闪锌矿大数据揭示"铟窗"效应的地质专属性：对关键金属富集机制的约束

本研究通过分析5923组LA-ICP-MS数据，首次系统验证"铟窗"效应（Cd 0.2-0.6 wt%）在热液型（Epithermal/Skarn/VMS）与非热液型（SEDEX/MVT）铅锌矿床中的差异性表现，发现Fe峰值与In富集的耦合关系，揭示花岗质岩浆流体与高温对In富集的控制机制，为关键金属勘探提供新思路。

　　

【研究背景】
铟（In）作为现代电子工业的"维生素"，其全球95%资源赋存于闪锌矿中。2013年提出的"铟窗"效应（Indium Window）指出当闪锌矿中镉（Cd）含量为0.2-0.6 wt%时会出现In异常富集，但这一现象是否具有普适性长期存在争议。更关键的是，除Cd外是否存在其他控制In富集的关键因素？这些科学问题直接关系到关键金属资源的勘探策略。

【研究概况】
中国科学院地球化学研究所联合团队在《Journal of Asian Earth Sciences》发表研究，首次基于5923组闪锌矿LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）大数据，涵盖SEDEX（沉积喷流型）、MVT（密西西比河谷型）、VMS（火山块状硫化物型）、浅成热液型及矽卡岩型5类矿床，运用主成分分析（PCA）等机器学习方法，系统解构了In富集的控制要素。

【关键技术】
研究整合了4312组历史数据和1611组新增数据（含云南都龙、广西大厂矿床815组未发表数据），通过双标签体系（矿床类型/In富集程度）分类。采用PCA解析元素相关性，建立Cd-In-Fe三元模型，结合温度计重建成矿温度场。

【主要发现】

1. 数据收集与预处理
   证实"铟窗"仅存在于热液体系：Epithermal矿床中Cd 0.1-1 wt%、Skarn矿床0.1-1 wt%、VMS矿床0.2-1 wt%区间均呈现In峰，而SEDEX/MVT矿床无此现象。

2. 不同矿床类型闪锌矿中In与其他元素的相关性
   发现关键控制要素：

• Epithermal型：In与Fe、Cu、Co正相关（PC1贡献28.82%）
• Skarn型：In与Fe、Mn耦合（PC1 23.72%）
• VMS型：存在独特的In-Sn-Ag组合

1. 铟窗效应的制约因素
   首次识别"铁峰"现象：当Fe>5 wt%时In含量骤降，揭示Fe²⁺
   对晶格置换的抑制作用。证实高温（>300°C）和花岗质流体是In超常富集的前提条件。

2. 结论
   (1) 确立"铟窗"的地质专属性：仅适用于热液矿床，否定了其在沉积型矿床中的普适性；
   (2) 提出多级控制模型：岩浆流体（物质源）-高温（迁移条件）-Cd/Fe比值（晶格捕获）共同控制In富集；
   (3) 发现Fe的"双刃剑"效应：中低浓度Fe促进In置换，高浓度Fe反而抑制。

【科学意义】
该研究突破传统单因素认知，建立首个闪锌矿In富集的多参数判别模型。不仅为关键金属找矿提供新的地球化学标志（Cd 0.2-1 wt%+Fe 2-5 wt%组合），更深化理解岩浆-热液系统中稀散元素的分配规律。提出的"地质专属性"概念对全球铟资源评估具有指导价值，相关方法体系可推广至其他关键金属研究领域。