锡石硫化物矿床中铟超常富集的成矿作用研究——以广西大厂矿田为例

Because of the special physical and chemical properties of shortage, rare and dispersed element indium, it plays an important role to the world economic development. Currently, there isn't the indium independent or dominated deposit in the world. The cassiterite-sulphide ore is one of the major indium-rich deposits. The Dachang ore field, where the indium enriches extremely, is regarded as the best natural research laboratory for the indium mineralization. However, the scant understanding about the indium metallogenic mechanism has always been the major bottleneck restricting the discovery of indium. Therefore, taking the Dachang super-large scale tin deposit as an example, this study involves of fluid geology and geochemistry, ore mineralogy, mineral physics, including physical and chemical conditions, influencing factors, modes of occurrence, enrichment regularity, containing capacity, etc, based on the multidisciplinary theory and method such as deposit geochemistry, petrology, mineralogy, fluid inclusion, mineral microanalysis. Through this study, it is just for the purpose of revealing the ore-forming conditions, metallogenic regularity and abnormal enrichment mechanism, deepening the metallogenic theory, supplying the scientific basis for the sustainable development of the indium.

紧缺、稀有分散元素铟由于其独特的物理和化学性能，对世界经济发展发挥着重要作用。目前，还未见独立铟矿床或以铟为主矿床的报道，锡石硫化物矿床是赋铟的主要矿床类型之一。我国广西大厂矿田分散元素铟富集程度达到超大型矿床规模，是开展有关铟成矿作用研究的最佳天然实验室。然而，对于锡石硫化物矿床中铟富集成矿机制的研究还十分有限，成为制约铟资源发现的重大瓶颈。本项目以广西大厂超大型锡石硫化物矿床为例，围绕铟成矿的物理化学条件与影响因素、铟的赋存形式与富集规律、锡石硫化物矿床的赋铟能力等问题展开研究，具体采用矿床地球化学、岩石矿物学、流体包裹体、矿物微区分析等多学科的理论与方法，系统开展流体地质地球化学、矿石矿物学、矿物物理学等主要研究，揭示锡石硫化物矿床中铟超常富集的成矿条件和成矿规律，阐述铟的超常富集成矿机制，旨在进一步深化分散元素铟的成矿理论，为铟资源的可持续发展提供科学依据。

稀有金属元素铟作为一种战略性金属在现代工业中被广泛应用，然而，目前全球铟的供需矛盾日趋紧张，严重制约了以铟为支撑的社会经济发展。针对分散元素铟超常富集成矿作用研究的不足，按照本项目研究计划任务书，以广西大厂矿田为研究对象，深入研究了分散元素铟的赋存形式与赋存状态，解析了赋铟矿床的成矿流体演化及其源区性质，探索了赋铟矿物的晶格结构及其变化规律，阐述了锡石硫化物矿床成矿作用的深部动力学背景，完成了预定的研究目标并取得了预期的研究成果。（1）解析了闪锌矿物中分散元素铟的富集规律及赋存形式，研究发现，铟与镉进入闪锌矿晶格结构并不相互排斥，而是同步协调的过程，暗示铟与镉进入闪锌矿晶体结构的条件较相似，甚至可能二者于成矿流体中同步迁移与富集。镉含量与闪锌矿晶体常数具有正相关性，而当铟含量小于1000 μg/g时，则与闪锌矿晶胞参数具有一定的正相关性。类质同象可能并不是分散元素铟于闪锌矿中的唯一存在形式，其在一定程度上取决于闪锌矿中的铟含量。（2）揭示了锡石硫化物矿床黄铁矿中分散元素铟的赋存状态及其富集机制，发现铟与镉、铟与铊之间均存在明显的正相关性，但铟与铼之间却表现出负相关性，锌的存在更加有利于分散元素铟的迁移与结晶。（3）大福楼锡矿床主要发育六种流体包裹体类型，包括单相气相包裹体、单相盐水溶液包裹体、两相富蒸汽包裹体、两相富液体包裹体、三相含CO2包裹体以及富NaCl子矿物包裹体。流体形成的主体温度范围为120～150℃、230～270℃以及350～460℃，但主要形成于350～460℃的高温环境。（4）提出大厂锡矿床属于壳－幔联合演化作用的产物，原岩与岛弧物质具有一定的相似性，上地壳和下地壳中的远源可能与俯冲岛弧或洋壳有关，幔源物质发挥了重要作用。该项目研究成果丰富了分散元素铟超常富集成矿的基础理论，对于富铟矿床乃至铟独立矿床的发现具有重要的科学价值。