无水磷酸盐矿物

二、无水磷酸盐矿物

无水磷酸盐矿物包括的主要矿物种有独居石、磷灰石、磷氯铅矿，这三种矿物的主要特征见表17－3－2。其他特征如下：

表17－3－2　独居石、磷灰石、磷氯铅矿的主要特征

（一）化学成分

独居石，又称磷铈镧矿：成分中常含有镧系元素呈类质同象代替Ce。也常有Th、Y、U、Ca、S、Si等以类质同象代替形式进入晶体。离子间常见的替换形式有：Ca²⁺+［SO₄］^2－→Ce³⁺+［PO₄］^3－；Th⁴⁺+［SiO₄］^4－→Ce³⁺+［PO₄］^3－；Th⁴⁺+Ca²⁺→2Ce³⁺；La→Ce等。当La＞Ce时，被称为镧独居石；富含U、Th者，被称为钍独居石；富含Si者，被称为硅独居石。

独居石中，ThO₂的含量常大于U，并随着产于伟晶岩、花岗岩及热液作用中使ThO₂的含量逐渐降低。ThO₂的含量也与Ce族稀土呈反消长的关系。

在热液作用中，独居石的Ce族稀土的含量特高，而Y族稀土的含量最低，∑Ce₂O₃/∑Y₂ O₃在岩浆或伟晶期为8～35之间，在热液期其比值＞100。在Ce族稀土元素范围内，重Ce族稀土元素与轻Ce族稀土元素的分配随地质作用的不同而不同，岩浆期和伟晶期的独居石的La/Nd＜1.6，Y族稀土元素较高；热液期的La/Nd在1.6～4.5之间；Y族稀土元素较低。

磷灰石：成分中F、Cl、（OH）之间可形成完全类质同象关系，构成磷灰石的亚种：氟磷灰石、氯磷灰石、羟磷灰石。［CO₃］^2－置换［PO₄］^3－形成碳磷灰石。此外，经常有O、Mn、Fe、Y、Na、K、Ba、Si及稀土元素置换Ca形成了磷灰石亚种：锰羟磷灰石、钾羟磷灰石、碱磷灰石、钇磷灰石、硅磷灰石、氧磷灰石等。

磷氯铅矿：成分中含有Ca、As、V等呈类质同象关系的元素。

（三）晶体结构

独居石：晶体结构为独居石型，结构中［PO₄］^3－与Ce沿c轴相间排列而成，Ce联结周围6个［PO₄］^3－中的9个O，形成［CeO₉］不规则配位多面体，Ce的配位数为9。

磷灰石：晶体结构为磷灰石型。如图17－3－1所示，结构中Ca有两种配位多面体形式，一种为Ca与上下层6个［PO₄］^3－中的9个O联结，配位数为9，其中6个O与Ca距离近，3个O与Ca距离远，构成［CaO₉］不规则配位多面体。在沿c轴形成平行的通道中，充填其中的附加阴离子与上下层的6个另一种Ca组成［FCa₆］或［OHCa₆］八面体联结，而这种Ca则与周围的4个［PO₄］^3－中6个O和一个F或Cl形成配位数为7的［CaO₆F（OH）₇］配位多面体。

磷氯铅矿：晶体结构为磷灰石型，结构中Pb代替了Ca的位置，Cl代替了F或OH的位置。

图17－3－1　磷灰石晶体结构（俯视图）

（三）成因产状与矿物共生组合

独居石主要产于花岗岩、伟晶岩及其有关的矿床中。花岗岩中，独居石与条纹长石、石英、黑云母等矿物共生；伟晶岩中，独居石与黑云母、褐帘石、锆石及白云母、钍石、铁金红石、磷钇矿、绿柱石、钠长石、锂辉石、铯榴石、榍石等矿物共生；产于高温热液矿床中的独居石与磁铁矿、赤铁矿、白云石、金云母、钠闪石、氟碳铈矿、磷灰石、重晶石、萤石等矿物共生；产于方解石石英脉中的独居石与方解石、石英、重晶石、萤石、云母、透闪石、透辉石等矿物共生。

外生条件下，独居石性质稳定，可形成砂矿。

磷灰石形成的环境条件比较广泛，可形成于各种地质作用中。在碱性岩及基性岩中形成的磷灰石呈浸染状或块状产出，与钙长石、拉长石、紫苏辉石、钛磁铁矿等矿物共生，富集成具有工业价值的矿床；产于酸性岩浆岩及花岗伟晶岩的磷灰石常以副矿物形式产出，与褐帘石、独居石、锆石、绿柱石等矿物共生；产于钾长伟晶岩中的磷灰石与透辉石、钾长石、方解石、方柱石、榍石、黄铁矿等矿物共生；在浅海相沉积环境下，磷灰石呈胶体状产出，与粘土矿物、石英、绢云母等矿物共生，形成具有极大价值的矿床。我国的湖南、云南、四川、安徽、贵州等地均产出这种沉积型磷矿床，它常产出在寒武纪、震旦纪、泥盆纪等地层中。

以生物化学作用形成的磷灰石，主要由鸟粪与动物骨骼堆积而成。在我国西沙群岛，鸟粪层可厚达数米。

磷氯铅矿主要形成于铅锌硫化物矿床氧化带中，为方铅矿氧化后形成的次生矿物，常与白铅矿等矿物共生。

（四）鉴定特征

独居石：具有板状晶形，呈黄褐色至红褐色，树脂光泽，密度较大。

磷灰石：具有柱状晶形，玻璃光泽，硬度中等。

磷氯铅矿：具有细小柱状形态，金刚光泽，密度特大，颜色呈黄绿色。

（五）用途

独居石可作为提取稀土的重要矿物原料。

磷灰石可作为制造磷肥及化学工业上的各种磷酸盐和磷酸的材料。

磷氯铅矿可与其他铅矿物一起作为提取铅的矿物原料；也可作为寻找原生铅矿床的标志矿物。