（构造地质学专业论文）广西大厂锡矿铟的赋存状态及其成因机理研究.pdf

桂林理工大学硕士学位论文 摘要 铟是稀有元素之一，通常认为铟以分散状态存在于其他元素组成的矿物中，很难形成 独立的具有工业意义的矿床。铟是广西大厂锡矿所有伴生元素中最重要且最具经济意义的 稀有元素。 本次研究在详实的野外地质调查工作基础上，运用岩( 矿) 石地球化学、同位素地球 化学等研究方法，采用光学显微镜、电子探针和等离子质谱仪等手段对广西大厂锡矿铟的 赋存状态及其成因机理进行了较为深入的研究，取褥了以下结论或认识： l 、大厂含铟锡多金属矿床主要划分富锡硫化物矿床和矽卡岩型锌铜矿床。岩( 矿) 石地球化学研究表明，长坡一铜坑矿床灰岩中铟的含量为7 1 1 8 p g g ，硅质岩为3 8 9 8 p g g ， 泥岩为0 0 6 7 9 9 g ，花岗斑岩为0 1 9 5 9 9 g ，闪长玢岩为0 1 4 1 x g g ，辉绿玢岩为0 1 2 9 9 g ；巴力 一龙头山矿床灰岩中铟的含量为0 0 8 5 i t g g ，硅质结核为0 0 5 9 9 g ：拉么矿床黑云母花岗岩 中铟的含量为0 0 6 5i t g g ，矽卡岩为5 6 2 i _ t g g 。长坡一铜坑富锡硫化物矿床中铟的含量为 3 3 1 1 t g g ，巴力一龙头山富锡硫化物矿床铟的含量为5 3 2j t g g ，拉么矽卡岩型锌铜矿床铟的 含量为3 3 5 5 t g g 。富锡硫化物矿床铟含量高于矽卡岩型锌铜矿床铟含量。 2 、闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂和脆硫锑铅矿等硫化物和硫盐矿物以 及锡石等氧化物的电子探针成分结果表明，大厂含铟多金属矿床铟主要以类质同象形式赋 存于原生矿物闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿和毒砂中，尤其闪锌矿中最为富集。长坡一铜坑矿 床闪锌矿中铟含量o 0 7 4 w w , ，黄铁矿为o 0 0 6 w t ，毒砂为0 0 0 4 w t ，黄铜矿为0 0 2 4 w t ： 巴力一龙头山矿床闪锌矿中铟含量0 0 7 2 6 w t ：拉么矿床闪锌矿中铟含量0 0 6 6 8 w t ，黄 铁矿为o 0 0 9 w t 。 3 、大厂含铟锡多金属矿床中铟富集主要在矿床成矿的早阶段和高温情况下，并且表 现为层状矿体中铟的含量大于其它类型的矿体，而同一矿体中铟的含量与深度成正相关关 系。闪锌矿中铟与锌和铁正相关，与镉负相关，而与锡、铜和砷等关系不明显。 4 、碳酸盐碳、氧同位素和硫化物硫同位素结果显示，硫、碳和氧来自岩浆和围岩地 层。不同类型岩石的地球化学研究表明，铟主要来自于岩浆，可能与岩浆源区富铟有关。 5 、综合大厂锡矿矿床地质背景、成矿流体和成矿物质来源以及成矿时代，大厂锡矿 铟的成因机理可能为：燕山期构造运动使富铟的岩浆源区熔融产生岩浆。在岩浆上侵过程 中，由于分异作用，热液流体从岩浆中出溶出来，并萃取岩浆中的成矿元素( i n 、s n 和z n ) 形成含铟成矿热液。在向上迁移过程中，由于物理化学环境的变化以及周围围岩性质的差 异，导致在大厂锡矿形成不同类型的热液矿床，以及造成铟在不同类型矿床中富集的差异。 关键词：锡多金属矿床铟赋存状态成因机理广西大厂 桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i n d i u mi so n eo fr a r ee l e m e n t so nt h ee a r t h g e n e r a l l ys p e a k i n g ，i n d i u mi sd i s p e r s ee s t a t e c o n s i s ti nm i n e r a lw h a tm a k eu po t h e re l e m e n t t h i si sv e r yd i f f i c u l t yt h a tu n a t t a c h e dt om a k e i n d u s t r y m e a n i n gd e p o s i t i n d i u mi sa b o v ea l le c o n o m y m e a n i n ge l e m e n to nt h er a r em e t a lo f a e e r e t eo nd a c h a n go r ef i e l d t h er e s e a r c hb a s i n go nt h ed e t a i l e do p e nc o u n t r yg e o l o g i c a l i n v e s t i g a t i o n ，u s i n gt h e p e t r o g e o c h e m i s t r y , i s o t o p i c - g e o c h e m i s t r y a n do t h e rr e s e a r c h m e t h o d ，a d o p t i n g t h e o p t i