化学元素在地质岩石矿物中的赋存状态.docx

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化学元素在地质岩石矿物中的赋存状态

化学元素在地质岩石矿物中的赋存状态

（一）多金属矿石

主要包括铜、铅、锌、砷、锑、铋、镉、钨、钼、锡、汞、镍、钴等元素，它们在矿石中或多或少地共生形成多金属矿床。

1、铜

其主要矿物为：

黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、黝铜矿、黑铜矿、赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿、自然铜等。

其共生元素为硒、碲、锗、镓、铼、铊、金、银。

铜矿、黑铜矿、赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿、自然铜等。

其共生元素为硒、碲、锗、镓、铼、铊、金、银。

是典型的亲硫性，在岩浆中Cu与Si的含量略成反比关系。

Cu的共生元素：

以阴离子形式与铜结合的主要有：

S、Se、As、Sb、Bi、O、Cl和Cu一起成阳离子与其它阴离子结合的主要：

Fe、Co、Ni、Ag、Zn、Sn、Pb、As、Sb、Bi和（UO2）2+。

与铜共生最主要的铁族三元素及Pd、Pt、铜族本身，亲硫元素和硫簇，半金属元素和Cl、C、P。

伴生元素各种类型铜矿伴生元素情况较为复杂，一般来讲较普遍的伴生元素有：

Ag、Zn、Pb、As、Sb、Se、Au、Ni、Co等。

指示元素为：

S、Hg、As、Se、Ag、Zn、Pb、Ba、Mo、Bi、Au。

有些共生元素可以指示一定的主要成矿元素，如Cd2+指导示Zn2+（低温），In3+指示Zn2+（高温），Ge4+指示Fe3+，Zn2+指示Fe2+等等，因而这些元素的组合不同，可以综合指示相应的矿石、矿物。

2、铅

铅多以硫化物石炭酸盐形态存在，硫化物占90%，主要矿物有方铅矿（Pb86.6%）、白铅矿（Pb77.6%）、铅矾（Pb68.3%）等。

绝大多数情况下，Pb与Zn共存，其它共生元素为：

铜、金、银、镉、锗、铋、锑、锡、铟、镓、黄铁矿、萤石等。

铅矿床一般均为多金属矿床与Zn、Cu、Ag、Bi等紧密相伴，此外还含有少量稀有元素。

3、锌

主要矿物有闪锌矿（Zn67%）、红锌矿（Zn80.3%）、菱锌矿（Zn52%）、异极矿（Zn53.7%）、硅酸锌矿、水锌矿等，闪锌矿常与铅的硫化物共生，共生元素铅、镉、铜、金、银、锗、铊、铟、镓、锑、铋、锡、黄铁矿、萤石等形成多金属矿，锌精矿含Zn约50%，一般均形成多金属矿体与Pb、Cu、As、（Cd、Ag）等伴生。

4、镍

镍黄铁矿、针硫镍矿、辉砷镍矿、红砷镍矿、暗镍蛇纹石等。

共生元素为：

铜、钴、铁、铬、锰、金、银、铂族元素，硒、碲等。

Ni矿来源于超基性和基性岩中，具有强烈的亲S性。

镍和钴一样，集中于弱酸性环境中。

5、钴

主要矿物有辉砷钴矿、砷钴矿、硫钴硫、硫镍钴矿，含钴黄铁矿、土状钴矿，其共生元素铁、镍、铜。

钴是色素离子之一，主要来源于基性和超基性岩石。

岩浆作用阶段Co和Ni一起潜藏于富镁的硅酸盐矿物中，Co与Fe紧密相伴，形成含钴褐铁矿。

来自超基性岩的水样中，Ni>Co，而来自酸性岩的水样中，结果恰相反，Mn对Co的吸附性特别显著。

6、砷

大部分呈硫化物或硫代砷酸盐。

主要矿物有雄黄、雌黄、毒砂、次生的有臭葱石、砷化等。

它是集硫元素，主要以硫化物形式存在，火成岩中含As1μg/g，花岗岩1.5μg/g，砂盐及碳酸盐中1μg/g，粘土15μg/g，在Au、Ag、Cu、Pb、Fe矿床地域的土壤中含（10~n·102）μg/g，天然水1~30μg/g，煤灰130μg/g。

