综述：加拿大关键矿产背景下的铟：地质学、矿物学及加拿大未来潜在资源

《FACETS》：Indium in a Canadian critical minerals context: geology, mineralogy, and potential resources for Canada’s future

　　

铟（In）是一种关键矿产，用于通信技术、光学显示器和替代能源输送，是锌（Zn）和/或锡（Sn）矿业的副产品。铟常以低浓度（数十至数百ppm）产于加拿大碎屑岩主导的沉积型Zn–Pb矿床、多金属火山成因块状硫化物（VMS）矿床、岩浆热液型矿床和造山带脉状矿床中。Zn富集矿化中的铟与闪锌矿（sphalerite）伴生，其空间上与黄铜矿（chalcopyrite）相关，并受Cu富集流体影响；铟常以硫铟铜矿（roquesite，CuInS₂）形式存在，或以Cu–In纳米颗粒形式赋存于闪锌矿中。在Sn富集矿化中，铟与硫铟铜矿相关，其次与闪锌矿、黄铜矿、黑钨矿（wolframite）和Sn矿物相（如锡石cassiterite和黝锡矿stannite）相关。铟产于有岩浆热液流体输入证据的矿床，和/或与黑色页岩/富有机质泥岩有强烈关联的矿床中。未来资源可能来自上述类似矿床，但额外资源也可能发现于碳酸盐岩型Zn–Pb矿床和斑岩Cu–Mo矿床中，以及历史矿山尾矿中。了解历史和现有矿床中岩石和矿物中In的基线地球化学和矿物学分布特征，对于从加拿大矿床中确保未来In供应至关重要。

引言

成功的文明依赖于可靠且价格合理的能源获取途径。自工业革命以来，能源输送和全球经济一直围绕廉价、易获取的高碳化石燃料展开。尽管经济效益显著，但碳基燃料来源（如煤、石油和天然气）产生的CO₂排放对全球气候造成了负面影响，这促使经济向基于可再生能源（如风能和太阳能）和低碳强度能源（如核能和水力发电）的低碳经济转型。这种能源来源的转变需要经济的全面电气化以改造交通运输和能源输送系统，导致当前及未来对金属的需求增加，且这一趋势可能持续一代人或更长时间。电动汽车、太阳能电池板、风力涡轮机以及输送电力的计算机系统和"智能电网"的实施将对传统开采的大宗商品产生需求，包括铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）、铅（Pb）、锡（Sn）和铁（Fe）。此外，这些新技术的重要组成部分增加了对钴（Co）和锂（Li）等副产元素以及稀土元素（REE）的需求，其中许多元素供应受限和/或全球来源有限。

铟—一般属性、矿物学、矿物组合及热液流体中的运移

铟是一种银白色有光泽的金属，位于元素周期表第13族（IIIA族），原子序数49，原子量114.82 g/mol，密度7.31 g/cm³，熔点156.60 °C，存在三种价态（+1、+2或+3）。铟常与Sn混合形成In–Sn氧化物，用作液晶显示器（LCDs）中的薄膜、半导体中的磷化铟（InP）以及低熔点合金。第五代（5G）通信技术的发展也增加了对In的需求，因为InP用于光纤网络中的激光器和接收器，能够实现比其他材料更高的数据传输性能、更快速度和更少的信号损失。铟还用于太阳能/光伏板、触摸屏和核能控制棒中的薄膜，以及合金和焊料、微芯片、电子元件、半导体和金属间化合物。

铟通常是Zn和/或Sn矿业的副产品，在一些Zn和Sn精矿中富集；然而，全球超过95%的In产量来自Zn开采。全球精炼In的主要生产国（按2019年至2023年产量递减排序）为中国、韩国、日本、加拿大、法国、比利时和俄罗斯。尽管近年来In价格稳步上涨，从2018年的约380 USD/kg升至2026年2月的约867 USD/kg，主要由LCD使用量增加和清洁能源技术（如铟锡氧化物基高效太阳能电池和先进芯片）推动。

铟是亲硫元素，在地球物质中浓度较低，估计亏损地幔中为12.2 ppb，洋中脊玄武岩中约75 ppb，上大陆壳中约50–66 ppb。相比之下，大多数矿石中In浓度为ppm至数百ppm级别，比上地壳富集至少10–1000倍以上。

