分散元素铟富集的矿床类型和矿物专属性

摘要：文章研究了我国一些铁锰矿床、铜矿床及铅锌硫化物矿床矿石及矿物中铟的含量变化特点，发现In在不同类型的铅、锌、铜、铁、锰等矿床中并不大量富集，在这些矿床中矿石平均叫ωIn大都低于10×10^-6；在锡石硫化物矿床和富含锡的铅锌多金属矿床中，矿石中ωIn平均可达80×10^-6以上，这类矿床中铟的工业储量可达数百吨甚至数千吨，80％以上的铟都富集在闪锌矿中。研究结果表明，铟的富集成矿具有矿床类型和矿物专属性，这种专属性对铟资源的寻找与利用具有重要意义。

关键词：地球化学；矿床类型；铟；富铟矿床；专属性；综述

铟是地球上最稀少的元素之一，其地壳丰度仅为0．04×10^-6(黎彤等，1990)。通常认为，铟以分散状态存在于其他元素组成的矿物中，很难独立形成具有工业意义的矿床(刘英俊等，1984)。我国对铅锌硫化物矿石中In的工业利用标准厘定为5×10^-6～10×10^-6 (全国矿产储量委员会办公室，1987)，其下限与金矿床工业开采的品位一致，也说明In元素的稀有性。近年来的研究表明，In的富集有一定的规律可循，虽然目前尚未发现只有In本身可以利用而无其他可利用元素的真正意义上的独立In矿床，但是，它却大量富集于特定类型的矿床和少数几种其他元素组成的矿物中，可以构成大型乃至超大型共(伴)生铟矿床(Zhang，1998)。

1 铟富集的矿床类型专属性

1．1 我国不同类型矿床中铟的含量特征

据笔者对国内数十个铅锌矿床(包括沉积改造型及热水沉积层状矿床、产于火山岩中的矿床、与岩浆作用有关的矿床如夕卡岩型、岩浆热液型矿床)的调查和研究，绝大多数矿床的矿石平均叫ω1×10^-6~20×10^-6(表1)。不难看出，不同类型的铅锌矿床中In的富集程度并不高。一个拥有1亿吨矿石量的铅锌矿床，平均ωIn按10×10^-6计，其金属量仅1000t，而铅锌金属量(Pb+Zn品位按5％计)肯定达到超大型规模(Pb+Zn储量大于500万吨)。

我国不同类型的铜矿床也不富集In。表1中德兴、城门山、武山、金满、羊拉、拉么等铜矿床矿石的ωIn平均在4×10^-6～9×10^-6之间。

刘英俊等认为，赤铁矿石中In的平均品位可达0．1％，这样的铁矿床可作为In矿床单独开采(刘英俊等，1984)。实际上，这种富In的铁矿床是很少见的，通常仅见于某些富In的锡石硫化物矿床氧化带(全国矿产储量委员会办公室，1987)，但很少能形成大的In矿床，如广东金子窝锡多金属矿床氧化带中的氧化铁矿石，叫I最高可达0．3％，但In金属量并不能构成大规模的工业矿床。而贫In的硫化物矿床氧化带，In的含量很低，如广东大降坪硫化物矿床上部氧化带型铁矿床中ωIn平均仅为4×10^-6。石录铁矿、镜铁山式铁铜矿床、鞍山式铁矿的分析结果显示，矿石ωIn低于3×10^-6 (表1)，说明铁矿床不是In元素的富集场所。

湖南桃江、贵州遵义等处的大型锰矿床的分析资料(表1)显示，锰矿石的ωIn在0．1×10^-6～3×10^-6之间，有些样品甚至检测不出In。另外，很多矿床还缺乏系统深入的研究，现有的零星资料显示，金矿床不含具有工业意义的In，ωIn一般为n×10^-6。资料显示，赣南17处钨锡矿床ωIn均小于10×10^-6(中国科学院地球化学研究所，1979)。