c a l - m i c r o s c o p e ，e m p a ，m a s ss p e c t r o g r a p ha n do t h e ri n s t r u m e n t a l i t y , m a d ead e e ps t u d yt o t h ee x i s t e n c es t a t ea n do r e - f o r m i n gm e c h a n i s mo fi n d i u mi nt h ed a c h a n go fg u a n g x i a b o u t g e o s t r u c t u r e ，g e o l o g yo fd e p o s i t s ，m i n e r a l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i co fr o c ka n do r ea n di t s g e o c h e m i s t r ys i g n i f i c a n c e ，a n dh a so b t a i n e db e l o wm a i nc o n c l u s i o no rt h eu n d e r s t a n d i n g ： 1 、d a c h a n gi n d i u ma n dt i n - p o l y m e t a l l i cd e p o s i tc h i e f l yh a sb e e nd e v i d e dt ob er i c h t i n - s u l f i d ed e p o s i ta n ds k a m i z a t i o nz i n c o p p e rd e p o s i t t h er e s e a r c ho nt h et i n p o l y m e t a l l i c d e p o s i t sw a l lr o c ko fd a c h a n gi n d i u ma n dt i n - b e a r i n gb yu s i n gt h ea n a l y s i sm e t h o do f l i t h o g e o c h e m i s t r yo ro r eg e o c h e m i s t r ys h o w st h em i n e r a lc o n t e n t ：i n d i u m7 118 1 咀g gl i m e s t o n e ， s i l i c ar o c k3 8 9 8 p g g ，m u d s t o n e0 0 6 7 1 x g g ，g r a n i t e p o r p h y r y0 1 9 5 1 x g g ，q u a r t zd i o r i t eo 1 4 p g g , d i a b a s e p s i l i c e o u sc o n c r e t i o no r p h y r i t e o 12 p , g gi nc h a n g p o t o n g k e nd e p o s i t ，a n di n d i u m 0 0 8 5 肛g g ，s i l i c e o u sc o n c r e t i o n0 0 5 1 x g gi nb a l i l o n g t o ud e p o s i tl i m e s t o n e ，t h ec o n t e n to f i n d i u mi s 0 0 6 5 i t g ga tt h eb i o t i t e g r a n i t e s k m5 6 2 r t g gi nt h el a m od e p o s i t t h er e s e a r c h s h o w st h em i n e r a lc o n t e n t ：i n d i u m3 31i t g gi nc h a n g p oc o p p e rg a l l e r yd e p o s i t , i n d i u m3 3ll x g g i nl a m os k a m i z a t i o nz i n c o p p e rd e p o s i t t h ei n d i u mc o n t e n ti nt i n - b e a t i n gs u l f i d ed e p o s i ti s h i g h e rt h a ni ns k a m i z a t i o nz i n - c o p p e rd e p o s i t 2 、a n a l y z i n gt h ec o m p o s i t i o no fd a c h a n gi n d i u ma n dt i n - b e a r i n gp o l y m e t a l l i cd e p o s i t s y s t e mb yu s i n ge m p a ，t