赛什塘-日龙沟铜锡矿田中铟的富集规律及成矿条件

With the widespread use of indium in high-tech products, indium resource and metallogenesis have caught much attention in geological studies. This project aims to study the enrichment and ore-forming conditions of indium in Saishitang-Rilonggou copper-tin orefield in Qinghai Province, characterized by the presence of roquesite-greenockite-stannoidite-bornite assemblage. On the basis of the geological investigation and microscopic observation, the distribution of indium in various types of ores will be determined using induced coupled plasm mass spectroscopy (ICP-MS); The contents of indium in ore minerals will be analyzed by laser ablation induced coupled plasm mass spectroscopy (LA-ICP-MS). Mineralogy of indium mineral will be studied with electron probe microanalyzer (EPMA) and micro-X-ray diffractometer. The nature of ore-forming fluid for indium mineralization will be revealed through the measurements of temperature, pressure and composition of fluid inclusions. The ore-forming source of the deposit will be traced by determinations of S-O-H stable isotopes of the main minerals. Finally, the physico-chemical conditions and enrichment regularity of indium in the skarn copper-tin deposits will be discussed. This study will fill up the gap of indium sulfide mineralogy in China and deepen the understanding of indium geochemistry during the metallogenic process of the skarn deposits, and play a practical role on indium recovery in copper tin deposits as well.

随着铟在高科技产品中的应用不断扩大，铟资源及其成矿作用在地学研究中得到了广泛关注。本项目以具有独特的硫铜铟矿-硫镉矿-似黝锡矿-斑铜矿组合的青海赛什塘-日龙沟铜锡矿田为对象，开展铟的富集特征及成矿条件研究。项目在野外矿床地质调查、取样及光学显微镜观察的基础上，应用等离子质谱分析技术查明铟在各类矿石的含量分布；采用激光剥蚀等离子质谱微区分析确定单矿物中铟的富集特征；采用电子探针微区成分分析和X射线微区衍射技术开展独立铟矿物的矿物学研究；通过流体包裹体温压测试及激光拉曼组分分析查明铟富集的成矿流体性质；通过分析成矿阶段矿物的S-O-H稳定同位素组成，查明铟成矿物质来源特征。最后根据矿物组合热力学分析阐述铟富集和铟矿物形成的物理化学条件，揭示矽卡岩型铜锡矿床铟的富集规律。项目将填补国内铟的硫化物矿物研究空白，并深化铟富集机制的认识，同时对提高铜锡矿床铟资源回收利用具重要实际价值。

铟作为液晶显示器、焊料、半导体材料和太阳电池等科技产品的重要原料，需求量逐渐上升。铟被许多国家和组织被列为关键和战略性矿物资源。本项目以我国西北赛什塘-日龙沟矽卡岩型铜锡矿床为主要研究对象，同时对比了矽卡岩型锡矿床和矽卡岩型铜矿床，系统开展了矽卡岩型矿床中铟的资源分布规律、矿石矿物学及铟矿物研究，探讨了矽卡岩型矿床铟富集成因及富铟矿床的分类。研究显示赛什塘-日龙沟矿田中赛什塘铜矿床、铜峪沟铜矿床、日龙沟铜锡矿床，矿石中铟品位逐渐增高，平均品位分别为12.7ppm (n=19)，28.37ppm (n=13)和36.15ppm(n=18)，资源量分别为30吨，66吨和40吨。矿田中铟主要赋存闪锌矿中，局部发育含铟的矿物中，如硫铟铜矿、似黝矿锡和黝锡矿。在赛什塘矿床的斑铜矿-黄铜矿矿石中发现了独立硫铟铜矿、似黝锡矿、含锌硫镉矿等罕见矿物。硫铟铜矿是少见的铟的独立矿物，赛什塘矿床的硫铟铜矿为国内首次报道该矿物。硫铟铜多产于斑铜矿与脉石矿物的边界上或斑铜矿中，矿颗粒较细，约为1-6μm，形态为不规则状，电子探针显示化学组分为Cu28.11%，In41.56%，Fe2.03%，S26.67%，及微量锌和镉，矿物化学式为Cu1.06Fe0.09Zn0.01In0.87S2。此外，铟闪锌矿在对比的矽卡岩型锡矿床（野鸡尾矿床）中被发现，大小 10-20 μm, 与黄铜矿关系密切，电子探针分析显示Zn(37.47-40.79%)，Fe (11.11-11.66%)，In(8.69-10.05%)，Cd(0.36-0.47 %)，Fe(11.11-11.66%)，Cu(6.41-7.89 %)，少量的Cd，矿物化学式为 (Zn0.61Fe0.20Cu0.11In0.08)S0.99，该闪锌矿为国内报道的铟含量最高的闪锌矿。铟闪锌矿另外一个特征点是铜含量很高，为铟在闪锌矿中Cu++In3+<——>Zn2+的类质同象替代提供有利证据。根据赛什塘-日龙沟矿田各矿床铟含量的差异，结合矿床构造历史背景以及矿床特征，认为赛什塘-日龙沟矿田铟的富集与火山活动有密切的关系。此外，相对常见的富锡的铟矿床，贫锡型矿床被识别出来，其中七宝山便是其中一实例。贫锡型铟矿床的提出将为铟的成矿研究提供了新的思路。