首先，分散元素的異常富集
分散元素的特點是在巖石中極度分散，所以稱為“分散”元素。它們在地殼中的豐度很低，形成的獨立礦物種類少、數量少、粒度細、來源稀少，主要以分散狀態分布在由其他元素組成的礦物中，因此有學者認為它們不能形成獨立礦床。隨著研究的深入、測試技術的進步和認識水平的提高，分散元素的成礦作用出現了飛躍。找礦實踐證明，分散元素不再“分散”，出現超常富集，特別是在西南地區。近年來，鍺、鉈、硒、碲的獨立礦床和礦體相繼被發現，且均達到較大規模，部分達到超大規模(胡，1997；莊漢平，1998)，這是礦床學的又壹重大進展。
在國家自然科學基金重點項目的支持下，我們選取了鎘、鉈、鍺、硒、碲、銦六種分散元素進行研究。11典型分散元素礦床解剖，系統測試各種礦床中分散元素含量。通過比較礦石中分散元素的含量與地殼豐度，得出富集系數，如表2-7所示。
從表2-7中六種分散元素的富集系數可以看出，礦石中分散元素的富集程度壹般達到地殼豐度的幾千倍至壹萬倍，富集程度最高的碲礦床為地殼豐度的106倍(劉鐵庚，2000；葉林，1997；胡，2000；姚林波，2000；趙振華，2000年；曹誌敏，1995；高振民，1999；張倩，1998).與其他金屬和貴金屬元素相比，比如銅(地殼豐度55×10-6)只有兩個數量級，金(地殼豐度0.004×10-6)是三個數量級，銀(地殼豐度0.07×10-6)是三個數量級。鉑族元素(地殼豐度0.001×10-6 ~ 0.013×10-6)需要富集2 ~ 3個數量級，即可以礦化，分散元素的富集能力壹般在3 ~ 4個數量級以上，說明它們在特殊的地質地球化學條件下經歷了更復雜的地質。
表2-7幾種分散元素沈積物中分散元素的富集系數
第二，分散元素沈積
(1)中國分散元素礦床概述
分散元素礦床可分為獨立礦床和伴生礦床。①獨立礦床:Ge、Se、Te、Tl等元素在特定地質條件下可形成獨立礦床，此外還常以伴生礦床的形式出現，如與鉛鋅礦伴生的Ge、Cd；硒和碲常與銅礦和金礦伴生。鉈常產於低溫砷、汞、銻礦床和卡林型金礦床中。(2)伴生礦床:由於Ga、Cd、In、Re等元素形成獨立礦物的概率遠低於Ge、se、Te、Tl等元素，它們很難形成獨立礦床，這些元素基本以伴生礦床的形式產出。例如，鎵常與鋁土礦共生，銦多產於錫石硫化物礦床中，稀土多產於斑巖型鉬(銅)礦床和黑色巖系中。
分散元素礦床大多集中在古大陸邊緣，如揚子地塊西南、西北、南緣，南嶺中段，華北地塊北緣。分散元素也可以形成集中區，我國西南地區(包括揚子地塊的西南和西北邊緣)是典型的分散元素集中區。因為這個地區的基底是元谷峪，所以容易產生大面積的低溫(
四川大水溝碲礦床和廣西大廠、雲南個舊含銦錫多金屬礦床雖不是低溫礦床，但它們在西南地區的產出也具有特殊意義。
本書研究的六種分散元素(鍺、硒、鎘、銦、碲和鉈)的地理位置見表2-8。
表2-8幾種分散元素礦床的地理位置
表2-9幾種分散元素礦床規模
表2-8中，臨滄鍺礦床、漁塘壩硒礦床、大水溝碲礦床、濫木廠鉈礦床為分散元素獨立礦床，拉爾瑪硒金礦有獨立硒礦體，其余6個為伴生礦床。這些礦床的分散元素品位高(見表2-7)，規模大(表2-9)。