e s t i n gt h es p h a l e r i t e ，p y r i t e ，c h a l c o p y r i t e ，a r s e n o p y , s u l f i d eo f j a m e s o n i t e ，s u l f o s a l ta n dc a s s i t e r i t eo x i d e ，a n dt h e r ea l e3 5 2m e a s u r i n gp o i n t sa l lt o g e t h e r t h e r e s e a r c hs h o w st h a td a c h a n gi n d i u ma n dt i n b e a r i n gd e p o s i tc h i e f l yo c c u l t c sw i t h i n p r i m a r y o r es p h a l e r i t e ，p y r i t ea n dc h a l c o p y r i t ei ni s o m o p hf o r m ，e s p e c i a l l ye n r i c h e si nt h es p h a l e r i t em o s t 1 1 l er e s e a r c hs h o w st h em i n e r a lc o n t e n t ：i n d i u mo 0 7 4 w t ，s p h a l e r i t e0 0 0 6 w t ，e h a l c o p y r i t e o 0 0 4 w t ，p y r i t e0 0 2 4 w t i nc h a n g p o t o n g k e n g ，i n d i u m0 0 7 2 6 w t i nb a l i - l o n g t o u s h a n s p h a l e r i t ed e p o s i t ，i n d i u m0 0 6 6 8 w t ，p y r i t e0 0 0 9 w t i nl a m os p h a l e r i t ed e p o s i t 3 、t h ei n d i u mi nd a c h a n gb e a r i n gi n d i u ma n dt i n - p o l y m e t a l l i cd e p o s i tm a i n l ye n r i c h e si n t h ee a r l ys t a g eo r ef o r m i n ga n dt h eh i g ht e m p e r a t u r e ，a n dt h ei n d i u mc o n t e n ti nt h eb e d d e do r e i i 桂林理工大学硕士学位论文 b o d yi sh i g h e rt h a ni n o t h e ro r eb o d ys h a p e ，a tt h es a m et i m et h ec o n t e n th a sp o s i t i v e c o r r e l a t i o n s 、析mc o n c e n t r a t i o ni nt h es a m eo r e b o d y t h ec o n c l u t i o nh a sb e e nb r o u g h tf r o m a n a l y s i so ft h er e l e v a n c eb e t w e e ni n d i u ma n do t h e re l e m e n t s t h a tt h ei n d i u mh a sp o s i t i v e c o r r e l a t i o n s 、析t hz i n ca n di r o na n dh a sn e g a t i v ec o r r e l a t i o n sw i t hc a d m i u m h a si n d i s t i n c t r e l a t i o n s h i p 诵t ht i n ，c o p p e ra n da r s e n i c 4 、t h er e s u l ts h o w st h a ts u m d ，c a r b o na n do x y g e na r ef r o mm a g m aa n dw a l lr o c k ，t h r o u g h t h er e s e a r c ho nt h ei s o t o p i co fs u r f u l ，c a r b o na n do x y g e ni nt h ec a r b o n a t e a f t e rs t u d y i n ga l l k i n d so fr o c kg e o c h e m i s t ye d u c i n gt h a tt h ei n d i u mi sm a i n l yf