各类钪矿床中钪的赋存特征与研究前景

王佳媛，郭静粉，袁志宝

（1.河北地质大学资源学院，石家庄 050031；2.河北省地矿局第四地质大队，河北 承德 067000； 3.河北弘顺安全技术服务有限公司，石家庄 050031）

钪原子（Sc）的原子序数为21，其原子半径为16.641 pm，属于第三副族，与钛、钒、铬同属过渡型元素[1-2]。钪单质通常为银白色，质地软，易与酸发生作用，在空气中很快会被氧化。

1 含钪矿床类型及分布

研究表明，由于钪特殊的地球化学性质，不同地区含钪矿床的矿床类型和载钪矿石各不相同[3-6]。美国的含钪矿床主要有三种，即含铀砂岩含钪矿床、沉积型铀钪矿床、淋虑型磷酸盐含钪矿床，美国的科罗拉多高原、新墨西哥州安不罗斯湖区、犹他州等地都有含钪矿床的分布。澳大利亚的含钪矿床主要是老变质杂岩中的铀钛磁铁矿含钪矿床，主要分布在南澳大利亚镭山地区，Sc主要赋存在红土镍矿中。加拿大的含钪矿床主要是碳酸岩型铌钪矿床，主要分布在安大略省和魁北科奥卡等地，Sc主要赋存在铌铁矿和与萤石矿相关的碳酸岩中。马达加斯加和挪威的含钪矿床主要是花岗伟晶岩型含钪矿床，Sc的伴生矿床主要富钪矿物是铁硅钪矿、铌钽酸盐矿物、绿柱石、云母等；独立钪矿床主要是钪钇矿和硅铍钇矿。俄罗斯、乌克兰的含钪矿床类型主要有与Fe、Nb、Ta相关的伟晶岩、与超基性岩相关的伟晶岩、钠长石化花岗伟晶岩含钪矿床、云英岩型含钪矿床、矽卡岩型含钪矿床、碳酸岩型含钪矿床、沉积吸附型含钪矿床，Sc主要赋存在铁矿中。

我国对钪矿的研究起步较晚，大多在研究其他矿床时从资源综合利用的角度对钪进行分离提取研究。张涛石按照钪矿床的成因和工业类型将钪矿划分为花岗伟晶岩型矿床、热液型含钪矿床、老变质杂岩中的铀钛磁铁矿含钪矿床、风化淋滤沉积型磷酸盐矿床和沉积吸附型钪矿床等五种类型，为我国钪矿的研究奠定了基础[7]。

2 钪的赋存特征

由于钪特殊的化学性质，地壳中很少形成独立的钪矿，其多数为伴生矿床，但前人对Sc的赋存特征研究较少，仅从对某矿床资源综合利用的角度对Sc的赋存方式进行粗略的研究，缺少对Sc在成矿过程中的地球化学行为和富集机理的探讨。

1987年，李久成认为，稀土矿床往往伴生着钪矿床，钪常常赋存在尾矿中[8]。随后，白云鄂博稀土矿床中发现了Sc。梁有彬认为，钪赋存在钠辉石、钠闪石、黑云母及磁铁矿中[9-10]。李军敏等人在对渝南大佛岩矿区铝土矿的研究中发现，铝土矿中含有钪，并以类质同象、离子吸附、超显微非结构混入物等三种方式赋存在锆石碎屑中[11]。

1992年，吕宪俊发现超基性钒钛磁铁矿中也存在钪的富集，首次对超基性杂岩体中的Sc进行了研究，通过电子探针扫描没有发现钪的富集，认为钒钛磁铁矿中的钪主要是类质同象赋存在角闪石、辉石中，为后续的提取工作以及这类矿床中钪的赋存提供了理论指导[12]。但是，他没有进一步探究钪的地球化学迁移行为和富集规律。何益在吕俊贤的基础上通过相关性分析、聚类分析等大数据分析手段对攀枝花中钪的地球化学特征和富集规律进行了探究，认为钪的富集程度与岩体的基性程度相关，这与吕俊宪认为钪赋存在暗色矿物中的结论相吻合[13]。

2016年，黄霞光对攀西钒钛磁铁矿中钪的赋存状态进行研究，结果表明，钪的类质同象规律表现为镁-铁-钪之间等价相互替换[14]。随后，李东育研究认为，钪主要富集在辉石岩中，从底部岩层到上部，钪含量随铁矿石品位的增高而下降，因此认为含有高品位铁的岩体不利于钪的富集，但没有对钪是否进入晶体晶格深入探究[15]。

2018年，肖军辉对川西钪矿的赋存状态进行了较为完善的研究，他们通过电子探针扫描、化学分析、X-射线衍射、偏光显微镜等试验方法对样品进行了详细鉴定，最终认为并不是所有的钪都以吸附的方式吸附在蒙脱石滑石中，还有相当一部分钪以类质同象的方式进入角闪石的晶格中[16]。除以上的伴生钪矿之外，郭远生在滇中地区首次发现了独立钪矿，认为该区域的超基性岩体源区本身含钪，并从构造背景等方面探讨了钪矿的成矿特征，认为成矿物质与晚二叠的地幔柱活动有关[17]。张立剑等发现了承德超基性杂岩体小型钪矿，并发现Sc的分布规律与TFe无关，与岩体基性程度有关[18]。

表1 含钪杂岩体类比

3 结论

通过对攀枝花含钪基性杂岩体、滇中超基性含杂岩体铁马超基性含钪杂岩体等含钪岩体的类比分析（见表1），人们可以发现，虽然以上几种典型的含钪杂岩体载钪矿物分布特征各不相同，但都具有典型的阿拉斯加型岩体特征，其岩性分异程度良好，不同岩带界限清晰。由此可见，硅酸盐岩中基性程度过高过低、碱性程度过高都不利于钪矿的富集。而经历分离结晶、分异作用明显的阿拉斯加型硅酸盐岩体中的基性岩带都可能形成小型钪矿。

近几十年，尖端科技快速发展，钪的应用也越来越广泛，钪具有良好的耐火性能。是制作飞机、宇航器、火箭上精密部件的良好材料，同时还是电子工业中不可替代的原材料。随着对复杂硅酸岩矿物研究的深入和我国的Sc提取技术的进步，越来越多的试验结果表明可以从超基性岩体中提取Sc元素，因此应对超基性岩体中钪的赋存状态和富集规律进行更多研究。