什么是铟的地球化学参数?
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发布时间：2024-04-19 19:38
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时间：2024-05-18 00:51
一、铟的地球化学参数
在元素周期率未被发现以前，铟一直作为锌的同族元素，其电价被确定为+2价。新的元素周期率确立之后，铟的电价改正为+3价，原子量为114.818，位于第五周期第三副族，与铅属于同族元素。
金属铟为银白色，其电子构型为4d185s25p1，容易失去三个电子而成为三价阳离子。铟离子最外层具有18个电子，属于铜型离子，因而，地球化学家们把铟归类于亲铜或亲硫元素，其原子价有+1价和+3价，在自然界，铟的+3价才能形成稳定化合物。
铟有质量数为113In和115In两个同位素。在自然界，113In的相对丰度为4.33%，115In的相对丰度为95.67%，其中115In具有放射性，半衰期为5×1014年，放射出β射线，衰变的终期稳定产物为115Sn。但铟的同位素组成目前研究较少，能否像其他元素同位素组成一样在地质学中得到应用还是一个有待研究的问题。
铟的地球化学参数如表8-1所示，与有关元素离子半径的对比见表8-2。自然界铟常以正3价稳定存在，在此价态下，其离子半径为0.81，与硫化物矿床中通常出现的元素离子相比，阴离子半径与六配位时的Sn4+（0.71）、Zn2+（0.74）、Fe2+（0.72）、Cu2+（0.72）、Sb2+（0.76）较为接近，而与Pb2+（1.24）差别较大。根据刘英俊等（1984）的研究，铟与锡和锌的关系最密切，而它在硫化物矿物中最易于进入四面体配位晶格的硫化物矿物中，具有这种晶体结构的最常见矿物为闪锌矿、黄锡矿和黝铜矿等。近年来的研究显示，在自然界，铟进入由这些离子组成的矿物（硫化物）的顺序大致为：
表8-1 铟的地球化学参数
分散元素地球化学及成矿机制
表8-2 铟与相关元素的离子半径对比表
刘英俊等（1984）认为，在造岩矿物中，铟与Fe3+关系密切。根据我们对一些造岩矿物（包括钾长石、斜长石、角闪石、辉石、黑云母和白云母）中铟含量的分析结果，铟含量由高到低的顺序为：
角闪石（4×10-6～8×10-6）→辉石（2×10-6～5×10-6）→黑云母（1×10-6～2×10-6）→长石—白云母（<1×10-6）
不含Fe3+的矿物含铟性明显低于含Fe3+矿物，这一结果与刘英俊等的结论基本一致。而In3+离子半径与Fe3+离子半径相差较大。因此看来，离子半径不是铟进入某矿物的决定性因素。
二、铟在自然界的分布
表8-3为铟在部分陨石及月球岩石中的含量。到目前为止，宇宙的铟含量都为推测值，并且不同学者给出的值相差悬殊，如Suess和Urey（1956）给出的值为0.11×10-6，
表8-3 宇宙、陨石及月球岩石中铟的含量
Urey（1967）的值为0.80×10-6。陨石的铟含量是实测值，由于陨石类型和分析方法的不同，含量变化较大。事实上，浩瀚的宇宙，铟含量不可能用一个简单的数字来准确地表述。月球岩石的铟含量从检测不出到0.7×10-6都有（欧阳自远，1988），但其数据数量不足，还无法代表整个月球的铟含量。
实际上，无论是宇宙、陨石，还是月球，研究铟含量的目的只是建立一个对比的标准，其变化对探讨铟的富集与成矿并不重要。
铟在地球中的分布也有各种不同的说法。克拉克和华盛顿1924年给出的数据为n×10-11，费尔斯曼（1933～1939）、戈尔德施密特（1937）、维尔纳茨基（1949）、泰勒（1964）、黎彤（1990）给出的数据均为0.1×10-6，而Taylor（1980，1982）在确定初始地幔、现今地壳等地球圈层时，未给出地球岩石圈的铟丰度。多数学者给出的地壳铟含量为0.1×10-6。因此，刘英俊等（1984）也将铟的地壳丰度确定为0.1×10-6。这也是目前大家比较公认的地球铟丰度。
地球不同岩石中铟的含量研究得较多，表8-4为主要火成岩和沉积岩中铟的丰度。虽然这些数据代表全球相应岩石中铟的平均含量，但具体到某一地区或某一种岩石，差别非常大。因此，这些数据也只能作为一个对比指标。
表8-4 地球主要岩石铟丰度（10-6）
三、地质作用过程中铟的某些地球化学特点
就目前来说，除铟在岩浆岩中的含量及分布研究较多外，铟在沉积作用和变质作用过程中的地球化学特点研究得较少。很多情况下，分析项目中缺少铟元素。因此，讨论铟在沉积岩及变质岩中的地球化学特点是较困难的。下面，我们只对其中几个问题进行简单的讨论。
（一）铟在岩浆岩中的分布特点
岩浆岩中的铟，被认为总的特点是从基性-超基性岩类→中性岩类→酸性岩类，铟含量有增高的趋势（刘英俊等，1984）。我们的分析结果却出现不少相反的情况。
据Ivanov（1969）的研究，岩浆岩中的铟与（Fe3++Fe2+）的含量呈正相关（图8-1），后来的研究者也都默认这一研究结果。在基性-超基性岩石中，存在大量辉石、橄榄石等含铁矿物，而酸性岩中的含铁矿物主要为黑云母，有时有少量角闪石类矿物。基性-超基性岩与酸性岩相比，前者是富铁岩石，含铁矿物的量远远大于后者。因此，从单纯的含铁量来对比不同类型岩浆岩中铟的含量，应该出现从基性-超基性→酸性岩，铁含量降低，铟含量也应该降低，这与岩石从基性到酸性铟含量升高的结论是矛盾的。
图8-1 基性-超基性岩（a）和花岗岩（b）中In与FeO的关系
根据我们的分析结果，花岗岩及闪长岩中的黑云母和角闪石铟含量明显高于长石类矿物，这说明铟与铁有关是正确的。分析发现，对同一类型岩浆岩来说，铟含量的高低与铁含量有关，而对于不同类型的岩浆岩，这一结论不完全正确。我们认为，从基性-超基性到酸性岩铟含量升高的结论还有待大量数据来验证。
（二）岩石中铟含量随时间的变化
不同地质时代岩石中铟的变化资料还相当少。我们对华北克拉通北缘太古代花岗岩（TTG）、辽宁早元古代花岗混合岩、内蒙古中元古代花岗片麻岩、江西加里东期花岗岩和广东燕山期花岗岩的分析结果（表8-5）显示出，同类岩石，随着时代变新，铟含量有增高的趋势。这些岩石都是采自无矿岩体，没有受到矿化的影响。从酸性岩类的情况来看，这种趋势是存在的，其他岩石是否存在这种变化趋势，还需进一步验证。
表8-5 不同时代岩石的铟含量
