袁 瑩，薛 培，李順庭，柳玉龍

(1.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司，北京 100012；2.萬寶礦產(chǎn)有限公司，北京 100054；3.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012)

0 引言

我國擁有豐富的稀有、稀散、稀土金屬資源，也是世界上主要的“三稀”金屬生產(chǎn)國，同時又是鉛鋅資源大國，各成因類型及時空分布上涉及礦床眾多，其中不乏鉛鋅金屬儲量大于500萬噸的超大型礦床。鉛鋅礦山中的稀散金屬資源豐富，且往往作為共伴生礦種出現(xiàn)。但前人對于我國鉛鋅礦的研究主要集中在礦床地質(zhì)、成礦物質(zhì)來源、礦床成因、礦床地球化學(xué)等方面，對于各種成因類型鉛鋅礦床中稀散元素的含量統(tǒng)計卻鮮有人涉足，甚至缺乏基本的數(shù)量級數(shù)據(jù)。有關(guān)鉛鋅礦山中稀散元素的賦存狀態(tài)和富集規(guī)律的研究更是有限。這不僅影響了我國地質(zhì)勘查的綜合評價工作，也對資源的綜合利用造成影響。

本文通過開展數(shù)據(jù)資料收集統(tǒng)計、野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)研究，分析了稀散金屬銦(In)在我國不同成因類型鉛鋅礦床中的分布規(guī)律，初步計算了其中的礦產(chǎn)資源總量。

1 研究方法與思路

1.1 為什么選擇鉛鋅礦床為研究對象

稀散金屬主要元素有Ga、Ge、In、Tl、Te、Se、Re、Cd等，主要分散于有色金屬礦、鋁土礦、煤礦等礦產(chǎn)中。表1列出我國稀散金屬保有儲量在各類礦種中的分布比例，其中，煤礦中含有豐富的Ga、Ge，鋁土礦中Ga占比也很高，而鐵礦床中也含較多的Ga、Ge、In等。煤、鋁土、鐵礦中稀散金屬總量較大的原因是其礦床的規(guī)模巨大，但品位其實并不很高，且難以被綜合利用。

目前只有分散于有色金屬礦床中的稀散元素可有效利用，煤礦中豐富的Ga、Ge等元素可部分利用。剔除鐵礦(黑色金屬)、煤礦(非金屬)及其他不明礦種，將剩余有色金屬礦種(包括鉛鋅礦、鋁土礦、鉬礦、銅礦及其他多金屬礦)數(shù)據(jù)按百分比換算，得到有色金屬礦種中的稀散金屬保有儲量分布比例表(表2)。由表2可知，稀散金屬元素In、Tl、Ge在鉛鋅礦中的分布比例較高，分別為58.2%、94.7%、85.9%；而61.8%的Ga元素分布于鋁土礦中；Se、Te則主要分布于銅礦中，比例為66.3%、99%?？傮w來說，有色金屬礦山中的稀散金屬資源主要分布在鉛鋅礦山中，且往往作為共伴生礦種出現(xiàn)。因此，本文選擇鉛鋅礦床為主要研究對象。

表1 我國稀散金屬保有儲量在各礦種中的比例分布Table 1 The proportion distribution of rare metal reserves in different mineral resources in China

注：據(jù)文獻[1]。

表2 我國稀散金屬保有儲量在有色金屬礦中分布Table 2 The proportion distribution of rare metal reserves in nonferrous metal deposits in China

注：據(jù)文獻[1]。

1.2 區(qū)分礦床成因類型開展研究工作

我國鉛鋅礦儲量豐富，成因類型齊全，在不同的鉛鋅成礦條件和機制下，各伴生稀散元素的富集程度和賦存形式差異較大[2]，某些稀散元素的富集成礦還具有礦床類型專屬性[3]。因此，應(yīng)區(qū)分成因類型開展數(shù)據(jù)資料收集和分布規(guī)律的研究工作，以期獲得較為客觀準(zhǔn)確的結(jié)論。本文采用的鉛鋅礦床成因類型劃分依據(jù)有二，首先，涉及礦床數(shù)量及鉛鋅儲量均較高；其次，各類型礦床中稀散金屬的含量及賦存形式差異較大。