7、锑

锑的主要矿物为辉锑矿，含锑71.4%，锑的氧化物有：

锑华，含锑83.3%，锑锗石，含锑78.9%，硫氧锑矿、黄锑华等。

它常与多金属矿床中以硫锑化合物出现，如：

黝铜矿、车轮矿、磙锑铅矿、脆硫锑铅矿。

锑有时与汞、金、铅、锌、砷、铋、钨和萤石等共生。

有害组分为Pb、Bi、As、Zn。

锑：

Sb和As、Bi同族，故性质相通，且往往有As和Bi间的过渡性质，如：

As能形成三价和五价的自然化合物，Bi则不能，而Sb则介乎其间。

有五价的化合物，但自然界中以三价Sb占优势地位。

岩浆岩中的Sb的含量高低与岩石中Si的高低成一致关系。

它与低温的金、汞、白钨矿等共生。

8、铋

单独矿床较少，主要以氧化物及硫化物存在于多金属矿石中，也有以硅酸盐、碳酸盐、钼酸盐、钒酸盐、砷酸盐和碲化物状态存在。

主要矿物有辉铋矿、泡铋矿、铋华、自然铋等。

共生元素有：

钼、铅、钴、镍、钨、锡、砷等。

Bi与As、Sb同一族，因此很多性质与As、Sb相近，在酸性侵入岩中Bi含量较高，基性岩中Bi含量较低。

方铅矿中Bi的含量可达0.15~0.25%，甚至1%左右。

9、汞

主要矿物有：

辰砂、黑辰砂、硫汞锑矿、灰硒汞矿、碲汞矿、黝汞矿、橙红石、汞齐等。

共生元素为：

铜、锌、铅、铋、锡、金、银、镍、钴、钼等。

汞：

主要矿物为辰砂。

汞可作为找寻硫化矿床（Hg、Sb、As、W、Sn、Mo、Cu、Ag、Pb、Zn、FeS2）的指示。

同时As、Sb、Se、Cu、Ag、Ba则可作为找汞矿的指示元素。

重晶石也可作为找Hg矿的指示矿。

汞能溶解Au、Ag、Zn、Pb、Sn、Bi、Cd等元素形成汞齐。

自然界与Hg结合的元素有S、Se、Te、Sb、Cl等形成辰砂。

10、锡

锡属于酸性岩浆元素和硫化矿元素。

锡容易与氧化合而成锡石，可以锡石的生成和富集与伟晶岩，花岗岩等酸性火成岩有密切的联系。

锡的主要矿物锡石（SnO2）含锡78.62%，黝锡石、圆柱锡矿、辉锑锡矿等。

共生元素为：

钨、钼、铌、钽、砷、铍、铋、锑。

11、钼

钼多数呈硫化物形态存在。

主要矿物有辉钼矿（MoS2），钼铅矿、铁钼华、钼钨钙矿、钨钼铅矿、蓝钼矿、钼铋矿、钼铜矿、针钼镁矿、黑钼钴矿。

共生元素：

钨、锡、铜、铅、锌、金、银、铋、铍、锂、铼、硫等。

常与铜或钨伴生。

钼的氧化矿物有：

钼铅矿、钼华、铁钼华、钼钨钙矿、钨钼铅矿、蓝钼矿、钼铋矿、钼铜矿、针钼镁矿和黑钼钴矿等。

钼矿中常含有W、Sn、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Bi、Li、Be、S、Re等元素。

钼：

亲铁具有一定程度的亲硫性，在气成和热液作用中Mo与W、Sn、Bi、As、Cu等元素富集于溶液中，形成矽卡岩型与高温、中温型热液钼矿床。

在不同的情况下元素的共生关系：

Mo-W-（Sn）；Cu-Mo；Mo-Bi-Cu；Mo-Bi-Zn等。

12、钨

主要存在于含硅高的岩石中，钨矿从经济价值中可分为两大类，一类：

黑钨矿，其中包括：

a.钨铁矿，含WO376.3%，MnO（0~4.6）%，FeO（23.7~18.9）%，b.钨锰铁矿含WO376.5%，MnO（4.6~18.7）%，FeO（4.8~18.9）%。