(2)兩種類型的分散元素礦床
1.分散元素的獨立沈積
雖然《中國地質大百科全書》(1993)認為分散元素不形成獨立礦床，但鍺、硒、碲、鉈的獨立礦床在西南地區客觀存在。本書作者認為:“分散元素的獨立礦床意味著高度富集，富含分散元素的獨立礦物或載體(類質同象礦物或吸附劑)的出現往往是成礦特征。存款規模比較大。隨著采冶技術的提高和市場需求的變化，分散元素不再是開采其他礦產資源回收的副產品和伴生元素，而是分散元素的經濟價值高於或等於其他共生礦物。這種礦床稱為分散元素獨立礦床”(屠光池，1994；高振民，1999)。在這種條件下，臨滄鍺礦床、漁塘壩硒礦床、大水溝碲礦床和濫木廠鉈礦床應該是獨立的礦床。河北東平堿性雜巖中的碲金礦床，碲和金的儲量基本相當，如果碲的冶煉技術過關，可以直接提取，碲的價值高於金。當時的礦床也可稱為獨立碲礦床。南華砷鉈礦床目前只產出砷，實際上鉈的經濟價值並不低於砷，該礦床也可視為獨立的鉈礦床。
Ge、Se、Te、Tl等元素為什麽能形成獨立的礦床？促成它們獨立成礦的因素主要有兩個:①與這些元素的地球化學行為有關。Se、Te、Tl雖然經常分散在其他礦物中，但比其他五種分散元素更容易聚集形成獨立礦物。到目前為止，從發現的各種分散元素的獨立礦物數量來看，Re 2，Ga 3，In 10，Cd 13，Ge 265438。Tl 44、Se 104、Te 142礦物，在8種分散元素中，Te、Se、Tl是最獨立的礦物，獨立礦物出現越多，富集能力越強，形成獨立礦床的潛力越大。②獨立鍺硒礦床與有機質吸附密切相關。本書研究的鍺礦床產於第三紀褐煤中，硒礦床產於黑色巖系中，主要以有機結合態和吸附態存在。壹般有這樣壹個規律，低成熟度的煤鍺含量高，反之亦然。鍺本身形成的獨立礦物數量僅次於Te、Se、Tl，表明它可能在某些多金屬礦床中形成鍺的獨立礦體。大多數情況下，由於鍺和鋅的地球化學性質相似，以類質同象的形式進入閃鋅礦晶格。總之，分散元素形成獨立礦床的條件非常苛刻，往往不是壹次成礦作用形成的，而是多次成礦作用形成的。
本書研究的幾個Ge、Se、Tl等元素分散的低溫獨立礦床地質特征見表2-10。
從表2-10可以看出，這些低溫獨立礦床具有以下地質特征:
(1)所研究的分散元素獨立礦床的含礦巖系均為古生代及以後的地層，較老的巖系(元古代以前的變質巖系)尚未發現分散元素獨立礦床。大部分礦床集中在寒武紀、晚古生代和中生代地層中。
(2)礦床中礦體在含礦地層中多呈層狀、似層狀、透鏡狀，與地層產狀基本壹致；礦化多與地層走向壹致的斷裂構造有關，特別是層間斷裂控制礦體，屬層控礦床。
(3)礦床成因多為沈積改造或熱液沈積。
(4)成礦溫度壹般在250℃以下，屬於低溫成礦。
(5)成礦時代多為燕山晚期—喜馬拉雅期，是燕山晚期—喜馬拉雅期大規模成礦的產物。
表2-10幾個低溫成因分散元素獨立礦床的主要地質特征
碲也能形成獨立的礦床，但不是在低溫下，而是在中高溫下。四川大水溝獨立碲礦床是由於揚子克拉通西緣深大斷裂的存在，有利於某些深部分散元素的成礦。
2.分散元素的伴生礦床
