屬首次發(fā)現(xiàn)[32-34]。②鈮鐵礦與前人認(rèn)識(shí)一致，表現(xiàn)為相對(duì)富鈧，不過(guò)鈧平均含量為1.263%，要高于前人測(cè)得的0.22%和0.67%[19]。③新發(fā)現(xiàn)的鈮錳礦也相對(duì)富鈧，鈧平均含量為0.251%。④前人認(rèn)為金屬礦物中含鈧最高者為鈮鐵金紅石[16]，而本次工作中金紅石中未檢出鈧。⑤前人認(rèn)為霓石是硅酸鹽中最富鈧的礦物[13]，而本次工作中堿性角閃石中鈧含量(0.062%)明顯高于霓石中鈧含量(0.020%)?？梢?jiàn)，即便在同種礦物中，鈧的分布仍會(huì)有一定變化，這可能與礦物的形成條件有關(guān)。

表1 不同礦物中Sc2O3平均含量

圖2 鈧在不同礦物中含量分布Fig.2 Scandium content in different minerals

此外，前人主要是從單一礦物種中探討鈧的賦存，尚未從礦物大類角度對(duì)鈧的賦存特點(diǎn)形成認(rèn)識(shí)[16-19]。從礦物學(xué)分類來(lái)講[32]，本次工作共劃分13類礦物：①鹵化物為黑紫色螢石，鈧平均含量為0.181%；②鐵、錳的簡(jiǎn)單氧化物除磁鐵礦(鈧平均含量0.005%)外，赤鐵礦、鈦鐵礦、紅鈦錳礦均未檢出鈧；③普通氧化物(金紅石、石英)均未檢出鈧；④鈮、鐵、釷稀有氧化物與鈧的關(guān)系較為密切，方釷石、鈮鐵礦、鈮釔礦、鈮錳礦檢出較高含量的鈧(>0.100%)，同時(shí)4種礦物的鈧平均含量高達(dá)1.036%；⑤鈦鈮酸鹽的復(fù)雜氧化物與鈧的關(guān)系亦較為緊密，鈧平均含量為0.047%，褐鈰鈮礦的鈧含量為0.008%，富釔易解石中鈧含量最高(最高為0.124%，而普通易解石中未檢出鈧)；⑥氟碳酸鹽礦物中，氟碳鈰礦的鈧含量為0.028%，氟碳鈣鈰礦中未檢出鈧；⑦磷酸鹽(獨(dú)居石、磷灰石、鈰硅磷灰石)表現(xiàn)出較為一致的鈧含量，均在0.025%左右；⑧島狀硅酸鹽的鈧平均含量為0.024%，但硅鎂石的鈧含量很低(0.011%)，榍石未檢出鈧，而鐵釷石的鈧含量相對(duì)較高(0.060%)；⑨硅氧雙四面體硅酸鹽(鋇鐵鈦石、硅鈦鈰礦、褐簾石)未檢出鈧；⑩環(huán)狀硅酸鹽(包頭礦)未檢出鈧；鏈狀硅酸鹽(霓石、堿性角閃石)的鈧平均含量為0.041%；層狀硅酸鹽黑云母的鈧平均含量為0.019%；架狀硅酸鹽(鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石)的鈧平均含量?jī)H為0.006%。

從EPMA測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，白云鄂博礦床中的鈧主要分布在鈮、鐵、釷稀有氧化物礦物、黑紫色螢石、鈦鈮酸鹽的復(fù)雜氧化物礦物和鏈狀硅酸鹽礦物等4類礦物中。

3.2 主要載鈧礦物特征

礦物的鑒定特征及礦物共生組合等內(nèi)容對(duì)于研究礦物成因、元素地球化學(xué)行為及后續(xù)工業(yè)利用十分必要[35-36]。根據(jù)EPMA測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)出6種主要富鈧礦物，分別利用顯微鏡和EPMA背散射模式進(jìn)行拍照并在背散射圖像上標(biāo)明測(cè)試點(diǎn)(圖3)，進(jìn)而總結(jié)其顯微鏡下特征，以期為下一步礦物學(xué)及鈧資源工藝礦物學(xué)研究提供依據(jù)。

