某稀土礦礦物組合特征及生成順序討論

王靜

（湖南省核工業(yè)中心實驗室，長沙 410100）

稀土是具多種特性的新型功能材料，是當(dāng)今信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)中不可或缺的重要基礎(chǔ)材料，不僅在軍事、工業(yè)方面具有重要作用，也對農(nóng)業(yè)、化工、建材等傳統(tǒng)行業(yè)的改造、創(chuàng)新起著重要作用［1］。我國擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源，探明的儲量居于世界之首，為我國稀土工業(yè)提供了堅實的基礎(chǔ)。氟碳鈰礦（CeCO3F）是一種常見的、有工業(yè)價值的稀土礦物，多分布于堿性-超基性巖、正長巖及堿性花崗巖有關(guān)的偉晶巖、接觸交代及熱液礦脈中，在表生條件下，常交代早期形成的稀土礦物［2］。氟碳鈰礦屬三方晶系，通常呈柱狀，沿（001）解理清楚，斷口參差狀，性脆，相對密度4.3～4.7，顏色有紅褐色、淺褐色、棕色、黃色、淺綠色等，條痕無色，油脂光澤或玻璃光澤［3］。氟碳鈰礦型稀土礦石一般具有礦物結(jié)晶粒度粗、有價元素含量高、伴生有用組分多的特點，主要產(chǎn)于碳酸巖-堿性巖雜巖體及相關(guān)的熱液礦床中［4］。

氟碳鈰礦是稀土礦床最主要的礦石礦物。在此礦區(qū)氟碳鈰礦的出現(xiàn)對該礦帶內(nèi)稀土礦找礦預(yù)測及勘查具有一定的指示作用，可以作為預(yù)測因子參與該區(qū)稀土找礦預(yù)測。

1 氟碳鈰礦礦物組合及含礦主巖特征

1.1 氟碳鈰礦

含礦主巖中氟碳鈰礦的礦物特征：標(biāo)本上見自形柱狀晶體，大小3～20 mm，顆粒顏色呈黃色、褐色。

圖1 氟碳鈰礦微觀特征Fig.1 Microcosmic characteristics of bastnaesite

氟碳鈰礦鏡下特征透射光下多呈自形晶長條狀、板狀的縱切面（圖1A），橫斷面偶見呈自形六邊形（圖1B），還有他形粒狀顆粒。無色或淡黃色，有見弱多色性。干涉色高，略低于方解石的干涉色，多為Ⅲ～Ⅳ級鮮艷干涉色［5-6］。高突起， 未見明顯解理，一組裂理發(fā)育，裂理方向垂直柱體長軸方向（圖1C），近平行消光，一軸晶?？梢娍ㄊ想p晶（圖1D）和聚片雙晶（圖1E）。反射光下氟碳鈰礦呈現(xiàn)灰白反射色，反射率稍高于造巖礦物，無多色性，內(nèi)反射呈云霧狀，灰白、褐色、蠟色，不均勻分布，強(qiáng)非均性，多呈板狀自形晶［7］。鏡下可見氟碳鈰礦顆粒大小范圍在0.04～5 mm，多為0.10～3 mm。氟碳鈰礦呈斑晶狀態(tài)（圖1F），較周圍礦物顆粒粗大，見有棱角鈍化，多以孤立狀態(tài)星散分布在碳酸鹽及石英中，偶見細(xì)微石英碳酸鹽脈穿插氟碳鈰礦現(xiàn)象。少量小顆粒沿一定方向較密集地呈似脈狀分布，有時見少量的云母礦物繞生在氟碳鈰礦周圍。

表1 氟碳鈰礦掃描電鏡數(shù)據(jù)Table 1 SEM data of bastnaesite

氟碳鈰礦兩個點的掃描電鏡數(shù)據(jù)如表1，該數(shù)據(jù)說明了氟碳鈰礦的組分及La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd3O3在氟碳鈰礦中的含量。

1.2 共生礦物組合

與稀土礦物氟碳鈰礦共生礦物主要有石英、長石、碳酸鹽、螢石及金屬礦物黃鐵礦、赤鐵礦和磁鐵礦等，少見角閃石、簾石及云母、綠泥石等礦物，偶見榍石。

石英多呈他形粒狀，表面干凈，有的見波狀消光，顆粒相對較小，約為0.06～0.20 mm；長石呈他形粒狀，包含結(jié)構(gòu)，大小約0.20～1 mm；碳酸鹽呈他形粒狀，多為方解石，大理石化強(qiáng)烈，與石英混生，顆粒大小懸殊大，多在0.10～2 mm，大的可達(dá)4 mm，標(biāo)本上呈白色不規(guī)則團(tuán)狀分布；螢石呈他形粒狀，無色-紫色，全消光，大小在0.10～0.50 mm，標(biāo)本上可見大于1 mm晶體聚集，呈團(tuán)狀；其他見絹云母、綠泥石往往聚集，呈團(tuán)狀，亦可散布于石英粒間，鱗片狀晶體，無一定方向；偶見白云母，電氣石。