r o mm a g m a t h i si sl i k et oh a s r e l a t i o nw i t hs o u r c eo f m a g m ai ne n r i c h e di n d i u m 5 、a f t e rc o m p r e h e n s i v l y s t u d y i n g t h e r e g i o n a l ，g e o l o g i c a lb a c k g r o u n do fd e p o s i t ， o r e f o r m i n gf l u i d ，o r e - f o r m i n gr e s o u r c ea n do r e f o r m i n ge p o c h ，t h ei n d i u mm e c h a n i s mi n d a c h a n gt i i l - b e a r i n g o r eh a sb e e np r o p o s e dt h a ty a n s h a n i a nt e c t o n i cm o v e m e n tm a d et h e e n r i c h i n gi n d i u ms o u r c et om e l ta n dp r o d u c et h ee n r i c h i n gi n d i u mm a g m a t i c i nt h ep r e c e s so f m a g m a t i cr i s i n g ，b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n t i a t i o n , f l u i dd e r i v e df r o mm a g m a t i ca n de x t r a c t i n g o r e - f o r m i n ge l e m e n t s ( i n ，s n ，z n ，e t c ) t ob eo r e - f o r m i n gh o s ti n d i u mh y d r o t h e r m a l i nt h e p r o c e s st h a tt h eh y d r o - l i q u i di su p w a r d sm o v i n g ，t h ee n v o r i m e n to fp h y s i c a lc h e m i s t r yi s c h a n g i n ga n dt h ec h a r a c t e ro fw a l lr o c ki sd i f f e r e n t ，w h i c hl e a d st of o r mt h ed i f f e r e n ts t y l e h y d r o t h e r m a ld e p o s i t si nt h et i l l - b e a r i n go fd a c h a n g a to n et i m e ，t h eo r e - f o r m i n ga c t i o nc a u s e d t h ec o n t e n ta r ed i f f e r e n c eo fa l lk i n d so fh y d r o t h e r m a ld e p o s i t k e yw o r d s ：t i n p o l y m e t a l l i cd e p o s i t s ，i n d i u me l e m e n t ，e x i s t e n c es t a t e ，o r e - f o r m i n g m e c h a n i s m ，d a c h a n g i i i 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 毡a 新卜 - 。，一 、矗9 f 移 ，一| 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和 借阅。本人授权( 学校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并 通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 签字日期： ，吵年 主日 桂林理工大学硕士学位论文 0 1 选题的依据及研究意义 序论 铟是一种稀有金属元素，在地壳中含量非常低，其丰度与银的丰度相近( 为0 1 9 9 g ) ， 是自然界最稀少、不易形成独立矿物的元素之一( 涂光炽，2 0 0 3 ：黎彤等，1 9 9 0 ) ，其主 要地球化学参数见表o 1 。18 6 3 年德国人f e r d i n a n dr e i c h 和h i e r o n y m u st h e o d o rr i c h t e r 在 研究f r e i b e r g 矿床锌矿石中首次发现了铟( r e i c ha n dr i c h t e r ，1 8 6 3 ) ，并测得闪锌矿中铟 的含量为0 1 w t ，随后w i n k l e r ( 1 8 6 5 ) 测得f r e i b e r g 多金属硫化物矿脉中铟的含量为 0 4 4 8 w t 。