(一)铁的性质

（一）鐵的性質、用途及礦產資源概況

1. 鐵的性質

灰白色金屬，具延展性。

比重＝7.87，硬度60~70 Kg/Mm2，熔點1535℃。

鐵族元素：Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni，由於離子半徑小，多在岩漿作用的早期晶出。

原子半徑：1.26，離子半徑Fe2+=0.82，Fe3+=0.67

自然產出：氧化物    Fe2O3最穩定－赤鐵礦

    Fe3O4分佈最廣泛－磁鐵礦

    硫化物：黃鐵礦(FeS2)，磁黃鐵礦()

    鹵化物：氟化鐵、氯化鐵、溴化鐵

2. 鐵的用途

3. 鐵礦資源概況

世界儲量約 400x108 噸，以蘇聯(30%)、巴西(20%)、加拿大(10%)、澳洲(10%)為主。

（二）鐵的地球化學特徵

1. 鐵的地球化學特徵

佔地球的35%，佔地殼6%為其組成元素之第四位。主礦物除上述之外，尚有軟錳礦(MnO2)，鉻鐵礦(FeCr2O4)、鈦鐵礦(FeTiO3)、硫鈷礦(Co3S4)、鎳黃鐵礦[(Fe,Ni)S]、黃銅礦(CuFeS2)。

2. 內生成礦作用中鐵礦形成的物理化學條件

所形成的鐵礦，其鐵質源於地球內部的矽酸鹽熔體。如玄武岩和安山岩含鐵6-8%，花崗岩和花崗閃長岩含鐵3-4%。

3. 外生成礦作用中鐵礦形成的物理化學條件

鐵的溶解、沈澱、富集主要取決於環境的氧化還原電位，介質的酸鹼度和化學成分。

風化中的氧化作用使亞鐵礦物生成高價鐵氧化物如赤鐵礦，和水化物（褐鐵礦，Limonite，為含水氧化鐵的通稱），其主要礦物為針鐵礦(Goethite, -Fe2O3．H2O)及纖鐵礦(Lepidocrocite, -Fe2O3．H2O)。另硫化物氧化時則形成FeSO4Fe2(SO4)3Fe(OH)3（pH值小）之反應。

4. 變質成礦作用中鐵礦形成的物理化學條件

變質作用中，形成鐵礦的主要因素是溫度、壓力和原生含鐵類型。

石英－鐵氧化物組合：原生沈積物的燧石、碧玉（或石英）和磁鐵礦（或赤鐵礦）或兩者的微細條帶的混合物，隨變質程度增高而發生重結晶作用，使原生的氧化物變為粗粒的集合體。

石英－碳酸鹽鐵礦組合：原生沈積相由燧石（石英）、菱鐵礦(Siderite)組成。

當變質作用有赤鐵礦存在時，在較低溫（300℃）和低壓 (Pco2=

2108 Pa) 條件下產生之反應為：。

無赤鐵礦存在時，若Pco2高，可阻止之分解，只產生重結晶作用。反之，產生下列反應：

(Fe,Mg)CO3 + SiO2 = (Fe,Mg)SiO3 + CO2

    菱鐵礦    輝石

石英－矽酸鹽鐵礦組合：成岩作用常產生的穩定矽酸鹽（如鐵滑石）。在變質作用下（250-280℃），鐵滑石經去水作用轉變為鐵閃石 [Grunerite, (Fe,Mg)7Si8O22(OH)2]，這可視為綠片岩相變質作用的開始。

（三）鐵的工業礦物及礦石類型

1. 鐵的工業礦物

磁鐵礦    Fe3O4 (Fe 72.4%)

赤鐵礦*    Fe2O3 (Fe 70%)

褐鐵礦    Fe2O3．nH2O (Fe 48-63%)

針鐵礦    Fe2O3．H2O (Fe 48-63%)

菱鐵礦    FeCO3 (Fe 48.3%)

* 結晶的鱗片狀赤鐵礦稱鏡鐵礦（Specularite 或 specular iron ore）

2. 鐵礦石類型

依礦物成分：

磁鐵礦礦石，赤鐵礦礦石，褐鐵礦礦石，

鈦鐵礦礦石，菱鐵礦礦石。

依鐵含量分為：

富鐵礦石－Fe達45%以上的磁鐵礦礦石及赤鐵礦礦石

    Fe達30-35%以上的菱鐵礦礦石

貧鐵礦石－Fe達25-45%的磁鐵礦礦石及赤鐵礦礦石

    Fe達20-30%的菱鐵礦礦石

依氧化程度分為：

氧化礦石，

原生礦石。

tFe 代表礦石的全鐵，包括可溶鐵和矽酸鐵（冶煉時一般不能提取）

3. 鐵礦石的工業特徵

貧鐵礦石在冶煉前需先進行選礦。

磁鐵礦－磁選法，包括乾磁選（粗粒礦石）和溼選法（細粒礦石）。

赤鐵礦和褐鐵礦－先磁化焙燒後再進行磁選。

上兩礦石（以赤鐵礦為主）有時亦用重力選礦，包括洗選，淘汰選，淘汰盤精選和重懸浮液選礦。

細粒浸染狀礦石常以浮懸法，此法對磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦效果較好，對褐鐵礦較差。

