应用电子探针分析技术研究某铌-稀土矿中铌和稀土元素的赋存状态

铌是一种战略金属,在现代钢铁技术中发挥着非常重要的作用。某铌-稀土矿矿石中的Nb_2O_5平均含量达0.0855%,稀土总量(REO)含量达1.03%,接近铌矿最低工业品位要求,并伴生有稀土矿,因此查明铌和稀土的赋存状态至关重要。由于铌矿物、稀土矿物具有颗粒细小且嵌布特征复杂的特点,在偏光显微镜下不容易发现,而且定名困难,很难达到研究目的,一直是地质分析测试的难点。为查明铌和稀土元素的存在形式以及铌、稀土元素的赋存矿物,本文应用电子探针背散射图像、能谱分析及电子探针波谱定量分析技术对某铌、稀土矿矿石进行分析,主要研究铌矿物和稀土矿物的种类、嵌布关系及化学成分等特征,更准确地分析铌和稀土元素的赋存状态。结果表明:(1)铌元素主要以铌铁矿、含铌金红石的形式存在,其中铌铁矿中Nb_2O_5的平均含量为78.26%,含铌金红石中Nb_2O_5的平均含量为5.26%。(2)稀土元素主要以独居石、氟碳钙铈矿和氟碳铈矿的形式存在,其中独居石中稀土总量(REO)的平均含量为64.84%,氟碳钙铈矿中稀土总量(REO)的平均含量为57.52%,氟碳铈矿中稀土总量(REO)的平均含量为70.61%。(3)铌矿物、稀土矿物分布分散,多包裹于钾长石、方解石及黑云母等脉石矿物中。本研究实现了常规岩矿鉴定手段难以完成的矿物识别和鉴定,查明该矿床矿石中主要的铌矿物和稀土矿物的种类及特征,为后续铌-稀土矿的综合利用提供了科学依据。     

内蒙某稀土-铌-铁共生矿床中铌矿物的化学富集方法

内蒙某稀土-铌-铁共生矿床中铌的含量较低(平均在0.0x％),但含有多种的铌矿物。已经发现的有铌铁矿、易解石、黄绿石、铌钙矿、钛铁金红石、包头矿、褐钇(铈)铌矿等,其中有几种铌矿物极少,必须从大量试样中富集挑选。在铌矿物定量和物质成分研究中,更需要从大量原始样中把铌矿物进行富集。本文是用化学法进行铌矿物富集的研究。     

迤纳厂矿床：一个“白云鄂博式”铁铜稀土矿床

云南武定迤纳厂铁铜稀土矿床是滇中地区具有代表性的元古宙铁铜稀土矿床之一。矿床中除了铁、铜资源外,还伴生有稀土、稀有(铌)、钇、钼、钴等组分。研究表明：稀土元素含量在条纹条带状矿石和脉状矿石中均较高,ΣREE含量分别高达(1 446.83~11 259.23)×10-6和(2 020.92~3 415.51)×10-6,尤其富集La、Ce等轻稀土元素;稀有(铌)元素主要富集在条纹条带状矿石中,含量高达(278.8~529.0)×10-6。由于矿床的矿物组成非常复杂,并且矿石中稀土、稀有(铌)矿物含量相对较少,矿物结晶粒度细小,用传统的测试技术和方法很难识别鉴定,因此矿床的矿物学特征,尤其是稀土、稀有(铌)矿物的赋存状态特征研究一直以来都较为棘手。论文应用矿物表征自动定量分析系统(AMICS),结合扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)显微结构原位分析技术,完成了常规岩矿鉴定手段难以完成的矿物定量识别和鉴定,在矿石中发现了含量可观的氟碳钙铈矿、氟碳铈矿和少量的独居石、褐帘石、铌铁矿、褐钇铌矿、硅钍钇矿、含铌金红石等稀有稀土矿物。其中,氟碳铈矿、独居石、铌铁矿、褐钇铌矿等主要富集于条纹条带状矿石中,与铁氧化物、磷灰石、萤石、菱铁矿和早期黄铜矿、黄铁矿等紧密共生;氟碳钙铈矿、褐帘石、硅钍钇矿、含铌金红石等主要局部富集在脉状矿石中,与石英、方解石、绿泥石和晚期黄铜矿、黄铁矿等紧密共生。显然,在铁氧化物和铜硫化物成矿两个阶段均伴随有稀土成矿作用。结合前人的研究成果,笔者将主矿化期划分为铁氧化物磷灰石稀土成矿阶段(Ⅱ-1)和铜硫化物(金)稀土成矿阶段(Ⅱ-2)。其中,氟碳铈矿、独居石、铌铁矿、褐钇铌矿等主要形成于Ⅱ-1阶段,其成矿作用可能与Columbia超大陆裂谷化裂解有关;氟碳钙铈矿、褐帘石、硅钍钇矿、(含铌)金红石等则主要形成于Ⅱ-2阶段,其成矿作用可能与Rodinia超大陆裂解有关。对比研究发现,云南武定迤纳厂铁铜稀土矿床与白云鄂博超大型铌铁稀土矿床在大地构造背景、成矿元素组合、赋矿岩系、矿物组成、成矿时代、稀土来源等方面均有可对比性,初步确定云南武定迤纳厂铁铜稀土矿床是一个“白云鄂博式”矿床。     

