元素结合规律与赋存状态2

实例1：黑龙江省汤原县东风山金矿床产出于前寒武纪含铁建造中。

二十世纪七十年代初，只作为铁矿床进行开采、选矿。

由于当时只片而地注重了其量的属性，认为该矿床的全铁(TFe)平均品位己达32. 56%，可开采利用。

因而投资很多，自日建设了铁矿选矿厂。

但实际上铁矿石中60%以上的铁是以硅酸铁的形式存在，致使矿石选冶试验后铁的回收率很低，大部分铁不能为工业所利用，铁矿选矿厂未能开工既被废弃，给国家造成巨大的经济损失。

实例2：矿床中的金在1976年既被发现，但由于对金在矿石中的赋存状态未搞清楚，直至1987年才开始开发利用。

根据通‘常清况，开发者认为金也赋存于硫化物中，所以选矿试验设计为浮选工艺流程，结果两次矿石可选性试验效果均不理想，金的回收率均低于50%。

后通过研究查明，该矿床的自然金主要与造岩矿物锰铝榴石和铁锰闪石密切相关，大部分自然金主要赋存在锰铝榴石和铁锰闪石中，其次才赋存于硫化物中，据此研究成果，开发者设计了氰化法为主、浮选法为辅的选矿工艺流程，经可选性试验，金的回收率达到93. 66%。

一、元素赋存状态概念二、赋存形式1.独立矿物2.类质同象3.吸附形式元素赋存状态概念：人类对矿石的利用，除个别情况外，多数是从矿石中获取某种有用元素，直接将矿物拿来使用的情况非常少。

另一方面元素在矿石中多数都不以单质形式存在。

最主要的存在方式是几种元素结合成某种矿物，或者是“寄生”在某种矿物之中。

显然，为了使有用元素充分合理的利用，就必须掌握有用元素在矿石中的存在形式。

所以查清有用元素在矿石中的存在形式，以及他们在各组成矿物中的分配比例，就成为工艺矿物学必须回答的基本问题之一。

所有这些内容，即统称之为“有用元素赋存状态”考查。

一、独立矿物能够用肉眼或仪器进行矿物学研究的颗粒( 粒径大于0.001毫米)，是元素的集中状态。

元素形成独立矿物的能力与其丰度有关。

常量元素在地壳中主要以独立矿物形式存在。

当矿物以独立矿物形式出现时，一般应具备两个基本条件。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
矿石中元素赋存状态
矿石中有用和有害元素的赋存状态是拟订选矿试验方案的重要依据。

因此，研究元素的赋存状态是矿石物质组成特性研究中必不可少的一个组成部分，也是一项细致而又复杂的工作。

有用和有害元素在矿石中的赋存状态可分为如下三种形式：独立矿物、类质同象、吸附形式。

1、独立矿物形式指有用和有害元素组成独立矿物存在于矿石中，包括以三两种情况：
(1) 同种元素自相结合成自然元素矿物，称为单质矿物。

常见单质矿物如自然金、自然铜、自然银、自然铋等。

(2) 呈化合物形式存在矿石中。

两种或两种以上元素互相结合而成的矿物赋存于矿石中，这是金属元素赋存的主要形式，是选矿的主要对象，如铁和氧组成磁铁矿和赤铁矿;铅和硫组成方铅矿;铜、铁、硫组成的黄铜矿等。

同一种元素可以以一种矿物形式存在，也可以不同矿物形式存在。

这种形式存在的矿物，有时呈微小珠滴或叶片状的细小包裹体赋存于另一种成分的矿物中，如闪锌矿中的黄铜矿，磁铁矿中的钛铁矿，磁黄铁矿中的镍黄铁矿等。

元素以这种方式赋存时，对选矿工艺有直接影响，如某铜锌矿石中，部分黄铜矿呈细小珠滴状包裹体存在于闪锌矿中，要使这部分铜单体解离，就需要提高磨矿细度，但这又易造成过粉碎。

当黄铜矿包裹体中的粒度小于2μm 时，目前还无法选别，从而使铜的回收率降低。

(3)呈胶状沉积的细分散状态存在于矿石中。

胶体是一种高度细分散的物质，带有相同的电荷，所以能以悬浮状态存在于胶体溶液中。

由于自然界的胶体溶液中总是存有多重胶体物质，因此当胶体溶液产生沉淀时，在一种主要胶体物。

贵州省威宁地区宣威组稀土元素赋存状态及分布规律陈小浪，王东，卢俊蓉，杨星，彭家林（贵州省地质矿产勘查局区域地质调查研究院，贵州贵阳550004）摘要：上二叠统峨嵋山玄武岩组顶部、宣威组或龙潭组底部之间的玄武土—粘土岩中，以及夹于峨嵋山玄武岩组第三段的玄武土—粘土岩中，普遍发现含稀土元素，同时多伴有放射性伽玛异常。

文章对稀土元素的赋存状态为呈复氧化物为粘土矿物所吸附，矿质绝大可能来源于玄武岩，据玄武岩光谱分析结果，普遍含微量Y 、Yb 等稀土元素，经长期风化淋滤作用，为粘土矿物吸附，而于玄武土—粘土岩中富集。