4. 工業上對鐵礦石的要求

礦石中之有益組分－Mn, Ni, Co, V, Cr, Mo, W

礦石中之有害組分－S, P, Pb, Zn, Sn

（四）鐵礦床類型及典型礦床實例

1. 岩漿型鐵礦床

泛指產在基性、超基性侵入岩中的釩鈦磁鐵礦礦床，礦石富含釩和鈦。此類礦床在中國儲量甚豐（約佔14%），主要產地為四川攀西地區（攀枝花、西昌）。礦石鐵含量一般為26-46%，屬於貧鐵礦石。TiO2含量4-10%，V2O5含量0.2-0.4%。

實例：攀枝花屬規模巨大的岩漿型礦床，含礦岩體主為古生代晚期的輝長岩，以鈦磁鐵礦，鈦鐵礦和尖晶石為主要金屬礦物。

2. 火山成因鐵礦床

指與鈣鹼性富鈉質火山岩－次火山岩建造有關的鐵礦床，其形成與火山噴溢作用、火山噴發沈積作用或火山熱液作用關係密切，根據礦床地質特徵及成因可分為：

 火山噴溢岩漿型鐵礦床

實例：智利拉科(El Laco)鐵礦，呈熔岩狀鐵礦體，惟此種類型甚少。最近的研究認為其來源可能是深部老地層中的沈積變質鐵礦，在更新世岩漿活動時重熔而成的鐵礦漿。

 玢岩型鐵礦床

實例：安徽寧蕪（馬鞍山）鐵礦床

3. 沈積型鐵礦床

指在淺海環境中由沈積作用形成的鐵礦床，一般在空間和時間上分佈十分廣泛，在中國佔鐵礦總儲量13%左右。此等礦床礦體呈層狀，常產於砂頁岩向鈣質頁岩遞變的層位中，其上覆岩層常為黑色頁岩，下伏岩層常為砂質岩石。礦石礦物一般以赤鐵礦和菱鐵礦為主，部分為黃鐵礦或鮞綠泥石。在淺海處由於氧氣充足和溫度較高，易於形成赤鐵礦，在較深處或近岸坳陷處，海水穩定，有機物不斷分解釋出二氧化碳，在弱鹼性和半還原的條件下，易形成菱鐵礦。

中國沈積鐵礦的礦床分佈廣，北方有中元古代的宣龍式鐵礦，南方有中、晚泥盆紀的寧鄉式鐵礦，西部一帶則有早石炭紀的靜和式鐵礦。

4. 變質型鐵礦床

此類礦床在世界鐵礦床中是最重要的，佔世界鐵礦總儲量的60%，主要產於世界各地前寒武紀地盾和地台區，故礦床的形成與前寒武紀地殼演化有密切關聯，根據形成時代及含礦層的不同，可分為阿爾戈馬型(Algoma type)，蘇必略湖型(Lake Superior type)和基魯納型(Kiruna type)三種鐵礦床(iron formation)。

阿爾戈馬型主要形成於晚太古代（約2500Ma），與綠色岩帶(greenstone belt)有密切關聯，即常與綠色岩帶上部的火山碎屑岩相伴生，其鐵礦層的硫化物相或碳酸鹽相產在靠火山活動中心處，氧化物相常遠離中心，矽酸鹽相位於兩者之間，常由灰色的鐵質燧石和赤鐵礦或磁鐵礦組合成帶狀構造，一般都受了綠色片岩相和角閃岩相的變質作用。主要分佈於加拿大地盾南部的阿比提比綠岩帶上的克科蘭德湖(Kirkland Lake)地區。此外，美國的佛米利恩地區(Vermillion Range)，的庫爾斯克磁異常區(Kursk Magnetic Anomaly)，中國遼寧的鞍本（鞍山、本溪）地區亦屬類似之礦床。遼寧鞍山鐵礦屬阿爾戈馬型之代表，但在中國則稱為鞍山式鐵礦床，位於中朝古陸之東北部，是太古代火山－矽鐵層受中高度變質的產物。礦床重要特徵之一是礦石呈條帶構造，黑色條紋含較多的鐵礦物外加石英及鐵鎂矽酸鹽礦物，白色條紋主要由石英組成。鐵礦物為磁鐵礦、赤鐵礦，鐵鎂礦物隨變質度的不同可為綠泥石、閃石類、鐵石榴石、黑雲母等。

