範亞洲1 周偉1 王子璽1 凌錦蘭1 姜常義1,2
1.長安大學地球科學與資源學院，西安，710054
2.西部礦產資源與地質工程教育部重點實驗室，西安 710054
摘要：鈧是一種典型的稀散元素，很容易類質同象替代主量元素如fe和mg，而廣泛分布於鎂鐵質礦物（鈧含量5-100×10-6）中。自然界中很少有鈧的富集體。
世界主要國家和地區主要在鋁土礦、鈦鐵礦、磷塊巖、黑鎢礦、錫石等礦石中作為伴生元素加以**鈧，其中以鋁土礦、鈦鐵礦和磷塊巖的研究程度最為成熟，主要賦存於含al、co、fe、mo、ni、p、ta、ti、sn、u、w、zn、zr等礦石礦物中。近幾年，隨著對複雜矽酸鹽礦物鈧浸出助浸劑的試驗研究以及對白雲鄂博稀選尾礦中鈧提取技術的研究，鈧資源的獲取途徑也由從尾礦或尾渣中**鈧的傳統方法轉到從富含鈧元素的基性超基性巖體（sc2o3>50×10-6）中提取鈧的新方法。這些富鈧岩體中主要富鈧礦物有單斜輝石、角閃石、斜鋯石和鋯石。
雲南二台坡岩體源區可能具有富鈧的性質，在岩漿結晶早期大量進入鎂鐵質矽酸鹽礦物，形成鈧的獨立礦床，是新的鈧礦床型別。這類礦床在國內外還屬首例，擴大了獨立鈧礦床型別，具有很大的找礦前景。
關鍵字：鈧，礦床型別，基性-超基性巖體，二台坡，雲南牟定
上世紀，世界主要國家和地區主要在鋁土礦、鈦鐵礦、磷塊巖、黑鎢礦、錫石等礦石中**富集鈧，其中鋁土礦、鈦鐵礦和磷塊巖的研究程度最為成熟。我國的鈧資源豐富，全部以副產品形式賦存。從生產情況看，大部分鈧主要從含鈧（n0~n00）×10-6的鋁土礦（佔75%~85）、磷塊巖和鐵鈦精礦（佔15%~20%）（楊軍臣，2004；匡敬忠，2012；張玉學，1997；龍志奇，2009；宋萬灝，1997；王華，2002；張玉學，1997；劉水庚，1989；馬公升峰，2012；呂憲俊，1992），以及一些鈾、釷、鎢等礦石中1988）提取。
但縱觀近年來國內外針對鈧的地球化學行為和富集規律等問題的研究，主要是從資源綜合利用的角度來了解鈧的含量和**鈧，缺少對鈧的**、地球化學示蹤、富集條件、成礦機制和遠景等方面的探索，尤其是國內，這方面工作甚少。本文系統總結了前人在鈧元素及其礦床的研究成果，認為雲南牟定地區二台坡富鈧岩體源區可能具有富鈧的性質，這類礦床在國內外還屬首例，擴大了鈧的獨立礦床型別，具有很高的研究意義。
作者簡介：範亞洲，男，2023年生，碩士研究生，岩石學、礦物學、礦床學專業，郵箱：
鈧是一種典型的稀散元素，原子序數為21，第四週期第三副族，位於鐵族元素之首，與鑭系稀土金屬屬同一副族，與鈦、釩、鉻同屬於過渡元素（cotton et al.，1988）。鈧的液態密度為2.
80g/cm3，熔點為1541℃，沸點為2842℃。氧化鈧的晶體密度為3. 89g/cm3。
金屬鈧呈銀白色，性硬而脆，是一種很活潑的金屬，很容易與酸反應，在空氣中很快失去金屬光澤。鈧的氧化物不溶於水，但溶於沸騰的濃硝酸或濃鹽酸中。自然界中，鈧只有+3價，不受氧化還原的影響，沒有變價，很難被還原為金屬，故無自然元素礦物。
在地殼中平均豐度值為22×10-6，排在第31位（hedrick，2010b），在自然界中很少形成顯著富集體，而是相當廣泛地分散於各種礦物，尤其是含mg和fe2+的矽酸鹽礦物（wang weiwei et al.，2011）。這是由於鈧的晶體化學性質所致，鈧的離子半徑為0.