关键词：稀土元素；赋存状态；黔西北；玄武岩；宣威组Metallurgy and materials基金项目：自然资源部中国地质调查局“贵州毕节-六盘水地区能源资源基地综合地质调查”项目；贵州省地质矿产勘查开发局“贵州省赫章-威宁地区方解石矿地质特征及成矿规律研究”项目；贵州省地质矿产勘查开发局“威宁地区中二叠统梁山组三稀元素富集特征及其地质成因研究”项目；贵州省地质矿产勘查开发局“贵州省大方-金沙地区石炭系九架炉组中锂矿锂矿赋存特征及找矿预测”项目。

作者简介：陈小浪（1988-），男，贵州遵义人，硕士，工程师，主要从事矿产地质勘查及研究。

稀土元素是一类非常特殊的元素，其化学性质非常相似，稳定性好，溶解度普遍较低。

而在风化、剥蚀、搬运、再沉积及成岩作用过程中又由于稀土元素性质的微弱差异又可以发生元素的富集与亏损。

一般认为，沉积岩中稀土元素含量的变化与物源区的成分、沉积环境中的交换反应密切相关。

因此，研究稀土元素的化学性质对揭示沉积岩的物源特征、沉积环境变化、大地构造背景等具有重要意义。

近些年来，我国不少学者在稀土元素研究中取得了重大成果。

鲁洪波等将稀土元素地球化学应用于岩相古地理研究，指出稀土元素对识别层序、体系域边界及恢复层序框架内的岩相古地理有重要意义。

刘锐娥等以鄂尔多斯盆地上古生界为例，探讨了泥质岩的稀土元素地球化学特征，指出了鄂尔多斯盆地上古生界北部物源具有明显的东西分带性。

元素赋存状态
元素赋存状态是指元素在其地球化学迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态及与共生元素的结合特征。