蘇必略湖型主要形成於早元古代(2200-1800Ma)的海盆中，為標準的條帶狀鐵礦床(banded iron formation，簡稱BIF）。鐵礦層的層序自下而上一般為：白雲岩、石英岩、紅色或黑色鐵質頁岩、鐵礦層、黑色頁岩和泥質板岩。鐵礦層中含鐵礦物與燧石組成條帶狀礦石，含鐵礦物中，氧化物相為磁鐵礦或赤鐵礦（及其混合物），碳酸鹽相以菱鐵礦為主，硫化物相主要是黃鐵礦。此型鐵礦多沿古老地台邊緣分佈，一般可長達數十公里，厚達百米，常不整合於強烈變質的片麻岩、花崗岩或角閃岩之上，大多未遭變質或僅遭淺變質（綠色片岩相）。此類鐵礦在各大陸皆有分佈，著名的有澳洲的哈默斯利(Hamersley Range)，巴西的米納斯吉賴斯(Minas Gerais)，北美的蘇必略湖區，加拿大的魁北克－拉布拉多山脈(Quebec-Labrador Ranges)，南非的波斯特馬斯堡(Postmasburg)以及印度的比哈爾－奧里薩(Bihar-Orissa)等地。

實例為米契皮科坦鐵礦(Michipicoten Island)：位於蘇必略湖區東北部晚太古代綠岩帶及上覆的含鐵盆地中。在盆地西邊，鐵礦層被沈積岩所包圍；在中部和東邊，則產在長英質和鐵鎂質火山岩之間的接觸面上，自上而下分為條帶狀燧石相，硫化物相及碳酸鹽相。條帶狀燧石相由互層的燧石和含鐵礦物（主要為菱鐵礦，其次為磁鐵礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦）組成，向下因黃鐵礦含量增加而過渡為硫化物相，再往下過渡為碳酸岩相。

基魯納型鐵礦是泛指與細碧角斑岩有密切關聯的鐵礦層，成因與富鹼質中酸性海底火山活動有關，礦床常由噴氣－沈積作用形成的，常見於寒武紀的斑狀長英質變粒岩中，岩石偏鹼性，鹼金屬總量10-20%，且鉀多於鈉。鐵的品位最高可達71%，礦石中的主要礦物是磁鐵礦和磷灰石。此類鐵礦之代表為瑞典北部基魯納一帶，另在芬蘭和挪威也有。

5. 古風化殼型富鐵礦床

這類富鐵礦床是磁鐵石英岩層露出地表後，經風化淋積作用使SiO2溶解並被帶走而形成的，礦床的規模一般都較大、高品位、易採、易選。的庫爾斯克和澳洲的哈默斯利風化淋積富鐵礦床平均品位可達%，印度的比哈爾－奧里薩和美國蘇必略湖鐵礦原始品位只有25%，風化淋積富集後的品位可達55-58%，巴西的米納斯吉賴斯鐵礦風化後含鐵達68.7%。

此型富鐵礦床的礦石主要是針鐵礦－赤鐵礦和粉末狀赤鐵礦。

6. 其他類型鐵礦床

世界各地尚有不少著名鐵礦是經歷兩個以上成礦期逐次疊加所形成的，由於成礦過程十分複雜，多期成礦作用中係由何期所主導尚不能肯定，故列為其他類型。實例為內蒙白雲鄂博鐵礦床：位於包頭以北，是中國巨大的鐵－稀土金屬礦床（世界目前最大的稀土礦床）。主要礦層為元古代的白雲岩，被海西期的花崗岩所侵入（同位素年齡為255-2 Ma）。主要鐵礦石類型為：螢石－鈉輝石－鈉閃石－磁鐵礦－赤鐵礦，螢石－赤鐵礦－磁鐵礦，白雲石－磁鐵礦－菱鐵礦，黑雲母－磁鐵礦。礦中全鐵(tFe)大致為32-36%，礦石平均品位在50%以上，鐵礦石普遍含鈮、稀土元素和氟。

（五）鐵礦床在時間和空間上的分佈

鐵礦主要形成於前寒武紀，其中又以早元古代最為集中。

表2-1　各種成因的鐵礦床在世界各國的鐵礦儲量

三、錳

（一）錳的性質、用途及礦產資源概況

1. 錳的性質和用途

金屬錳質硬性脆，呈銀白色，比重7.3，熔點1244℃，是一種難熔金屬，化性活潑，易溶於酸。錳是煉鋼時不可缺少的原料，95%以上的錳都用於冶金工業，主要作為脫氧劑和煉製合金，通常是將錳礦石煉成錳鐵合金再加入鋼中。含錳的鋼種類很多，錳達15%的錳鋼具高硬度及高強度，可用以製造粉碎機、球磨機和鋼軌等。

錳有各種價態的氧化物：MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn2O7，以MnO2最重要，軟錳礦(MnO2)即為冶煉錳鐵合金的主要原料。在製造玻璃時，加入少量二氧化錳作脫色劑（將二價鐵鹽氧化成三價鐵鹽而退色）。二氧化錳也可作火柴工業的助燃劑，電池工業的氧化劑，油漆和油墨的催乾劑，與氫氧化鉀混合可製成高錳酸鉀(KMnO4)。

