[科普中国]-砷铅矿

简介

纯净的砷铅矿无色透明，典型颜色为黄色，橙色、褐色、绿色、灰色等相对少见。砷铅矿形成于铅锌矿床氧化带，常与磷氯铅矿、钒铅矿、菱锌矿、异极矿、褐铁矿、毒砂等共生。可与磷氯铅矿、钒铅矿构成完全固溶体系列，砷的含量根据产地而不同。

砷铅矿族矿物包括砷铅矿、钒铅矿和磷氯铅矿等矿物。它们都属六方晶系,其化学分子通式为A5 (XO4 ) 3· Zq 型,其中的A为金属元素离子,X 可以是As、P、V, Z为Cl,而As、P、V 可以互相置换替代,从而形成类质同象系列矿物。

该族矿物特别是砷铅矿是在砷(磷、钒)酸盐矿物中最常见和最稳定的矿物,在我国广西、广东、云南等地均见有产出,但所见报道均缺乏系统的矿物学数据1。

砷铅矿的矿物学研究砷铅矿在1748年首先发现于德国,其后在英国、瑞典、玻利维亚和美国等地均有发现。在我国1964年何知礼曾报道在云南个旧矿区发现砷铅矿,其后在内蒙古(藏瑾安, 1981)、广东金子窝(冯连顺, 1983)也发现有该矿物的产出,但这些报道均缺乏充分的矿物学数据。1985年我们在广西平桂矿区、德保矿区、广东金子窝矿区、云南个旧矿区等地都找到了该矿物,并对它们作了系统的矿物学研究。

1 地质产状及其共伴生矿物

平桂矿区的砷铅矿产出于锡石硫化物矿床氧化铁帽的残坡积层中,呈团块状与锡石、硅锌矿伴生。

德保矿区的砷铅矿产出在由石榴石矽卡岩型铜锡矿石风化形成的褐铁矿石中,附在褐铁矿的裂隙面上,伴生矿物有孔雀石、硅孔雀石和白铅矿等。

个旧矿区的砷铅矿在其地表氧化铅矿石中普遍可见,是该矿区该类铅矿石的主要含铅矿物。该矿物产出在由方铅矿矿石风化而成的褐铁矿的裂隙面或空洞中,共生矿物有砷铜铅石、孔雀石等,并与砷铅铁矾密切共生。

金子窝矿区砷铅矿主要产出于该矽卡岩型锡多金属矿床的地表铁帽的褐铁矿石中,与针铁矿密切伴生。

2 物理性质及其光学性质

该矿物呈淡黄色、浅黄绿色、灰白色、乳白色、晶形较好,常见呈六方柱状、针柱状,少数呈板状、纺缍状,集合体呈晶簇状。硬度Hm= 3. 5,显微密度D≥ 6. 75g /cm3 , Dx= 6. 91g /cm3 ,透明至半透明,性脆,断口不平坦,玻璃光泽至油脂光泽或金刚光泽,条痕白- 黄白色。在透光显微镜下呈无色至淡黄色,多色性不显。正突起非常高,糙面明显,不规则裂纹发育。正交偏光下可见异常干涉二级蓝色至二级黄色。平行消光,一轴晶负光性, N> 2。

3 化学成分

对不同矿区产出的该矿物分别作了化学分析或电子探针多颗粒分析。它们的化学成分是基本一致的,但平桂矿区产出的砷铅矿的Cl含量偏低。据广西德保砷铅矿的化学成分,计算出的矿物分子式为Pb4. 74 Cu0. 06 ( AsO4 ) 2. 40 ( PO4 ) 0. 46 Cl0. 96 ,正负电价基本平衡,其理想分子式为Pb5 ( AsO4 , PO4 ) 3 Cl。

4 X射线衍射分析

对平桂、德保和个旧矿区产出的砷铅矿分别作了粉晶X射线衍射分析,与JCPDS19- 683卡数据比较基本一致。该矿物属六方晶系,用最小二乘法计算平桂和个旧矿区产出的砷铅矿的晶胞参数分别为a0= 1. 0251nm, C0= 0. 744nm, Z= 2和a0= 1. 026nm, Co= 0. 7396nm, Z= 2。