与以上不同的是，富锡硫化物矿床中相当富集铟，矿石平均ωIn在80×10^-6以上(表1)从表1可以看出，有两类矿床可以构成共(伴)生铟矿床。一类为锡石硫化物矿床，如大厂矿田长坡一铜坑锡锌锑矿床的In储量达4600t以上，矿石平均ωIn为95×10^-6，外围还有大福楼、宝坛等富铟矿床，矿田内的100号矿体，平均ωIn达310×10^-6 (黄文振，1999)，黄民智等(1988)的研究也证实了这一点。云南都龙锡锌矿床仅曼家寨一个矿段铟储量就达3500t以上，矿石平均ωIn为139×10^-6。个旧锡矿的铟储量达2500t左右。另外，金子窝、锯板坑等都是富In锡石硫化物矿床。值得关注的是，据陈学明等电子探针测定结果，云南白牛厂锡多金属矿床浅色锡石中In2O3含量最高达4．41％，平均2．75％，闪锌矿中富铟(陈学明等，1998)，因此，该矿床也是一个潜在的铟资源。据笔者对内蒙古东部的大井等锡多金属矿床少量样品进行的初步研究，发现该地区的该类矿床也含有很高的铟。另一类为含锡的铅锌多金属矿床，锡除少量以锡石状态产出外，部分锡以黄锡矿形式存在，另一部分锡分散存在方铅矿等矿物中。如内蒙古孟恩陶勒盖矿床，是一个产于花岗岩基中心部位断裂带中的含锡多金属矿床，铜铅锌金属量均为小型规模，银达大型规模，铟储量达400t以上，矿石平均ωIn大于118×10^-6。该矿床与其他铅锌矿床最明显的不同之处在于含有2000多吨可综合回收的锡。另外，如云南澜沧老厂、巧家，湖南香花岭、七宝山以及青海锡铁山等矿床也都是含锡富铟铅锌矿床的例子，只不过这些矿床中铟的品位比前面列举的矿床中的铟低2～4倍，铟的金属总量也仅数十吨到百吨。

1．2铟富集的矿床类型专属性

图1清楚地显示了不同类型矿床平均含量的变化。显然，最富铟的矿床是锡石硫化物矿床和富锡的铅锌矿床。在国内，大厂矿田的铜坑。长坡、大福楼、宝坛等矿床，云南都龙、个旧锡铅锌矿床，广东金子窝、锯板坑锡石硫化物矿床以及内蒙古的孟恩陶勒盖含锡银铅锌矿床等，都是富铟矿床。日本、美国、俄罗斯、瑞典等国家的富铟矿床也都不同程度地富含锡(Kiefteta1．，1990；Muraoeta1．，1991；Yieta1．，1995)。这说明锡在铟的富集中可能起着某种重要作用。

图2表示不同类型矿床中In与Sn的关系。可以看出，不同类型矿床中，In与Sn具有同步增长的关系，既使在贫In的铁、锰、铜、铅锌矿床中也是如此。在岩浆热液型、夕卡岩型及火山岩型铅锌矿床中，如湖南七宝山、青海锡铁山矿床及湖南东坡矿田的矿床矿石In和Sn含量明显高于其他同类型铅锌矿床。

同处于大厂矿田的矿床，含锡低的矿床中In含量也低，如拉么铜锌矿床锡不具工业意义，In含量比长坡一铜坑低得多，后者的叫l是前者的5～10倍，剪猪坡雌黄铁矿不富sn也不富In。队上证据说明，In元素富集具有矿床类型的专属性。也就是说，In主要富集在锡一锌(铅)硫化物矿床中。

2 铟富集的矿物类型专属性

2．1 铟的独立矿物

到目前为止，共发现In的独立矿物9种，它们是：铟石(FeIn2S4)、硫铜铟矿(CuInS2)、硫铜铟锌矿[(Cu，Fe)2Zn(In，Sn)S4]、自然铟(In)、铟铂矿(PtIn)、大庙矿(PtIn2)(於祖相，1997a)、伊逊矿(Pt3In)(於祖相，1997b)和羟铟石[In(OH)3]。

