砷鉛礦

純淨的砷鉛礦無色透明，典型顏色為黃色，橙色、褐色、綠色、灰色等相對少見。砷鉛礦形成於鉛鋅礦牀氧化帶，常與磷氯鉛礦、釩鉛礦、菱鋅礦、異極礦、褐鐵礦、毒砂等共生。可與磷氯鉛礦、釩鉛礦構成完全固溶體系列，砷的含量根據產地而不同。

砷鉛礦族礦物包括砷鉛礦、釩鉛礦和磷氯鉛礦等礦物。它們都屬六方晶系,其化學分子通式為A5 (XO4 ) 3· Zq 型,其中的A為金屬元素離子,X 可以是As、P、V, Z為Cl,而As、P、V 可以互相置換替代,從而形成類質同象系列礦物。

該族礦物特別是砷鉛礦是在砷(磷、釩)酸鹽礦物中最常見和最穩定的礦物,在我國廣西、廣東、雲南等地均見有產出,但所見報道均缺乏系統的礦物學數據 ^[1]  。

砷鉛礦在1748年首先發現於德國,其後在英國、瑞典、玻利維亞和美國等地均有發現。在我國1964年何知禮曾報道在雲南箇舊礦區發現砷鉛礦,其後在內蒙古(藏瑾安, 1981)、廣東金子窩(馮連順, 1983)也發現有該礦物的產出,但這些報道均缺乏充分的礦物學數據。1985年我們在廣西平桂礦區、德保礦區、廣東金子窩礦區、雲南箇舊礦區等地都找到了該礦物,並對它們作了系統的礦物學研究。

1　地質產狀及其共伴生礦物

平桂礦區的砷鉛礦產出於錫石硫化物礦牀氧化鐵帽的殘坡積層中,呈團塊狀與錫石、硅鋅礦伴生。

德保礦區的砷鉛礦產出在由石榴石矽卡巖型銅錫礦石風化形成的褐鐵礦石中,附在褐鐵礦的裂隙面上,伴生礦物有孔雀石、硅孔雀石和白鉛礦等。

箇舊礦區的砷鉛礦在其地表氧化鉛礦石中普遍可見,是該礦區該類鉛礦石的主要含鉛礦物。該礦物產出在由方鉛礦礦石風化而成的褐鐵礦的裂隙面或空洞中,共生礦物有砷銅鉛石、孔雀石等,並與砷鉛鐵礬密切共生。

金子窩礦區砷鉛礦主要產出於該矽卡巖型錫多金屬礦牀的地表鐵帽的褐鐵礦石中,與針鐵礦密切伴生。

2　物理性質及其光學性質

該礦物呈淡黃色、淺黃綠色、灰白色、乳白色、晶形較好,常見呈六方柱狀、針柱狀,少數呈板狀、紡綞狀,集合體呈晶簇狀。硬度Hm= 3. 5,顯微密度D≥ 6. 75g /cm3 , Dx= 6. 91g /cm3 ,透明至半透明,性脆,斷口不平坦,玻璃光澤至油脂光澤或金剛光澤,條痕白- 黃白色。在透光顯微鏡下呈無色至淡黃色,多色性不顯。正突起非常高,糙面明顯,不規則裂紋發育。正交偏光下可見異常干涉二級藍色至二級黃色。平行消光,一軸晶負光性, N> 2。

3　化學成分

對不同礦區產出的該礦物分別作了化學分析或電子探針多顆粒分析。它們的化學成分是基本一致的,但平桂礦區產出的砷鉛礦的Cl含量偏低。據廣西德保砷鉛礦的化學成分,計算出的礦物分子式為Pb4. 74 Cu0. 06 ( AsO4 ) 2. 40 ( PO4 ) 0. 46 Cl0. 96 ,正負電價基本平衡,其理想分子式為Pb5 ( AsO4 , PO4 ) 3 Cl。

4　X射線衍射分析

對平桂、德保和箇舊礦區產出的砷鉛礦分別作了粉晶X射線衍射分析,與JCPDS19- 683卡數據比較基本一致。該礦物屬六方晶系,用最小二乘法計算平桂和箇舊礦區產出的砷鉛礦的晶胞參數分別為a0= 1. 0251nm, C0= 0. 744nm, Z= 2和a0= 1. 026nm, Co= 0. 7396nm, Z= 2。