分散元素作為伴生元素產生的機會很多，大多富集在某類礦床中，如主要富集在鋁土礦和壹些低溫鉛鋅礦中的鎵；鍺主要存在於低溫鉛鋅礦和成熟度低的煤礦中；硒不僅在黑色巖系中富集，在壹些金礦中也有富集。鎘主要在鉛鋅礦中；銦常產於錫石硫化物礦床和富錫鉛鋅礦床中；碲常與鉍礦和金礦伴生；錸主要賦存於斑巖型銅(鉬)礦床中；鉈不僅是壹種獨立的礦床，而且常與低溫砷汞銻金礦床共生或產於這些礦床的成礦帶中。在尋找和開發上述類型礦床時，應註意相應分散元素的含量，以便綜合回收相應的伴生分散元素。伴生礦床中的分散元素主要與相應類型礦床的成礦礦物有關，成礦礦物往往成為分散元素的載體礦物。如80%的銦富集在閃鋅礦中，90%以上的錸富集在輝鉬礦中，鎘、鎵、鍺大多存在於閃鋅礦中，鋁土礦中的鎵存在於三水鋁石中，三水鋁石中鎵的含量很低。這種賦存狀態表明，在開發有用的金屬礦物時，容易回收分散的元素資源。
許多分散元素的伴生礦床已達到大型甚至超大型，如廣西大廠錫銻多金屬礦床，不僅錫銻超大型，銦也超大型(約6000 t)。雲南個舊錫多金屬礦中的錫是超大型的，礦中的銦也是超大型的(2000t以上)。雲南都龍錫鋅多金屬礦的鋅、鎘、銦都達到了超大規模(3500t以上)。貴州牛角塘鉛鋅礦鎘、雲南蘭坪金頂鉛鋅礦鎘、鉈均達到較大甚至較大規模；雲南會澤鉛鋅礦鍺儲量至少很大，近年來每年可生產鍺10t以上。
Re、Ga、In、Cd四種分散元素在自然界中很少形成獨立礦物，大部分以類質同象的形式存在於其他成礦礦物中。因此，它們不能形成獨立的礦床，而是作為伴生礦床產出。
(3)分散元素和分散元素礦物的賦存狀態
1.出現狀態
從本書研究的礦床來看，分散元素的賦存狀態可分為獨立礦物、類質同象、有機結合、吸附三類。碲和鉈礦床基本上是獨立的礦種，如濫木廠和南華鉈礦床、大水溝碲礦床和東平含碲金礦床。鎘礦床以類質同象形式存在，但都龍多金屬礦床中未發現鎘的獨立礦物。牛角塘鎘鋅礦床中95%的鎘以類質同象形式存在於閃鋅礦、黃鐵礦、白雲石和方鉛礦中，閃鋅礦中鎘含量為6000×10-6 ~ 17860×10。銦主要產於錫石硫化物礦床中。銦主要以類質同象形式存在於閃鋅礦中，錫石、磁黃鐵礦和黃鐵礦中含有少量銦。鍺完全被有機質和粘土礦物吸附，臨滄鍺礦床未發現鍺的獨立礦物，鍺完全以有機結合和吸附的形式存在於煤巖中(莊漢平，1998)；研究中很難區分獨立礦物和類質同象硒，所以把它們放在壹起計算分配率。如拉爾瑪硒金礦床中，獨立礦物和類質同象硒約占總硒的25%，有機結合和吸附硒約占75%(文，1999)。漁塘壩硒礦床中硒以有機結合態和吸附態存在，初步計算約占64%(姚林波，2000)。了解分散元素的賦存狀態，對探討礦床成因和工業開發利用具有重要的參考價值。表2-11列出了研究礦床中六種分散元素的賦存狀態。
2.分散元素礦物的新發現
由於分散元素的獨立礦物顆粒很細，常規手段往往無效。在元素分散的獨立礦物研究中，經常使用電子探針、掃描電鏡、透射分析電鏡、顯微拉曼探針等先進儀器設備進行分析，部分獨立礦物采用X射線粉晶分析。經過大量的工作，在國內首次發現了壹些分散的元素礦物，也發現了壹些新的礦物。現描述如下。
表2-研究礦床中分散元素的賦存狀態+01
(1)在東坪金礦發現的壹種新礦物亞碲酸鹽-(Zn，Fe)2(Te3O8)已獲國際礦物協會(IMA)新礦物和礦物命名委員會(CNMMN)批準(CNMMN IMA 2002-047)。