(1)鈮鐵礦及鈮釔礦。產(chǎn)出于鈮稀土礦石，取自白云鄂博主礦。二者顯微鏡下無(wú)明顯差別，呈板狀、細(xì)長(zhǎng)柱狀分布于氟碳鈣鈰礦、獨(dú)居石、磷灰石等礦物間隙中。礦物顆粒細(xì)長(zhǎng)，深棕紅色，反射光下內(nèi)反射為棕紅色(圖3中a，c)；測(cè)試點(diǎn)位置如圖3中b和d所示。主要共生礦物為氟碳鈣鈰礦、獨(dú)居石、磷灰石、赤鐵礦、石英。

(2)鈮錳礦。產(chǎn)出于白云石型鈮稀土鐵礦石，取自白云鄂博主礦。礦物顆粒分布于磁鐵礦及錳白云石、菱鐵礦、菱鐵鎂礦、菱鎂錳礦等礦物間隙，整體礦石環(huán)境表現(xiàn)富錳特點(diǎn)。鈮錳礦呈棕紅色不規(guī)則粒狀，粒徑0.05～0.30mm(圖3e)；測(cè)試點(diǎn)位置如圖3f所示。主要共生礦物為白云石、錳白云石、磁鐵礦、褐釔鈮礦、菱鐵礦、菱鐵鎂礦、菱鎂錳礦、獨(dú)居石、鈦鐵礦、鈦錳礦、錳鎂鈉閃石、黃鐵礦、閃鋅礦、氟碳鈰礦、獨(dú)居石。

(3)黑紫色螢石。產(chǎn)出于霓石型稀土礦石，取自白云鄂博主礦。礦物呈不規(guī)則粒狀與霓石相間分布，顆粒粗大，沿某一方向與霓石構(gòu)成不連續(xù)條帶。粒徑一般為0.40～1.00mm，部分細(xì)小顆?；虺涮钣谀奘V物間，或以細(xì)粒集合體形式分布。部分大顆粒螢石表面有很多細(xì)脈穿過(guò)(圖3g)；測(cè)試點(diǎn)位置如圖3h所示。主要共生礦物為鐵釷石、氟碳鈰鋇礦、霓石、重晶石、鈉閃石、方解石。

(4)方釷石。產(chǎn)出于透輝石型稀土礦石，取自東部接觸帶。礦物呈暗棕到棕褐色，以微細(xì)粒集合體狀被包裹于鈰磷灰石中。顆粒細(xì)小，呈均質(zhì)性，高突起，粒徑約為0.01～0.02mm(圖3i)；測(cè)試點(diǎn)位置如圖3j所示。共生礦物主要為透輝石、硅鎂石、鈰磷灰石、黑云母、螢石、方解石。

(5)富釔易解石。產(chǎn)出于鈮稀土鐵礦石，取自白云鄂博主礦。礦物呈放射狀、板狀或不規(guī)則粒狀分布，暗紅色到棕紅色，粒徑在0.10～1.00mm不等(圖3k)；測(cè)試點(diǎn)位置如圖3l所示。共生礦物為氟碳鈣鈰礦、氟碳鈰礦、獨(dú)居石、磷灰石、赤鐵礦、鈮鐵礦等。

