华南大厂锡多金属矿田闪锌矿中铟的赋存与富集机制研究：以铜坑矿床为例

针对战略性分散元素铟(In)在锡多金属矿床中的赋存状态与富集机制不明的问题，研究人员以广西大厂矿田铜坑矿床为例，通过矿物学与地球化学分析，揭示闪锌矿中In3++Cu+?2Zn2+等耦合置换机制，发现"铟窗效应"（In含量在Cd 0.35-0.45 wt%时骤增），为In资源勘探开发提供理论依据。

　　

【研究背景】
铟(In)作为战略性关键金属，在高科技领域具有不可替代的作用，但其全球分布极不均匀且难以形成独立矿床。中国虽是最大产铟国，却面临供需失衡的严峻挑战。华南大厂锡多金属矿田作为世界级超大型锡矿，伴生铟资源量达8775吨，但长期以来对其赋存规律认识不清。特别是铜坑矿床中，闪锌矿(Sp)作为铟的主要载体，不同世代矿物组合差异显著，铟含量从99ppm到954ppm剧烈波动，这种异常富集现象背后的控制因素成为亟待破解的科学谜题。

【研究方法】
广西某研究团队选取铜坑矿床91号矿体，采用矿相学观察划分Sp1-Sp3三个世代闪锌矿，结合电子探针(EPMA)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)进行原位微区分析，运用GGIMFis地质温度计估算成矿温度。样品采自硅质岩-灰岩中的层状矿体，涵盖硫化物阶段(Sp1)、锡石-石英阶段(Sp2)和锡石-硫化物-石英阶段(Sp3)产物。

【研究结果】

1. 矿物学特征
   • Sp1与黄铜矿(Ccp)、方铅矿(Gn)共生，呈块状构造；Sp2与锡石(Cst)、黄锡矿(Stn)伴生；Sp3与锡石、黄铁矿(Py)共存。
   • LA-ICP-MS剖面显示In、Cu等元素呈平坦分布，证实以类质同象形式存在。

2. 元素地球化学
   • Sp1富集Fe、Cd、Pb、Bi（平均In 99ppm），Sp2-Sp3富集In、Cu、Ga、Sn（In达954-689ppm）。
   • 发现"铟窗效应"：当Cd含量为0.35-0.45 wt%时，In含量呈现数量级增长。

3. 置换机制
   • 确立In³⁺+Cu⁺?2Zn²⁺和(In³⁺,Sn³⁺)+(Cu⁺,Ag⁺)?2Zn²⁺两种耦合置换模式。
   • Cu在所有世代中均与In正相关，而Ag、Sn的影响具世代特异性。

4. 温度控制
   • GGIMFis计算显示Sp1-Sp3形成温度为321-392°C，In富集与温度呈成分依赖性关系。

【结论与意义】
该研究首次系统揭示铜坑矿床闪锌矿中铟的"矿物世代控富集"规律，阐明温度-成分耦合控制机制，建立的(In+Cu)?2Zn置换模型为全球同类矿床研究提供范式。发现的"铟窗效应"指示Cd含量可作为找矿标志，而Sp2世代（In>900ppm）的识别为高品位铟资源靶区圈定提供依据。研究成果发表于《Journal of Asian Earth Sciences》，对保障我国关键金属资源安全具有重要战略价值。