Nicolas等于1999年报道，在法国Montgros铅锌矿中发现了Laforetite(AglnS)。另外，Rovalenker等于1993年发现了3种未定名的In矿物：ZnCdIn2S7、ZnCdIn2S5和CdInS4(Rovalenkereta1．，1993)。

日本Nakakoshi多金属矿床中的Cu-Zn-Fe-In-Sn-S系列矿物ωIn最高可达l6．3％，闪锌矿ωIn达1．8％(]rSushimaeta1．，1999)。铟独立矿物中，铟铂矿、大庙矿和伊逊矿发现于我国河北大庙铂族元素矿床中，羟铟石发现于锡石硫化物矿床氧化带中，其余矿物发现于富铟矿床中。这些矿物在自然界罕见，数量非常稀少。由此不难看出，In在矿床中并非以独立矿物为主要存在形式。李锡林等(1994)对大厂矿田所做的大量矿物学研究表明，长坡一铜坑矿床虽然含铟相当高，但未见In的独立矿物，90％以上的In都在闪锌矿和少数几种含锡的硫盐矿物(黄锡矿等)中，In在其中的含量都达不到参加矿物命名的要求。

2．2 铟富集的矿物类型专属性

表l中列出了多金属硫化物矿床中闪锌矿的In含量，为了方便对比，将几个典型矿床中主要矿物的In含量汇总于表2。

由前面的讨论可知，Sn与In有着某种目前还不完全清楚的密切关系，但是，在绝大多数富In矿床中，In并不大量进入锡的最主要工业矿物——锡石中，如广东金子窝矿床锡石中ωIn为42×10^-6，铜坑-长坡矿床锡石中ωIn为6×10^-6。笔者最新的分析结果显示，个旧锡矿锡石ωIn为(25～50)×10^-6(3个样品)，锯板坑矿床锡石样品平均ωIn23×10^-6(2个样品)，厚婆坳矿床中锡石的ωIn(19～38)×10^-6(3个样品)，这与杨世瑜(1990)对滇东南和我国其他一些锡矿床中锡石具有低In含量的结论一致。就目前所知，唯一的例外是白牛厂矿床的浅色锡石，含In2O3高达2．75％(陈学明等，1998)。显然，绝大多数矿床中的锡并不是In的主要载体矿物。

从矿物中In的含量及所占In总量的比例来说，闪锌矿是富In矿床中富集In的最主要对象。如大厂矿田的几个矿床，闪锌矿的ωIn比其他硫化物矿物的ωIn高出2～3个数量级。笔者用ICP—MS检测出这些矿床中的闪锌矿ωIn最高达3800×10^-6。目前研究比较详细的孟恩陶勒盖、金子窝、都龙等矿床，80％甚至更高比例的In都在闪锌矿中。贫In的铅锌矿床如香夼、佛子冲等，闪锌矿的铟含量与方铅矿、黄铁矿等相差并不那么悬殊，最高：达一个数量级，却比富In矿床中闪锌矿低2个数量级。佛子冲、香夼等矿床中闪锌矿含的ωIn与其他矿物相差不大。