綜上，可初步按含礦巖系結(jié)合礦床成因?qū)⑽覈饕愋豌U鋅礦床劃分三類：① 沉積巖容礦的海底噴氣沉積礦床(Sedex型)；② 碳酸鹽巖容礦的后生沉積礦床(密西西比河谷型，MVT型)；③ 與巖漿巖有關(guān)的“巖漿熱液型”礦床(指與巖漿巖及火山作用有關(guān)熱液礦床，包括諸如斑巖型、矽卡巖型、熱液交代型礦床和陸相火山巖型礦床等)三類。當(dāng)然，除了上述三種礦床類型外，還包括火山巖容礦的海底噴氣沉積礦床(VMS型，暫與Sedex型歸為同一類)，砂頁巖容礦的沉積或沉積—變質(zhì)型礦床及非硫化物鋅礦床等，但均不是主要的礦床類型，其數(shù)量及鉛鋅儲量所占比例較小，在此不予以考慮。

2 銦元素在鉛鋅礦山中的賦存狀態(tài)及含量

2.1 銦在鉛鋅礦山中的分布概述

我國已查明銦資源儲量0.96萬噸，富銦礦床主要分布在廣西、云南、內(nèi)蒙古和廣東，這些地區(qū)的銦儲量占全國銦儲量的80%以上，并且以大礦為主[4]。如內(nèi)蒙古銅錫銀鉛鋅多金屬礦、廣東錫鉛鋅礦、廣西南丹縣錫多金屬礦、云南馬關(guān)縣都龍錫鋅礦等。其他地區(qū)礦床中的銦金屬資源無論是品位還是儲量都遠低于上述四省(區(qū))。這些富銦礦床就構(gòu)造環(huán)境方面考慮，具有地區(qū)性分布的特征，即均為古陸邊緣位置。例如，我國最重要的大型—超大型富銦礦床的分布區(qū)——揚子地塊南—西南緣，富銦富錫鉛鋅硫化物礦床的分布區(qū)——華北地塊北緣的內(nèi)蒙古東部地區(qū)等。從其成因類型來看，銦的富集和賦存無一例外與巖漿有親緣性。就鉛鋅礦而言，與巖漿活動有關(guān)的海底噴流沉積型礦床(如大廠、都龍、白牛廠等)和巖漿熱液型礦床(孟恩陶勒蓋、鋸板坑、厚婆坳、個舊等)中，銦的含量明顯高于低溫成礦作用下的鉛鋅多金屬礦(MVT型)。

此外，銦的富集成礦具有礦床類型的專屬性，即主要在錫-鉛鋅硫化物礦床中富集。錫含量較低的各成因類型鉛鋅礦石中銦含量普遍不高，w(In)在1×10-6～24×10-6之間；而富錫的鉛鋅多金屬硫化物礦床中，銦含量較之有明顯增高 [w(In)在87×10-6～310×10-6之間 ]。如大廠礦田長坡—銅坑錫鋅銻礦床的銦儲量超過4600 t，云南都龍錫鋅礦床僅曼家寨礦段銦儲量即超過達3500 t，云南個舊錫多金屬礦銦儲量約2500 t[3]。

銦化學(xué)性質(zhì)活潑，且離子半徑較大，無法與Si4+、Al3+發(fā)生類質(zhì)同象置換，因而可與成礦物質(zhì)一起進入巖漿期后熱液趨于集中，避免了分散于造巖礦物內(nèi)。由前述，銦與錫有著某種非常密切關(guān)系，但據(jù)大量礦山分析測試數(shù)據(jù)，在絕大多數(shù)富In礦床中，In并不大量進入錫的最主要工業(yè)礦物——錫石中。楊世瑜[5]在對滇東南和我國其他一些錫礦床進行礦物學(xué)研究時指出，這些礦床中的錫石具有低In含量。就目前所知，唯一的例外是白牛廠礦床的錫石，w(In2O3)在1.3%～4.17%之間，平均高達3.25%[6]。由此推測，含礦熱液體系中富錫，僅有利于銦的富集與遷移，從而能在成礦溶液中達到較高的濃度。據(jù)劉英俊等[7]研究，銦的沉淀過程中與錫發(fā)生了分離，大量進入具有四面體晶體結(jié)構(gòu)的礦物(閃鋅礦)中。