铟主要存在于硫化物矿物中，已知约有15种含In矿物，其中大部分为硫化物，硫铟铜矿（CuInS₂）是最天然丰富的相。铟最容易替代进入闪锌矿，其次为Sn矿物相（如黝锡矿、锡石和锌黄锡矿k?sterite）、黄铜矿和砷黝铜矿（tennantite）。在闪锌矿中，In以类质同象替代形式存在，通过In³⁺与其他阳离子的耦合替代实现（如In³⁺ + Cu⁺ = 2Zn²⁺）。关于In的热力学和矿物溶解度数据相对缺乏，特别是在较高温度条件下。尽管如此，In可通过多种配合物运移，但氢氧化物和氯化物配合物（以及OH-氯化物配合物）似乎与热液矿床最为相关。在缺乏其他配体（如Cl）的情况下，In可作为氢氧化物配合物运移，其中In(OH)₃^o和In(OH)₄^?是从25 °C到300 °C最重要的物种。此外，氯化物配合物也很重要，包括InCl²⁺、InCl₂⁺、InCl₃^o，后者在低pH、富Cl溶液中是最重要的物种。

加拿大地质背景下的铟地质环境与资源

铟在加拿大多种矿床类型中均有发现，包括碎屑岩主导的沉积型（CD）Zn–Pb矿床、火山成因块状硫化物（VMS）矿床和岩浆热液型矿床。尽管这些矿床中有In产出或已从中有过生产，但关于加拿大矿床中In矿化的性质、生产统计、品位和吨位以及矿物赋存状态的信息非常有限。

碎屑岩主导的沉积型矿床

碎屑岩主导的沉积型Zn–Pb矿床是成层至层控矿床，产于古老的沉积盆地中。它们形成于裂谷大陆边缘、克拉通内部和/或伸展大陆弧后环境中的伸展盆地，矿化与富含有机质和钙质泥岩、浊积岩序列以及在某些情况下少量镁铁质（±长英质）火山岩和侵入岩空间相关。这些矿床通常由低温（约200 °C或更低）热液流体形成，流体为经改造的盆地衍生沉积卤水。这些卤水密度大，被认为沿伸展断层向下沉降，从沉积序列和下伏基岩中淋滤金属，形成富金属卤水，其中Zn、Pb和其他金属以氯化物配合物形式运移。In与这些矿床中Zn的关联表明，In也以氯化物配合物（InCl₃^o）或氢氧化物配合物（In(OH)₃^o）形式运移，具体取决于流体pH值。

在加拿大和全球范围内，这些矿床主要是Zn和Pb的生产者，伴生少量Cu、Ag、Au和Sn。加拿大有众多CD矿床曾生产Zn和Pb，但仅不列颠哥伦比亚省的Sullivan矿床有In产出。Sullivan矿床是唯一生产In的矿床，矿样精矿中In平均浓度为14.6 ppm，矿石中In平均浓度估计为50 ppm，可能赋存于闪锌矿中，其In浓度范围为19–93 ppm。尚未投产的Akie（亦称Cardiac Creek）CD Zn–Pb矿床位于不列颠哥伦比亚省北部，据认为某些硫化物区段具有In潜力。该矿床硫化物矿物学以黄铁矿、重晶石、闪锌矿和方铅矿为主，但也有黝锡矿产出，且分析数据显示Pb、Zn、Ag、Ba、Fe、Cd、Sn、Tl、Hg、S、Pd(?)、In和Ga等元素富集。通过代理估算，该矿床可能含有68.2 Mt矿化量，品位为4.3 g/t In。

火山成因块状硫化物矿床

火山成因块状硫化物（VMS）矿床是加拿大和全球Zn、Pb、Cu以及某些情况下Au和Ag的重要生产和曾生产矿床。这些矿床产于海底火山和火山-沉积序列中，位于裂谷弧、大陆边缘裂谷和弧后裂谷组合中，与岩浆活动空间上和成因上相关，是现代海底块状硫化物的古老对应物。

在安大略省的太古宙Kidd Creek矿床，In生产持续至2010年冶炼厂关闭。该矿床富Cu矿石中In浓度约75 ppm，矿山每年生产约50 t In，Zn精矿中In平均浓度为270 ppm。Kidd Creek矿床中In与Cu有强烈关联，In在紧邻Bornite带之上的黄铜矿富矿石中富集，最高达850 ppm，南区矿体为300–400 ppm，北区和中央区矿体约250 ppm。In在所有区段以痕量硫铟铜矿形式存在，最高品位与块状及少量细脉状黄铜矿矿化相关；In在斑铜矿富集矿化中也有产出，但浓度低于黄铜矿富矿石。与许多矿床中闪锌矿是In主要载体不同，在Kidd Creek矿床中，黄铜矿富矿化承载了约70%的In；但部分In也与黝锡矿和闪锌矿相关，且In与Bi、Cu、Co、Se、Sn、±Ni等元素组合相关，这些是VMS矿床中高温（>300 °C）流体沉淀的典型元素组合。