从表1看出，单纯的铅锌矿床中，闪锌矿含铟很低，如与岩浆活动和火山活动有关的桃林、小铁山、五部等矿床，闪锌矿ωIn低于20×10^-6；与沉积或改

造作用有关的金顶柴河、高板河、渔塘、杉树林、凡口等矿床，闪锌矿ωIn大多低于10×10^-6。比较而言，与岩浆或火山活动有关的矿床中闪锌矿ωIn比沉积或改造成因矿床中的闪锌矿略高，这也印证了In富集成矿需要较高温度的观点(刘英俊等，1984)。将表1中不同类型闪锌矿中的In分别对应于Zn和Fe作图，发现In与这两个主元素之间不存在消长关系，而矿石In含量与成矿温度的关系如图3所示，从沉积岩中的铅锌矿床一铜矿床一火山岩中的铅锌矿床→岩浆热液铅锌矿床，成矿温度从190℃升高到350℃，矿石中铟的平均含量有所升高，而富铟矿床的成矿温度从250℃至320℃。在富铟矿床中，In的富集具有一定的规律性，即大量的In富集在闪锌矿中，其他矿物含In低，这种规律性可以称作In富集的矿物类型专属性。由此也可以得出另一个结论，即在含锡硫化物矿床中，只有当闪锌矿大量存在时，才有可能使In大量富集起来，进而形成共(伴)生In矿床。In元素的这一富集特点决定了其不能单独开采，只需从Zn的冶炼过程中回收即可。如果闪锌矿少，也很难形成In的工业富集，如内蒙古额仁陶勒盖银矿床中的闪锌矿ωIn在300×10^-6～800×10^-6之间，但闪锌矿在该矿床中量少，因而In的总金属量很小；赣南一些钨锡矿床中闪锌矿ωIn高达百分之几，但在这些矿床中，闪锌矿为微量矿物，因而矿床的In品位很低，In金属量远达不到矿床级规模。刘英俊等(1984)认为，富含In的矿物在晶体结构上的一个共同特点是，它们都具有四面体结构。由此推断，含锡的热液体系有利于In的富集与迁移，因而In在成矿溶液中能够达到较高的浓度，而在沉淀过程中，In与Sn分道扬镳，大量进入具有四面体结构的闪锌矿中。

 3 铟矿床的区域分布特点

我国的富铟矿床主要分布在广西、云南、内蒙古和广东，它们的In储量占全国In储量的80％以上，并且以大矿为主(Zhang，1998)。其他地区的矿床无论是In品位还是In储量都远低于上述四省(区)的矿床。如湖南香花岭、七宝山、青海锡铁山、江西银山等矿床，闪锌矿ωIn一般低于200×10^-6，单个矿床的铟储量一般小于200t。

富铟矿床的这种地区性分布，从构造环境来说，正好是古陆边缘位置，扬子地块南一西南缘是我国最重要的大型一超大型富铟矿床的分布区，位于华北地块北缘的内蒙古东部地区，已知孟恩陶勒盖矿床铟储量达大型规模，区内还存在许多富锡的铅锌硫化物矿床，已证实有3个富锡的铅锌矿床为富铟矿床(盛继福等，1999)。另外，大井等锡多金属矿床也富In，区域上In的地球化学背景值高，有可能成为一个富铟矿床的大型集中区。

从富铟矿床的成因类型来看，主要可以分为两类：其一为以海底喷流沉积成矿作用为主的矿床，如大厂、都龙、白牛厂等矿床，不少研究都提供了这些矿床海底喷流沉积成矿的证据(陈学明等，1998；张起钻，1999；刘玉平，1999)。但是，这些矿床或多或少都受到了中一酸性岩浆作用的影响，因此，铟的来源可能是复杂的；另一类矿床与岩浆作用关系更密切，如孟恩陶勒盖、锯板坑、厚婆坳、个旧等矿床，这类矿床的铟来源可能主要与岩浆作用有关。

4 结 论

(1)In元素可以形成具有工业价值的共(伴)生矿床。

(2)铟的富集成矿具有矿床类型专属性。即构成工业富铟矿床的矿床类型以富锡的硫化物矿床为主，找到富锡的硫化物矿床也就意味着找到了富铟矿床。

(3)在富铟矿床中，In的富集具有矿物类型专属性，即80％以上的In都富集在闪锌矿中。(4)我国的富铟矿床具有地区性集中分布的特点，即主要分布在华北地台北缘和扬子地台南一西南缘，这两个地区分布的富铟矿床的In资源量可达大型超大型规模。

(5)构成富铟矿床至少要具备以下两个条件：①锡石硫化物矿床或含锡铅锌矿床的存在；②闪锌矿大量堆积。

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