5　紅外吸收光譜分析

對平桂礦區產出的砷鉛礦作了紅外光譜分析。該礦物在波數3470cm- 1處有一吸收帶,推測與Cl 有關, 在820、780( cm- 1 )處有AsO4 的伸縮振動(γ3 )吸收帶, 在405cm- 1處有AsO4 的彎曲振動(γ4 )吸收帶, 另外還有1430、1395、1070、1050、960、590、550(cm- 1 )的振動吸收帶。該礦物的光譜特徵與標準砷鉛礦的圖譜十分一致 ^[2]  。

釩鉛礦是砷鉛礦族類質同象系列的釩端元礦物。該礦物在1801年首先發現於墨西哥的Zimapan,至1830年才被確定為釩鉛礦,其後在瑞典、前蘇聯、法國、美國和英國等地均有發現。我國60年代初曾有報道,在甘肅白銀廠銅鉛鋅礦牀氧化帶發現釩鉛礦,但沒有詳細的礦物學數據。1995年我們從雲南箇舊礦區的礦石標本中找到了該礦物。

1　地質產狀

箇舊礦區的釩鉛礦產出在褐鐵礦化砂岩的裂隙面和晶洞中,未見有其它礦物與之共生。

2　物理性質和光學性質

該礦物呈桔紅色至紅褐色,六方短柱狀自形晶,呈晶簇狀集合體產出。硬度Hm= 3. 0,密度Dx= 6. 95g /cm3。樹脂光澤,條痕黃色,半透明。在透光顯微鏡下呈淡紅棕色,平行消光,一軸晶負光性,折光率N> 2。

3　化學成分

用電子探針分析了該礦物3個顆粒的化學成分。根據平均值計算出該礦物的分子式為: Pb5. 09 ( VO4 ) 2. 96 Cl1. 05 ,其理想分子式為Pb5 ( VO4 ) 3 Cl。

4　X射線衍射分析

用衍射儀對該礦物作了粉晶X 射線衍射分析,其結果見表4,與JCPDS13- 585卡比較基本一致,確定為六方晶系,並用最小二乘法計算出的晶胞參數為a0= 1. 031nm, C0= 0. 743nm,Z= 2,空間羣為P63 /m ^[3]  。

磷氯鉛礦是砷鉛礦族類質同象系列的磷端元礦物。在1748年首先發現於法國,其後在前蘇聯、英國、非洲、澳大利亞等地均有發現。我國60年代的文獻中有過報道, 1992年我們在廣西陽朔鉛鋅礦的氧化帶中發現了該礦物。磷氯鉛礦呈暗綠色,六方柱狀自形晶,多呈晶簇狀集合體產出。條痕白色,硬度Hm= 3. 5,顯微密度D= 6. 98g /cm3 , Dx= 7. 14g /cm3 ,樹脂光澤,斷口不平坦。在透光顯微鏡下無色, 平行消光,一軸晶正光性,折光率N= 2±。用電子探針分析了該礦物的3個顆粒,其化學成分十分穩定。據平均值計算出該礦物的分子式為Pb4. 85 Cu0. 03 ( PO4 ) 2. 82 ( AsO4 ) 0. 01 Cl ,正負電價基本平衡,並與理想分子式很接近 ^[2]  。

砷鉛礦、釩鉛礦和磷氯鉛礦是同一族類質同象系列的礦物,均屬硫化物礦牀氧化帶產出的次生礦物。這一族礦物的物理化學性質在氧化帶介質環境中都十分穩定,因而在某些礦牀氧化礦石中常常可見到它們。例如在雲南箇舊龍樹腳礦和滇西北衙鉛鋅氧化礦中見有大量砷鉛礦產出,並且還是其主要的含鉛礦物,是回收鉛的主要選礦對象。砷鉛礦族礦物的產出都與其原生礦石及其氧化介質條件有着密切的內在聯繫,如在含毒砂高的硫化物氧化礦石中則常易形成砷鉛礦,而在釩酸或磷酸介質條件下則形成為釩鉛礦或磷氯鉛礦。

當它們的物理化學介質條件較複雜時,則介質中的[ AsO4 ]3- 、[ PO4 ]3- 和[V O4 ]3- 可互相轉換替代而形成過渡類型的礦物,如在廣西德保礦區產出的砷鉛礦中就有少部分[PO4 ]3- 置換[ AsO4 ]3- 。由於這一族類質同象系列礦物都是氧化帶次生礦物,它們的產出與存在特徵都表明了它們與原生礦體或隱伏礦體的成生聯繫。因此,通過研究這些礦物的產出環境和特徵,可提供判別氧化鐵帽的原生礦牀類型的依據,對評價原生硫化物礦牀的剝蝕狀況和指導尋找隱伏礦牀(體)更有着重要的現實意義 ^[2]  。