83（goldschmidt，1959），與mg2+（0. 78）和fe2+（0. 83）的離子半徑接近，在岩漿結晶過程中總是以類質同象形式置換mg2+和fe2+進入矽酸鹽礦物中，如橄欖石、輝石、角閃石等，該過程常伴隨al的加入以維持電價平衡：
sc3++al3+=fe2++si4+（劉英俊等，1986）。由於能量上不利，sc3+不易置換zr4+和hf4+，所以sc3+並不聚集於富含鋯鉿的礦物中，相反含鈧的礦物可有顯著量的鋯、鉿，富含鈧的矽酸鹽礦物（鈧釔石）經常含有相當量的鋯鉿，為保持電價平衡，又有be或部分p的加入（劉英俊等，1986）。有些研究者也常以異價類質同象來解釋錫石和鎢錳鐵礦中的鈧，並認為有鈮鉭進行電價補償。
щербина（1959）認為錫石中存在鈧可能是由於下面的類質同象置換：sc3++nb5+=2sn4+； goldschmidt（1959）認為鎢錳鐵礦中的鈧可能是由於fe2+及部分的mn2+被sc3+所替代，wo42+為nbo43+或tao43+所替代。等價的類質同象置換主要表現為sc3+置換三價的稀土元素，另外也可進入含al3+或fe3+的礦物中，所以鈧經常存在於稀土元素礦物中。
有些研究者認為綠柱石中的鈧很可能是替換了六次配位的al離子，雲母中含鈧高的原因可能是置換al3+或fe3+的結果。此外，in3+與sc3+共生也是完全可能的（劉英俊等，1986）。
鈧具有較高的化學活潑性、良好的導電性以及質軟易切割等特點，近20年被廣泛用於國防、冶金、化工、宇航、原子能電站、高效多功能雷射器、醫療等領域（guo et al.，1988；hedrick，2010b；irvine et al.，2005）。
雖然含鈧礦物賦存有相當可觀的鈧元素，如鈧釔礦含鈧量21. 2%~24. 9%，黑稀金礦1%，矽鈹釔礦1.
2%，但這些礦物在自然界中分布極少，僅在少數地區發現具有工業價值的鈧獨立礦床，如挪威、馬達加斯加和莫三比克花崗偉晶巖中的鈧釔礦，美國猶他州fairfield磷鋁石礦床中的水磷鈧礦，但產量均不大1962；e. s. larsen et al.
，1940）。近幾十年來，世界各地再未找到鈧的獨立工業礦床，鈧主要以微量元素形式共存於含al、co、fe、mo、ni、p、ta、sn、ti、w、u、zn、ree、zr等為主的礦石中（hedrick，2010b），這些礦石鈧含量達到20~50×10-6就可以作為伴生組分綜合**利用（xu and li，1996），這已成為鈧的主要工業**。譚俊峰（2012）對複雜矽酸鹽含鈧精礦鈧浸出助浸劑試驗研究發現：
當入浸物料粒度約為0. 05mm，液相中hcl質量分數為15. 2%，液固比5：
1，新增二號助劑量為4%，溫度為90℃，連續攪拌浸出時間為12h，以類質同象形式進入複雜矽酸鹽礦物中鈧的浸出率達88. 33%。馬公升峰（2012）對白雲鄂博稀選尾礦中的含鈧礦物鈉閃石和鈉輝石進行分析，發現當活化劑用量60%，焙燒溫度950℃，焙燒時間1.