虽然对铟的研究工作始于上世纪5 0 年代，但是，由于铟分布的局限性及其在 地壳中丰度较小，对铟矿地质以及铟资源分布情况还不十分了解；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( m u r a oa n df u r u n o ， 1 9 9 0 ：s c h w a r t z s c h a m p e r aa n dh e r z i g ，1 9 9 9 ；刘英俊等，1 9 8 4 ；李晓峰等，2 0 0 7 ) 。 表o 1 铟的地球化学参数 据刘英俊等，1 9 8 4 铟作为一种稀有金属，在超导材料、船舶制造工业以及高精端技术( 如半导体材料、 太阳能电池、液晶显示器) 中具有不可替代作用；同时，在可熔性合金和焊接材料、高速 信号处理机、i t o ( 透明电极) 以及齿科材料等方面也有着广泛的应用前景。由于应用前 景广泛和需求的不断扩大，铟的价格也由1 9 9 5 年初的1 3 1 美元公斤上升至1 2 0 0 5 年的1 0 0 0 美 元公斤。o n e i l l ( 2 0 0 6 ，口头报告) 预测今后几年铟的每年供需差额将近3 0 0 吨，铟的价 格总体会进一步上涨。在我国，直到上世纪9 0 年代初期，才开始重视铟的回收和利用，铟 的深加工无论在规模上，还是在质量上，都与日本、美国等发达国家有很大的差距。为了 保证我国铟产业的合理、健康发展，增强国际竞争力，必须保证铟资源的持续稳定供给。 因此，寻找新的铟矿产资源势在必行，以弥补当前供需矛盾的不平衡。然而，当前国内外 对含铟矿床研究还停留在铟的矿物学、经济价值和社会价值方面，而对含铟矿床的赋存状 态及其成因机理研究则现对较少，在某种程度上，严重制约了对铟矿床的勘查工作。因此， 加强对含铟矿床铟的地质特征、赋存状态和成因机理研究，不仅具有重要的经济价值，而 且也有利于指导开展铟矿床的勘查和开发。 桂林理工大学硕士学位论文 对赋含铟的锡矿床研究一直是国内外地质学者关注的热点。在大多数含铟锡矿床中， 铟主要与锌和锡的矿物有关，但是它主要是在锌的冶炼工程中作为副产品来回收，并且已 知的铟资源主要与富锌和锡的矿床有关( r o s k i l l ，1 9 9 6 ；m u r a oa n df u r u n o ，1 9 9 0 ) 。近几 年，虽然也在铜矿床中也发现了部分铟资源，如加拿大的m o u n tp l e a s a n t 矿床、葡萄牙的 n e v e sc o r v o 多金属矿床( b e n z a a z o u ae ta 1 ，2 0 0 3 ；s i n c l a i re ta 1 ，2 0 0 6 ) 以及日本的黑矿 矿床( i s h i h a r aa n de n d o ，2 0 0 7 ) 等。但相对于铜钨锡铅锌等矿床来说，铟矿床的有关基础 地质研究工作还十分有限( k o v l e n k e re ta 1 ， s c h a m p e r aa n dh e r z i g ，19 9 9 ；s i n c l a i re ta 1 ， 刘大春等，2 0 0 5 ；伍永f f l 等，2 0 0 5 ) 。 19 9 3 ；h a n n i n g t o ne ta 1 ，19 9 9 ；s c h w a r t z - 2 0 0 6 ；s e i f e r te ta 1 ，2 0 0 6 ；顾雪祥等，2 0 0 4 ； 世界上铟资源的分布十分不均匀。在大地构造背景下，已有的铟资源主要分布于大陆 边缘的锡矿带，如中欧、澳大利亚南部、南美、东亚、美国西部以及加拿大东部等地区。 世界上最大的铟资源主要集中于与板块俯冲作用有关的西太平洋板块边界，特别是东亚和 东北亚地区；其次是玻利维亚和y a z c a - - 南美板块边界以及秘鲁的北美西板块边缘的延伸 部位；还有中欧的海西和阿尔卑斯造山带( s c h w a r t z - s c h a m p e r aa n dh e r z i g ，2 0 0 2 ) 。我国 已探明的铟资源分布也十分不均匀，主要集中于华南褶皱带和古亚洲褶皱带，分布于广西、 云南、内蒙古和广东等，这4 个省铟的资源量占全国储量的8 0 ，其余的分布在青海、湖 南、江西、贵州和四门i 等地。著名的矿床有广西的大厂、云南的个旧、都龙、湖南的七宝 山、内蒙古的蒙恩陶勒盖等地( 张乾等，2 0 0 3 ；陈学明等，1 9 9 8 ；朱笑青等，2 0 0 6 ；z h a n g e ta 1 ，2 0 0 6 ) 。其中，我国四川岔河锡矿( 郭春丽等，2 0 0 6 ) 和内蒙古的大井( i s h i h a r ae ta 1 ， 2 0 0 7 ) 是最近新发现的富铟锡矿床。 