新不伦瑞克省Bathurst矿田（BMC）的Brunswick和Heath Steele矿带也曾生产In，直至1990年代至2010年代矿山关闭。Brunswick矿带中矿床呈分带性，Cu富矿化（伴生Co、Bi）位于矿床核部，Zn富矿化（伴生Ag、Au、Cd、Sn、In、As、Sb、Tl和Hg）位于矿床外缘，In具体与Zn和闪锌矿富矿化相关。In在Brunswick #12和#6矿床的层状硫化物矿石中浓度最高（0–590 ppm，平均37 ppm），但在Heath Steele矿带矿床以及Key Anacon和Halfmile Lake矿床中也有产出。

Heath Steele选矿厂精矿的冶金研究表明，In与Zn/闪锌矿富集精矿相关，闪锌矿中In、Cd和Hg富集，并包裹黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿和黝锡矿。Zn精矿中In浓度最高，达390 ppm，而Cu精矿为180 ppm。Brunswick冶炼厂材料的研究显示类似结果，In与闪锌矿相关（闪锌矿中约0.03% In），约78%与Zn精矿相关，约2%进入Cu和Pb精矿，约20%进入尾矿。

岩浆热液相关矿床

岩浆热液相关矿床是全球Cu、Mo、Sn、W以及Li、Cs、Rb、Nb、Ta（±REE）的重要来源，通常与汇聚边缘"弧"环境相关，无论是大陆弧还是大洋弧。此类矿床包括斑岩Cu–Mo–Au矿床、花岗质Sn–W–(Li–Cs–Ta–Nb–REE)矿床、浅成热液Au–Ag矿床和矽卡岩/碳酸盐交代Zn–Pb–(Cu)矿床。

斑岩或花岗质Sn–W矿床是加拿大In的重要载体，以新不伦瑞克省的Mount Pleasant矿床和新斯科舍省的East Kemptville矿床为代表。Mount Pleasant矿床的In在最富集的喷出岩北带中，其中一个重要矿床是Upper Deep Tin Zone，资源量为1.7 Mt，品位280 g/t In、0.68% Sn、2.26% Zn、0.29% Cu。Mount Pleasant的In主要与闪锌矿（<0.01–6.90 wt.%）相关，其次为黄铜矿（0.01%–0.40%）；In也产于硫铟铜矿中。该矿床与云英岩脉和角砾岩以及相关岩浆岩的空间关联，使研究者认为其成因属斑岩Sn/云英岩型。

约380 Ma的泥盆纪East Kemptville矿床产于East Kemptville白云母淡色花岗岩中，1985年至1992年曾生产21,000 t Sn，2006年以来由Avalon Advanced Materials Inc.进行勘查开发。该矿床Main和Baby区估计含80.5 Mt资源量，品位15.4 g/t In，这是对主要Sn资源的补充。矿化由云英岩型矿化组成，以石英-黄玉和石英-白云母云英岩为主，以及穿插云英岩的石英-黄玉-硫化物脉，局部有花岗岩-变质沉积岩接触带的角砾岩。云英岩脉和 selvage 中含锡石、黑钨矿、毒砂、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿和黝锡矿。富Cu组合中还有未命名的Zn–In矿物，由闪锌矿环绕；而石英-硫化物脉以闪锌矿为主，伴生少量黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黝锡矿，以及萤石、菱铁矿、磷锂矿和钠长石。East Kemptville的In与锡石（1–23.6 ppm）、黑钨矿（3.2–14.8 ppm）、闪锌矿（700–12,300 ppm，平均2,200 ppm，In与各矿物相中Cu浓度相关）、黄铜矿（100–1,400 ppm，平均600 ppm）和黝锡矿（最高3,300 ppm）相关。还有未命名的Zn–In矿物，平均In浓度约18%，其成分介于闪锌矿（ZnS）和硫铟铜矿（CuInS₂）之间。

不列颠哥伦比亚省的Equity Silver矿床曾是该省最大的Ag生产矿山，1980年至1984年生产超过2 Moz Ag。该矿床被解释为高硫浅成热液矿床，产于白垩纪Skeena群的沉积岩、火山碎屑岩和火山岩中，与始新世（57–48 Ma）火山和侵入岩空间相关。矿化产于Skeena群火山碎屑岩单元中，由热液岩浆流体形成。矿化由Cu–Ag–Sb硫化物和硫盐组成，呈层状平行于地层，包含浸染状矿化、开放空间裂隙充填、脉和破碎角砾岩带，与由红柱石、刚玉、黄铁矿、石英、电气石和磷铝石组成的高级泥化蚀变组合空间相关。Yi等人（1995）指出该矿床砷黝铜矿含428.20 ppm In。

