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獨居石

山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-11-19

摘要
獨居石是一種中酸性巖漿巖和變質巖中較常見的副礦物,在一些沉積巖中也存在。不論巖漿成因或變質成因獨居石,其同位素年齡的地質意義都較為清楚。獨居石為單斜晶系,晶體為板狀或柱狀。因經常呈單晶體而得名。棕紅色、黃色,有時褐黃色,油脂光澤,解理完全,莫氏硬度5~5.5,比重4.9~5.5。常具放射性。主要作為副礦物產在花崗巖、正長巖、片麻巖和花崗偉晶巖中,與花崗巖有關的熱液礦床中也有產出。

  獨居石是一種中酸性巖漿巖和變質巖中較常見的副礦物,在一些沉積巖中也存在。不論巖漿成因或變質成因獨居石,其同位素年齡的地質意義都較為清楚。獨居石為單斜晶系,晶體為板狀或柱狀。因經常呈單晶體而得名。棕紅色、黃色,有時褐黃色,油脂光澤,解理完全,莫氏硬度5~5.5,比重4.9~5.5。常具放射性。主要作為副礦物產在花崗巖、正長巖、片麻巖和花崗偉晶巖中,與花崗巖有關的熱液礦床中也有產出。

  概述

  獨居石這個名字是源于它經常以單晶體存在而來的。它是一種含有鈰和鑭的磷酸鹽礦物,是一種稀土礦物,中文學名“磷鈰鑭礦”,(Ce,Y,La,Th)PO4是提煉鈰、鑭的主要礦物,商業钚的主要來源。早先發現這種礦物會放射釷-232,之后會吸收慢中子而變成鈾-233,而鈾-233可作核燃料之用。1940合成又發現該礦石,可合成钚-239。而钚-239常被用在核子反應爐及核武器中。鈰可用來作合金、打火石、拋光等的材料。此外,很多時候獨居石中還含有釷,因此也可用來提煉釷。

  組成

  Ce(PO4)或(Ce、La)PO4,理論含量Ce2O334%~99%,La2O334.74%。

  性質

  獨居石是稀土金屬礦的主要礦物之一,常含釷、鋯等。單斜晶系,晶體呈細小板狀。棕紅、黃或黃綠色,油脂光澤或玻璃光澤,貝殼狀至參差狀斷口。性脆,硬度5~5.5,密度4.9~5.5g/cm3。在紫外光照射下發鮮綠色熒光。因常含鈾、釷、鐳,故具有放射性。主要產于偉晶巖、花崗巖及其與之有關的期后礦床中,共生礦物可有氟碳鈰礦、磷釔礦、鋰輝石、鋯石、綠柱石、磷灰石、金紅石、鈦鐵礦、螢石、重晶石或鈮鐵礦等。由于獨居石的化學性質比較穩定、密度較大,故常形成濱海砂礦和沖積砂礦。獨居石溶于硫酸,與KOH溶合后加鉬酸銨便出現磷鉬酸銨黃色沉淀。

  質量標準

  砂礦經選別富集獲得的干燥獨居石精礦質量應符合稀土行業標準XB/T104-2000(以干礦品位計算)。

  天然寶石

  金屬礦產之一。化學成分(Ce,La,Y,Th)PO4。屬單斜晶系,單晶體呈板狀或似楔形,或各向等長狀。淺黃色至淺紅褐色。強玻璃光澤或松脂光澤至蠟狀光澤,微透明至透明。硬度5-5.5,密度4.9-5.5g/cm3。世界上出產寶石級獨居石的國家有美國、玻利維亞等。透明寶石個體不大,已知最大者約5克拉。不透明的大晶體用于琢磨弧面型寶石。獨居石的英文名稱Monazite來自希蠟文monazem,意為無伴獨居之意,寓意礦物產出稀少(注:中國收藏大辭詞)。

  結構形態

  獨居石產于花崗巖、正長巖、片麻巖中,也常形成砂礦。它的顏色呈棕紅、黃、褐黃,有油脂光澤。其晶體形狀或是板狀或是柱狀,單斜晶系,斜方柱晶類。晶面常有條紋,有時為柱、錐、粒狀。因成分中含鈾、釷元素,具一定放射性(通常量很低,無須特別保護)。獨居石的顏色較艷麗,這種礦物的晶體大都小,粗大者且透明,在國外可用作寶石(無商業價值,多為收藏品)。圖中獨居石晶體是一顆貫穿雙晶,極其漂亮,若晶體夠大,是珍貴收藏品。