金屬礦物主要有黃鐵礦、赤鐵礦及磁鐵礦。黃鐵礦居多，呈淡亮黃色，自行四邊形晶體，還見他形粒狀顆粒；赤鐵礦少見單獨存在或繞生黃鐵礦周圍，呈灰白反射色，弱非均性，多與黃鐵礦伴生或由蝕變產(chǎn)生；磁鐵礦呈灰白反射色，無多色性，均質(zhì)性，大小懸殊，最大可達(dá)5 mm，小的小于0.01 mm（圖2）。

圖2 金屬礦物特征Fig.2 Feature of metallic mineral

1.3 含礦主巖及圍巖

含礦主巖主要組成礦物為長石、石英和碳酸鹽，次要礦物有螢石和氟碳鈰礦，見少量云母礦物及金屬礦物黃鐵礦、赤鐵礦和磁鐵礦等（圖3）。

圖3 氟碳鈰礦-石英-方解石-螢石巖Fig.3 rock composed of quartz，calcite，fluorite，bastnaesite

含礦主巖種類有：氟碳鈰礦石英方解石螢石巖［8］、含長石氟碳鈰礦（斑晶）不等粒石英巖、含石英氟碳鈰礦方解石大理巖、含石英氟碳鈰礦大理巖，氟碳鈰礦石英大理巖、含石英方解石大理巖、斑點狀氟碳鈰礦云母綠泥石石英巖、氟碳鈰礦長英巖、含氟碳鈰礦方解石大理巖、方解石大理巖、含氟碳鈰礦螢石石英巖、氟碳鈰礦片理化石英巖。

圍巖主要礦物為石英、長石，次要礦物為角閃石、簾石，云母及綠泥石，偶見榍石。

石英呈他形粒狀，表面干凈，有的見波狀消光，顆粒大小約3～6 mm；斜長石多見聚片雙晶；正長石多土化強(qiáng)，一般正長石多于斜長石，約占長石的三分之二；角閃石呈他形粒狀或片狀，由綠色多色性，見有閃石解理；簾石呈他形粒狀，突起高，干涉色鮮艷，多為蝕變產(chǎn)物；黑云母呈片狀，褐色綠色多色性，解理清晰，干涉色鮮艷，可見沿解理發(fā)育的綠泥石化，同時有黑色鐵質(zhì)物析出；綠泥石多為蝕變產(chǎn)物，少見（圖4）。圍巖為花崗巖、二長花崗巖、正長花崗巖、云母片巖，為花崗巖體的外接觸帶，總體來說偏堿性。

圖4 簾石長英質(zhì)角閃石片巖Fig.4 hornblende schist composed of zoisite，quartz and feldspar

圍巖種類有：角閃石黑云母花崗閃長巖、簾石花崗細(xì)晶巖、簾石長英質(zhì)角閃石片巖、堿性花崗巖、中粗粒黑云母正長花崗巖、長英質(zhì)片巖、簾石長石角閃石巖。

圍巖為花崗巖、二長花崗巖、正長花崗巖和云母片巖，為花崗巖體的外接觸帶，總體來說偏堿性。

2 礦物生成順序探討

研究僅限于顯微鏡下礦物組合和礦物之間的穿插交錯關(guān)系微觀特征對該稀土礦的礦物生成順序進(jìn)行簡單的探討。含礦主巖中氟碳鈰礦與金屬礦物黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦沒有明顯的直接接觸（圖5），其主要以斑晶狀態(tài)星散分布在巖石中，見有石英碳酸鹽小顆粒充填在氟碳鈰礦的縫隙中，說明小粒石英和碳酸鹽是后期穿插氟碳鈰礦的，所以氟碳鈰礦要比小粒石英碳酸鹽生成早（圖6）；螢石多與石英混雜分布，應(yīng)與石英同期生成，比氟碳鈰礦生成晚；石英小顆粒為后生石英，馬牙狀石英要比碳酸鹽生成晚；長石呈包含結(jié)構(gòu)大顆粒包裹石英，可能與石英不同期生成，為后期生成，比氟碳鈰礦生成晚；氟碳鈰礦多孤立分布在碳酸鹽中，棱角有鈍化，應(yīng)該比碳酸鹽生成早，所以稀土礦物生成順序為氟碳鈰礦和金屬礦物-長石和石英-碳酸鹽和螢石。

圖5 氟碳鈰礦與金屬礦物Fig.5 Bastnaesite and metallic minerals

3 結(jié)論

綜上所述，該稀土礦床含礦層礦物組合有金屬礦物，石英、長石、碳酸鹽、螢石及氟碳鈰礦。氟碳鈰礦是稀土礦物中分布最廣的礦物之一，氟碳鈰礦在此的出現(xiàn)，對該稀土礦找礦預(yù)測及勘查方向具有一定的指示作用。

根據(jù)該稀土礦礦物的組合及礦物微觀特征表明其生成順序，為金屬礦物和氟碳鈰礦最早，長石和石英稍晚，碳酸鹽和螢石最晚。

圖6 細(xì)微石英碳酸鹽脈穿插氟碳鈰礦Fig.6 The bastnaesite intruded by the quartz and carbonate veins