文/胡月
铟是稀有金属元素,也是一种战略性金属,在地壳中含量很低,通常呈分散状态产于各类地质体中。铟具有十分独特的物理和化学性能,如熔点低、沸点高、传导性好等。因此,铟被广泛应用于电子计算机、能源、电子、光电、国防军事、航空航天、核工业和现代信息产业等高领域,在国民经济中的作用日趋重要,已成为现代电子工业中最重要的支撑材料之一。
目前,铟主要用于液晶显示产业的ITO靶材;铟铜硒太阳能电池被认为是替代传统能源的最重要途径之一,受到了各国政府的高度重视;英特尔公司发布了下一代电脑中央处理器的标准,铟锑合金将成为半导体芯片的原材料。
随着电子技术的飞速发展以及高领域不断进步,铟的用途与用量也日趋扩大,全球铟的产出量增长速度明显滞后于铟的消耗量增长速度。我国拥有全球最大的铟地质储量,是目前最大的原生铟产出国和出口国,但已探明的铟资源分布并不均匀。
铟作为一种分散元素,很少形成铟的独立矿物,目前更没有铟的独立矿床的相关报道,铟通常都是以分散元素赋存于其他金属矿床中。铟的赋存状态主要有三种:类质同象、独立矿物以及吸附于其他矿物表面。研究表明,成矿作用过程中,铟主要以离子替代的方式进入富铟矿物晶格,很少存在大量的铟的独立矿物,也较少见到以吸附形式赋存的铟。
目前所观察到的主要的铟伴生矿床都与洋壳边缘有密切关系。从区域上来看,铟伴生矿床都与全球主要的大陆边缘锡矿带相吻合,如欧洲中部、澳大利亚东北部、南美洲、亚洲东部、美国西部以及加拿大东部等地区。
全球存在多个富铟矿床成矿省,富铟矿床一般与大洋、大陆板块边缘或者造山带密切相关,即使在同一成矿省内,某些成矿阶段也表现出比其他成矿阶段有更好的富铟矿床产出。这些成矿期一般都与造山活动最强烈时期、板块俯冲碰撞造山活动时期密切相关。
长期以来,分散元素多被作为其他矿床的伴生组分,主要侧重于含量、赋存状态、综合回收等方面的研究,对分散元素的成矿研究没有给予足够的重视,有关分散元素矿床的研究程度总体上较低。
关于铟元素的研究主要始于上世纪50年代,侧重于铟的地球化学性质、赋存状态、热动力学等。据资料表明,铟的富集成矿具有矿床类型和矿物类型专属性,在富锌和锡的矿床中,铟具有明显的富集趋势,国内的富铟矿床主要为锡石硫化物矿床和富锡的铅锌矿床。
已有研究显示,铟以极其分散的状态存在于其他矿物组合中,很难形成具有工业意义的矿床,截止目前,国内外也未见铟独立矿床或以铟为主矿床的报道。然而,学术界对于分散元素铟的成矿专属性已成为共识,即元素铟具有矿床类型专属性和矿物类型专属性特征。从目前的统计数字来看,锡石硫化物矿床是最富铟的矿床类型之一,尤其值得重视的是铟富集成矿与锡、锌关系密切,而且这些认识已从国内外典型锡石硫化物矿床的宏观统计数字等到了很好的证实。无疑,铟是自然界最稀少、最不易形成独立矿物的元素之一,但是,铟的富集成矿却具有一定的规律性。
尽管近年来对铟的有关研究取得了一定进展,但仍有许多科学问题需要进一步深入。如何找到新的切入点,深化对铟超常富集成矿作用的认识,为实现富铟矿床的找矿新突破提供科学依据,已成为当务之急。
国外包括日本、瑞典、法国、加拿大、美国、俄罗斯、保加利亚、墨西哥等国家也发现了铟矿床或铟矿体,尤其是日本在苗木、鹿儿岛、丰羽等地发现了铟矿体和铟矿床,使日本的铟资源大幅提高。随着全球铟资源量供求矛盾的日益突出,消费价格水平不断上涨。目前,世界矿业界在铟业投入的技术和资金支持不断增加,以满足日益增长的经济发展需求。但总体而言,与铟有关的地质工作程度依然较低,新探明的储量远远跟不上消费增长,有必要加大地质投入,探求新的资源量,保障世界经济可持续发展。
成永生,男,1979年7月出生,中南大学教授,博士生导师,主要从事矿床学、地球化学、成矿预测学、资源环境遥感等方面的科研和教学工作。