2.2 我國主要鉛鋅礦山中的銦含量統(tǒng)計分析

本文查閱相關(guān)地質(zhì)報告及文獻，收集了規(guī)模達中型以上的鉛鋅礦床50個，表3列出是的這些礦床中礦石及各金屬礦物中的銦金屬含量數(shù)據(jù)。歸納表3中數(shù)據(jù)，含錫鉛鋅礦平均In含量較高，如大廠礦田長坡—銅坑錫鋅銻礦床礦石平均w(In)=95×10-6，100號礦體礦石平均w(In)更是高達310×10-6，大廠礦田外圍大福樓礦石平均w(In)=105×10-6，云南都龍錫鋅礦床礦石平均w(In)=139×10-6，廣東金子窩錫多金屬礦床、鋸板坑鎢錫多金屬礦床礦石平均w(In)分別為92×10-6、87×10-6。湖南七寶山、青海錫鐵山也是含錫富銦鉛鋅礦床的例子。

表3 我國主要鉛鋅礦山中銦金屬元素含量Table 3 The indium content in the main Pb-Zn deposits in China

續(xù)表3

由各礦物中銦含量數(shù)據(jù)顯示，不含或少錫的鉛鋅礦床中，閃鋅礦的銦含量均不高，如與巖漿活動和火山活動有關(guān)的佛子沖、青城子、毫石、五部等礦床，閃鋅礦中w(In)<20×10-6；與沉積或改造作用有關(guān)的柴河、高板河、大梁子、杉樹林等礦床，閃鋅礦中w(In)大多更是低于10×10-6。且這類不含或少錫的鉛鋅礦床中，閃鋅礦的銦含量較方鉛礦、黃鐵礦等其他礦物相差不大，甚至更低。如陜西鳳縣鉛洞山礦床，黃鐵礦中w(In)=10.5×10-6，較閃鋅礦含銦量 [w(In)=3×10-6]高；廣東凡口礦床，閃鋅礦中w(In)=11×10-6，低于方鉛礦和黃鐵礦中的銦含量，兩者w(In)分別為15.6×10-6、42.8×10-6；天橋、香夼、佛子沖、夏山礦床，閃鋅礦的銦含量與其他硫化物僅差1個數(shù)量級或相近。

而含錫富銦的多金屬硫化物礦床中，閃鋅礦中w(In)值則很高，且遠高于其他硫化物，是銦主要的寄主礦物。如大廠礦田銅坑—長坡、大福樓、拉么三個礦床中，閃鋅礦的銦含量比其他硫化物高出2～4個數(shù)量級；金子窩礦床中超過90%的銦都賦存在閃鋅礦當(dāng)中；孟恩陶勒蓋礦床中銦在閃鋅礦中的分配率則近99%。由此可知，在含錫硫化物礦床中，閃鋅礦的大量存在使In產(chǎn)生富集，進而形成共(伴)生銦礦床的必要條件。因此，對于富錫且閃鋅礦銦含量較高的礦床，若閃鋅礦的礦物量偏少，也很難形成In的工業(yè)富集。如內(nèi)蒙古額仁陶勒蓋銀礦床，其閃鋅礦含銦量較高，w(In)在300×10-6～800×10-6之間，但由于礦床中閃鋅礦屬微量礦物，故In的總金屬量很??；贛南部分鎢錫礦床中閃鋅礦的w(In)更是高達百分之幾，但由于這些礦床中，閃鋅礦均不是主要礦物，因而礦床的In的品位很低，銦金屬量遠無法達到工業(yè)礦床規(guī)模。In元素富集的礦物類型專屬性決定了其不能單獨開采，需在Zn的選冶過程中綜合回收。

2.3 小結(jié)

上節(jié)已列出稀散金屬元素—銦(In)在各成因類型鉛鋅礦床中的品位數(shù)據(jù)，需進一步求均值便于后期總量的估算。

此外，由于稀散金屬資源通常為鉛鋅的伴生礦產(chǎn)，鉛鋅的金屬儲量直接決定了稀散元素的綜合開采規(guī)模和回收利用價值。所以必須用每個礦山的鉛鋅儲量(表內(nèi)保有儲量+查明資源儲量)來設(shè)置權(quán)重，計算稀散金屬元素的加權(quán)平均品位，而不能簡單的用算術(shù)平均值來代替。

歸納各成因類型鉛鋅礦床中稀散金屬元素加權(quán)平均品位見表4。

表4 我國各成因類型鉛鋅礦床中稀散金屬元素加權(quán)平均品位Table 4 The weighted average grade of indium in Pb-Zn deposits of different genetic types in China

