钪矿床类型、成矿环境与富集过程

钪（Sc）是岩石圈中的分散金属，平均丰度为16-22 ppm（图1）。因其广泛应用于固态燃料电池、铝合金制造，并在激光晶体、滤波器等领域具有应用前景，钪被很多国家列入关键金属或战略金属资源。目前钪氧化物的全球年产量仍局限在数十吨，因此市场价格居高不下。随着市场需求的增加，钪资源的勘察、矿物学及矿床学研究以及应用研究等也持续深入开展。基于已发表的文献，兰州大学刘尚博士与中科院地质地球物理所范宏瑞研究员等对钪资源的矿床分类、典型富集过程和大地构造环境等信息进行了综述。

已报道的钪矿床主要分布在澳大利亚、奥地利、加拿大、中国、俄罗斯等国（图2）。基于主要成矿作用，钪矿床可以分为岩浆型、热液型、风化型等类型钪矿床。常见的岩浆型钪矿床包括与超基性岩-基性岩、碳酸岩、正长岩，以及伟晶岩岩体相关的钪矿；热液型钪矿床常赋存在花岗岩型W-Sn矿相关的石英脉中；风化型钪矿床通常指赋存在超基性岩-基性岩或碳酸岩体上覆风化壳，以及深海沉积物中的钪矿。除上述三种类型钪矿床外，在铝土和煤的加工过程中，会产生大量初步富集钪资源的尾矿。

特定的岩浆和风化过程可以显著促进钪的富集。由于钪离子（Sc3+）半径与二价铁离子和镁离子半径相似，在超基性-基性岩浆的结晶分异过程中，钪倾向于富集在单斜辉石、角闪石和石榴子石中。在碳酸岩浆的结晶分异过程中，钪在方解石质碳酸岩浆中比在白云石质碳酸岩浆中更不相容，辉石和橄榄石依然保持对碳酸岩浆中钪的吸引力。在硅酸盐岩浆和碳酸岩岩浆的不混熔过程中，若碳酸岩岩浆无水，钪倾向于进入硅酸盐岩浆；若碳酸岩岩浆含水，钪则倾向于进入碳酸岩岩浆。在岩浆演化过程中，钪容易与Fe、Ti、Mg和Zr等元素发生类质同象替代。在岩浆富集过程的基础上，风化过程可实现钪的进一步富集，例如，澳大利亚Syerston-Flemington超基性岩中的钪含量不及上覆褐铁红土层的六分之一。在红土层中，钪既可以通过类质同象替代铁氧化物中的铁离子，也可以物理方式吸附在次生铁氧化物的表面。蒙脱石粘土也可能在风化壳中的钪富集过程中起到重要作用。

与超基性岩-基性岩相关的钪矿床可以分布在汇聚板块边缘（图3），通常形成于加厚下地壳的熔融过程，如东澳大利亚的钪矿床；或分布在后造山拉张环境中，如芬兰Kiviniemi与基性岩相关的钪矿床；或分布在地幔柱相关的大火成岩省，如攀西地区和贵州局部的钪矿床。与碳酸岩相关的钪矿床主要分布在大陆裂谷中，如俄罗斯Tomtor钪矿。与S型花岗岩相关的热液型钪矿或与花岗伟晶岩相关的岩浆型钪矿通常分布在造山带的构造环境中（图3）。此外，大陆或海洋中的盆地也可成为风化型钪矿的赋存之地。

我国白云鄂博REE-Nb-Fe矿床具有较大的钪资源潜力，钪资源主要以类质同象的方式赋存在霓石、钠闪石、铌铁金红石等矿物中，其中霓石型铁矿石、块状铁矿石、条带状矿石的钪含量高于其它类型的矿石，而主、东矿矿石钪的含量普遍高于西矿的同类型矿石。矿石中钪与Nb具有一定程度的相关性，而与La的相关性较弱，显示多金属富集过程的差异性。白云鄂博的巨量尾矿也具有较大的钪资源潜力，通过实验室的湿法冶炼工艺流程，可实现>95%的回收率。

来源：洲际矿山

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