本文以导师所主持的中国地质科学院“中央国家机关基本科研业务费 项目华南地 区含铟锡矿铟的成矿机制和成矿过程为依托，以大厂含铟锡矿( 包括夕卡岩型、脉型和 层状矿体) 为研究对象，从铟在不同矿床类型中的分布和分配入手，结合大量野外地质调 查和室内多种分析测试成果，研究铟在闪锌矿、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铜矿和脆硫 锑铅矿等硫化物( 硫盐) 以及锡石等氧化物中的赋存状态，进而探讨铟的成因机理。力图 通过上述研究阐明与大厂锡矿和铟富集之间的内在联系，揭示铟在不同类型矿床( 矿石) 中的富集规律，并进而为铟矿产资源的预测勘查及其铟的综合利用提供科学依据。 0 2 研究现状及存在问题 o 2 1 研究现状 目前，对铟的富集状态研究主要采用电子探针手段。已发现的富铟矿物有锡石、闪锌 矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黝锡矿、铟石、黝砷铜矿以及一些未知名的矿物。铟主要集中于 闪锌矿、锡石等精矿中，1 1 1 与z n 和c u 紧密的相关性，说明铟主要赋存于z n 和c u 的硫 2 桂林理工大学硕士学位论文 化物中。如，m u r a oa n df u r u n o ( 1 9 9 0 ) 研究了日本西南部g o k a 矿床时，发现铟主要赋存 于黄铁矿、闪锌矿、黝锡矿、方铅矿和毒砂等硫化物以及锡石等氧化物中，其中黝锡矿中 铟的含量最高可达9 6 3 w t 。除了上述矿物以外，还发现了成分和结构介于闪锌矿与 z n c u f e i n s n s 之间或者黝铜矿与z n i i l 矿物之问的m c u ( i n ，s n ) s 2 n ( z n ，f e ) s 未 知矿物。o h t a ( 1 9 8 9 ) 在日本t o y o h a 铟矿床发现了2 种未知名的矿物，一种是z n i n 矿物， 介于闪锌矿与硫铟铜矿之间，另一种是a g i n 矿物，其成分为a g l n s 2 。铟主要以固溶体的 形式存在z n i n 矿物以及含铟的闪锌矿、黄铜矿、k e s t e r i t e 、黝铜矿中，而且铟形成时的温 度要比t o y o h a 矿床的其他金属形成温度高5 0 一1 0 0 。德国学者s e i f e na n ds a n d m a n n ( 2 0 0 6 ) 在德国e r z g e b i r g e 东部f r e i b e r g 地区富铟的多金属脉状矿床中，发现多金属矿脉中含铟最 高达0 1 5 ，平均1 7 6 t g g 。铟主要以两种类型的方式存在，一种是存在于z n s n c u 矿化 序列的闪锌矿中，另一种存在于富c u 的z n c u i n s n s 矿化序列。含石英的a s ( a u ) z n c u 一 ( i n c d ) s n p b a g b i s b 多金属硫化物矿石中铟的最高品味可达1 5 6 0 t g g ，平均为 2 5 3 “g ：而m u l d e n h u a e n l 类矿石中铟的最高品味可达7 8 5 1 a g g ，平均为2 8 4 1 a g g 。 铟在矿床和矿物中的分布十分不均匀。即使在同一矿床，不同的矿石类型，其铟的含 量差别也很大，如在加拿大的m o u n tp l e a s a n t 地区的铟矿床中9 0 多的铟赋存于闪锌矿中， 其余的赋存于黄铜矿中( s i n c l a i re ta 1 ，2 0 0 6 a ) 。i s h i h a r a 等( 2 0 0 6 ) 认为在特定的矿床中， 铟是无规律地分布于闪锌矿中。他在对日本i k u n o 矿床中的闪锌矿进行e p m a 分析发现铟 主要集中于结晶带内带，代表了早期结晶阶段，而锡倾向富集于每个结晶带的晚期阶段。 在日本a s h i 矿床的闪锌矿中，铟和锡的分布情况与i k u n o 类似，锡也倾向在晚期的结晶带 富集。 对富铟矿床的成因机理研究，主要是以日本学者和欧美学者的研究成果为代表，这些 成果代表有关铟成矿作用的两种观点，即地幔( 或岩浆) 来源和地壳来源。日本学者研究 发现，日本铟矿床主要与西南部钛铁矿系列的花岗岩有关( m u r a oe ta 1 ，1 9 9 0 ) ，从而认为 铟主要是壳源的。m u r a oe ta 1 ( 1 9 9 0 ) 总结了日本铟矿共同的特征：( 1 ) 具有酸性岩浆作 用；( 2 ) 钛铁矿系列的花岗岩；( 3 ) 一个地区特定时期钛铁矿系列花岗岩；( 4 ) 大陆地壳 环境中的热液锡多金属矿床铟的品味为n x l 0 2 1 0 3 l x g g ，而火山一沉积矿床中铟的品味为 n 1 0 p , g g ；( 5 ) 产于一些热液锡多金属矿床的火山洼地中；( 6 ) 铟矿床主要赋存于火山岩、 斑岩、蚀变花岗岩及其围岩中；( 7 ) 铟主要富集于锡石和硫化物共存的地方。最近日本中 部h o n s h u 的g r e e nt u f f 带中发现大量的铟异常，然而在t o y o h a 和a s h i o 矿区没有花岗质 岩出露，表明了次火山环境对铟的富集也是至关重要的。铟也可以富集于火山一次火山环 境的磁铁矿系列花岗岩体中。