包括该元素所处的物态、形成化合物的种类和形式、价态、键态、配位位置等多方面的物理化学特征。

元素赋存状态是化学反应的结果，与作用条件有关。

已观测到的元素在自然固结相中的赋存状态，大多能反映其形成的物理化学条件。

因此，元素赋存状态有地质成因意义。

元素的主要赋存状态有：①元素的集中状态。

元素形成独立矿物的能力与其丰度有关。

常量元素在地壳中主要以独立矿物形式存在。

②类质同象状态。

元素以离子或原子置换形式进入其他元素的晶格，构成固溶体。

是元素的分散状态。

③超显微包体。

元素呈极细小颗粒（粒径小于0.001毫米）的独立化合物或其原子和分子存在。

又称超显微非结构混入物。

主要特征是不进入主要矿物晶格，但又不形成可以进行矿物学研究的颗粒化合物。

④吸附状态。

元素以离子或化合物分子形式被胶体颗粒表面、矿物晶面、解理面所吸附，是一种非独立化合物形式。

⑤与有机质结合的形式。

主要有金属有机化合物、金属有机络合物或螯合物、以及有机胶体吸附态离子等。

以上为元素在凝固相中的赋存状态。

当元素处于流体相迁移时，其活动形式有气体状态、溶解状态、熔融状态、各种胶体态、悬浮态等。

元素的赋存形态元素是构成物质的基本单位，它们以不同的形态存在于自然界中。

元素的赋存形态指的是元素在自然界中所呈现的不同物质形态和状态。

这些赋存形态的差异，对我们了解元素的性质和应用具有重要意义。

首先，元素可以以自由形态存在。

自由元素是指元素以单质形式存在，不与其他元素形成化合物。

例如，氧气和氮气就是自由元素的典型代表。

氧气以O2的形式存在于空气中，是我们呼吸的必需气体。

氮气以N2的形式存在于空气中，是植物和动物体内重要的成分。

其次，元素可以以化合物的形态存在。

化合物是由两种或多种不同元素通过化学反应结合而成的物质。

在自然界中，元素与其他元素形成化合物的形态非常普遍。

例如，氧气与氢气反应生成水，这是氧的一种赋存形态。

氧化铁是由铁与氧气反应形成的化合物，是自然界中常见的铁矿石。

化合物的形态不仅帮助我们了解元素之间的相互作用，还为我们提供了利用元素的途径。

另外，元素还可以以离子的形态存在。

离子是带电的原子或原子团，它们形成的化合物被称为离子化合物。

离子化合物包括金属离子化合物和非金属离子化合物。

金属离子化合物是由金属元素和非金属元素通过电子转移形成的化合物，例如氯化钠。

非金属离子化合物是由两种或多种非金属元素通过共价键结合形成的化合物，例如二氧化碳。

离子的形态在化学反应中起着重要的作用，也是化学反应能够进行的基础。

此外，元素还可以以同素异形体的形态存在。

同素异形体是指同一种元素在结构上存在不同的形式。

这种形态的存在使得元素在化学反应中具有不同的性质。

例如，碳可以以钻石和石墨的形式存在，它们的结构和性质都不相同。

同素异形体的存在丰富了元素的化学性质，也为我们的生活和工业应用提供了更多的选择。

总结起来，元素的赋存形态包括自由形态、化合物形态、离子形态和同素异形体。

这些形态的存在使得元素在自然界中展现出丰富多样的性质和应用价值。

通过深入了解和研究元素的赋存形态，我们能够更好地利用元素的特性，推动科学技术的发展，并为人类的生活带来更多的福祉。

二、查瓦里茨基分类1）、以展开式周期表为基础2）、分类依据和参数：01.外层电子数02.电子层数03.原子半径和离子半径3）、查瓦里茨基分类01.氢族02.惰性气体族03.造岩元素族（岩石主要元素族）04.矿化剂或挥发元素族（岩浆射气元素族）05.铁族元素06.稀有稀土元素族07.放射性元素族08.钨钼族09.硫化矿床成矿元素族10.铂族元素11.半金属和重矿化剂12.重卤素族4、优点：较好地反映了元素在成矿和成岩作用中的意义。

5、不足：01.稀有元素作为一个分类范围不够准确，目前对稀有元素的理解和划分很不一致02.造岩元素的性质和行为比较笼统03.重卤素族和钨、钼族作为单独一族又嫌太窄04.Cu 、Ag、Au 在自然界中既可呈自然金属产出、又可以与Se、Te形成化合物，兼具铂族元素和硫化物成矿元素两族性质，但查氏却把它们分开了。

4）费尔斯曼分类（普通场、硫化物场、酸性场）5）北大分类（强调元素的化学特性）6）涂先生关于矿产元素分类（元素的活动性）7）微量元素地球化学分类地球化学中常用的元素分类名称01.主量元素和微量元素02.造岩元素03.稀土元素04.高温成矿元素05.第一过渡族06.金属成矿元素07.阴离子族08.放射性元素09.地球挥发份键参数及其地球化学意义1、键是在晶体中各种原子及离子间相互作用的结合力，而所谓键参数也就是用以表示这种结合力的一些参数，在地球化学中常碰到的键参数有以下几类：01.半径02.化学键03.电离和电价04.电离能与电子亲合能05.电负性06.离子电位半径（原子或离子的半径）1、半径的概念、分类2、半径的计算方法3、影响半径的因素4、周期表中半径的变化规律01.镧系和锕系收缩原子或离子的半径：原子或离子在晶格中形成一个有一定范围的电磁场，即电子云的分布范围，其半径即称为原子或离子的半径分类：01.绝对半径02.有效半径有效半径又包括（原子半径、共价半径、离子半径）绝对半径：单纯根据原子的内部结构，不考虑外界环境影响而计算出的半径有效半径：为原子或离子在晶格中的半径，即受到周围原子或离子的相互影响而表现出来的真正范围。

第2章 元素的结合规律与赋存形式一、元素的赋存状态① 形成独立矿物；指形成能够用肉眼或仪器进行矿物学研究的颗粒（粒径一般大于0.001毫米）。

元素形成独立矿物的能力与其丰度有关。

常量元素在地壳中主要以独立矿物形式存在，而微量元素如稀有元素只有总量的极少部分形成独立矿物，而绝大部分处于各种形式的分散状态。

元素形成矿物的数目(N)与其原子克拉克值(K)呈正相关关系。

② 呈类质同像状态，由于元素与矿物中主要元素地球化学性质相近，加入矿物晶格。

类质同象是矿物结晶时，其晶体结构中一种位置被两种或两种以上的不同元素（或基团）占据而形成混晶的现象。

③ 以超显微的微粒包体，又称超显微非结构混入物。

元素呈极细小颗粒(粒径＜0.001毫米)的独立化合物或其原子和分子存在。

主要特征是不进入主要矿物晶格，但又不形成可以进行研究的颗粒的化合物。

具有独立的化学性质，一般可应用化学处理的方法使之分离和进行研究。

元素的超显微包体形式可有不同的地质成因，如在岩浆岩特别是喷发岩中呈微细分散的成矿元素的硫化物或氧化物，如铀、钍的氧化物，以及呈原子分散状态存在的金、银等。

其他如中的共沉淀物质、土壤中的微细次生矿物、中的交代残余包体等都属此类④ 呈离子附吸状态，元素以离子或离子团被胶体颗粒表面吸附，为一种非独立化合物形式。

元素以离子态或单独分子存在，又不参加寄主矿物的晶格构造，因此是一种结合力较弱的、易于交换和分离的赋存状态，亦称活性状态。

粘土矿物、土壤和其他胶体物质对元素的吸附作用最常见，对元素的迁移和富集有重要影响。

⑤ 与有机质结合，形成金属有机化合物，络合物或螯合物以及有机胶体吸附态离子等。

生物和各种有机质除集中了亲生物元素，如碳、氢、氧、氮、硫、磷、钙等外，还吸收大量金属和非金属元素，构成其次要的或微量的元素组分。

这些元素在有机质体系中的存在，无论对有机质的性质和它们的生物功能，以及对元素本身的迁移活动和富集分散都有极重要的影响。