第二类白钨矿含WO3（76.6~80.6）%，MnO（18.7~23.4）%，FeO（4.8~0）%，CaO19.4%。

其主要矿物有：

主要存在于硅质高的岩石中，钨铁矿、钨锰铁矿、钨锰矿、钨酸钙矿、钨铅矿、辉钨矿、钨华、钨钼铅矿、钨锌矿、钨铋矿等。

共生元素为：

铌、钽、锡、铜、钼、铅、锌、硫、砷、锑、氟、金、银等。

钨：

是强烈亲石的也显示很弱的亲铁性，完全没有亲硫性。

在气化和热液阶段W与F、C、B等元素组成低沸点的易挥发性化合物，并与Sn、Mo、As、Bi、Li、Be等元素形成共生组合进入气化和热液产物中。

根据不同情况元素共生组合关系也不一样，Sn-W-S；Mo-W（Au）；W-Sn-Mo-Bi-As-Be等。

13、镉

它以硫化物或氧化物形式存在，含量很低，其主要矿物有硫镉矿矿、菱镉矿、方镉矿，但都不形成单独的矿床，一般与锌矿物有紧密的共生。

Cd与Pb、Zn等伴生。

根据其化学行为Cd只有在低温热液中富集成矿，而且总是成多金属矿床。

因而Cd矿床的成因类型与锌类似，可以Zn、Cd二元素紧密共生。

镉：

锌与镉二元素有紧密的共生。

Cd与Pb、Zn等伴生。

根据其化学行为Cd只有在低温热液中富集成矿，而且总是成多金属矿床。

因而Cd矿床的成因类型与锌类似，可以Zn、Cd二元素紧密共生。

（二）岩石矿物中的分散元素

矿石中的分散元素为：

锗、镓、铟、铊、铼、镉、硒、碲、钪

锗：

主要赋存在锌精矿，赤铁矿、煤矿、铅锌矿、铜铅锌多金属矿和银铜矿石中。

主要矿物有锗石，含锗10%，硫锗铁铜矿，含锗7.7%，硫银锗矿，含锗6.7%，黑硫银锡矿，含锗1.8%，以及斜辉铅锑银矿中也有一定的含量。

常以同形混合晶等杂质形式赋存于硅酸盐矿物和一些氧化物矿石及煤矿中。

镓：

主要赋存在闪锌矿、霞石、白云母、锂辉石、铝土矿及煤中。

含镓的矿物有：

硫镓铜矿，含镓35%，锗石含镓（0.3~1）%，硫铜锗矿，含镓可达1.85%，霞石含镓（0.01~0.1）%，长石、铝土矿、高岭土和某些煤烟尘含锗（0.04~1.58）%，镓多赋存在硫化物矿石中。

铟：

主要以类质同象存在于铁闪锌矿、赤铁矿、方铅矿及多金属硫化物矿石中，此外锡石、黑钨矿、角闪石中也含有铟。

其主要矿物有：

硫铟铜矿（47%），硫铟铁矿（38%），水铟矿含66%。

铟和镓同族，通常作为杂质存在于闪锌矿、锡矿中，在氧化物矿物中均含有微量铟。

铊：

大部分赋存伟晶岩、钾长石及云母中。

主要矿物有：

红铊矿（59~60）%，硒铊银铜矿（含铊16~19）%，硫砷铊铅矿（18~25）%。

辉铊锑矿（32%），但这些矿物很稀少，它主要在硅酸盐矿物及硫化矿物中。

铼：

多以微量赋存在辉钼矿，辉铜矿、铌铁矿、铅锌矿、钽铁矿、重稀土和铂钯矿物中。

主要矿物有：

铜铼硫化矿，含铼49%。

它主要分散于各种硫化矿物和硅酸盐矿物中。

辉钼矿含铼达0.x%，原生硫化矿含铼平均为2×10-6%；硅酸盐矿物含铼为（10-7~10-6）%，硫化物矿床含铼为（6~20）×10-6%，铂矿物，黄铜矿等含铼为（1~10）×10-6%。