虽然磁铁矿系列的花岗岩中硫可能对铟的富集起着至关重要 的作用，但是这种情况下，铟和碳也必定来源于沉积岩围岩( o h t a ，1 9 9 5 ) 。i s h i h a r a 等( 2 0 0 6 ) 通过对比分析与钛铁矿系列和磁铁矿系列有关的两种类型的铟矿床，提出钛铁矿系列花岗 岩和磁铁矿系列花岗岩的混合作用是引起日本超强度铟矿化的主要因素，沉积物源区的物 质性质以及氧逸度和硫逸度的变化控制着铟矿床的形成，他强调铟的地壳来源。类似的观 3 桂林理工大学硕士学位论文 点有，o h t a ( 1 9 9 1 ) 提出日本最大的铟矿t o y o h a 多金属矿床中，铟的成矿温度为4 0 0 ， 成矿流体盐度w ( n a c i c q ) 为5 , - - 7 ，f ( 0 2 ) 低于磁黄铁矿的上限，而f ( s 2 ) 则介于磁 黄铁矿与黄铁矿的边界，其成矿作用是源于钛铁矿系列花岗岩的成矿流体与大气降水来源 的地热流体的混合作用的结果。m u r a o 等( 1 9 9 1 ) 也认为高度演化的、还原性的钛铁矿系 列花岗质岩可能是铟的源岩。k o o i m a n 和r u i t e n b e r g ( 1 9 9 2 ) 认为日本和加拿大富铟矿床 主要富集于转换压缩( 左旋剪切) 背景，富铟的锡多金属矿床与高度分异的、硅质的、富 氟的侵入体之间的关系密切，这些侵入体以及特有的元素组合( 如s n m o w ) 指示了铟的 地壳来源。 欧美学者根据富铟的矿床主要与有岩浆亲缘性的锡一多金属矿床、富银的热液贱金属 矿床、浅层低温金一银一贱金属矿床、斑岩铜( 钼) 矿床和v m s 矿床，以及活动火山系统 的喷气口有关，认为铟矿床与岩浆的亲缘性，铟主要来源于岩浆，很可能来自地幔。另外， 从锡一多金属矿床和贱金属矿床中富铟矿物的6 3 4 s c d t 主要变化于3 o - 4 - 3 0 ，铟的矿化主 要与高温的流体有关，也支持了铟的岩浆来源的观点( s e i f e r t ，1 9 9 9 ；s c h w a r z s c h a m p e r a a n d h e r z i g ，2 0 0 2 ) 。欧美学者在提出铟来自于地幔( 或岩浆) 的观点的同时，根据富钢矿床与 后碰撞煌斑岩脉和a 型花岗岩在时空上紧密共生的地质事实，以及流体包裹体和硫同位素 特征，认为富铟的流体来自于地幔的岩浆，成矿流体的温度在2 5 0 - 4 1 0 之间，富铟的成 矿流体主要是低盐度的富c 0 2 的流体( s e i f e r ta n ds a n d m a n n ，2 0 0 6 ；s i n c l a i re ta 1 ，2 0 0 6 ) 。 而与后碰撞有关的花岗岩是寻找铟矿床的有利地段( s e i f e r ta n ds a n d m a n n ，2 0 0 6 ) 。 而我国张乾等( 2 0 0 3 ) 认为在喷流沉积成矿作用为主的矿床中，铟是多源的，而与岩 浆作用有关的矿床中，铟的主要来源是岩浆。 广西大厂锡一多金属矿是我国重要的锡矿产地，并伴生有z n 、p b 、s b 、a s 、c u 、a g 、 i n 、g e 、c d 等重要资源，其中铟的储量位居世界前列。前人在大厂矿区所做的大量研究工 作，主要集中在矿区矿田构造、同位素年代学、流体包裹体、成矿物质来源以及矿床成矿 模式等方面( 陈毓川等，1 9 9 3 ；章振根，1 9 8 4 ；韩发等，1 9 9 7 ；韩凤彬等，2 0 0 3 ) 。对铟 的富集特征方面研究，以往侧重于大厂矿区铟的总体分布特征( ，李锡林等，1 9 8 1 ；卜国 基，2 0 0 0 ；雷良奇，1 9 8 6 ；李万青，2 0 0 1 ；周卫宁等，1 9 8 7 ) ，而针对大厂锡矿铟的赋存 状态和成因机理未开展过系统的研究工作。 0 2 2 存在问题 前入对大厂矿区的区域地质演化、同位素地质学、元素地球化学和矿床成因等方面 作了大量的研究工作，取得了许多研究成果，尽管这些成果对认识矿床中铟的分布，以 及铟的回收、利用和指导开发起到了一定的作用，但是还有一些科学问题值得进一步探 讨，如在大厂含铟矿床中，铟元素从何而来? 是不是矿床的赋矿围岩具有较高的铟的区 域背景值，铟主要来源于含铟高的地层? 还是来源于岩浆? 铟的成矿流体来自何处? 是 4 桂林理工大学硕士学位论文 来源于岩浆的脱挥发分? 还是来自地幔? 还是与大气降水有关? 是什么机制和过程导致 铟富集的发生? 也就是说，铟在不同类型矿床、不同矿体中的富集规律，以及不同矿物 中的赋存状态和富集特征，以及铟的成因机理等，这些问题都有待解决。 0 3 研究方案、研究内容及完成工作量 0 3 1 研究方案 针对大厂锡矿铟的成因研究中存在的问题，本文以大厂锡矿为研究对象，结合国外 的最新研究成果，利用光学显微镜、等离子质谱仪和电子探针等技术，通过对不同类型 矿体( 矽卡岩型、层状和脉状) 的岩( 矿) 石中不同矿物的成分分析，探讨不同类型矿 物( 闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、锡石、黄铁矿、磁黄铁矿、脆硫锑铅矿和毒砂等) 中铟 的分配和分布特征；通过对脉石矿物( 石英或者方解石) 中碳氧同位素以及富铟矿物的 硫同位素研究，并结合寄主矿床的成矿作用特点，讨论铟的来源及其赋存状态，进而探 讨其成因机理。 