(2)在國內首次發現的分散元素礦物:①大水溝碲礦床中有黃鐵礦(鐵閃石);②連二硫化鉛(Pb [Te，S] O4 H2O)產於東坪碲金礦床；(3)鉈砷鉈汞礦(TLHGass-3)產於濫木廠鉈礦床中；TlFeS2產於濫木廠鉈礦床中。④鉈石(TlFe2S3)產於華南砷鉈礦床中；⑤硫化鉛砷鉈礦(PbTlAs5S9)產於南華砷鉈礦床中；⑥砷鉈硫化礦(Tl，Pb)3AsS3產於南華砷鉈礦床中；⑦鉈黃鐵礦(Fe，Tl)(S，As)2產於華南砷鉈礦床中。
(3)首次發現的分散元素礦物:①牛角塘鎘鋅礦床中的硫化鎘(CdS)、菱鎂礦鎘(CdCO3)和方石英(CDO)；②漁塘壩硒礦床中的銅鐵礦(CuSe2)、銅鐵礦(CuSeO3 2H2O)、淺藍鐵礦(CuS)和天然硒(Se)；③東坪Ag2Te-金礦床中的埃希石和六方埃希石。
分散元素的成礦機制
某些分散元素(Cd、Ge、Tl、Se)在壹定的地質背景下可以達到超常富集，形成大規模礦床，大部分分散元素礦床分布在我國西南地區。它們是如何達到超常富集水平的，可以從它們的成礦機制和控礦條件來探討。
1.低溫礦化
從表2-12可以看出，大部分分散元素沈積物是在低溫下沈積的(
表2-12幾種分散元素礦床的成礦溫度
從表2-12可以看出，鎘、鍺、鉈、硒等元素在低溫下遷移、富集、沈澱(或有機結合)和礦化，故稱為低溫礦床。
2.層狀沈積物
許多分散元素集中在某些地層中，離開這些地層時沒有礦化或只有微弱異常(表2-10)。如:①牛角塘鎘鋅礦床產於下寒武統清徐洞組含藻白雲巖中，滿東斷裂兩側礦體呈層狀、似層狀，與圍巖產狀基本壹致，二者關系漸變；(2)都龍鎘錫鋅礦床產於中寒武統低變質角閃石片巖中，礦體形態呈層狀、透鏡狀，與地層產狀基本壹致(劉玉萍，2000)；③臨滄鍺礦床產於第三紀褐煤中，含煤地層分為上、下兩組(N1和N2)。鍺礦化主要集中在下部煤層中，煤層中含有熱水沈積形成的矽質巖。煤層本身為鍺礦體，上部煤層弱礦化(N2)(莊漢平，1997)。④濫木廠和南華砷鉈礦床的礦體也呈層狀、透鏡狀，但產狀層位不同。濫木廠鉈礦床產於上二疊統龍潭組和長興組的泥質碳酸鹽巖和頁巖中，礦石及圍巖中含有大量有孔蟲和苔蘚蟲類微體化石(張忠，1999)。南華砷鉈礦床產於上侏羅統雄黃場剖面沈積的灰黑色細粒碳質泥質沈積物中。⑤魚塘壩硒礦床7個礦體均位於下二疊統茅口灰巖頂部的碳質矽質巖中，為正常的生物化學沈積巖，礦體呈層狀、透鏡狀，與地層產狀壹致(姚林波，2000)；⑥拉爾瑪硒金礦床產於下寒武統太陽頂群，由壹套淺變質碳質矽質巖和碳質矽質板巖組成，矽質巖為熱水沈積成因。
上述礦床的產出層位實例證明它們(鎘、鍺、鉈、硒等。)嚴格受層位控制，是典型的層控礦床。
3.物質來源是膚淺的