镉：

镉一般与锌的矿物伴生，主要赋存于锌矿、铅锌矿、多金属矿石中，闪锌矿中，镉含量一般为（0.1~0.5）%，最高可达5%。

主要矿物有：

硫镉矿（77%），菱镉矿（74.5%），方镉矿（87%）等。

硒、碲：

硒与碲往往共存，都是亲铜元素。

主要赋存于黄铁矿、黄铜矿等成因的硫化矿物中，硒还常存在于铀矿、辉钼矿、方铅矿中，碲常与闪锌矿等共生。

硒主要矿物有：

硒铜矿，含硒38%，硒铜银矿，含硒18%，硒银铅矿含硒15%，辉汞矿，含硒25%。

碲主要矿物有碲铅矿，含碲38%，碲铋矿，含碲48%，碲辉铋矿，含碲36%。

钪：

主要赋存于伟晶岩和气成热液矿床中，其次它以类质同象赋存于铌铁矿、水锆石、褐帘石、锂云母、白云母、锡石、黑钨矿、电气石等，贫铁矿、煤灰中有一定含量。

（三）矿石中稀有元素

稀有元素主要由铍、锂、铷、铯、铌、钽、锆、铪、锶等组成。

铍：

主要矿物有绿柱石，含氧化铍（9.26~!

14.4）%，羟硅铍石含氧化铍（39.6~42.6）%，硅铍石含氧化铍（43.67~45.67）%，金绿宝石含氧化铍（19.5~21.15）%，日光榴石含氧化铍（8~14.5）%。

其共生矿物有铌、钽、锂、钨、锡、铅、锌及云母等。

锂、铷、铯：

主要产于伟晶岩及云英岩中，最主要的矿物有：

锂辉石含：

LiO2（5.88.1）%，Rb2O（0.002~0.007）%，Cs2O（0.002~0.008）%，锂云母含Li2O（3.2~6.45）%，Rb2O（1.51~3.80）%，Cs2O（0.02~1.082）%，锂磷铝石含Li2O（7.1~10.1）%，透锂长石含Li2O（2.9~4.8）%，铁锂云母含Li2O（1.1~5）%，Rb2O（1.22~2.05）%，Cs2O（0.02~0.22）%，铯榴石含Li2O（0.13~0.25）%，Rb2O（0.22~1.62）%，Cs2O（23.5~36.5）%。

锂：

属于典型的亲岩元素，与花岗岩有密切的关系，它存在的主要形式是通过共价替换富集在含镁的矿物中，土壤中锂的含量不定，在基性岩上部的土壤中锂含量最低，而在花岗岩特别是电气石花岗岩的上部的土壤中，含量较高。

在接触类型锂矿床，生于辉石矽卜岩中，含有金绿宝石、白钨矿和锰铁尖晶石。

气化热液型矿床产生石英脉和云英岩中，与W、Mo、Sn、Bi、Be共生。

通常铷、铯均与含钾的矿物共生。

铌、钽：

主要有铌铁矿-钽铁矿，含Ta2O5<14.55%，含Nb2O5>63.77%或Ta2O5>72.18%，Nb2O5<10.33%，褐钇铌矿，含Ta2O5（2.5~11.09）%，Nb2O5（33.64~42.9）%，易解石含Ta2O5（0.26~3.3）%，Nb2O5（21~35）%，易解石含Ta2O5（0.51）%，Nb2O541.13%，铌铁金红石也叫钛铁金红石。

含Ta2O50.31%，Nb2O5（6.71~23.67）%，烧绿石（黄绿石）Ta2O5（1.44~6.65）%，Nb2O5（50.01~67.77）%，锰钽矿Ta2O5（70~86）%，Nb2O5（1.91~10.33）%，重钽铁矿Ta2O5（73.98~86.01）%，Nb2O5（1.17~1.37）%，黄钇钽矿Ta2O5（49.4~55.5）%，Nb2O59.15%，结晶石Ta2O5（55~77）%，Nb2O5（0.40~10.13）%。

在不同的条件下与Ti、Sn有一定的关系。

铝土矿、红土、高岭土中有一定量的Nb、Ta。

锆、铪：

主要矿物有：

锆石（锆英石）ZrO2（55.3~67.3）%，而HfO2<2%，含（富）锆铪石ZrO2（48.18~60.03）%，HfO2（2~16.73）%，异性石ZrO2（11.82~12.82）%。

