Ge extremely enriched in the Zhulingou Zn deposit, Guiding City, Guizhou Province, China
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1. 研究目的(Objective)
锗(Ge)是一种典型的稀散元素，其地壳丰度为1.5×10-6，主要富集在煤和铅锌矿床中。统计结果显示，闪锌矿是铅锌矿床中Ge的主要载体矿物，但不同类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量存在差异。除热液脉型和浅成热液型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量较高(可达2500×10-6)外，其他主要类型(如喷流沉积型，SEDEX；火山块状硫化物型，VMS；密西西比河谷型，MVT，等)铅锌矿床闪锌矿中Ge的平均含量通常 < 300×10-6。本次发现贵州贵定竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的显著超常富集现象，现报道如下。
2. 研究方法(Methods)
在细致深入的矿床学和矿物学研究基础上，利用激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对竹林沟锌矿床主要金属矿物闪锌矿进行原位微量元素组成分析。统计闪锌矿中Ge等元素的富集特征，结合相关分析和以往研究成果，揭示竹林沟锌矿床中Ge的超常富集机制。
3. 研究结果(Results)
竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量为592×10-6~1100×10-6(平均764×10-6，表 1)，锌矿石中Ge的平均品位97.9×10-6。闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料显示，扬子板块及其周缘地区MVT铅锌矿床，如牛角塘、会泽、毛坪、富乐等，其闪锌矿中Ge的含量均 < 652×10-6，即便富乐矿床闪锌矿中Ge的含量最高，但其平均含量也仅为191×10-6，明显比竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)低。
表 1 竹林沟锌矿床闪锌矿部分元素含量(10-6)Table 1. The part elemental contents of sphalerite from the Zhulingou Zn deposit(10-6)
与世界上主要类型铅锌矿床闪锌矿LA-ICP-MS微区原位Ge含量分析资料相比，竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量比SEDEX(Ge含量通常 < 50×10-6)、VMS(Ge含量多数 < 100×10-6)和MVT(Ge含量n×10-6~n×102×10-6，Ge平均含量 < 300×10-6)等闪锌矿中Ge的含量高出一个数量级。竹林沟矿床闪锌矿中Ge的含量与法国Noailhac-Saint Salvy热液脉型Zn-Ge-Ag-Pb-Cd矿床(Ge平均含量750×10-6)和玻利维亚Porco浅成热液型Ag-Zn-Pb-Sn-Ge矿床(n×102×10-6~2500×10-6)等少数类型铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)相当。
可见，竹林沟锌矿床闪锌矿中Ge的含量比目前已知扬子板块及其周缘地区MVT矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)都高，且明显高出全球主要类型(除岩浆热液型和热液脉型外)铅锌矿床闪锌矿中Ge的含量(特别是Ge的平均含量)一个数量级，具有显著超常富集特征(接近Ge地壳丰度的1000倍)。
初步分析显示，竹林沟锌矿床闪锌矿中Zn与Ga和Cd之间具有正相关关系；相反，Fe与Ga和Cd之间均具有负相关关系，这表明该矿床闪锌矿中Ga和Cd很可能不是直接替代Zn而是替代Fe，与笔者前期认识基本一致。然而，不难发现该矿床闪锌矿中Zn与Ge之间呈一定的负相关关系，但Fe和Ge之间则呈一定的正相关关系，进一步地Zn与Fe之间具有显著的负相关关系，且Zn与Fe+Ge之间负相关性更显著(图 1)。目前，闪锌矿中主要有六种Ge替代Zn的方式：(1)2Cu++Cu2++Ge4+↔4Zn2+；(2)Ge2+↔Zn2+；(3)2Ag++Ge4+↔3Zn2+；(4)2Cu++Ge4+↔3Zn2+；(5)□(晶体空位)+Ge4+↔2Zn2+；(6)nCu+Ge↔(n+1)Zn。可见，这六种替代方式均不能解释竹林沟锌矿床闪锌矿Zn和Fe+Ge之间的强烈负相关关系。因此，笔者推测该矿床中Ge很可能是与Fe一起共同替代Zn进入闪锌矿晶格(Fe+Ge↔2Zn)，是一种新的Ge替代方式。
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图 1 竹林沟锌矿床闪锌矿Zn-(Fe+Ge)相关图解Figure 1. Relationship diagram of sphalerite Zn-(Fe+Ge)in the Zhulingou Zn deposit4. 结论(Conclusions)
竹林沟锌矿床闪锌矿中显著超常富集锗，锗的富集程度接近1000倍，且锗与铁一起共同替代锌进入闪锌矿晶格，是一种新的锗替代方式。初步估算竹林沟锌矿床锗金属储量超过400 t，而竹林沟锌矿床外围还有半边街等锌矿床，初步预测研究区锗资源量可能达到超大型规模(>1000 t)，一个新的国家级乃至世界级锗资源基地曙光已现。
5. 致谢(Acknowledgments)
感谢科技部、国家自然科学基金委、云南省科技厅和云南大学对本项目的支持。
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图 1 竹林沟锌矿床闪锌矿Zn-(Fe+Ge)相关图解
Figure 1. Relationship diagram of sphalerite Zn-(Fe+Ge)in the Zhulingou Zn deposit
表 1 竹林沟锌矿床闪锌矿部分元素含量(10-6)
Table 1 The part elemental contents of sphalerite from the Zhulingou Zn deposit(10-6)
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期刊类型引用(7)
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