近日，云南大学云南省高校关键矿产成矿学重点实验室主任周家喜研究员领衔的关键金属成矿与找矿预测研究团队在国际地学期刊Geochimica et Cosmochimica Acta在线发表题为“Rapid crystal growth promotes the precipitation of nanoscale fluid inclusions rich in halogens and metals in colloform sphalerite”的研究论文，率先揭示出胶状闪锌矿中关键金属的纳米级分布特征和富集机制，并提炼了胶状闪锌矿作为锗等稀散金属直接关键找矿标志，指导稀散金属找矿取得重要突破。
基于全球统计（图1），研究团队选取华南两个铅锌矿床（竹林沟和火德红）作为主要研究对象，针对胶状和自形闪锌矿，开展微米至纳米多尺度矿物结构、成分表征（如μ-LIBS、LA-ICP-MS、ToF-SIMS、APT、TEM等），取得主要认识如下：

图1.全球碳酸盐岩容矿铅锌矿床中胶状、自形闪锌矿的分布及Ge、Pb含量特征

1.发现了纳米流体包裹体特征及其元素富集效应：胶状闪锌矿中普遍发育10–20 nm的纳米流体包裹体，其成分复杂，包含固相（如方铅矿、黄铁矿等）与液相。液相显著富集碱金属（Na、K）、卤素（Cl）及其他金属元素（Mn、Ga、Ge等）（图2），但纳米流体包裹体的低盐度、低H2O以及高金属含量，明显区别于典型MVT矿床成矿流体（微米级流体包裹体）。值得注意的是，纳米包裹体中Ga、Ge含量异常富集，分别高达16307ppm和5671ppm，较闪锌矿晶格中元素含量高出1–2个数量级（图3）。计算结果显示，纳米流体包裹体贡献了闪锌矿中5%–78%的Ga、Ge总量，成为重要的Ga、Ge赋存载体。

2.提出了纳米流体包裹体形成新机制：可分为以下三个阶段①致密液体微滴的生成：当成矿流体达到过饱和状态时，胶状闪锌矿快速结晶。由于Ge⟡⁺、Pb⟡⁺等元素的离子半径与Zn⟡⁺差异显著，难以进入闪锌矿晶格，导致其在流体中局域富集，最终形成致密液体微滴（富含Ge、Pb等金属）。②纳米微滴的捕获与包裹：在闪锌矿持续生长过程中，这些金属富集的致密液滴被快速包裹，形成纳米级流体包裹体。③纳米微滴内部分异与固相沉淀：随着体系物理化学条件变化，液滴内部发生分异作用，局部沉淀出方铅矿、黄铁矿等固相矿物，而残余液相则保留H2O、碱金属和卤素（Cl、Na、K）及微量金属（如Ga、Ge）。

图2.竹林沟(A-B)和火德红(C-E)矿床胶状闪锌矿HAADF图像及扫描透射电镜-能谱(STEM-EDS)分析结果

图3.胶状闪锌矿与自形闪锌矿的原子探针断层扫描(APT)分析结果

上述新认识对传统成矿理论提出了重要挑战，并揭示了纳米过程的关键作用，具体体现在①理论突破：传统观点认为微量元素（如Ga、Ge）主要以类质同象置换形式赋存于闪锌矿晶格中。然而，本研究发现这些元素显著富集于纳米流体包裹体，表明纳米尺度过程在成矿元素富集中扮演着重要角色。类似的微量元素富集机制可能广泛存在于其他胶状矿物（如黄铁矿、石英）中，为理解非平衡条件下成矿元素的行为提供了新视角。②地球化学应用：计算结果表明，纳米包裹体的存在对GGIMFis温度计和硫逸度（fS2）计算的影响可忽略不计（<15%偏差）。这一结果支持传统地球化学指标在胶状闪锌矿研究中的适用性，为成矿条件反演提供了可靠依据。③找矿预测应用：提炼胶状闪锌矿作为关键金属直接找矿标志，研发矿物谱学-化学填图新技术，为关键金属超常富集载体找矿预测提供了直接依据。

云南大学地球科学学院罗开副教授为论文第一作者，周家喜研究员为论文通讯作者。共同作者包括中国科学院广州地球化学研究所鲜海洋副研究员、杨宜坪博士，瑞士日内瓦大学Alexandre Cugerone博士，澳大利亚科廷大学Steve Reddy教授、Denis Fougerouse、David Saxey、Xiao Sun、William Rickard博士以及法国里昂第一大学Vincent Motto-Ros教授。研究工作受国家自然科学基金项目（92162218、42372103、U2444207、42172082）、云南省科技厅基础研究计划项目（202401AW070002）和云南大学“双一流”建设项目联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.04.003

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703725001838?via%3Dihub

来源：地球科学学院

编辑：张懿淼 责任编辑：李哲