0 3 2 研究内容 在已有工作的基础上，本次研究以大厂锡矿为研究对象，重点开展以下研究内容： ( 1 ) 、铟的不同类型矿床和不同类型矿石中分布和分配。 研究大厂含铟锡矿( 包括矽卡岩型、脉状和层状矿体) 赋矿围岩和与之有关的岩浆岩 中岩石化学成分以及i n 、c u 、p b 、z n 、s n 和c d 等微量元素含量；研究含铟锡矿和非含铟 锡矿不同岩石化学成分以及i n 、c u 、p b 、z n 、s n 和c d 等微量元素含量；研究不同类型的 硫化物中i n 、c u 、p b 、z n 、s n 和c d 等元素的分配及其与寄主矿物间的先后关系，揭示i i l 与其它金属离子间的替代机制及其差异性。 ( 2 ) 、大厂铟的富集规律研究 对不同类型矿石中与铟沉淀有关的脉石矿物( 如石英和方解石) 进行碳氧同位素地球 化学以及富铟硫化物的硫同位素等研究，查明与铟矿化有关的成矿期次和成矿流体活动的 特点，并配合寄主矿床成矿年代学以及赋矿围岩和矿区不同源岩浆的s 、c 、o 同位素地球 化学数据，研究铟的富集规律。 ( 3 ) 、对不同类型铟矿床的成矿条件、控矿因素进行系统地归纳、综合，总结大厂锡 矿铟的成因机理。 o 3 3 完成工作量 针对论文选题，本人从2 0 0 7 年9 月至2 0 0 9 年4 月先后完成了野外调研，样品采集、 5 桂林理工大学硕士学位论文 制备和测试等工作。整个论文工作历时逾一年半，完成主要工作量如下： 表0 - 2 完成主要工作量一览表 6 桂林理工大学硕士学位论文 大厂锡矿所在的丹池锡 多金属成矿带地处广西壮族 自治区北部( 图1 1 ) ，属河池 市管辖。在大地构造位置上， 其位于江南古陆的西南缘，海 西一印支期被动陆缘裂谷盆 地北部的断裂凹陷盆地内( 黄 汲清等，1 9 8 0 ；徐珏，1 9 8 8 ： 叶绪孙等，1 9 9 6 ) 。丹池锡多 金属成矿带走向n w ，长约 1 0 0 k m ，宽2 0 3 0 k m ，面积约 2 0 0 0 k r n 2 ，从n w 至s e 分布 有五个矿田( 图1 2 ) ，依次为 第一章区域地质背景 图1 - 1 广西大厂锡矿交通位置图 1 省界；2 县界；3 县城；4 - 乡镇；5 公路：6 铁路；7 4 3 流；8 - 研究区 麻阳汞矿田、芒场锡石一硫化物矿田、大厂 锡石一多金属硫化物矿田、北香铅锌矿田和 芙蓉厂铅锌矿田。 1 1 区域地层 区域地层广泛发育，时间跨度大，从古 生界至新生界均有出露。总体上分为基底地 层和沉积盖层。 1 1 1 基底地层 基底地层为下古生界至志留系的一套 加里东构造层。包括四堡群、丹洲群( 板溪 群) 、震旦系、奥陶系和志留系下统( 陈毓 川等，1 9 9 3 ；广西壮族自治区地质矿产局， 1 9 8 5 ) 。 ( 1 ) 、四堡群为一套优地槽型复理石沉 积，厚达5 5 0 0 m 以上。主要岩性为变砂岩、 麻阳( i t s ) 、 、 碳 l弋 江 飞 哆y 古 一褡 7 图1 2 丹池矿带区域构造及矿产分布示意图 ( 据广西有色金属地质勘探公司2 1 5 地质队资料) 卜断裂：2 - 背斜；3 矿田范围；4 槽盆界线：5 花岗岩； 6 - 推测花岗岩 桂林理工大学硕士学位论文 云母片岩、变粒岩及超基性、中基性海底喷发岩( 如科马提岩、细碧岩、集块熔岩、磷灰 岩等) 。 ( 2 ) 、丹洲群( 板溪群) 为套冒地槽型类复理石沉积，厚9 8 6 - - 4 7 8 0 m 。主要为浅海 相砂页岩及少量碳酸盐岩，区域变质形成的一套浅变质岩，局部地区有基性海底喷发岩的 出露。与下伏四堡群地层呈角度不整合。 ( 3 ) 、震旦系为一套冰川、冰水及滨一浅海相沉积，地层发育齐全、连续，总厚度达 2 0 0 0 m 。下统沉积厚度较大，为一套暗色轻微变质的杂砾岩、层状砂屑岩及页岩。 ( 4 ) 、奥陶系为一套含笔石、腕足类碎屑岩为主的冒地槽型边缘相沉积，岩石主要为 一套暗色的砂、页岩组合。分上、中、下三统，下统厚1 0 0 m ，中统厚约2 0 0 0 m ，上统厚 度大于6 0 0 m 。 ( 5 ) 、志留系为海相砂岩与页岩，两者为互层关系。砂岩为辉绿色，中厚层状至巨厚 层状；页岩为灰绿色、灰黑色，薄层至中厚层状。含砂质及微量炭质。该组厚度4 0 0 m 。 1 1 2 沉积盖层 沉积盖层主要有泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系，属海相类复理石碳酸盐 建造，局部夹火山碎屑沉积，沉积厚度为4 5 2 5 7 8 5 1 m ( 广西壮族自治区地质矿产局，1 9 8 5 ； 地质部广西壮族自治区地质局区域地质测量队，1 9 6 8 ；秦德先等，2 0 0 2 ) 。 ( 1 ) 、丹池成矿区泥盆系发育最好，分布广。在大厂、麻阳、芒场、北香、五圩、罗 富等隆起区和背斜上均有大片出露。地貌上构成浑圆状中低山和低缓山丘，是本区主要赋 矿地层，研究程度较高，分层亦细，由泥盆系下统、中统和上统组成。 泥盆系下统： 莲花山组( d l ，) ：以灰白色细粒石英砂岩为主，夹泥质粉砂岩、砂质泥岩及少量页岩。 砂岩为中厚层至厚层状，