被视为可能与Equity Silver矿床相关的Silver Queen矿床有历史生产（1981–1994年），生产了22亿克Ag以及84,086 kg Cu和15.80百万克Au。该矿床与解释为重 resurgent caldera 的流纹质外缘体和始新世火山中心空间相关，矿床产于Buck Creek盆地Kasalka群晚白垩世Top Hill火山岩中。Hood（1991）指出矿化有四个成矿阶段，其中闪锌矿发育良好，In富集（0.55–0.70 wt.%），与Ga和Ge伴生，富Fe闪锌矿邻近黄铜矿处In富集尤为显著。Hood（1991）认为In在阶段3的Cu富集流体中引入热液体系，从Cu富集流体交换进入闪锌矿。

育空地区的Keg矽卡岩/多金属脉矿床产于Selwyn盆地密西西比纪至宾夕法尼亚纪Tay组和Mount Christie组钙质岩石中，距白垩纪（约100–95 Ma）Anvil深成岩套花岗质岩石较远。该矿床为大宗Ag–Pb–Zn–Cu+/Sn±In prospect，NI-43-101合规推断资源量为39.76 Mt，品位30.25 g/t Ag、0.26% Pb、0.77% Zn、0.15% Cu、265.7 ppm Sn和5.77 ppm In。矿化由裂隙充填和矽卡岩交代带组成，以及穿插的多金属脉，含磁黄铁矿及少量闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂、方铅矿和黝锡矿。冶金试验表明In与Zn相关，进入Zn精矿，少量进入Cu精矿。

造山带矿床

造山带脉状系统中In的起源存在相当大的不确定性，但某些矿床含有与构造控制的Zn–Pb–Ag脉状矿化相关的In。虽然这些矿床的形成存在不同模式，但最常见的模式涉及与增生造山相关的变质流体生成。这些系统中的流体通常为弱盐度至盐度、含CO₂–(CH₄)，被认为在250至400 °C温度下就位，最可能在250–350 °C。

育空地区Keno Hill矿田曾拥有加拿大最富集的Ag–Pb–Zn脉状矿床，是加拿大历史上第二大Ag生产地，1913–1990年生产超过200 Moz Ag。该区成矿主要产于Central Quartzite中，矿化呈纵向和横向脉状产出。Warren和Thompson（1945）指出Keno Hill地区闪锌矿中有痕量In，而Boyle（1965）指出闪锌矿中无显著In含量，但局部Sn富集，可能反映了当时分析方法的局限。Alexco Resource Corp.曾报告众多高品位Ag–Zn–In截交，In富集高达155–701 ppm，跨距0.93–5.12 m。最近，Hecla Mining Ltd.指出Inca脉中In富集（1.6 ppm/6.9 m和0.9 ppm/2.3 m），与Ag、Zn和Pb富集一致。

综合—加拿大矿床中铟的一般地质和矿物学控制

尽管In在加拿大多种地质环境和矿床类型中均有发现，但存在一些超越矿床类型、地点和时代的关键特征。在大多数情况下，In与闪锌矿和Zn富集物质相关和/或由其承载，其次与Cu和Sn bearing矿物相关。然而，尽管与闪锌矿有关联，In富集通常与空间上与Cu富集矿物相关的闪锌矿以及被Cu富集流体叠加的Zn–(Sn)富集组合相关。在VMS和岩浆热液矿床的情况下，In还与岩浆热液流体有关联，且In常与浅成热液组合/岩浆热液相关元素组合相关，如Sn、W、Bi、Te、Au、Ag、As和Sb。

许多In bearing矿床还与黑色页岩/富有机质泥岩和演化大陆壳存在次要关联。例如，Bathurst矿田的矿床 invariably 与黑色页岩相关，既在紧邻的含矿地层中，也在区域上伏于矿床的岩石中。类似地，Sullivan和Akie沉积型Zn–Pb矿床的围岩和潜在源岩为页岩/富有机质泥岩。Keno Hill矿床虽为脉状矿床，但与不同程度石墨化的变碎屑岩相关。Hood（1991）则认为Silver Queen矿床的In可能源自富有机质沉积岩。