白云鄂博铁矿西矿区铌物相分析方法的研究

白云鄂博铁矿是我国含有稀土、铌等元素的大型综合性矿床,矿物组成复杂,已发现的各种矿物达100多种。其中铌以独立矿物形式存在的有易解石类、烧绿石、铌铁矿、钛铁金红石、褐钇铌矿、铌钙矿、包头矿等十多种;同时还存在含铌矿物,钛铁矿等;此外,还有少量铌分散于脉石矿物中,主要分散在萤石,赤(褐)铁矿、磁铁矿、稀土氟碳酸盐矿物、独居石、钠闪石、云母等矿物中。     

内蒙白云鄂博褐钇铌矿——褐铈铌矿亚族的初步研究

前言褐钇铌岩族矿物属于正铌钽酸盐矿物。矿物的化学组成可以用ABO_4的一般式来表示。在褐钇铌矿族物中存在着两个完全类质同象系列:一个是铌和钽形成的连续完全类质同象系列,即黄钇钽矿一褐钇铌矿亚族(ΣYTaO_4—ΣYNbO_4系列);另一个是钇族和铈族稀土连续完全类质同象系列,即是本文所要介绍的褐钇铌矿——褐铈铌矿亚族(ΣYNbO_4—ΣCaNbO_4系列)。     

一种新产状的含铈褐钇铌矿

关于褐钇铌矿族的研究,国内外积累了不少资料。其主要产在黑云母花岗岩、花岗伟晶岩、微斜长石岩、交代变质岩、蚀变花岗岩、白岗岩及花岗岩的残坡积和冲积砂中。1979年我们在进行内蒙白云鄂博铌、稀土、铁矿床物质成分的研究时,在白云石型铌、稀土矿石中发现含铈褐钇铌矿,与该区原已发现的褐铈铌矿等矿物组成了褐钇铌矿-褐铈铌矿系列。     

江西崇义铁木里碱长花岗岩中铌和稀土元素的富集机制

华南是我国重要的战略性矿产资源基地,以花岗岩相关的稀有和稀土金属成矿作用而举世瞩目。其中,铌的成矿作用一般与过铝质高分异花岗岩有关,稀土元素则随岩浆演化程度增强而富集程度降低,而江西铁木里含黑云母碱长花岗岩体同时富集铌和稀土元素,矿化组合极具特色。本文在详细的矿物岩相学研究基础上,利用电子探针、飞秒激光电感耦合等离子质谱对铌和稀土矿物进行了矿物地球化学分析,借此对铁木里碱长花岗岩中铌和稀土元素的富集机制进行探讨。铁木里岩体由肉红色含黑云母碱长花岗岩(r-G)和灰白色含黑云母碱长花岗岩(g-G)组成,发育暗色包体。r-G中的铌矿物主要为岩浆期形成的铌铁金红石,稀土矿物包括岩浆期形成的硅钛铈矿、独居石、磷灰石和热液期形成的独居石和氟碳(钙)铈矿。g-G中的铌矿物包括岩浆期形成的铌铁金红石和热液期形成的铌铁金红石、易解石、铌铁矿,稀土矿物包括岩浆期磷灰石和热液期磷灰石、独居石、氟碳(钙)铈矿。暗色包体为岩浆混合成因,内含磷灰石、独居石和零星的硅钛铈矿、金红石。矿物组合特征显示,铁木里碱长花岗岩中的铌和稀土元素经过了岩浆和热液两个时期的富集。应用金红石、磷灰石、绿泥石等矿物成分特征约束了岩浆-...     

