刘建平：找个矿也没什么了不起 只要用好电子探针
铟是银白色容易熔稀散金属，由于铟具有良好的延展性和传导性，铟在电子、电信、光电、通讯等领域具有广泛用途，是制造液晶显示产品、新一代铜铟硒高效太阳能电池等产品的重要原材料。但是铟资源稀少且分散，单独且具有开采价值的矿体几乎不存在，常在铅、锌矿体中伴生。
湘南地区分布着大量的钨锡铅锌多金属矿床，中南大学刘建平副教授多年以来一直致力于湖南省香花岭地区研究铟的赋存和成矿机制研究，为我国铟资源的开发与利用做出了贡献。近日，分析测试百科网联合岛津公司采访了中南大学地质资源系刘建平教授，请他谈谈铟等关键金属的赋存状态研究及新矿物成分方面的研究。
中南大学地质资源系 刘建平副教授
铟元素发现迄今，已有近150年的历史，首先被德国物理学家发现。铟是一种抗腐蚀性强、延展性高和流动性好的银白色稀散金属，资源分布小而散，未发现其独立的富矿，仅作为杂质存在于锌及其他金属矿中。
美国地质调查局（USGS）于2008年之后不再公布铟资源储量数据，全球铟资源储量主要分布于中国、秘鲁、美国、加拿大、俄罗斯等国家，以上五国合计约8870吨，占全球的比例为80.6%。其中储量最多的是中国，储量为8000吨，占全球的72.7%。我国不仅是全球铟储量最丰富的国家，也是全球最大的原生铟生产国。
依托国家自然科学基金项目，刘建平团队系统开展了我国典型稀散铟金属矿床的研究，对青海赛什塘-日龙沟铜锡矿田、湘南香花岭和野鸡尾矿床，湘东北七宝山等岩浆热液成矿系统中铟富集进行了系统研究，深化岩浆热液型富铟矿床的成矿理论研究。
作为地矿勘探最常用的技术之一，电子探针分析是近几十年来发展极为迅速的显微分析测试技术，它是用聚焦成1微米左右的电子束直接轰击样品表面，在约1平方微米的区域内，对组成元素激发产生的特征射线进行分光，从而求得其波长和强度，对该微区的元素进行定性和定量分析。
依托中南大学电子探针实验室，刘建平在研究过程中发现了独立铟矿物硫铟铜矿、铟黄锡矿的新产地，发现了铟异常高的闪锌矿（香花岭矿床闪锌矿边部In最高43.63 wt%），首次证实了华南富铟成矿区发育铟窗口效应。
岛津EPMA-1720H电子探针通过配置高灵敏度、高分辨率的全聚焦型分光晶体和52.5°的高特征X射线检出角，使之具备非常优异的元素检测限，能够对载铟矿物进行观察和有效分析。为铟的研究与测试提供了有利支持，是铟矿床研究中的基础性和最有效的分析检测手段。
联合共建 助力双一流
中南大学是国家首批“双一流”建设高校，在有色金属学科方面，学校拥有世界最完备的有色金属学科体系。地球科学与信息物理学院，已经历60余年的发展，建有有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室及多个省部级科研实验平台，为“双一流”学科建设奠定了良好的基础。
在地质研究领域中，电子探针微分析仪主要作用是对矿物的形貌和成分的测试。2018年，中南大学地球科学与信息物理学院和岛津成立合作实验室，双方在科研和教学中均发挥了重要的作用。
教学方面，每年为本科生、研究生开设的岩矿测试技术课程或研究方法技术课程提供了大量学习和实践的机会，让学生们亲身体验矿物测试的方法技术，增加了学生的学习兴趣，提高了教学效果。
在科研方面，合作实验室为国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等重要项目提高了大量精确的矿物成分数据，为高水平科研论文的发表奠定了良好的基础，力促中南大学地球科学保持ESC前1%的水平。
刘建平分享了学院和合作实验室近年3大研究成果。
1.新矿物化学成分测定
2017年，谷湘平教授开展了大量未知矿物电子探针成分测试工作，为新矿物的发现和申报提供了精确的成分数据。谷湘平在湖南柏坊铜矿床发现与辉铜矿、斑铜矿、闪锌矿共生的未知矿物，经过电子探针分析获得精确的化学成分，其化学式为Cu2S的新矿物，被命名为吴延之矿（图1）。该矿物的发现，对铜矿区深部找矿具有重要的指示意义。
图1 吴延之矿(Cu2S) 手标本、光学显微特征（编号：IMA-2017-081）
2.关键金属矿产赋存状态研究
是国际上近年新提出的资源概念，指当今社会必需的安全供应存在高风险的一类金属元素及其矿床的总称，主要包括稀土、稀有、稀散和稀贵金属。这些金属具有独特的材料性能，广泛应用于新能源、信息通讯、国防军工等战略性新兴产业。大多数关键金属具有伴生、细小和稀少等特点。依托合作实验室，刘建平、王智琳等分别对铟、钴等关键金属矿床进行了系统研究，对相关独立矿物和元素赋存状态开展深入研究（图2-4），为关键金属矿产的形成机制和开发利用提供了准确的数据。
图2 独立铟矿物：硫铟铜矿（a、b）和铟黄锡矿（c、d）的BSE图像
图3 闪锌矿中In元素扫面图
图4 黄铁矿中Fe、Co、As元素扫面图
3.成岩成矿矿物学示踪研究
对岩体中的副矿物如锆石（图5）、磷灰石、榍石等，成矿系统中的金属矿物如黄铁矿、闪锌矿、白钨矿（图6）、磁铁矿等，非金属矿物石榴子石、绿泥石等开展详细的成岩成矿矿物学研究，为精细厘定成岩成矿作用及其过程提供了新的有力证据。
图5 成岩过程锆石矿物学研究
图6 成矿系统白钨矿矿物学研究
“自从2012年岛津公司电子探针分析仪在学院搭建、组装，学院开始与岛津密切合作，在矿物分析及油气分析领域进行了大量的开发应用，特别是仪器维护运行方面，岛津及时的售后响应为保障仪器正常运行做出了巨大贡献。”刘建平讲到，“作为岛津的老客户，学院前期工作过程中到了岛津公司各部门的大力支持，我们期望岛津能一如既往地提供优质的售后服务，保障仪器健康运行，获得更多检测数据，进而扩大实验室在地矿领域的影响力。”
人物简介
刘建平，主要从事矿物电子探针分析技术、稀散元素富集成矿研究。主持国家重点研发计划项目专题、国家自然科学基金等课题10余项，以第一作者发表SCI/EI论文10余篇，曾获中国有色金属工业科学技术奖二等奖1项。