2. 錳礦資源概況

陸上錳（金屬）儲量約為，海底錳潛在儲量約。世界上錳礦絕大部分集中在南非、前蘇聯、澳洲、加彭、巴西、印度六國，其中南非的錳礦集中在開普省的庫魯曼(Kuruman)地區，成礦時代為寒武紀。前蘇聯四分之三分佈在烏克蘭的尼科波爾盆地(Nikopol Basin)和喬吉亞共和國的奇阿圖拉盆地(Chiatura Basin, Georgia Republic)中，成礦時代為早第三紀。

海底錳結核(manganese nodule)在三大洋中均有廣泛分佈，其錳含量為8-50%。

（二）錳在地質作用中的行為

錳在地殼中的含量約為0.1%，是鐵族元素之一，在岩漿作用中，常置換鐵鎂礦物中的二價鐵。海洋中的錳結核大部分是圍繞著海底碎屑物生長，常為鋇鎂錳礦(Ba-Mg-Mn Ore)。沈積物含錳碳酸鹽受變質作用可變為低品位的菱錳礦、方錳礦或黑錳礦等。

（三）錳的工業礦物和礦石類型

含錳礦物約150餘種，但主要為軟錳礦(Pyrolusite)、硬錳礦(Psilomelane，mMnOMnO2nH2O)，方錳礦(Manganosite, MnO)，菱錳礦(Rhodochrosite，MnCO3)，錳方解石[(Ca,Mn)CO3]，錳菱鐵礦[(Fe,Mn)CO3]，和錳土(Wad，MnO2nH2O)。

（四）錳礦床類型及典型礦床實例

1. 海相沈積錳礦床

此類錳礦床是工業價值最大者，多形成於淺海盆地：

礦床多位於海侵岩系的底部，與碎屑岩、泥質岩伴生，礦石朝遠離海岸方向由氧化物相逐漸轉變為碳酸岩相，即由軟錳礦－硬錳礦變為菱錳礦。屬於這類礦床最重要的是喬治亞共和國的奇阿圖拉(Chiatura)，是世界上此類型最大的錳礦；其他尚有烏克蘭早第三紀的尼科波爾(Nikopol)、和澳洲早白堊紀的格魯特島(Groote Eylandt)。

2. 火山－沈積錳礦床

此型礦床是由火山活動（包括熱液和噴氣）帶來的成礦物質在盆地中經沈積作用形成的，時代的分佈較廣，從前寒武紀到第四紀均有產出。礦床主要與酸性和基性的海底火山噴發有關，含礦岩系有粗面－流紋岩、細碧－角斑岩等，礦體在熔岩和凝灰岩中，礦石有氧化物也有碳酸鹽。礦床在環太平洋火山帶中很常見，如日本東海岸和美國華盛頓州及加州。此外的產地為西非的加彭和加納，其中規模較大的是加彭的莫安達(Moanda)、加納的恩蘇塔(Nsuta)。

3. 風化型錳礦床

此型礦床是各種原生錳礦或含錳岩石，經地表氧化和淋餘等表生作用後富集而形成的，依形成的方式和產出部位可分為：

 錳帽型礦床

主要經氧化作用形成的，礦床多在氧化帶的上部。礦石由疏鬆的高品位氧化礦物組成，主要為軟錳礦和硬錳礦。

 淋積型錳礦床

主要經風化淋餘作用，錳質富集於底部圍岩的構造裂隙或卡斯特溶洞中而形成的，故礦石常呈結核狀、葡萄狀、鐘乳狀和網脈狀構造，礦石礦物主為硬錳礦、軟錳礦和褐錳礦。

 殘積型錳礦床

礦床產於第三紀或第四紀的殘坡積層中，係風化作用後，原生或新生（或次生）的錳礦物在地表堆積而成，故常在原生錳礦體的頂部或附近。組成礦物有硬錳礦、軟錳礦、恩蘇塔礦（nsutite，即）、錳土等。

（五）錳礦床在時間和空間上的分佈

目前全球錳礦儲量95%以上在南非、前蘇聯、澳洲、加彭、巴西和印度。以時代來看，除蘇聯錳礦床形成時代為早第三紀外，餘皆為前寒武紀。以礦床類型而言，儲量和產量最大的是沈積礦床。

四、鉻

（一）鉻的性質、用途及礦產資源概況

鉻是一種銀白色金屬，熔點1800℃，常溫常壓下有抗氧化和抗腐蝕的能力，亦易與其他金屬組成合金，如鉻鐵合金是良好的不銹鋼(Cr 18%, Ni 8%)，又鉻鋼具較強的韌性、硬度及防腐性能，是運輸工業和國防工業的重要材料。金屬鉻也是重要的鍍膜材料，可大幅提高防氧化能力。鉻的儲量約為。