a、b分別為與獨(dú)居石、氟碳鈣鈰礦、磷灰石共生的板柱狀鈮釔礦及對(duì)應(yīng)測(cè)試點(diǎn)； c、d為與獨(dú)居石、氟碳鈣鈰礦、磷灰石共生的針柱狀鈮鐵礦及對(duì)應(yīng)測(cè)試點(diǎn)； e、f為富錳環(huán)境下的鈮錳礦及對(duì)應(yīng)測(cè)試點(diǎn)； g、h為與霓石、氟碳鈰鋇礦共生的黑紫色螢石及對(duì)應(yīng)測(cè)試點(diǎn)； i、j為包裹于鈰磷灰石中的方釷石及對(duì)應(yīng)測(cè)試點(diǎn)； k、l為針柱狀富鈮易解石及對(duì)應(yīng)測(cè)試點(diǎn)。Ap—磷灰石； Aeg—霓石； Aes—Y-富釔易解石； Bri—鈰磷灰石； Ceb—氟碳鈰鋇礦； Col—鈮鐵礦； Dol—Mn-錳白云石； Fl—螢石； Hem—赤鐵礦； Hu—硅鎂石； Mag—磁鐵礦； Mnz—獨(dú)居石； Par—氟碳鈣鈰礦； Sam—鈮釔礦； Sd—菱鐵礦； Tho—方釷石。圖3 礦物單偏光下圖片及EPMA測(cè)試點(diǎn)位置Fig.3 Pictures of minerals under single polarized light and location of EPMA test points

3.3 白云鄂博礦床鈧的地球化學(xué)行為

自然界中鈧多以三價(jià)形式存在，廣泛稀散分布于各種礦物[37-40]。本次工作中，白云鄂博礦床鈧的賦存與不同礦物種類有一定聯(lián)系，可能與稀土、放射性元素也有一定相關(guān)性。

3.3.1鈧與不同礦物種類的關(guān)系

按照系統(tǒng)礦物學(xué)分類，將不同礦物種類中鈧的含量進(jìn)行投圖，繪制圖4。圖中顯示鈧在鈮鐵釷稀有氧化物中含量最高，其次為黑紫色螢石(鹵化物)、鈦鈮酸鹽的復(fù)雜氧化物、鏈狀硅酸鹽。

圖4 不同種類礦物中鈧的含量Fig.4 Scandium content in different mineral groups

在白云鄂博礦區(qū)，鈧可能以Sc3++Ti→Fe(Mn)2++Nb5+的類質(zhì)同象方式進(jìn)入鈮鐵礦、鈮錳礦晶格[16,41-42]。因而在礦床中，鈧在鈮鐵的稀有氧化物如鈮鐵礦、鈮錳礦中賦存較多，同時(shí)鈮鈣礦、燒綠石中也含有鈧，鈧含量分別為0.031%和0.049%。

鈦鈮酸鹽的復(fù)雜氧化物化學(xué)成分復(fù)雜，鈧進(jìn)入礦物的方式暫不明確。在這一類礦物中，鈧含量從高到低為：褐釔鈮礦(0.067%)、黃綠石(0.049%)、鈮鈣礦(0.031%)、富釔易解石(0.124%)、褐鈰鈮礦(0.008%)、易解石(未檢出)。特別地，褐釔鈮礦與褐鈰鈮礦和富釔易解石與易解石正好形成兩組對(duì)比，似乎釔含量增高時(shí)鈧含量也會(huì)增高。

在硅酸鹽礦物中，鈧的親鐵特性使得其可以部分進(jìn)入含鐵硅酸鹽礦物[37-42]。如在堿性角閃石、霓石、黑云母中均檢出一定量的鈧，但僅有堿性角閃石中的鈧含量超過(guò)0.05%。雖然鋇鐵鈦石、褐簾石、硅鈦鈰礦、包頭礦中亦含有一定量的鐵，卻并未檢出鈧。這說(shuō)明鈧要進(jìn)入硅酸鹽礦物可能與礦物的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，鈧表現(xiàn)得更容易進(jìn)入鏈狀硅酸鹽礦物中。

雖然鈧有親鐵的地球化學(xué)傾向[37-42]，但是在鐵錳氧化物中，僅磁鐵礦中含有極少量的鈧(0.005%)，其余礦物未檢出?？梢?jiàn)鈧想要進(jìn)入鐵礦物應(yīng)有特別的條件限制。

3.3.2鈧與不同元素的關(guān)系

對(duì)34種礦物中各元素間的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果列于表3。鈧與鈦的相關(guān)系數(shù)最高，為0.869，可能與二者Sc3++Ti→Fe(Mn)2++Nb5+的成對(duì)類質(zhì)同象有關(guān)。