研究表明，分散元素的成礦物質大部分來自圍巖和鄰近地層，少數來自巖漿巖。如牛角塘鎘鋅礦床的硫同位素δ 34s為10.00‰~ 26.9‰；碳同位素δ13C=-0.52‰(平均值)，同位素值集中，與海相碳酸鹽巖相似，鉛同位素值與圍巖(清徐洞組白雲巖)基本相似。這些數據證明成礦物質來自圍巖(劉鐵庚，2000；);都龍鎘錫鋅礦床的鉛同位素分析表明為正常鉛，μ值均在10左右。Zartman圖中的投影均落在上地殼演化曲線附近，表明礦石的鉛源較淺，不是地幔物質(地幔物質的μ值在34S內平均應為+16.40‰，表明礦石中有硫源層；對漁塘壩硒礦床和兩個鉈礦床的研究表明，它們的成礦物質也來自鄰近地層。只有臨滄鍺礦床的成礦物質來自下伏的雲母花崗巖，因為花崗巖中鍺的背景值很高，達到3.5×10-6，而且該礦床矽質巖中的矽也是由花崗巖經熱液活動沈積而成(齊，2001)。
4.成礦流體為還原性弱酸性堿性。
鎘、鍺、鉈、硒等幾種礦床的成礦流體性質研究表明，它們基本上是可還原的[如牛角塘流體的Eh值為-0.7 ~ 0.63(葉林，2000)，都龍為-0.65 ~-0.96]，牛角塘成礦流體為弱堿性-弱酸性(如牛角塘礦床成礦流體的pH值為6.765438)流體中普遍含有CH4、N2、H2和CO2，證明有機質在成礦流體中占有壹定的比例，可見有機質對成礦流體中分散元素的遷移和富集起著很大的作用。分散元素與有機質的結合主要與壹些飽和、不飽和的含氧基團形成價鍵，以有機絡合物的形式隨流體遷移。在適宜的地質環境下，有機絡合物降解，分散元素沈澱，進入有機碳骨架或被有機碳吸附富集礦石。
所研究的成礦流體多來自大氣降水和地層水，有時也混有變質水和巖漿流體(如拉爾瑪和獨龍礦床)。
5.成礦時代多為燕山-喜馬拉雅期。
雖然分散元素礦床產於較老的巖系中，但成礦時間相對較晚。根據它們的地質特征和壹些礦床的同位素年齡，鍺、鉈、硒和大水溝碲礦床均形成於燕山-喜馬拉雅期，僅牛角塘鎘鋅礦床形成於加裏東早期(由於其鉛同位素年齡，尚有爭議；有人認為是燕山期礦化。都龍礦床具有三期成礦模式:熱液沈積、變質改造和巖漿熱液疊加。鉛同位素模式年齡為印支-海西期，反映了變質期成礦年齡。Rb-Sr等時線年齡為巖漿熱液成礦年齡和礦床最終形成年齡，表明該礦床經歷了282 ~ 75 Ma的漫長成礦作用。幾個礦床的同位素年齡見表2-13。
表2-13幾種分散元素形成的沈積物同位素年齡
綜上所述，分散元素礦床多為低溫層控型，成礦作用多經歷沈積成巖富集和後期熱液改造富集過程。成礦物質大多來源於含礦圍巖及鄰近的建造巖石和巖漿巖。成礦流體具有弱酸性-弱堿和相對還原性的物理化學性質，特別指出有機質在鍺和硒成礦過程中對其遷移和富集起著重要作用。雖然許多分散元素礦床產於較老的層位，但成礦時間較晚，大部分成礦作用經歷了漫長的地質作用，往往有多期地質作用疊加。因為分散元素在地殼中的豐度極低，需要特殊的地質背景和漫長的地質過程才能富集到數千至數百萬倍。
上述關於分散元素成礦機制的研究，沒有壹項涉及碲，這與其他不同。從本書研究的大水溝和東平礦床可以看出，它們不是低溫成礦。如大水溝碲礦床就屬於深部中高溫熱液充填碲成礦的脈狀礦床。礦床蝕變圍巖中發現大量氣成熱液礦物，如電氣石、鈉長石、白雲母等，礦石礦物組合主要為硫化物和硫鉍碲化物。碲作為獨立礦物分布在礦石中。實測成礦溫度304 ~ 319℃(均壹法，壓力校正)，計算成礦壓力884×105Pa，形成深度3.34km(李保華，1999)。成礦元素和礦化劑具有深源特征，硫同位素組成高度均勻。