方钍石

二氧化钍矿物

方钍石是一种二氧化钍矿物，根据其化学成分命名。由于难以熔化而且稀少，所以难以成为提炼钍的来源。

矿物介绍

方钍石化学组成为ThO2，含ThO2达70—80，UO2可达12。并常含稀土元素和铅。在透射光下为红褐、暗棕或绿色。具有强放射性。在自然界少见，仅发现于伟晶岩脉中，偶见于砂矿中。

方钍石为等轴六八面体组，属等轴晶系，对称型3L44L36L29PC，空间群为Fm3m。晶胞参数为a0=5.57，粉晶数据为3.234(1)1.689(0.64)1.98(0.58)。

方钍石晶体呈立方体者多，八面体者少。常见单形，双晶面（111）。

基本信息

钍作为一种新型的核能资源具有广阔的应用前景，越来越受到人们的重视。在以往的放射性地质研究中多注重对铀的研究，而对钍的研究相对较弱。马达加斯加 Tranomaro 地区钍资源丰富，且钍矿化产在变质岩中，在成因上具有其独特的特点，研究该地区钍的赋存状态及钍矿物特征对提高认识钍成矿规律及丰富钍矿找矿理论具有重要借鉴意义。

区域地质背景

马达加斯加是冈瓦纳大陆的重要组成部分，前寒武系变质岩结晶基底占地表 2/ 3，而剩余的 1/ 3 则为各类火成岩。结晶基底变质程度较深，形成于晚太古代 —早元古代，并受到 550 Ma 左右泛非事件的叠加。

Tranomaro 地区广泛分布 Ihosy 群、Tranomaro 群和多凡堡群（图 1）。钍矿化主要产在 Tranomaro 群的辉岩中。

区内主要发育 NW 向和 NNE 向构造，其中 NW 向 Bongolava—Ranotsara 剪切带（BRSZ）是主要的区域性构造，切穿结晶基底。NEE 向构造主要有 Ampanihy 剪切带（ASZ） Vorokafotra 剪切带（VSZ）。区内花岗岩主要为加里东期，花岗岩侵入体分布在 Tranomaro 以东的丘陵地带，岩性以中细粒斑状黑云母花岗岩为主。

钍赋存形式

赋矿围岩特征

钍主要赋存在 Tranomaro 辉岩中。Tranomaro 辉岩由大理岩和钙质 - 硅酸盐片麻岩经矽卡岩化形成[3]，分布在花岗岩与大理岩接触部位。

辉岩为粒状变晶结构，块状构造。组成岩石的矿物主要是透辉石，未见有斜方辉石。其他矿物有方柱石、碳酸岩和橄榄石。有的含有尖晶石、石榴石和角闪石。

除钍外，辉岩中富含硼。

钍的存在形式

钍以独立钍矿物的形式存在，分布在辉石、方解石和方柱石等矿物中，或在不同矿物的粒间，钍矿物颗粒粒径通常为 0.2～0.5mm，大者可达 3～4 mm（图 2）。除独立的钍矿物外，没有发现以其他形式存在的钍。

未见与浸染状、脉状等热液活动有关的钍矿石，在矿石中也未见金属硫化物。由此可见，钍矿化主要形成于早期（干）矽卡岩阶段，该阶段以无水矿物交代现象为主要特征。在成岩、成矿后没有再经历明显的后期含矿热液叠加改造，对钍矿床的保存十分有利。

辉石等矿物有较多的裂纹，说明在成岩后又曾遭受外力作用的破坏。而钍矿物则无明显的破碎现象，显示钍矿物比围岩中的其他矿物有更好的韧性。

钍矿物特征

形态特征

钍矿物以他形-半自形粒状为主，少量为晶型较好的立方体，个别呈长方体状。均质，反射光下呈灰白色，反射率与闪锌矿相近或稍高，磨光性较差，表面常呈麻点状（图 3）。

分布在辉石中钍矿物周围有明显的放射性晕圈，分布在碳酸盐岩中钍矿物周围也有放射性晕圈，但不是很明显。放射性晕圈的形态与金属矿物的形态一致（图 4）。

放射性晕圈的宽度一般为 20～30 μm，有的可达 30～40 μm，个别甚至达到 50 μm 左右。经电子探针分析，辉石中放射性晕圈的成分主要是绿泥石，而碳酸盐岩中放射性晕圈的成分依然是碳酸盐。

背散射照片显示钍矿物表面有细小的孔洞及细微的裂隙。

钍矿物成分特征

用电子探针对样品中的铀-钍矿物进行了成分分析，根据分析结果选取了 29 个有代表性的探针点，具体分析结果如表 1 所示。

由表 1 可见，钍矿物主要成分是 ThO2、UO2及 PbO，个别的样品中还含有少量的Na2O、 Si O2及 CaO。 ThO2质量分数变化范围为 50.94%～83.75%，平均可达 66.12%。 UO2质量分数变化范围为 10.65%～40.26%，平均值为 26.56%。 PbO 质量分数相对较低，但作为一种稳定的组分存在，变化范围为 2.43%～4.24%，平均值为 3.31% 。由表 1 可见，钍矿物中各组分的质量分数都比较稳定，指示该钍矿物矿种单一，具有较为稳定的性质。

钍-铀比值

根据化学分析的结果，将 U、 Th 元素质量分数及 w（Th）/ w（U）值列于表 2

由表 2 可见，不同样品中 Th、 U 质量分数的变化范围很大， Th 质量分数变化范围为2 354×10-6～16 698×10-6，平均值为 7 672.8×10-6； U 质量分数的变化范围为 1 030×10-6～10 591×10-6，平均质量分数为 3 713.9×10-6。w （Th）/ w （U）值变化范围为 1.60 ～3.39，平均值为 2.24，w（Th）/ w（U）比值的大小与矿石本身含 Th、 U 的贫、富无直接关系。

共、伴生矿物

常与尖晶石共生，尖晶石较多的地方钍矿物质量分数也增加。无共、伴生的金属矿物。

钍矿物类型

通过钍矿物成分分析结果与标准矿物进行对比并结合显微镜下观察可知钍矿物主要有两种：方钍石和铀方钍石。

方钍石最初发现于斯里兰卡的库玛尔苏瓦姆， 1904 年由 W. R. Dunstan 命名。化学式为（U， Th）O2，方钍石是方钍石-晶质铀矿类质同像系列含钍端元。等轴晶系，晶体呈立方体，硬度为 6.5～7，相对体积质量为 6.68～9.98。化学性质稳定，不溶于盐酸，但溶于硝酸和硫酸。铅作为固定组分存在于矿物当中，可能为核衰变的产物，当矿物中的铅质量分数达到一定的程度时（通常大于10%）可参与定名，即铅铀方钍石。

方钍石属典型的高温内生矿物，产于碱性岩、花岗伟晶岩和与其有关的接触交代矽卡岩中，也产于花岗岩及碳酸岩中。在伟晶岩中与锆石、独居石、绿柱石、石英、金云母和透辉石等共生；在碱性岩中与锆石、萤石共生；在矽卡岩中与尖晶石、金云母和磁铁矿等共生。另外，方钍石也可见于砂矿中。

铀方钍石是根据方钍石成分上的不同而分异出来的一个变种（另外一个变种是铅铀方钍石），通常方钍矿中铀质量分数较高时可定名为铀方钍石。

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