3 鉛鋅礦山中銦金屬資源量估算

3.1 估算方法

本次研究主要采用組合分析法對我國伴生于鉛鋅礦山中的稀散元素進行資源量計算工作。該法利用礦石量與稀散元素在礦體內(nèi)的平均品位的乘積，計算出稀散元素的金屬總量。

一般情況下，鉛鋅礦體形狀、產(chǎn)狀變化多樣，礦石呈致密塊狀，富礦體出現(xiàn)較多，礦物組合較為復(fù)雜，稀散元素多分布在金屬礦物內(nèi)(含稀散元素的非金屬礦物甚少出現(xiàn))。組合分析法充分考慮了各種類型鉛鋅礦床的成礦特點，利用該方法可精確、全面地計算出各稀散元素在地質(zhì)體內(nèi)的總量。

當(dāng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)局限時，也可配合利用單礦物法對稀散元素進行含量估算，即利用賦存稀散元素的主要金屬礦物量乘以相應(yīng)金屬礦物中稀散元素的平均品位。這種方法可查明在主要金屬礦物內(nèi)的稀散元素總量，而非地質(zhì)體內(nèi)的，因而在兩者進行換算時，就容易引起誤差。但由于我國目前對于稀散元素提純技術(shù)有限，只有賦存于主要目標(biāo)礦物(即為閃鋅礦、方鉛礦)中的稀散元素才可加以回收。因此，這種誤差對于統(tǒng)計我國鉛鋅礦床伴生的、現(xiàn)有選冶技術(shù)條件下能綜合利用的稀散金屬總量沒有實質(zhì)性影響，且對于探討稀散元素的分布規(guī)律及為選礦、冶煉方面提供目的礦物，甚為有利。

1)組合分析法：P=Q×Ccp，其中，P為礦塊中伴生稀散元素金屬儲量；Q為礦塊中主元素的礦石量；Ccp為礦塊中伴生稀散元素的平均品位。

2)單礦物法：Pi=q×Ci，其中，Pi為礦塊中伴生稀散元素金屬儲量；q為礦塊中主元素的礦物量；Ci為礦塊各主金屬單礦物中伴生元素的含量。

初步統(tǒng)計我國105個鉛金屬儲量大于1萬噸，109個鋅金屬儲量大于2萬噸的大、中型鉛鋅礦床儲量平衡表數(shù)據(jù)(2002年數(shù)據(jù))，計算它們金屬總量及礦石總量見表5。這百余個礦床中的鉛、鋅金屬保有儲量之和約占全國總儲量的95%，完全具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表5 我國各成因類型鉛鋅礦床金屬量、礦石量一覽表Table 5 The metal quantities and ore reserves in Pb-Zn deposits of different genetic types in China

注：鉛鋅礦石總量 = (鉛金屬量 / 鉛平均品位 + 鋅金屬量 / 鋅平均品位) / 2。

3.2 估算結(jié)果

由前所述，在計算各成因類型鉛鋅礦礦石中稀散金屬元素的加權(quán)平均品位時，并沒有剔除未達到最低邊界品位《礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊》的值，因此，在利用該加權(quán)均值估算稀散金屬總量時，所求結(jié)果僅表示所有蘊含于鉛鋅礦礦石或各主要金屬礦物中的稀散金屬總量，并不具有礦產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)意義。如能繼續(xù)開展研究工作，可進一步求得預(yù)測資源量。

由表5各成因類型鉛鋅礦礦石總量，及前述各稀散金屬在鉛鋅礦石中的品位數(shù)據(jù)，按照組合分析法得出分布于我國鉛鋅礦山中的銦金屬蘊藏量估算值：表內(nèi)保有儲量級別銦金屬總量9832 t，查明資源儲量級別銦金屬總量26 115 t。組合分析法計算結(jié)果為賦存于礦石中的銦金屬總量。計算過程中所用礦石數(shù)據(jù)分表內(nèi)保有儲量和查明資源儲量兩種類別，分別由鉛、鋅金屬表內(nèi)保有儲量和查明資源儲量計算得出。