浙江临安石室寺NYF型伟晶岩中稀有稀土金属的矿物学行为与成矿过程

浙江临安石室寺伟晶岩位于河桥岩体西北面,属于典型的Nb-Y-F （NYF） 型伟晶岩,富含大量稀有稀土矿物。本文在野外考察和显微镜观察的基础上,结合电子探针背散射电子图像观察与矿物化学成分分析,系统鉴定了石室寺NYF 型伟晶岩中的稀有稀土矿物,揭示了稀有稀土元素的富集、迁移、结晶与成矿过程。研究结果表明：（1） 石室寺伟晶岩中的稀有稀土矿物有铌钽矿物（铌铁矿、铌锰矿、重钽铁矿、细晶石等）、钇矿物（褐钇铌矿、黑稀金矿）、钨矿物（黑钨矿、 白钨矿、铌钨矿物）、铈矿物（独居石、氟铈矿、氟碳铈矿） 和钍矿物等。（2） 铌钨系列矿物的WO3含量在8.30~70.51 wt%之间呈规律变化,可能为铌铁矿与黑钨矿之间形成的一系列多体矿物。（3） 铌铁矿LA-ICP-MS U-Pb 定年结果显示,石室寺伟晶岩的形成年龄为133±2 Ma,与河桥花岗岩具有成因联系。（4） 石室寺NYF 型伟晶岩中稀有稀土元素的成矿过程与其岩浆的结晶演化密切相关：岩浆阶段,锆石、钍石与独居石等矿物最早晶出;岩浆—热液阶段,黑稀金矿、铌铁矿、褐钇铌矿、氟铈矿等稀有稀土矿物逐渐结晶;热液阶段,黑钨矿、铌钨矿物相继形成,同时早期的独居石、氟铈矿受晚期热液交代形成次生铈矿物。     

浙江临安石室寺NYF型伟晶岩中稀有稀土金属的矿物学行为与成矿过程

浙江临安石室寺伟晶岩位于河桥岩体西北面，属于典型的Nb-Y-F （NYF） 型伟晶岩，富含大量稀有稀土矿物。本文在野外考察和显微镜观察的基础上，结合电子探针背散射电子图像观察与矿物化学成分分析，系统鉴定了石室寺NYF 型伟晶岩中的稀有稀土矿物，揭示了稀有稀土元素的富集、迁移、结晶与成矿过程。研究结果表明：（1） 石室寺伟晶岩中的稀有稀土矿物有铌钽矿物（铌铁矿、铌锰矿、重钽铁矿、细晶石等）、钇矿物（褐钇铌矿、黑稀金矿）、钨矿物（黑钨矿、 白钨矿、铌钨矿物）、铈矿物（独居石、氟铈矿、氟碳铈矿） 和钍矿物等。（2） 铌钨系列矿物的WO3含量在8.30~70.51 wt%之间呈规律变化，可能为铌铁矿与黑钨矿之间形成的一系列多体矿物。（3） 铌铁矿LA-ICP-MS U-Pb 定年结果显示，石室寺伟晶岩的形成年龄为133±2 Ma，与河桥花岗岩具有成因联系。（4） 石室寺NYF 型伟晶岩中稀有稀土元素的成矿过程与其岩浆的结晶演化密切相关：岩浆阶段，锆石、钍石与独居石等矿物最早晶出；岩浆—热液阶段，黑稀金矿、铌铁矿、褐钇铌矿、氟铈矿等稀有稀土矿物逐渐结晶；热液阶段，黑钨矿、铌钨矿物相继形成，同时早期的独居石、氟铈矿受晚期热液交代形成次生铈矿物。     

