铟(Indium,In)是一种柔软的银白色金属,因其具有熔点低,沸点高,传导性和光渗透性好、可塑性强的特点,被广泛应用于电子工业、新能源和国防领域,特别是在ITO(Indium Tin Oxides)靶材(用于生产液晶显示器和平板屏幕)制造业中,铟是不可或缺的关键原材料之一。
铟在地壳中的丰度低(0.056×10-6),因其与Sn具有相近的地球化学性质,最容易在与岩浆热液有关的锡矿床中富集。但近年来还报道了贫锡富铟的矿床,说明在贫锡矿床中铟仍可发生超常富集。一些精细的矿物学研究工作还揭示了铟在矿床中的超常富集并非单一因素的结果,往往受控于多种地质过程。
本文对近年来国内外铟矿的研究进展进行了总结,探讨了铟在岩浆-热液系统中的富集过程及铟-锡同步富集的原因,归纳出以下重要认识:(1)铟在岩浆岩中的主要载体是角闪石、黑云母等镁铁质矿物,且铟在角闪石与熔体之间的分配系数更高。因此,镁铁质矿物(尤其是角闪石)的结晶会削弱岩浆的铟矿化潜力;(2)铟在流体中主要配体是Cl-,酸性、高氯的流体最有利于铟的搬运。流体中铜、镉、铁的活度对铟在闪锌矿中的富集有重要控制作用,铜和锌的相对含量制约了独立铟矿物(如硫铟铜矿)的形成;(3)闪锌矿是最主要的载铟矿物,In3+ + (Cu+, Ag+) ↔ 2Zn2+是铟进入闪锌矿的主要方式,但后期的构造/变质事件、流体交代、矿物的分解、Cu+In的扩散效应以及表生的风化/氧化作用,会导致铟的活化和再富集;(4)锡铟同步富集是富铟矿床的显著特点,导致这一现象的根本原因可能是由于二者在表生环境中的活动性弱,易残留在富黏土的沉积岩中,这样的源岩再发生熔融便为Sn-In矿化提供了物质基础。
此外,新近发现在一些贫锡岩浆热液矿床中铟也能够超常富集,其机理尚不清楚。那些因素控制了铟-锡的共生、分离?富集铟和锡的源区是否是导致锡铟矿床形成的前提条件?解决这些问题,需要加强贫锡矿床中铟富集机制的研究,并与富锡矿床进行对比,这对铟资源的高效开发利用和完善铟成矿理论至关重要。
该研究得到国家自然科学基金委“战略性关键金属超常富集成矿动力学”重大研究计划的资助,相关成果以综述文章——“岩浆-热液系统中铟的成矿作用”发表在《矿床地质》 (2021, 40(2):206-220)。全文链接:https://doi.org/10.16111/j.0258-7106.2021.02.002