一、铌钽地质概述
铌和钽分别称为“烈火金刚”和“抗蚀{gj}”,是一对“孪生兄弟”。它们在元素周期表里为同族,物理、化学性质很相似,且“形影不离”。当人们在十九世纪初首次发现铌钽时,还以为它们是同一种元素呢。以后大约过了四十二年,人们才用化学方法{dy}次把它们分开,才弄清楚它们原来是两种不同的金属。
铌在地壳中的含量为20×10-4%,钽在地壳中的含量为2×10-4%。在自然界,铌钽两个“孪生兄弟”常常共生于一处。
铌矿和钽矿的划分,主要是根据它们在矿物中的相对含量。对钽铌铁族矿物而言,一般地将含Ta2O5<15%的矿物称为铌铁矿,Nb2O5<10%的矿物称为钽铁矿,Nb2O5>Ta2O5的矿物称为钽铌铁矿,Ta2O5>Nb2O5的矿物称为铌钽铁矿。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂,其中除钽、铌外,往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。
目前,已知的含铌钽矿物有 130种左右,主要的铌钽矿物有30多种:
铌铁矿[(Fe,Mn)(Nb,Ta,)2O6],正交(斜方)晶系,含Nb2O5量可达78.88%,常有钽置换部分的铌,与钽铁矿成xx类质同象系列。铌铁矿晶体呈板状或短柱状,集合体呈块状。褐黑至黑色,半金属光泽,具清晰的板状解理。硬度6,比重5。随着钽含量的增高,硬度及比重均增大。铌铁矿是提取铌、钽的主要矿物原料,产于花岗岩和花岗伟晶岩中。
钽铁矿[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6],正交(斜方)晶系。成分中经常有铌置换其中的钽,与铌铁矿成xx类质同象系列。所有的参数与物理性质与铌铁矿类同,但比重和硬度有明显的升高,摩斯硬度为6.5,比重达8。钽铁矿含Ta2O5可达86.12%,是提取钽及铌的主要矿物原料,产于花岗岩或花岗伟晶岩中以及与之有关的风化矿床和砂矿床中。
烧绿石[(Ca,Na)2(Nb,Ta,Ti)2O6(OH,F)],等轴晶系,旧称黄绿石。成分中的铌可被钽类质同象替代,与细晶石形成xx类质同象系列,还可含有数量不定的稀土、铀、钍、锆、钛等元素。置于火上灼烧后变成绿色,故名。为提取铌、钽、稀土及铀、钍的主要矿物。晶体呈八面体,集合体成粒状。褐至黑色,树脂光泽至金刚光泽,微透明。八面体解理清晰。摩斯硬度
5-5.5,比重4.2。含Ta量增大时,比重相应增大。水化以后,硬度及比重均显著降低。烧绿石主要产于碳酸盐岩型矿床中,也产于霞石正长岩及其伟晶岩中。
细晶石[(Na,Ca)Ta2O6(O,OH,F)],等轴晶系,与烧绿石成xx类质同象系列。比重6.4,比烧绿石大。其他物理性质与烧绿石相似,产于花岗伟晶岩和钠长石化花岗岩中。
黑稀金矿[(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6],正交(斜方)晶系,与以含Ti为主的复稀金矿成xx类质同象系列。晶体通常细小,呈板状或柱状;集合体为块状或放射柱状。色黑,略带浅绿或浅棕色调,条痕黄褐至红褐色,半金属光泽或沥青光泽。硬度5.5-6.5,比重4.9-5.9。含钽愈高则硬度和比重均愈大。具放射性。用于提取钇、铌、钽、铀等。主要产于花岗伟晶岩中,亦见于砂矿中。
褐钇铌矿[(Y,Er,Ce,Fe)(Nb,Ta,Ti)O4],含铌钽氧化物矿物。鲜明黄褐色、黑褐色,正方晶系。硬度5.5-6.5。密度5.3-5.5g/cm3。晶体呈四方柱状,晶面常弯曲。具有弱磁性,多产于花岗岩伟晶岩、花岗岩、碱性岩中,常与独居石、锆英石、钛铌钠矿和稀土矿物共生。典型矿物含五氧化二铌39%-47%,五氧化二钽2%-6%,是提取放射性元素铌、钽和稀土元素的重要矿物。
还有重钽铁矿(FeTa2O6)、钛铌钙铈矿[(Na,Ce,Ca,Sr)(Ti,Nb)O3]、易解石等。铌钽金属的提取主要来自上述矿物外,某些炼钢炉渣和熔炼锡渣也是提取铌钽的重要资源。
工业指标:边界品位(Ta,Nb)2O5为0.01%,
{zd1}工业品位为0.02%,Ta:Nb>1,富矿一般大于0.1%。
目前,全球已经查明的铌、钽金属储量分别为420万吨和约3.5万吨。铌钽矿主要分布在巴西、加拿大、澳大利亚、尼日利亚、苏联和非洲一些国家,泰国和马来西亚的锡渣也是铌的一个来源。
据美国矿业局(1981--1994年)估计,世界铌、钽金属储量基础,分别为420万吨和3.5万吨,而中国分别居世界第2位和第1位。铌矿主要集中于内蒙古和湖北,钽矿主要分布在江西、内蒙古、广东3省区。
铌钽矿床类型主要有:
1、花岗伟晶岩型
产于伟晶岩中,颗粒粗大。主要伴生矿物有绿柱石、锂锂辉石,脉石矿物有石英、长石、石榴子石,矿石矿物有锰钽矿、钽铌铁矿、细晶石。实例有:新疆可可托海锂铍铌钽矿床和福建南平西坑钽铌矿床。
2、花岗岩型
可细分为褐钇铌矿型(如姑婆山)、铌铁矿型(如泰美、横峰)、铌铁矿-钽铌铁矿型(如泰美521)、钽铌铁矿-钽铌锰矿型(如老虎头、水溪庙)、铌钽锰矿-细晶石型(如414、大吉山)。伴生矿物可有独居石、锆石、钛铁矿、锡石、黑钨矿、锂云母、绿柱石和磷钇矿,脉石矿物为石英与长石。
3、沉积变质高温交代型
以白云鄂博为代表,矿石矿物有铌铁矿、铌铁金红石和易解石,伴生矿物有磁铁矿、假象赤铁矿、褐铁矿、独居石和氟碳铈矿,脉石矿物有霓石、萤石、云母、石英和长石。
4、碳酸盐烧绿石型
以巴西阿拉夏为代表,矿石矿物为烧绿石,伴生矿物为铀钍矿物和稀土矿物,脉石矿物为方解石和云母。
5、残坡积冲积型
如广东台山残坡积、冲积铌钽砂矿床,增城派潭河流冲积型铌铁矿砂矿。
二、找矿标志
1、碱性-花岗质岩浆活动区和杂岩区。一般与岩浆演化晚期富碱富挥发分的超酸性侵入小岩体和岩脉有关。
2、伟岩岩区。在混合花岗岩或花岗岩基区,伟晶岩中常常有铌钽矿产出。
3、锂、铍、钨、锡、稀土矿区,可作为铌钽矿的找矿靶区。
4、滨临花岗质岩区海岸、湖岸、河流内,可以寻找铌钽砂矿。
5、铌钽矿物大多含铁,且可与磁铁矿共生,因此磁法可快速圈定矿化范围。
6、铌钽矿物常常含铀钍放射性元素,因此航空放射性测量和地面放射性测量是寻找铌钽矿的有效方法。
7、锂云母化、锂辉石化、钠长石化是铌钽矿的找矿标志。
二、找矿标志