【知识】稀土元素、稀散元素及其矿物赋存状态

自然界中稀土元素主要以单矿物形式出现，已知稀土元素可以进入到250种以上的矿物之中，其中稀土含量大于5.8%以上的矿物有50～65种，可以把它们看成是稀土的独立矿物。重要的稀土矿物主要是氟碳酸盐和磷酸盐。稀土矿物总的特征是：缺少硫化物和硫酸盐（只有极个别），这也说明了稀土元素的亲氧性；稀土的硅酸盐主要是岛状，没有层状，架状及链状构造；大部分稀土矿物（特别是复杂的氧化物及硅酸盐）都呈非晶质状态。岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主；热液矿床及风化壳中以氟碳酸盐、磷酸盐为主；富钇的矿物几乎都存在于花岗类岩石及与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中。

矿物中稀土元素常紧密共生，即铈族稀土和钇族稀土元素往往同时共存于一个矿物中。一般情况下，在矿物中这两类元素不是等量地共存，有些矿物以含铈族稀土为主，而另一些矿物则以钇族为主。V.M.戈尔德施密特根据矿物中稀土元素分布特征，将含稀土的矿物分为下列几种类型。

一、完全分配型：由镧到镥几乎全部都存在，并且铈族与钇族之间没有强的选择性。根据各单个稀土元素的含量，此类又可以分成两个亚类：

（一）磷灰石型。总的来看，铈族稀土的含量稍大于钇族。其中由铈到镱原子序数为偶数的元素量比较大，这些元素的含量大小可排成以下关系：Ce≥Nd≥Sm≥Gd≥Dy≥Er≥Yb。

（二）钇萤石型。与磷灰石型相比，钇萤石型含钇族稀土元素较富，同时原子序数为偶数的元素在含量上彼此相近。

二、选择配分型：在本类型中铈族稀土与钇族稀土在含量上有显著差异，根据这种差异，本类又可分成两个亚类：

（一）富铈族稀土元素的矿物，有两种类型：

1、独居石型。富含La、Ce、Pr、Nd及Sm等元素，此外还含有相当量的Gd，其关系为，Ce＞Nd＞Sm≥Gd。独居石和氟镧铈矿属于这一类型。

2、褐帘石型。富含La、Ce、Pr及Nd。而Sm和Gd的含量较独居石型为少。本类型的矿物最富含强碱性的稀土元素，属于这一类型的矿物有褐帘石、氟碳铈镧矿和铈硅石等。

3、富钇族稀土元素矿物，有三种类型：

淡红硅钇矿型。Dy的含量比较高，属于本类型的矿物有淡红硅钇矿、硅铍钇矿以及多数的铌钽酸盐和钛铌钽酸盐矿物。

钪钇石型。以富含Yb为其特征，钪钇石及钇榍石属于这一类型。

磷钇矿型。其特征是铈族元素的含量非常低，磷钇矿属于这种类型。

随着矿物研究的深入及新矿物的发现，已使人们认识到，一些过去被认为是铈族或钇族强选择性配分的矿物，却有它的钇族和铈族的端员对立矿物出现，如氟碳铈矿－氟碳钇矿，褐钇铌矿－褐铈铌矿，铈磷灰石－钇磷灰石，硼硅铈矿－硼硅钇矿，硅铍钇矿－硅铍铈矿，铈钨华－钇钨华。

稀土元素的主要工业矿物：

1、含铈族稀土（镧、铈、钕）的矿物：氟碳铈矿，氟碳钙钇矿及独居石。

2、最富钐及钇的矿物：铌钇矿、黑稀金矿及硅铍钇矿。

3、含钇族稀土（钇、镝、铒及铥）的矿物：钇易解石、黑稀金矿、褐钇钶矿、磷钇矿及氟碳钙钇等。

稀散元素在自然界里主要以分散状态赋存在有关的金属矿物中，目前，虽然已发现有近200种稀散元素矿物，但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床，迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿，但矿床规模都不大。

由于镓原子与锌具有相类似的电子构型，从而决定了它的亲硫性质，但它和锌等所不同的是不随原子常数增加发生内层电子的增加，镓的三价价电子系分布在外部电子层，这一点表现与铝很类似。镓同铝在化学及结晶化学性质上也十分近似，从而决定了二者的紧密共生关系。此外，在镓的地球化学历史中，铁也具有一定的意义。因些，镓在自然界中表现有三重的亲和性。经常地同铝的共生以及某些场合与Fe3＋的伴存，说明镓的亲石性质；镓的亲硫性质表现在它存在于硫化物中；镓还经常在铁陨石中存在，说明了其亲铁的性质。镓较铝有更趋向于亲硫及亲铁的倾向，这是它与铝在地球化学特性上的不同之处。

对于铟的地球化学性质，目前尚研究较差。已知其离子的电子层构造最外层具18个电子，故属亲铜型元素。铟在自然界以具有同硫的亲和性最强为其特征，所以它主要聚集在硫化物中，同时它也存在于某些氧化物及硅酸盐物之中。

铊的地球化学性质与镓、铟有很大的差异。由于在自然条件下三价的铊是不稳定的，甩以对铊的地球化学来说，最重要的乃是一价的铊离子。Tl＋的地球化学参数和IA族碱金属钾、铷、铯很相近，它们的地球化学行为十分相似，决定了它们紧密的共生关系，这是铊具有亲石性质的一面；同时铊是亲铜元素，它有18个电子组成的外电子层，这使它与Pb、Fe、Zn等元素的硫化物有密切关系。


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