（二）鉻的地球化學特徵及其在地質作用中的行為

鉻：化學價為Cr3+及Cr6+，離子半徑分別為0.和1.25。具親鐵性和親石性，故主要以氧化物（鉻鐵礦）形式存在。鉻鐵礦熔點高，在岩漿結晶早期與橄欖石、輝石同時或更早晶出。鉻鐵礦（或鉻尖晶石族礦物）一般很穩定，故常殘留原地或經搬運成砂礦床。

（三）鉻的工業礦物、礦石類型及工業上對鉻礦石的要求

含鉻的礦物只有鉻尖晶石族礦物才具工業價值，主要包括：鉻鐵礦()、鎂鉻鐵礦和鋁鉻鐵礦，由於性質相近不易以肉眼區分，故通稱鉻鐵礦。

礦石的工業價值取決於Cr2O3和FeO的含量，冶金工業要求礦石Cr2O3≧32%，Cr2O3/FeO≧2.5；耐火材料工業要求Cr2O3≧30%，Cr2O3/FeO≧2~2.5。緻密塊狀的富礦石可不經選礦而直接利用，浸染狀礦石大都需要選礦。

（四）鉻礦床類型及典型礦床實例

目前已知的鉻鐵礦礦床，除少數砂礦外，均為與基性或超基性岩有關的岩漿型礦床，依據岩性，岩石組合、結晶分量程度以及產狀，可分為下述三種類型：

1. 層狀基性、超基性雜岩中的岩漿分凝型層狀鉻鐵礦礦床

產在層狀基性、超基性岩體中的岩漿分凝型層狀鉻鐵礦礦床，規模巨大，是此礦床的主要類型。組成層狀雜岩體的上部以基性為主（蘇長岩、輝長岩、斜長岩等），下部為超基性岩（輝石岩、輝橄岩、純橄岩等）。鉻鐵礦礦體亦呈層狀，產在超基性岩相中，單層礦體可達一米以上，其鉻鐵礦以細粒自形晶為主。典型含有此類型的礦床為南非布什維爾德雜岩體(Bushveld Complex，岩體面積近4萬平方公里，厚達數千米)，辛巴布威大岩牆岩體(Great Dyke Complex)，美國斯提爾沃特雜岩(Stillwater Complex, Montana)和加拿大的默斯考克斯侵入體(Muskox Intrusion)。

Bushveld Complex礦床世界著名，層狀雜岩體及其中的層狀鉻鐵礦礦床形成於南非古老基底的一個廣闊而且深邃的沈降帶內。岩漿在此沈降帶發育出末期造山運動平靜階段的侵入，經結晶分化作用和熔離作用形成舉世無雙的層狀鉻鐵礦礦床，並有鉑礦床和和銅鎳硫化物礦床。

2. 基性、超基性岩體中的貫入型脈狀、凸鏡狀鉻鐵礦礦床

礦體基性岩所佔的比例較大。鉻鐵礦常產於超基性岩相中，礦體常呈脈狀和凸鏡狀，亦有囊狀及不規則的礦帶，其中較重要的是蘇聯烏拉山礦帶的薩拉諾夫(Saranovskoe)礦床。岩體較小，面積僅0.22平方公里，但礦床規模卻很大，但卻是世界大型礦床之一。

五、釩鈦

（一）釩鈦的性質、用途及礦產資源概況

釩是較稀少金屬，化性穩定，不易揮發，熔點達1680-1760℃。硬度60Kg/mm2，比重5.5-6.0。主要用途在冶金工業，其中鋼鐵使用最多（佔85%）。其合金有很高的抗張、抗壓、抗彎和抗磨能力，適合製造各種器械。玻璃工業中利用釩製造綠色和淺藍色能吸收紫外線的特種玻璃。釩的儲量和產量以南非和美國最多；世界儲量約為，僅南非就佔。釩主要是從釩鈦磁鐵礦礦石中獲得，其次是從鈾礦石中作為副產品回收。

鈦也是一種高熔點(1600℃)的金屬，比重4.35-4.52。金屬鈦具兩種結晶形，其轉化點為800℃，其電阻和熱阻約為銅的27倍。鈦及其合金之強度高、耐熔性高、抗腐性強，常態下不易氧化。鈦合金中，鈦鋼十分堅固，鋁鈦合金堅硬、耐腐、量輕、堅固，故廣泛用於航空工業。碳化鈦和鈷合金則用於航太工業。此外，鈦在冶金工業，作脫氧劑及磨料、油漆及耐火玻璃；在電氣工業中製造弧光燈、白熾燈、探照燈、壓電晶體；在染料工業中用於漂白和浸染布料；製革工業中作鞣料；橡膠工業中作催化劑。可利用的含鈦礦物，鈦鐵礦約佔85-95%，金紅石5-15%。全球鈦儲量約為，60%的鈦資源集中在南非和坦桑尼亞。鈦鐵礦生產國主要為美國、澳洲、蘇聯，每年產量約；金紅石生產國主為澳洲，每年產量約。