我国大型稀土铌铁矿床中铈-钇-褐钇铌矿的发现

最近,我们在进行内蒙大型稀土铌铁矿床物质成份研究工作时,在人工重砂样品中,遇到一种褐黄色具油脂光泽的微细矿物。经电子探针分析,X光粉晶分析等工作后,我们认为它是褐钇铌矿族物的一个变种——Ce—Y—褐钇铌矿。此矿物在国内未见有人报导,系首次发现。与国外发现的同类矿物在产状上亦完全不同。 Ce—Y—褐钇铌矿赋存于铁矿层底部的白云石型铌、稀土矿石中。与铁白云石、钠闪石、磁铁矿、氟碳铈矿、易解石、钛铣矿、黄铁矿等件生。     

与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制

铌和稀土资源主要来自与碳酸岩-碱性岩相关的矿床,加强碳酸岩-碱性岩系统铌和稀土成矿作用研究,对指导我国铌和稀土资源的找矿都具有重要意义。本文对与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制进行了梳理和总结。碳酸岩-碱性岩系统中铌和稀土的初始富集一般与富集地幔的部分熔融有关,地幔源区稀土和稀有金属、碱金属和挥发分的富集是成矿的关键。橄榄石、单斜辉石等早期岩浆矿物的高度分离结晶导致残余碱性岩浆中铌和稀土的进一步富集,结晶铌和稀土矿物;碳酸岩中铌矿物结晶有堆晶岩成因和交代成因两种机制。大多数与碳酸岩-碱性岩相关的铌-稀土矿床均经历了热液蚀变,岩浆铌矿物被原地蚀变成热液铌矿物;而碳酸岩-碱性岩中矿石矿物和脉石矿物中的轻重稀土在热液过程中均可被溶解迁移再沉淀为稀土矿物。包括物理富集、化学富集和/或生物富集过程在内的地表风化过程可进一步提升碳酸岩型铌-稀土矿床的品位;在碱性硅酸岩体系中,少数矿床通过物理富集提升铌和稀土品位,而大多数矿床的风化会导致稀土矿物的分解形成一些不易被经济利用的次生稀土矿物。     

钡-稀土氟碳酸盐族矿物的研究

近几年来,在我国先后发现了一系列钡-稀土氟碳酸盐族矿物——黄河矿、氟碳钡铈矿和氟碳铈钡矿,其中氟碳铈钡矿为最近在我国发现的一种新矿物。本族矿物,由于非常稀少,自1900年G.弗林克(Flink)于格陵兰南部纳萨苏克(Narsarsuk)的碱性伟晶岩中     

山东郗山-龙宝山地区与碱性岩有关的稀土矿床地质特征及成因

郗山和龙宝山稀土矿具有相似的成矿地质背景、控矿岩体特征及矿床地质特征。燕山早期碱性侵入岩与稀土矿关系密切,稀土矿体主要赋存于杂岩体内及其附近围岩中;稀土元素和同位素研究表明,含矿质的富碱岩浆可能属壳幔混源型,碱性岩浆及成矿物质最初可能都来源于上地幔同一部位,而在岩浆上侵过程中同化混染了地壳物质。郗山稀土矿为单一富轻稀土矿床,矿脉类型以含稀土石英重晶石碳酸盐脉为主,含稀土矿物以氟碳铈矿和氟碳钙铈矿为主,碳酸铈钠矿和菱钙锶铈矿属国内首次发现。龙宝山稀土矿为稀土、金共生矿,矿脉类型主要为石英脉和硅化角砾岩;含稀土矿物主要有氟碳铈矿、氟碳铈镧矿、氟碳钙铈矿;金矿物有自然金、银金矿等。成矿时代稍晚于岩浆岩形成时代,属中生代燕山晚期;矿床成因类型为碱性岩浆期后中-低温热液稀土矿床。     

内蒙白云鄂博西矿褐钇铌矿-褐铈铌矿族矿物的初步研究

最近,通过对内蒙白云鄂博西矿物质成份的研究,在岩心人工重砂样品中发现了褐铈铌矿、褐钇铌矿及其中间变种钇褐铈铌矿。 褐钇铌矿-褐铈铌矿族矿物的组合特征,是白云鄂博矿区所特有的。1964年在该矿区东部接触带发现了与硅镁石、金云母、铈磷灰石、方解石及烧绿石等共生的褐铈铌矿。这次钇褐铈铌矿的发现,在我国尚属首次。 本族矿物Nb_2O_5的含量高达40％以上,仅低于铌铁矿、铌钙矿、烧绿石等少数几种富铌矿     

