【知識】稀土元素、稀散元素及其礦物賦存狀態

自然界中稀土元素主要以單礦物形式出現，已知稀土元素可以進入到250種以上的礦物之中，其中稀土含量大於5.8%以上的礦物有50～65種，可以把它們看成是稀土的獨立礦物。重要的稀土礦物主要是氟碳酸鹽和磷酸鹽。稀土礦物總的特徵是：缺少硫化物和硫酸鹽（只有極個別），這也說明了稀土元素的親氧性；稀土的矽酸鹽主要是島狀，沒有層狀，架狀及鏈狀構造；大部分稀土礦物（特別是複雜的氧化物及矽酸鹽）都呈非晶質狀態。岩漿岩及偉晶岩中以矽酸鹽及氧化物為主；熱液礦床及風化殼中以氟碳酸鹽、磷酸鹽為主；富釔的礦物幾乎都存在於花崗類岩石及與其有關的偉晶岩、氣成熱液礦床及熱液礦床中。

礦物中稀土元素常緊密共生，即鈰族稀土和釔族稀土元素往往同時共存於一個礦物中。一般情況下，在礦物中這兩類元素不是等量地共存，有些礦物以含鈰族稀土為主，而另一些礦物則以釔族為主。V.M.戈爾德施密特根據礦物中稀土元素分佈特徵，將含稀土的礦物分為下列幾種類型。

一、完全分配型：由鑭到鑥幾乎全部都存在，並且鈰族與釔族之間沒有強的選擇性。根據各單個稀土元素的含量，此類又可以分成兩個亞類：

（一）磷灰石型。總的來看，鈰族稀土的含量稍大於釔族。其中由鈰到鐿原子序數為偶數的元素量比較大，這些元素的含量大小可排成以下關係：Ce≥Nd≥Sm≥Gd≥Dy≥Er≥Yb。

（二）釔螢石型。與磷灰石型相比，釔螢石型含釔族稀土元素較富，同時原子序數為偶數的元素在含量上彼此相近。

二、選擇配分型：在本類型中鈰族稀土與釔族稀土在含量上有顯著差異，根據這種差異，本類又可分成兩個亞類：

（一）富鈰族稀土元素的礦物，有兩種類型：

1、獨居石型。富含La、Ce、Pr、Nd及Sm等元素，此外還含有相當量的Gd，其關係為，Ce＞Nd＞Sm≥Gd。獨居石和氟鑭鈰礦屬於這一類型。

2、褐簾石型。富含La、Ce、Pr及Nd。而Sm和Gd的含量較獨居石型為少。本類型的礦物最富含強鹼性的稀土元素，屬於這一類型的礦物有褐簾石、氟碳鈰鑭礦和鈰矽石等。

3、富釔族稀土元素礦物，有三種類型：

淡紅矽釔礦型。Dy的含量比較高，屬於本類型的礦物有淡紅矽釔礦、矽鈹釔礦以及多數的鈮鉭酸鹽和鈦鈮鉭酸鹽礦物。

鈧釔石型。以富含Yb為其特徵，鈧釔石及釔榍石屬於這一類型。

磷釔礦型。其特徵是鈰族元素的含量非常低，磷釔礦屬於這種類型。

隨著礦物研究的深入及新礦物的發現，已使人們認識到，一些過去被認為是鈰族或釔族強選擇性配分的礦物，卻有它的釔族和鈰族的端員對立礦物出現，如氟碳鈰礦－氟碳釔礦，褐釔鈮礦－褐鈰鈮礦，鈰磷灰石－釔磷灰石，硼矽鈰礦－硼矽釔礦，矽鈹釔礦－矽鈹鈰礦，鈰鎢華－釔鎢華。

稀土元素的主要工業礦物：

1、含鈰族稀土（鑭、鈰、釹）的礦物：氟碳鈰礦，氟碳鈣釔礦及獨居石。

2、最富釤及釔的礦物：鈮釔礦、黑稀金礦及矽鈹釔礦。

3、含釔族稀土（釔、鏑、鉺及銩）的礦物：釔易解石、黑稀金礦、褐釔鈳礦、磷釔礦及氟碳鈣釔等。

稀散元素在自然界裏主要以分散狀態賦存在有關的金屬礦物中，目前，雖然已發現有近200種稀散元素礦物，但由於稀少而未富集成具有工業開採的獨立礦床，迄今只發現有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規模都不大。

由於鎵原子與鋅具有相類似的電子構型，從而決定了它的親硫性質，但它和鋅等所不同的是不隨原子常數增加發生內層電子的增加，鎵的三價價電子系分佈在外部電子層，這一點表現與鋁很類似。鎵同鋁在化學及結晶化學性質上也十分近似，從而決定了二者的緊密共生關係。此外，在鎵的地球化學歷史中，鐵也具有一定的意義。因些，鎵在自然界中表現有三重的親和性。經常地同鋁的共生以及某些場合與Fe3＋的伴存，說明鎵的親石性質；鎵的親硫性質表現在它存在於硫化物中；鎵還經常在鐵隕石中存在，說明了其親鐵的性質。鎵較鋁有更趨向於親硫及親鐵的傾向，這是它與鋁在地球化學特性上的不同之處。

對於銦的地球化學性質，目前尚研究較差。已知其離子的電子層構造最外層具18個電子，故屬親銅型元素。銦在自然界以具有同硫的親和性最強為其特徵，所以它主要聚集在硫化物中，同時它也存在於某些氧化物及矽酸鹽物之中。

鉈的地球化學性質與鎵、銦有很大的差異。由於在自然條件下三價的鉈是不穩定的，甩以對鉈的地球化學來說，最重要的乃是一價的鉈離子。Tl＋的地球化學參數和IA族鹼金屬鉀、銣、銫很相近，它們的地球化學行為十分相似，決定了它們緊密的共生關係，這是鉈具有親石性質的一面；同時鉈是親銅元素，它有18個電子組成的外電子層，這使它與Pb、Fe、Zn等元素的硫化物有密切關係。


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