（二）釩鈦的地球化學特徵

釩在地殼中的含量為0.02%，有V2+，V3+，V4+，V5+等價數。鈦磁鐵礦中大多含釩，一般佔0.2-1.4%，是釩主要的來源。

鈦的分佈較為廣泛，在地殼中的含量為0.6%，佔第十位。月岩成分中鈦含量達10%。鈦的化合價是Ti4+，常與鐵、釩共生，在基性、超基性岩中形成鈦磁鐵礦礦床。在風化條件下，鈦鐵礦、金紅石、板鈦礦等可形成砂礦床。變質作用可使含鈦泥質岩結晶出金紅石，也可使輝長岩中的鈦磁鐵礦分解成金紅石。

（三）釩鈦的工業礦物和礦石類型

釩的工業礦物有：

釩雲母(Roscoelite)    KV2(AlSi3O10)(OH)2，含V2O5 19-29%；

綠硫釩礦(Patronite)    VS2或V2S5，換算V2O5＜25%；

釩酸鉀鈾礦(Carnotite)    K2U2(VO4)2O4·3H2O，含V2O5~20%；

釩鈦磁鐵礦    含V2O5＜5%（工業上的要求V2O5不少於0.7%）。

具有工業價值的鈦礦物為：

鈦鐵礦    FeTiO3    （FeO=37%，TiO2=53%）

鈦磁鐵礦    Ti-Fe3O4    （TiO2＜10%）

金紅石(-TiO2)、

銳鈦礦Anatase(-TiO2)、

板鈦礦Brookite（-TiO2）    TiO2     （TiO2  ~100%）

鈣鈦礦*(Perovskite)    CaTiO3    （TiO2 ~59%）

* 同族礦物尚有鈰鈣鈦礦、鈦鈮鐵鈣礦、鋯鈦礦、鈦鈮鈣鈰礦等。

（四）釩鈦礦床類型及典型礦床實例

在內生作用中，釩與鈦緊密伴生於基性、超基性岩中。在外生作用中，釩的沈積型和風化型較具工業價值，鈦則主要靠海濱砂礦床。釩、鈦礦床成因類型如下：

1. 岩漿型釩鈦磁鐵礦礦床

這是釩、鈦的主要礦床類型，佔一半以上。依岩石成分、侵入體形狀及構造條件可再分為：

 晚期岩漿分異型：此為釩鈦磁鐵礦礦床的重要類型，規模大、分佈廣，伴生一些鈷、鉑。礦床地質特徵一如鐵礦床，主要實例為四川攀枝花。

 晚期岩漿侵入型：礦床主要產於斜長岩和輝長岩中，所含鈦鐵礦－磁鐵礦礦石由斜長岩－輝長岩岩漿經結晶分化作用後，殘餘礦漿貫入而成。礦床規模大小不等，以礦脈及凸鏡狀為主，實例為河北大廟。

 鹼性雜岩中岩漿型鈦、鈮、鉭、稀土礦床：礦床形成與鹼性岩石密切關聯。

2. 沈積型釩礦床

在一些沈積礦床中有較高量的釩，惟多以伴生元素賦存於沈積的鐵、鋁、錳礦床及煤層中。一些頁岩中也常含釩，分佈範圍可很廣，主要是炭質或黑色頁岩（含釩約1~2%）及矽質頁岩（含釩約0.2%~0.3%）。實例為位於秦嶺構造帶末段的湖北黑色頁岩。

3. 淋積型釩礦床

也是釩的重要來源，礦石品位較富，礦床存於含釩岩石的氧化帶。礦石礦物多以隱晶質、細粒狀存於砂岩膠結物中，成分複雜常為多種元素組合，如釩－鉀－鈾，礦物主為釩酸鉀鈾礦（鮮黃色粉末狀）釩鈾雲母。釩鈾雲母散佈砂岩中可達20%，含UO3 0.5%，V2O5 1-1.5%，故鈾是主要組分，釩是副產品。著名的礦床有秘魯的明納斯拉格拉(Minasragra)礦床，辛巴布威的阿本那布(Abenab)特大型礦床等。

4. 現代濱海金紅石砂礦床

濱海鈦砂礦床主要是開採金紅石，主要分佈在澳洲沿昆士蘭－新南威爾斯邊界兩側，延伸75公里，寬0.8公里，重砂中金紅石佔14~63%，約。

5. 變質鈦礦床

含鈦較高的粘土岩受到強烈變質時可形成金紅石或鈦鐵礦。其他含鈦較多的侵入岩和變質岩遭受變質也能形成金紅石和鈦鐵礦，如美國哈爾沃德(Howard Pass)前寒武紀由輝長－輝石岩變質而成的綠泥石片岩帶，含金紅石可達16%，其他礦床實例為烏拉山脈西北的庫玆涅契赫(Kuzniechnoe)金紅石礦床，是角閃岩帶的一條金紅石浸染礦帶。