秦岭造山带发现新型铀多金属矿:华阳川与伟晶岩脉和碳酸岩脉有关的超大型铀-铌-铅-稀土矿床

华阳川铀多金属矿位于华北板块南缘小秦岭构造带的西段,是一个以U、Nb、Pb为主并伴生有稀有稀土元素的可综合利用的超大型矿床。矿体主要赋存于太古代TTG片麻岩套中(武家坪黑云斜长片麻岩和大月坪花岗片麻岩)。矿化与伟晶岩脉、火成碳酸岩脉和碳酸盐脉紧密共生。伟晶岩脉主要由微斜长石、石英以及黑云母、角闪石、褐帘石、榍石和独居石组成。火成碳酸岩脉主要由方解石、石英、重晶石、霓辉石、钠闪石、黑云母和磷灰石等组成。碳酸盐脉主要由方解石、石英、重晶石和沸石等组成。根据脉体穿插关系和矿物组合特征,矿化可分为伟晶岩阶段、早期碳酸岩阶段和晚期碳酸盐化阶段,伟晶岩阶段和早期碳酸岩阶段以铀铌矿化为主,晚期碳酸盐化阶段则以铅矿化为主。铀矿物以铌钛铀矿为主,晶质铀矿次之;铌矿物以铌钛铀矿为主,褐钇铌矿次之;铅矿物以方铅矿为主,白铅矿次之。此外,U、Nb还以类质同像或吸附的形式赋存于褐帘石、独居石和磷灰石等富集稀土元素的矿物中。根据含矿主岩、矿石矿物以及成矿元素组合特征,认为华阳川矿床不同于世界上其他类型的铀矿床,属于与伟晶岩和碳酸岩有关的铀-铌-铅-稀土矿床。     

云南禄丰鹅头厂铁铜矿床中稀土矿物的发现及意义

云南禄丰鹅头厂铁铜矿床是滇中地区著名的元古宙含铜富铁矿床之一,矿床中除了铁、铜等资源外,还伴生少量的稀土组分。本文利用国际上矿物与地质行业前沿的矿物自动分析测试方法——矿物表征自动定量分析系统(AMICS),结合扫描电镜-能谱(SEM-EDS)显微结构原位分析技术,完成了常规岩矿鉴定手段难以完成的矿物定量识别和鉴定,首次在禄丰鹅头厂铁铜矿床中发现了氟碳钙铈矿、氟碳铈矿、褐钇铌矿等独立的稀土矿物。其中,氟碳钙铈矿主要富集在条纹条带状矿石中,分布极不均匀,局部富集,主要呈微细粒半自形至它形粒状晶体,多为微细粒的不规则粒状集合体,与磁铁矿间隙中的方解石和绿泥石等脉石矿物紧密共生,在氟碳钙铈矿颗粒中普遍含有呈板状或柱状、片状、针状的微细粒氟碳铈矿;褐钇铌矿也主要富集在条纹条带状矿石中,呈细小的不规则粒状,与铁氧化物边缘缝隙中的绿泥石等脉石矿物紧密共生。X射线能谱分析表明,氟碳钙铈矿和氟碳铈矿富含轻稀土元素,以Ce、Nd、La为主,含量一般Ce La Nd,含少量Pr、Y等元素;褐钇铌矿中主要金属元素有Nb、Y、Ce、Nd、Fe、Ti、Mg、Ca、U等,其中Nb的含量较高,稀土元素以Y为主,并含少量Ce、Nd等。稀土矿物的发现,对探讨该矿床及整个滇中地区前寒武纪(中元古代)铁-铜(-稀土)矿床的成因有着一定的指示意义。根据矿床中稀土-铁氧化物的产出特征和区域成矿地质背景,结合前人研究成果,认为鹅头厂矿床中稀土-铁氧化物的形成与Columbia超大陆裂解时的深部(地幔)岩浆活动有关,并受到多期次后期热液事件的叠加改造。     