加拿大未来铟资源的潜在目标

加拿大（和全球）矿床中的大多数In作为传统矿业的副产品生产，存在于与不同Zn–Cu–Sn富集矿化相关的痕量相中。为确保加拿大未来In的稳定供应，需要勘查开发者和矿业公司发现与上述类似的矿床，包括那些In的矿物学或地球化学数据不足但地质特征相似的矿床类型。基于此，加拿大未来In的潜在来源可能包括：

碎屑岩主导矿床：Sullivan和Cirque等CD矿床含有In。Selwyn盆地或加拿大其他盆地中的其他碎屑岩主导矿床可能也有In作为副产品；但这些矿床可能显示有来自更高温度流体和独特金属组合的证据。未来勘查应寻找具有上述特征的矿床，包括此前被判定为Broken Hill型的矿床。

碳酸盐岩型Zn–Pb矿床：本文未注意到加拿大任何含In的碳酸盐岩型Zn–Pb矿床；但这些矿床的某些亚类型可能含In。大多数 Mississippi Valley型（MVT）和碳酸盐岩型Pb–Zn矿床由低温流体（T<200 °C）沉淀，但该矿床类型的某些亚类，包括爱尔兰型Zn–Pb，由于与需要更高温度运移的元素（如Ni、Co）相关，被解释为由更高温度（>300 °C）流体沉淀。Paradis（2015）还指出不列颠哥伦比亚省Robb Lake和西北地区Pine Point的碳酸盐岩型Zn–Pb矿化中闪锌矿有In富集，表明加拿大某些碳酸盐岩型Zn–Pb矿床中存在In。未来勘查应集中于显示更高流体温度（T>250 °C）证据的碳酸盐岩型矿床。

VMS矿床：存在含In的VMS矿床亚类型，这些矿床似乎有岩浆热液流体贡献、Sn和/或赋矿地层中黑色页岩的证据。研究人员认为加拿大未来的In资源可能存在于已产In矿化的地区（如新不伦瑞克省Bathurst矿田），但也存在于具有多金属、富Zn矿床且含Cu(±Sn)关联的类似VMS地区（如育空地区Finlayson Lake地区、纽芬兰和新不伦瑞克省Victoria Lake超群）。

岩浆热液矿床：In与岩浆热液矿床存在明显关联，包括云英岩、矽卡岩和浅成热液Ag–Zn–Pb–Sn–In矿床。In可能还存在于其他加拿大Sn矽卡岩（如育空地区JC矿床、不列颠哥伦比亚省Ash Mountain occurrence）、云英岩Sn（如纽芬兰Ackley岩基）和浅成热液Ag–Zn–Pb脉系（如不列颠哥伦比亚省Sulphurets地区）中。关于加拿大斑岩Cu–(Mo)矿床中In的信息很少，但鉴于其高吨位，任何痕量In都可能具有潜在价值，应评估加拿大科迪勒拉地区的斑岩Cu–(Mo)-矽卡岩-浅成热液系统。

造山带Ag–Zn–Pb脉状矿床：某些造山带Ag–Zn–Pb脉状系统如Keno Hill含有In，全球类似矿床也是如此。不列颠哥伦比亚省（如Kokanee Range和Belt-Purcell盆地）、西北地区（如Nonacho盆地）、安大略省（如Port Coldwell脉）和纽芬兰（如Sail Pond脉）的类似脉状系统具有与Keno Hill矿床相似的地质特征，可能是未来In的潜在来源。

其他矿床类型：还可能存在与黑色页岩/富有机质泥岩和/或岩浆作用/岩浆流体相关的其他矿床系统，包括五元素脉状矿床（如Cobalt）、不整合型铀矿，和/或被黑色页岩污染的岩浆硫化物系统，也可能含In，应予以评估。

历史矿山尾矿：本文描述的许多曾生产矿床（如Sullivan、Brunswick #12）以及各类Zn–Cu–Sn bearing矿床已开采殆尽但留有历史尾矿。许多矿床的历史生产未关注关键矿产，这些加工废料可能是未来In的潜在来源。

理解加拿大（和全球）In的主要挑战和知识差距是缺乏关于各种矿床类型中In丰度、矿物赋存以及成矿过程中In行为的基线信息。具体而言，缺乏关于各种矿石、围岩和金属源岩的基线地球化学数据，以及对In矿物赋存和矿石及副矿物中In浓度变异性的理解非常薄弱。需要大量投资开展针对地球物质中In的专门地球化学和矿物学研究来弥补这一不足，但对于发现加拿大下一代所需In资源至关重要。