六、鎳鈷

（一）鎳鈷的性質、用途及礦產資源概況

鎳：銀白色金屬，比重8.8-8.9，摩氏硬度5，熔點1453℃，沸點2732℃。金屬鎳具良好可鍛性和延展性，在空氣中不易氧化，在液體和氣體中具強抗蝕性。

鈷：熔點1498℃，沸點3185℃。金屬鈷質地堅硬，具強磁性。

冶金工業中，鎳被用於冶煉各種合金及不銹鋼，鎳鋼具有高強度、彈性、延展性及硬度。鈷則被用於製造合金及特種鋼，如高速切削刀具及鑽頭等。

鎳的產量於80年代僅在加拿大、美國、蘇聯、紐卡里多尼亞等地已達，鎳礦儲量中岩漿型硫化物礦床約佔24%，風化殼型鎳礦床約佔76%。鈷的產量以薩伊最重要，約佔世界估產量的70%，其次為桑比亞和摩洛哥，故非洲大陸即已提供世界80~85%的鈷，其次為美、加。70年代所估計鈷的儲量約。

（二）鎳鈷的地球化學特徵及其在地質作用中的行為

鎳在地殼含量約0.008%，但在地核推估達5-50%，化學價為Ni2+和Ni3+；鈷含量約為0.002%，化學價為Co2+和Co3+。兩者地球化學行為相近，故常共生。

鎳和鈷主要存於基性和超基性岩漿中，可置換Fe2+和Mg2+進入橄欖石和輝石。若岩漿中含硫較多時，兩者常和銅及部分鐵形成硫化物熔體，溫度降低時此熔體與矽酸鹽岩漿分離，晶出銅鎳硫化物礦物，可形成巨大的銅鎳礦床。一般這類礦床，鈷不另形成獨立礦物而含於其中。在酸性岩漿中，鎳和鈷並不進入造岩礦物，而與砷、硫、銀、鉍、鈾等進入熱液，生成鎳、鈷硫化物和砷化物的脈狀礦床。

（三）鎳鈷的工業礦物和礦石類型

已知鎳礦物有46種，內生作用主要形成鎳的硫化物、砷化物和銻化物，風化作用可形成鎳的含水矽酸鹽類礦物。

鎳的主要工業礦物如下：

 硫化物， 硫砷化物， 氧化鎳－矽酸鎳和紅土鎳－矽酸鎳。

硫化物礦石按硫化率，即呈硫化物狀態的鎳(NiS)與全鎳(tNi)之比又分為：

原生礦石    NiS/tNi>70%

混合礦石    NiS/tNi 45-70%

氧化礦石    NiS/tNi<45%

矽酸鎳礦石按氧化鎂含量又分為：

鐵質(MgO＜10%)，鐵鎂質(MgO=10-20%)，和鎂質(MgO＞20%)

硫化物鎳礦石之品級分為：

富礦石(Ni＞3%)，中貧礦石(Ni=1-3%)，貧礦石(Ni=0.3-1%)。一般要求選礦後的精礦含Ni＞30%，鎳回收率＞75%。

已知的鈷礦物有一百多種，主要的工業礦物有方鈷礦（Skutterudite， CoAs，含Co 16-20%），輝砷鈷礦（Cobaltite，CoAsS，含Co 29-34%），硫鈷礦（Linnaeite，Co2S4，含Co 36-53%）和鈷鎳黃鐵礦（Cobalt pentlandite）等。由於鈷大部分以伴生元素產出，故不單獨劃分鈷礦石類型。

（四）鎳鈷礦床類型及實例

根據礦床形成的地質條件，礦石組分及其成因，可將鎳鈷礦床分為各種類型。

1. 岩漿熔離型銅鎳硫化物礦床．

此為目前世界上最重要的鎳礦床類型（佔90%），大多產於基性或超基性岩體中，主要由富含銅鎳硫化物的熔漿經液態熔離作用形成的，多產於岩盆等緩斜岩體中的底部。礦石品位高(Ni=2-4%)，含磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、針鎳礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等礦物，此外並含有鉑族金屬、金、銀、硒、鍗等。鈷大部分集中在鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦中，磁鐵礦和黃鐵礦也含有微量鈷。

實例為加拿大薩德伯里(Sudbury, Ontario)鎳礦床，此不僅為世界最大的鎳礦床之一，也是一個巨大的銅礦床，近20年來已開採＞的鎳。含礦侵入體呈巨大的岩盆狀，長軸60km，短軸27km，厚3km，主要由蘇長岩、輝長岩、橄欖岩、橄欖輝長岩、輝長輝綠岩組成。岩體中尚有晚於岩盆的花崗岩和石英閃長岩的侵入體，銅鎳硫化礦物礦體主要產在岩體下部蘇長岩相帶之下，其產狀為：