表3 34種礦物中各元素相關(guān)系數(shù)

特別地，鈧雖然作為稀土元素，但其賦存量的多少與礦物中稀土總量并無(wú)明顯聯(lián)系[38]，兩者相關(guān)系數(shù)僅為-0.596。本次工作中，氟碳鈰礦、獨(dú)居石雖含有大量稀土(稀土總量在70%左右)，卻未出現(xiàn)鈧的特別富集；褐釔鈮礦雖然富含重稀土，其鈧含量也并非很高(0.067%)。整體來(lái)看，鈧僅與釔的相關(guān)性相對(duì)較強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0.835。當(dāng)?shù)V物中富含釔時(shí)，對(duì)鈧的賦存有積極作用。本次工作中，鈮釔礦富含釔，其鈧含量可達(dá)2%以上；普通易解石中未檢出鈧，而當(dāng)易解石富含釔時(shí)，鈧的含量明顯增加，可達(dá)到0.1%；褐鈰鈮礦的鈧平均含量?jī)H有0.008%，而在褐釔鈮礦中卻可以達(dá)到0.067%。這種現(xiàn)象或與鈧和釔的類質(zhì)同象替代有關(guān)，釔的增加有利于更多的鈧進(jìn)入礦物晶格。但二者也并未呈現(xiàn)出嚴(yán)格的正相關(guān)，故而鈧的賦存機(jī)制并非簡(jiǎn)單二元關(guān)系，釔的富集僅是有利條件而非決定條件。

此外，鈧的賦存與礦區(qū)放射性元素可能有一定相關(guān)性，鈧與釷的相關(guān)系數(shù)為0.720。本次工作選擇的螢石為黑紫色螢石。螢石致色機(jī)理多樣[43-45]，不過(guò)在白云鄂博礦區(qū)這類螢石的顏色往往是受輻射所致[46-48]，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)鈧含量較高。另外，方釷石、鐵釷石中分別含有0.145%和0.060%的鈧，相對(duì)其他礦物已屬富集。鈧與放射性元素的相關(guān)性仍需進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

本次工作利用EPMA技術(shù)，系統(tǒng)地對(duì)白云鄂博礦床34種礦物進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)了鈧在不同礦物中的賦存特征。結(jié)果表明鈧在礦床中分布分散，易進(jìn)入鈮鐵礦、硅酸鹽，這與前人結(jié)論基本一致。本次新發(fā)現(xiàn)測(cè)試樣品中鈧含最高的礦物為鈮釔礦，鈧最高含量為3.093%。通過(guò)礦物分類，發(fā)現(xiàn)鈧易進(jìn)入鈮、鐵、釷稀有氧化物、黑紫色螢石、鈦鈮酸鹽的復(fù)雜氧化物和鏈狀硅酸鹽。鈧在進(jìn)入礦物時(shí)除了與礦物種類有關(guān)，與礦物晶體結(jié)構(gòu)、形成條件、鈦、釔及放射性元素亦有相關(guān)性，如與鈦的相關(guān)系數(shù)為0.869，與釔的相關(guān)系數(shù)為0.835，與釷的相關(guān)系數(shù)為0.720。礦區(qū)內(nèi)鈧的賦存應(yīng)受多種條件影響。此外，鑒于鈧與鈮鐵礦、鈮鈣礦、鈮錳礦、富釔易解石等鈮礦物關(guān)系密切，綜合利用鈧資源時(shí)可考慮與鈮資源同時(shí)利用。

本次工作精確、系統(tǒng)地測(cè)定了白云鄂博礦床中鈧的含量，初步總結(jié)出鈧的賦存特征，為下一步研究鈧在礦床中的地球化學(xué)行為、賦存機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。工作中發(fā)現(xiàn)鈧的賦存除了與礦物種類有關(guān)外，可能亦受礦物形成環(huán)境、晶體結(jié)構(gòu)等因素的影響，在下一步工作中有必要綜合考慮各個(gè)因素，更深入地研究其賦存機(jī)理。