白云鄂博褐钇铌矿族矿物的矿物化学与矿物演化

本文在大量矿物化学资料及高温XRD研究基础上提出了褐钇铌矿族矿物的分类命名方案,详细地研究了该族矿物的化学成分、稀土和特殊稀土组成及固溶关系。发现了M-钍褐铈铌矿、T-钛褐钕铌矿、M-钕褐铈铌矿以及T-钇褐钕铌矿等一批新变种矿物。确定了褐钇铌矿族矿物在时间和空间上的分异演化序列,并讨论了主稀土和特殊稀土在演化过程中的基本行为,首次提出了褐钇铌矿族矿物水解共沉淀形成机理新模式,并确认成矿流体多阶段演化过程中因介质物理化学条件不同,稀土元素配合物呈现的稳定性差异是本族矿物时空演化的根本原因。此外,本文还呼吁对白云鄂博西矿区铕等资源进行评介和开发。     

矿物表征自动定量分析系统(AMICS)技术在稀土稀有矿物鉴定中的应用

云南武定迤纳厂铁-铜-稀土矿床是我国扬子地块西南缘具有代表性的元古代铁-铜-稀土矿床之一,矿床中除Fe、Cu外,还伴生REEs、Nb、Co、Mo、Au、U等元素。由于矿石矿物组成复杂,并且稀土、稀有矿物结晶粒度细小、嵌布特征复杂,使用传统的测试技术很难准确地识别鉴定,因此该矿床中稀土、稀有(铌)矿物的赋存状态研究一直较为薄弱。本文应用目前国际上矿物与地质行业先进的矿物自动分析系统——矿物表征自动定量分析系统(AMICS),结合扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)显微结构原位分析技术,实现了常规岩矿鉴定手段难以完成的矿物定量识别和鉴定,准确地测定了武定迤纳厂铁-铜-稀土矿床脉状矿石中矿物种类及其含量,在脉状矿石发现了含量可观的氟碳钙铈矿(0.82%)和少量的含铌金红石(0.02%)等稀土稀有矿物。研究表明,除了铁氧化物成矿阶段,在铜硫化物成矿阶段也伴随有稀土成矿作用,因此可将主矿化期划分为铁氧化物-稀土矿化阶段(Ⅱ-1)和铜硫化物(-金)-稀土矿化阶段(Ⅱ-2)。研究成果为矿石中稀土、稀有金属等战略矿产资源的综合利用及矿床的进一步研究提供了可靠的数据,同时建立了一套先进、实用的岩石矿物鉴定技术,可望在地质、勘探、资源的有效利用等领域得到更广泛应用。     

我国稀土铌钽矿物学研究回顾与展望

作为高新技术原料用的稀土铌钽是国家发展的支柱之一, 稀土铌钽矿物学研究在与国家的技术进步同步前进。 通过研究,已经获得了我国产出的全部百余种稀土铌钽矿物的化学组成、物理性质、稀土配 分、结晶参数、共生组合和产状成因的全面系统的鉴定描述成果;发现了多种稀土铌钽新物,并提出许多新规律和新理论,建立了易解石和褐钇铌矿两个新的矿物族;确定了稀土铌钽铁锰钨的复杂氧化物的晶体结构关系;确立变生矿物学为矿物学研究的一个特殊分支,探讨了稀土次生富集的离子型稀土矿成矿机理。     

内蒙古白云鄂博铁矿西矿区铁铌稀土物质成分及矿床成因的研究

本文对矿床的赋存地层—白云鄂博群Hg层泥质灰岩、白云岩和各类矿石的物质成分作了系统的研究,获得了矿石中铁、铌、稀土元素赋存状态的较全面的数据,在矿区首次发现铀钍矿、菱铁钙铀链矿(?)镁菱铁矿、菱镁铁矿、菱铁镁矿、铁镁菱锰矿、褐钇铌矿、铌锰矿和碳酸铈钠矿,西矿区发现褐帘石、氟碳铈钡矿、褐铈铌矿、钕方铈石和铁钍石,结合矿床地质综合分析,作者认为白云鄂博铁矿的铁质主要来源于原始沉积的前震旦纪含铁碳酸盐岩;铌稀土矿化主要与海西期花岗岩有关;矿床成因属沉积变质—热液交代富集型。