 產於接觸角礫岩中，

 產在石英閃長岩岩墻中。

2. 火山岩漿型銅鎳硫化物礦床

此類礦床與科馬提岩(komatiite)關係密切，岩中含MgO達20-30%，含橄欖石斑晶，具鬣刺結構（spinifex texture，由成束的板狀橄欖石晶體與充填於其空隙中的輝石骸晶構成），礦石礦物多為低品級浸染狀礦石，但儲量巨大，並含有較多的鉑族金屬。

實例為加拿大提敏斯(Timmins)鎳礦床，是阿比提比綠岩帶(Abitibi Greenstone Belt)的重要鎳礦床之一。礦體產在富輝石橄欖岩頂部或底板熔岩的上部。礦石礦物組合有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦和磁鐵礦等，含量依序遞減。

3. 熱液脈狀鈷鎳礦床

主要與酸性侵入岩有關，鎳礦物主要是硫化物和砷化物，依據礦石主要組分再分為：

 熱液脈型鈾銀鉍鈷鎳五元素礦床

礦脈中礦物組合複雜，常是五元素併存。礦石之金屬礦物有紅鎳礦、砷鎳礦、斜方砷鎳礦、砷鈷礦、黃銅礦、黃鐵礦、瀝青鈾礦、輝銀礦、自然銀、自然鉍等，脈石礦物有石英、重晶石、螢石、菱鐵礦、白雲石等。目前大多以開採銀、鈷為主。

實例為加拿大北部大熊湖(Great Bear Lake, Northwest Territory)五元素礦床。礦化作用具明顯順序：早期形成石英和黃鐵礦、白雲石、鐵白雲石；中期為瀝青鈾礦的球狀體，在同心圓狀裂隙中充填有鎳和鈷礦；晚期形成鎳鈷的砷化物。

 熱液脈狀含鎳鈷鉛鋅礦床

礦床的鎳鈷是鉛鋅伴生組分，可成獨立礦物如輝鈷礦和硫鈷礦，或呈分散狀態含於鉛鋅礦物中，鉛鋅常為富礦。

實例為緬甸波龍廠含鎳鈷鉛鋅礦床。該區以流紋岩為主，含鎳的鉛鋅礦體呈脈狀、管狀、凸鏡狀產於流紋岩中，在不同部位，鎳、鈷、銅、鋅、鉛的變化很大，鎳、鈷含量隨銅含量之增高而增加。

 熱液脈狀鎳鈷礦床

以鈷以主鎳為輔，並含少量金、銀，與蛇紋岩化的超基性岩有關，礦脈主要產在蛇紋岩與圍岩的接觸帶。礦石以鈷的砷化物為主。

實例為摩洛哥布阿澤爾(Bou Azzer)鎳鈷礦床。該礦床產於前寒武紀的蛇紋岩化超基性岩體中，與強烈滑石化和碳酸鹽化（主為白雲岩化）關係密切。

45. 風化殼型鎳鈷礦床

此型礦床是含鎳、鈷的超基性岩經化學風化作用，形成鎳的矽酸鹽類礦物，堆積在地表的風化殼中而成礦。這類礦床規模巨大，是鎳和鈷的重要礦床，風化殼厚度一般為50-100m，礦體厚度7.5-10m。

實例為紐卡里東尼亞的風化殼型鎳鈷礦床。佔全島面積三分之一的巨大蛇紋石化超基性岩體中，有許多受第三紀的紅土風化作用形成風化殼，已發現1500處矽酸鎳和300處鈷土礦床，儲量約以上。鎳的工業礦物有暗鎳蛇紋石，鎳鎂綠泥石和鎳鋁綠泥石。

5. 沈積型含鈷層狀銅礦床

此類礦床以銅為主，伴生有鈷、鈾的礦化。含銅岩系以頁岩和粉砂岩為主，鈷、鈾礦化有兩種產狀：

 鈷礦化賦存於銅礦層中，實例為尚比亞的含鈷層狀銅礦床，礦石礦物以含鈷黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦為主，鈷主要存於黃鐵礦中。

 鈷（常含鈾）礦化成細脈或網脈賦存於銅礦層中，多見於薩伊的含銅碳酸鹽岩系和歐洲北部曼斯菲爾德(Mansfield)的含銅頁岩系中。前者的組成礦物有晶質鈾礦、含鈷黃鐵礦、硫鈷礦、方硫鎳鈷礦（為方硫鈷礦Cattierite, CoS2，與方硫鎳礦Vaesite, NiS2，之中間產物）、鎳黃鐵礦等；後者含鈷礦物主要為砷鈷礦(Modderite, (Co,Fe)As)、斜方砷鈷礦(Safflorite, CoAs2)、紅砷鎳礦和輝砷鎳礦等。