  產地

  具有經濟開采價值的獨居石主要資源是沖積型或海濱砂礦床。最重要的海濱砂礦床是在澳大利亞沿海、巴西以及印度等沿海。此外,斯里蘭卡、馬達加斯加、南非、馬來西亞、中國東北為主、泰國、韓國、朝鮮等地都含有獨居石的重砂礦床。我國白云鄂博也是獨居石的重要產地,但優良大晶體稀少。

  獨居石的生產呈下降趨勢,主要原因是由于礦石中釷元素具有放射性,對環境有害。其中,巴西,印度等國已禁采。

  特征

  獨居石內部經常出現復雜的分區,每一區域可能都記錄了獨居石所經歷的結晶、變質、熱液蝕變等復雜的歷史過程。因此,在進行微區分析前,詳細研究獨居石的形貌和內部結構對解釋獨居石的U-Pb年齡、微區化學成分和同位素以及微量元素組成的成因至關重要。

  礦物學研究表明,獨居石為黃、褐、紅褐色,薄片中為黃色或無色,單斜晶系,β = 104°24',常呈自形-他形粒狀、短柱狀晶體,正高-極高突起,折射率隨著釷含量增多而增高,糙面顯著,干涉色高達三級中至高級白。同時獨居石以其獨有的偏光顯微鏡下亮黃色、突起高、干涉色高、多色性不明顯,以及由于U-Th的放射性導致的多色暈環,背散射下為亮白色等特征,可與一般礦物區別。如獨居石與鋯石的區別在于鋯石的突起高,無完好解理,為一軸晶。獨居石與榍石的區別是榍石的雙折射率比它更高,干涉色為高級白。獨居石與橄欖石、綠簾石等的區別在于前者的光軸角較小。獨居石與磷釔礦的區別是后者折射率較低(No約1. 72) ,而獨居石很少低于1.78,此外,紫外光下獨居石呈碧綠色,而磷釔礦保持通常顏色或發淺綠黃色。

  巖漿獨居石呈淺黃色、棕褐色,透明或油脂光澤,具柱狀、近等軸狀或渾圓狀晶形,屬單斜晶系,粒度大小約100 ~200μm,典型特征是獨居石單顆粒的稀疏分布,顆粒以填隙形式或包含在原生礦物( 最常見的是石英、長石和巖漿黑云母) 內。單偏光鏡下為淡黃綠色,沿著裂隙周圍分布著暗棕色到黑色的氧化鐵雜質。陰極發光圖像顯示獨居石發紫紅色或醬紅色,發光較弱且發光分布不均勻,一般在裂隙附近發光較強,在氧化鐵濃集最大的邊緣,發光亮度大。背散射(BSE) 圖像顯示獨居石結構均勻,通常無環帶或個別顆粒存在較寬且平直的巖漿環帶,巖漿環帶的寬度可能與獨居石結晶時巖漿的溫度有關,高溫條件下微量元素擴散快,常常形成較寬的結晶環帶,低溫條件下微量元素的擴散速度慢,一般形成較窄的巖漿環帶。

  熱液獨居石呈灰棕色,細粒狀、粒狀,多呈自形-半自形,晶形細小,表面可能會有溶蝕,顆粒大小<50μm,可含有細小的石英、云母、綠泥石等包體。典型特征是在小區域內成簇的由5~20個( 或者更多) 顆粒的不規則集合體形態存在,獨居石顆粒可能與硫化物和氧化物交生,并形成與硫化物和氧化物成分相關的邊緣,光學顯微鏡下以高突起、高雙折射率和微弱的黃——褐色多色性為特征,多以包裹體形式產于次生石英、角閃石,次生鈉長石和片狀硅酸鹽中,尤其是一些存在于次生的石英和鈉長石中的常呈自形和棱柱狀,而片狀硅酸鹽中的常呈扁狀和平狀。

  應用價值

  獨居石獨居石化學組成為(Ce、La、Nd、Th)PO4、晶體屬單斜晶系的磷酸鹽礦物。獨居石是主要的稀土礦物,輕稀土(鈰組)氧化物占39—74%,重稀土(釔組)氧化物占0~5%,顏色以黃色為主,次為淺黃、黃白等色。稀土元素在黑色和有色冶金、玻璃和陶瓷生產、電子、電氣照明、電視和激光技術、化工工業、醫療和農業生產領域中得到廣泛的應用。在與花崗巖有關的熱液礦床中也有產出。此外,常可富集形成砂礦。獨居石是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料。由于成分中經常有釷代替鈰,ThO2含量最多可達30%,在提取鈰時,可綜合提取釷。

  生成狀態

  產在花崗巖及花崗偉晶巖中;稀有金屬碳酸巖中;云英巖與石英巖中;云霞正長巖、長霓巖與堿性正長偉晶巖中;阿爾卑斯型脈中;混合巖中;及風化殼與砂礦中。

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