由于鉛鋅礦床儲量數(shù)據(jù)引自2002年儲量平衡表，數(shù)據(jù)較陳舊。在過去近20年中，我國鉛鋅礦床找礦取得一些重大進展，如新疆塔西南地區(qū)(烏拉根)、藏北及岡底斯地區(qū)、湘西鄂西地區(qū)、內(nèi)蒙古大興安嶺西坡等地，在一些有色金屬礦山深邊部也取得一批重要的找礦成果。由于缺乏這些礦床詳細的地質(zhì)資料及稀散金屬元素數(shù)據(jù)，這些找礦的重要進展并未統(tǒng)計在本文的估算結(jié)果中。

在這些找礦進展中，MVT的找礦進展最為顯著，如新疆烏拉根、陜西馬元、湘西鄂西地區(qū)以及滇東北地區(qū)礦山深部等。由于這類礦床中稀散金屬銦含量并不高，因此，在實際探明資源量中，銦金屬蘊藏量不會有太大的變化。

4 結(jié)論

稀散元素銦(In)在不同成因類型鉛鋅礦床中的富集分布規(guī)律如下：

1)從其成因類型來看，銦的富集和賦存無一例外與巖漿有親緣性。就鉛鋅礦而言，與巖漿活動有關(guān)的海底噴流沉積型礦床(SEDEX型)和巖漿熱液型礦床中，銦的含量明顯高于低溫成礦作用下的鉛鋅多金屬礦(MVT型)。

2)銦的富集成礦具有礦床類型的專屬性，即主要在錫-鉛鋅硫化物礦床中富集。錫含量較低的各成因類型鉛鋅礦石中銦含量普遍不高。

3)在含錫富銦的多金屬硫化物礦床中，閃鋅礦中In值則很高，且遠高于其他硫化物，是銦主要的寄主礦物。In元素富集的礦物類型專屬性決定了其不能單獨開采，需在鋅的選冶過程中綜合回收。

4)賦存于我國鉛鋅礦山中的銦金屬量規(guī)模為1～3萬噸。雖然鉛鋅礦床中稀散金屬資源量較為龐大，但這些資源共伴于鉛鋅礦床中，其開采、消耗受制于鉛鋅礦床的開發(fā)。由于近幾十年來鉛鋅礦的儲量消耗速度遠大于勘探進展，全國鉛鋅礦保有資源儲量也逐漸降低。

為進一步掌握我國有色金屬礦山稀散資源的規(guī)模和質(zhì)量，建議全面開展我國有色金屬礦床中稀散資源調(diào)查，并制定相應(yīng)政策，提升我國稀散資源的開發(fā)利用水平。

注釋：

① 江蘇省冶金地研所. 江蘇省南京市棲霞山鉛鋅多金屬礦床物質(zhì)組分研究[R]. 1979.

② 廣東省地質(zhì)局韶關(guān)地質(zhì)大隊. 廣東仁化凡口鉛鋅礦區(qū)水草坪礦床伴生分散元素地質(zhì)勘探中間性報告書[R]. 1963.

③ 西北有色金屬地質(zhì)研究所. 陜西省鳳縣三岔張鉛洞山鉛鋅礦床伴生有益組分研究報告[R]. 1985.

④ 陜西省冶金地質(zhì)勘探公司地質(zhì)研究所. 陜西省商縣道岔溝鉛鋅礦床伴生組分賦存規(guī)律的初步研究[R]. 1973.

⑤ 西北有色金屬地質(zhì)研究所. 陜西省鳳縣銀母寺鉛鋅礦床伴生有益組分研究報告[R]. 1986.

⑥ 西北冶金地質(zhì)勘探公司地質(zhì)研究所. 甘肅蘭州市白銀區(qū)小鐵山多金屬礦床中礦石性質(zhì)的研究[R]. 1964.

⑦ 中國科學(xué)院西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所. 青海(柴達木盆地)錫鐵山塊狀硫化物礦床類型與地質(zhì)特征[R]. 1987.

⑧ 湖南冶金地質(zhì)研究所. 水口山礦田康家灣礦段鉛鋅礦石中伴生元素賦存狀態(tài)與富集規(guī)律研究的階段報告[R]. 1981.

⑨ 中國科學(xué)院昆明地質(zhì)研究所. 云南馬關(guān)都龍矽卡巖型多金屬礦床特征及其中的稀有分散元素[R]. 1959.

⑩ 廣西冶金研究所. 廣西大廠100號礦體選礦工藝及工藝礦物學(xué)研究《可行性論證》報告[R]. 1986.