（四）其它元素

钒：

基性岩含钒较高，酸性岩石较低，沉积岩中为量更少。

在地表上一般利用（VO4）3-离子的颜色（或黄、或棕、或黑）找矿。

铬：

色素离子含铬最富的岩石是超基性岩，因此与铬矿床最有成因关系的岩石，毫无例外地是超基性中的纯橄榄石和橄榄岩。

锰：

色素离子在整个内生作用中，锰均有广泛的分布，与Fe有密切的关系，在氧化带形成的硬锰矿、软锰矿或锰土中，往往能吸附Ti、Cu、Co、Ba、Li、Zn、Pb、K、Na、Ca、Fe、Al等40多种阳离子。

铁：

色素离子Fe的含量可以视之为岩石酸性，基性的标志之一，它和岩石中的SiO2含量增长的情况是相互一致的。

氢氧化铁胶体能够吸附许多离子诸如As、V、P等，因此可以作为指示元素，借此以探寻原生矿床，它和自然界存在的所有元素都能伴生。

锆：

锆是强烈的亲氧性，在碱性岩中，常含锆和钛的硅酸盐，这时锆往往含于复杂的硅酸盐内，如异性石，褐锰锆矿和单斜钠锆石等，锆矿石中经常分散少量的铪，Hf也常与Sc、Y及TR元素伴生。

金、银：

在自然界中两者常密切共生。

Au、Ag与各元素的关系对比如下：

Ag较Au亲Cu；Au较Ag亲Fe、Pt、Hg；Ag较Au、Se；Au较Ag亲Te；Ag较Au亲Sb、Pb；Au较Ag亲As；另外在一定外生条件，Ag易与Cl和SO42-结合，这是Au可没有的。

化探找Ag、Au矿的指示元素组合。

因矿床类型而不同，除Ag、Au本身外，还可测Hg，另外Cu、Pb、Mn、Bi、Se、Te、As、Sb是Ag的最佳指示元素；含Mn的菱铁矿是Ag矿床的最佳指示矿物。

Au的最佳指示基本和Ag相同，但可加W、Mo，其中As是普遍可指示的元素。

此外Au/Ag是一种指示成因的标志。

稀土元素（TR）：

主要矿物有独居石、磷钇矿、褐帘石、钛铌铈钙矿、烧绿石、绿矽铈钛矿和黑稀金矿。

其次还有：

辉石、黄钾铁矾、明矾石、锆石、氟石、榍石、绿帘石等。

钍：

具有强烈的亲石性，集中于岩石圈的最上层，在气化和热液矿床中产在花岗岩中与Sn、Pb、Zn共生。

铍：

属于惰性气体离子，主要矿物有绿柱石、似晶石、金绿宝石、矽铍石、日光榴石和铍榴石。

由于Ti、Zr、TR在碱性岩中有较高的含量，故铍在碱性岩中的含量也较高，但存在的形式仍为散染状。

在气热液阶段，Be与W、Sn、Mo等聚集在花岗岩的气体产物及热液脉中。

铍矿床的伴生元素最常见的是W、Sn、Mo、Bi、As，此外，在铍的热液矿床中也常常带来了Fe、Mn、Zn、B和其它元素。

铍在小麦灰煤的灰分和某些草肥中具有较高的含量。

铝：

主要矿物是高岭土和铝土矿。

铝土矿中常常含有Ga、Be、Nb和Ta等稀有元素，故在铝土矿分布区域还可用地球化学找矿法注意寻找上述元素。

钛：

是色元素之一，三价钛为蓝色，四价钛为红色，钛主要集中于含深色矿物较多的基性和中性岩石中，在酸性岩石为量极少。

岩浆作用中钛的Fe、Mg一起集中于辉长岩相中，与Ga、Fe结合而沉淀。

在伟晶气化阶段则与稀土元素如Y、Nb、Ta等形成复杂的氧化物。

在碱性岩中含钛较多，榍石、钛铁矿、铈钙钛矿和钙钛矿为最常见的矿物，除了含钛以外，尚具有Nb、Ta、TR等元素的富集。