某稀土矿矿物组合特征及生成顺序讨论

2019-04-02王静

世界核地质科学 2019年1期

王静

（湖南省核工业中心实验室，长沙 410100）

稀土是具多种特性的新型功能材料，是当今信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设中不可或缺的重要基础材料，不仅在军事、工业方面具有重要作用，也对农业、化工、建材等传统行业的改造、创新起着重要作用［1］。我国拥有丰富的稀土矿产资源，探明的储量居于世界之首，为我国稀土工业提供了坚实的基础。氟碳铈矿（CeCO3F）是一种常见的、有工业价值的稀土矿物，多分布于碱性-超基性岩、正长岩及碱性花岗岩有关的伟晶岩、接触交代及热液矿脉中，在表生条件下，常交代早期形成的稀土矿物［2］。氟碳铈矿属三方晶系，通常呈柱状，沿（001）解理清楚，断口参差状，性脆，相对密度4.3～4.7，颜色有红褐色、浅褐色、棕色、黄色、浅绿色等，条痕无色，油脂光泽或玻璃光泽［3］。氟碳铈矿型稀土矿石一般具有矿物结晶粒度粗、有价元素含量高、伴生有用组分多的特点，主要产于碳酸岩-碱性岩杂岩体及相关的热液矿床中［4］。

氟碳铈矿是稀土矿床最主要的矿石矿物。在此矿区氟碳铈矿的出现对该矿带内稀土矿找矿预测及勘查具有一定的指示作用，可以作为预测因子参与该区稀土找矿预测。

1 氟碳铈矿矿物组合及含矿主岩特征

1.1 氟碳铈矿

含矿主岩中氟碳铈矿的矿物特征：标本上见自形柱状晶体，大小3～20 mm，颗粒颜色呈黄色、褐色。

图1 氟碳铈矿微观特征Fig.1 Microcosmic characteristics of bastnaesite

氟碳铈矿镜下特征透射光下多呈自形晶长条状、板状的纵切面（图1A），横断面偶见呈自形六边形（图1B），还有他形粒状颗粒。无色或淡黄色，有见弱多色性。干涉色高，略低于方解石的干涉色，多为Ⅲ～Ⅳ级鲜艳干涉色［5-6］。高突起，未见明显解理，一组裂理发育，裂理方向垂直柱体长轴方向（图1C），近平行消光，一轴晶。可见卡氏双晶（图1D）和聚片双晶（图1E）。反射光下氟碳铈矿呈现灰白反射色，反射率稍高于造岩矿物，无多色性，内反射呈云雾状，灰白、褐色、蜡色，不均匀分布，强非均性，多呈板状自形晶［7］。镜下可见氟碳铈矿颗粒大小范围在0.04～5 mm，多为0.10～3 mm。氟碳铈矿呈斑晶状态（图1F），较周围矿物颗粒粗大，见有棱角钝化，多以孤立状态星散分布在碳酸盐及石英中，偶见细微石英碳酸盐脉穿插氟碳铈矿现象。少量小颗粒沿一定方向较密集地呈似脉状分布，有时见少量的云母矿物绕生在氟碳铈矿周围。

表1 氟碳铈矿扫描电镜数据Table 1 SEM data of bastnaesite

氟碳铈矿两个点的扫描电镜数据如表1，该数据说明了氟碳铈矿的组分及La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd3O3在氟碳铈矿中的含量。

1.2 共生矿物组合

与稀土矿物氟碳铈矿共生矿物主要有石英、长石、碳酸盐、萤石及金属矿物黄铁矿、赤铁矿和磁铁矿等，少见角闪石、帘石及云母、绿泥石等矿物，偶见榍石。

石英多呈他形粒状，表面干净，有的见波状消光，颗粒相对较小，约为0.06～0.20 mm；长石呈他形粒状，包含结构，大小约0.20～1 mm；碳酸盐呈他形粒状，多为方解石，大理石化强烈，与石英混生，颗粒大小悬殊大，多在0.10～2 mm，大的可达4 mm，标本上呈白色不规则团状分布；萤石呈他形粒状，无色-紫色，全消光，大小在0.10～0.50 mm，标本上可见大于1 mm晶体聚集，呈团状；其他见绢云母、绿泥石往往聚集，呈团状，亦可散布于石英粒间，鳞片状晶体，无一定方向；偶见白云母，电气石。