5h，鹽酸濃度6mol/l，酸浸時間6h，鈧的浸出率大於99%。這為尋找新型鈧礦床奠定了基礎。
美國、澳大利亞、中國、哈薩克、馬達加斯加、挪威、俄羅斯以及烏克蘭都含有豐富的鈧資源，但（含）鈧礦床型別卻不盡相同，如在美國，鈧主要賦存於以u、ta、al、zr為主的礦石中；在澳大利亞，鈧主要賦存於紅土鎳礦中；在中國，鈧主要賦存於以fe、sn、w、ree為主的礦石中；在哈薩克，鈧主要賦存於u礦石中；在馬達加斯加以及挪威，鈧主要賦存於花崗偉晶巖中；在俄羅斯與烏克蘭，鈧主要賦存於鐵礦中（hedrick，2010a；munnoch and worstall，2003；wang weiwei et al.，2011）。由於鈧元素總體豐度很低及分離技術落後，金屬鈧年產量較低（2t/a），**昂貴（sc2o3 ：
5900$/kg，2012）（deschamps，2003）。
根據已有資料以及前人的工作經驗，我們將含鈧礦床分為內生礦床和外生礦床兩大類，其中內生礦床包括基性超基性巖型、偉晶巖型以及氣成熱液型；外生礦床包括沉積型砂礦床、風化淋濾沉積型以及沉積吸附型（表1）。對於部分鈧豐度較低，在生產過程中無法**利用鈧的地質體（如煤田1962），未列出。
表1（含）鈧礦床分類表（據張濤石，1980有改動）
table1 the classified chart of scandium (-bearing) deposites (after zhang, 1980, modified)
二台坡基性超基性巖體位於元謀-綠汁江基性超基性巖帶南段（圖1-），隸屬川滇新裂谷帶，形成於晚二疊世（260ma±），與攀枝花岩體年齡接近（姬琦，2011；zhou et al.，2005），多呈陡傾巖牆及巖盆侵位於元古界龍川群變質岩系中。岩體在平面上呈梨形，走向北西55°，北寬南窄，長360m，寬100~300m（雲南有色楚雄勘察院，2009）。
岩體分異較好，呈明顯的巖相分帶，從下向上岩石型別為含橄輝石巖-磁鐵輝石巖-輝長岩-正長輝長岩-二長輝長岩，各岩性帶均以過渡接觸，互不穿插。岩體屬鈣鹼性系列，m/f =0. 23~2.
02，為富鐵質-鐵質基性超基性巖（吳利仁，1963；朱智華，2010）。朱智華（2012）根據鈧元素的地球化學特徵，分析研究了該岩體的含鈧性，發現該岩體雖屬低品位小型鐵礦床，但其伴生鈧元素規模已超過鐵礦床規模，達到特大型鈧礦床工業指標，其sc2o3平均品位為66. 08×10-6，初步控制sc2o3資源量750餘噸。
郭遠生等（2012）發現二台坡岩體、凹溪河岩體、碗廠岩體等含sc2o3為60~110×10-6，平均品位》50×10-6，已構成獨立的鈧礦體，初步控制sc2o3資源量6500噸，佔攀枝花地區鈧資源量的16. 8%，潛在經濟價值巨大。這為尋找獨立鈧礦床提供了新思路。
而且，沿綠汁江斷裂方向，共分布有海西晚期基性-超基性巖體近70個，全長達130km，找礦前景非常可觀。
·圖1 綠汁江基性超基性巖帶()、二台坡岩體簡易地質圖圖()及剖面圖()（據郭遠生，2012，有改動）
fig.1 distribution of basic-ultrabasic intrusion belt()，simplified geologic map of er****o intrusion() and its』 profile () (after guo., 2012, modified )
二台坡岩體中鈧主要賦存於磁鐵輝石巖、含橄輝石巖、暗色輝長岩、角閃輝長岩及部分閃長岩（圖1- 、）中，總體看，與攀枝花鐵礦石中鈧的賦存狀態類似（呂憲俊等，1992），但鈧含量更高（表2）。經分析，岩石中未見鈧的獨立礦物，鈧主要以類質同象的形式分布於單斜輝石，角閃石、斜鋯石和鋯石中，其在各種礦物中的含量變化較大（表3）。所以基性超基性巖體賦存的獨立鈧礦體具有較大研究意義。
表2 二台坡岩體及圍岩部分樣品鈧含量（×10-6）（據郭遠生等，2012；有改動）
table 2 scandium content of er****o intrusion and wall rocks(×10-6)
(after guo et al. ,2012, modified)
：資料有北京礦業研究總院測定；：資料中國地質科學院地球物理化學勘察研究所測定
表3 鈧在各主要礦物中的分配率（據郭遠生等，2012）
table 3 distribution of scandium in main minerals (after guo et al. ,2012 )