5 红外吸收光谱分析

对平桂矿区产出的砷铅矿作了红外光谱分析。该矿物在波数3470cm- 1处有一吸收带,推测与Cl 有关, 在820、780( cm- 1 )处有AsO4 的伸缩振动(γ3 )吸收带, 在405cm- 1处有AsO4 的弯曲振动(γ4 )吸收带, 另外还有1430、1395、1070、1050、960、590、550(cm- 1 )的振动吸收带。该矿物的光谱特征与标准砷铅矿的图谱十分一致2。

钒铅矿钒铅矿是砷铅矿族类质同象系列的钒端元矿物。该矿物在1801年首先发现于墨西哥的Zimapan,至1830年才被确定为钒铅矿,其后在瑞典、前苏联、法国、美国和英国等地均有发现。我国60年代初曾有报道,在甘肃白银厂铜铅锌矿床氧化带发现钒铅矿,但没有详细的矿物学数据。1995年我们从云南个旧矿区的矿石标本中找到了该矿物。

1 地质产状

个旧矿区的钒铅矿产出在褐铁矿化砂岩的裂隙面和晶洞中,未见有其它矿物与之共生。

2 物理性质和光学性质

该矿物呈桔红色至红褐色,六方短柱状自形晶,呈晶簇状集合体产出。硬度Hm= 3. 0,密度Dx= 6. 95g /cm3。树脂光泽,条痕黄色,半透明。在透光显微镜下呈淡红棕色,平行消光,一轴晶负光性,折光率N> 2。

3 化学成分

用电子探针分析了该矿物3个颗粒的化学成分。根据平均值计算出该矿物的分子式为: Pb5. 09 ( VO4 ) 2. 96 Cl1. 05 ,其理想分子式为Pb5 ( VO4 ) 3 Cl。

4 X射线衍射分析

用衍射仪对该矿物作了粉晶X 射线衍射分析,其结果见表4,与JCPDS13- 585卡比较基本一致,确定为六方晶系,并用最小二乘法计算出的晶胞参数为a0= 1. 031nm, C0= 0. 743nm,Z= 2,空间群为P63 /m3。

磷氯铅矿磷氯铅矿是砷铅矿族类质同象系列的磷端元矿物。在1748年首先发现于法国,其后在前苏联、英国、非洲、澳大利亚等地均有发现。我国60年代的文献中有过报道, 1992年我们在广西阳朔铅锌矿的氧化带中发现了该矿物。磷氯铅矿呈暗绿色,六方柱状自形晶,多呈晶簇状集合体产出。条痕白色,硬度Hm= 3. 5,显微密度D= 6. 98g /cm3 , Dx= 7. 14g /cm3 ,树脂光泽,断口不平坦。在透光显微镜下无色, 平行消光,一轴晶正光性,折光率N= 2±。用电子探针分析了该矿物的3个颗粒,其化学成分十分稳定。据平均值计算出该矿物的分子式为Pb4. 85 Cu0. 03 ( PO4 ) 2. 82 ( AsO4 ) 0. 01 Cl ,正负电价基本平衡,并与理想分子式很接近2。

总结砷铅矿、钒铅矿和磷氯铅矿是同一族类质同象系列的矿物,均属硫化物矿床氧化带产出的次生矿物。这一族矿物的物理化学性质在氧化带介质环境中都十分稳定,因而在某些矿床氧化矿石中常常可见到它们。例如在云南个旧龙树脚矿和滇西北衙铅锌氧化矿中见有大量砷铅矿产出,并且还是其主要的含铅矿物,是回收铅的主要选矿对象。砷铅矿族矿物的产出都与其原生矿石及其氧化介质条件有着密切的内在联系,如在含毒砂高的硫化物氧化矿石中则常易形成砷铅矿,而在钒酸或磷酸介质条件下则形成为钒铅矿或磷氯铅矿。

当它们的物理化学介质条件较复杂时,则介质中的[ AsO4 ]3- 、[ PO4 ]3- 和[V O4 ]3- 可互相转换替代而形成过渡类型的矿物,如在广西德保矿区产出的砷铅矿中就有少部分[PO4 ]3- 置换[ AsO4 ]3- 。由于这一族类质同象系列矿物都是氧化带次生矿物,它们的产出与存在特征都表明了它们与原生矿体或隐伏矿体的成生联系。因此,通过研究这些矿物的产出环境和特征,可提供判别氧化铁帽的原生矿床类型的依据,对评价原生硫化物矿床的剥蚀状况和指导寻找隐伏矿床(体)更有着重要的现实意义2。