金属矿物主要有黄铁矿、赤铁矿及磁铁矿。黄铁矿居多，呈淡亮黄色，自行四边形晶体，还见他形粒状颗粒；赤铁矿少见单独存在或绕生黄铁矿周围，呈灰白反射色，弱非均性，多与黄铁矿伴生或由蚀变产生；磁铁矿呈灰白反射色，无多色性，均质性，大小悬殊，最大可达5 mm，小的小于0.01 mm（图2）。

图2 金属矿物特征Fig.2 Feature of metallic mineral

1.3 含矿主岩及围岩

含矿主岩主要组成矿物为长石、石英和碳酸盐，次要矿物有萤石和氟碳铈矿，见少量云母矿物及金属矿物黄铁矿、赤铁矿和磁铁矿等（图3）。

图3 氟碳铈矿-石英-方解石-萤石岩Fig.3 rock composed of quartz，calcite，fluorite，bastnaesite

含矿主岩种类有：氟碳铈矿石英方解石萤石岩［8］、含长石氟碳铈矿（斑晶）不等粒石英岩、含石英氟碳铈矿方解石大理岩、含石英氟碳铈矿大理岩，氟碳铈矿石英大理岩、含石英方解石大理岩、斑点状氟碳铈矿云母绿泥石石英岩、氟碳铈矿长英岩、含氟碳铈矿方解石大理岩、方解石大理岩、含氟碳铈矿萤石石英岩、氟碳铈矿片理化石英岩。

围岩主要矿物为石英、长石，次要矿物为角闪石、帘石，云母及绿泥石，偶见榍石。

石英呈他形粒状，表面干净，有的见波状消光，颗粒大小约3～6 mm；斜长石多见聚片双晶；正长石多土化强，一般正长石多于斜长石，约占长石的三分之二；角闪石呈他形粒状或片状，由绿色多色性，见有闪石解理；帘石呈他形粒状，突起高，干涉色鲜艳，多为蚀变产物；黑云母呈片状，褐色绿色多色性，解理清晰，干涉色鲜艳，可见沿解理发育的绿泥石化，同时有黑色铁质物析出；绿泥石多为蚀变产物，少见（图4）。围岩为花岗岩、二长花岗岩、正长花岗岩、云母片岩，为花岗岩体的外接触带，总体来说偏碱性。

图4 帘石长英质角闪石片岩Fig.4 hornblende schist composed of zoisite，quartz and feldspar

围岩种类有：角闪石黑云母花岗闪长岩、帘石花岗细晶岩、帘石长英质角闪石片岩、碱性花岗岩、中粗粒黑云母正长花岗岩、长英质片岩、帘石长石角闪石岩。

围岩为花岗岩、二长花岗岩、正长花岗岩和云母片岩，为花岗岩体的外接触带，总体来说偏碱性。

2 矿物生成顺序探讨

研究仅限于显微镜下矿物组合和矿物之间的穿插交错关系微观特征对该稀土矿的矿物生成顺序进行简单的探讨。含矿主岩中氟碳铈矿与金属矿物黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿没有明显的直接接触（图5），其主要以斑晶状态星散分布在岩石中，见有石英碳酸盐小颗粒充填在氟碳铈矿的缝隙中，说明小粒石英和碳酸盐是后期穿插氟碳铈矿的，所以氟碳铈矿要比小粒石英碳酸盐生成早（图6）；萤石多与石英混杂分布，应与石英同期生成，比氟碳铈矿生成晚；石英小颗粒为后生石英，马牙状石英要比碳酸盐生成晚；长石呈包含结构大颗粒包裹石英，可能与石英不同期生成，为后期生成，比氟碳铈矿生成晚；氟碳铈矿多孤立分布在碳酸盐中，棱角有钝化，应该比碳酸盐生成早，所以稀土矿物生成顺序为氟碳铈矿和金属矿物-长石和石英-碳酸盐和萤石。