28種礦物的平均δ34S為(+1.26±0.93)‰12白雲巖的平均碳氧同位素組成分別為(-5.06±0.33)‰和(11.7 1.23) ‰9個脈石礦物包裹體的δD為(-56.13±9.36)‰，δ18O為4.93‰，15礦物的鉛同位素組成顯示殼幔混合特征(206Pb/204Pb為18.2 ~ 18)。207Pb/204Pb的比值為15.1 ~ 15.7，208Pb/204Pb的比值為38 ~ 39)。黃鐵礦中w(Co)/w(Ni)比值很大(平均為710)，礦石和圍巖中稀土元素組成差異顯著。這些特征表明大水溝碲礦床屬於中高溫成礦，其深源物質是主要成礦物質來源(曹誌敏，1995，1996；陳玉川，1996)。東坪碲金礦床中應時包裹體的均壹溫度大多為230 ~ 350℃。液體包裹體氫氧同位素分析結果介於巖漿水、變質水和大氣降水之間。硫和矽同位素表明成礦流體主要來自巖漿，而鉛同位素表明成礦流體主要來自地幔。通過對這兩個礦床的研究，可知成礦元素碲來源深，成礦溫度高。是否存在低溫淺成低溫碲礦床或礦化有待進壹步探索。
富銦礦床的成礦溫度為中高溫，大多在250 ~ 320℃之間。富銦礦床的成因類型主要分為兩類:壹類是以海底噴流沈積成礦作用為主的熱液疊加改造型礦床，如桂西北大廠礦田、滇東南獨龍、白牛廠、個舊等礦床，許多研究提供了這些礦床海底噴流沈積成礦作用的證據(劉玉萍，1999；陳雪明等人，1998；韓發等，1989)；另壹種觀點認為富銦礦床的成因與巖漿作用關系更為密切。礦床為熱液充填交代作用的產物，礦體呈脈狀，成礦溫度可達高溫。有些礦床的巖漿巖是礦體的直接圍巖，如蒙恩陶勒蓋礦床。礦床物質來源較深，方鉛礦樣品的鉛同位素均位於上地幔鉛演化線末端附近，具有地幔鉛同位素組成特征。該礦床中的黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦具有相同的硫同位素組成，δ34S值在-2‰~+2‰之間。成礦流體的氫、氧同位素組成，礦石中應時和閃鋅礦的δD值在-44‰～-65‰之間，西段成礦流體的δ18O值為6.3‰～10.1‰，東段為4.9‰～7.4‰。說明成礦流體來源主要是巖漿流體(詳見本書第十章)。
(5)分散元素找礦方向的探討
Ga:首先是從鋁土礦中綜合回收鎵。鋁土礦中壹水硬鋁石含Ga 80× 10-6 ~ 200× 10-6，遠高於三水鋁石(50×10-6)。貴州幾個大型鋁土礦含鎵70×10-6 ~ 143×10-6，遠遠超過工業利用標準(劉平，1994)。鎵的利用前景廣闊，特別是鋁土礦層下部的蜂窩狀礦體是鎵的富集部位，從這些礦石中煉鋁時應註意回收。
鍺:在低成熟度煤層和鉛鋅礦床中尋找鍺。
硒:它是從銅礦的電解銅陽極泥中回收的。現在發現黑色巖系(甚至煤)的硒儲量非常大，是銅礦的80倍。我國寒武系和二疊紀黑色巖系分布廣泛，部分剖面含硒量高，為富硒地層。貴州湘西、遵義下寒武統牛蹄塘組黑色巖系中的多金屬富集層是壹個很有找礦前景的地區。
Cd:從硫化鋅礦中提煉出來的，現在還是這樣。我國鉛鋅礦中鎘的儲量約占總儲量的90%，我國南方特別是西南地區的壹些大型鉛鋅礦是鎘的潛在資源。
In:具有工業意義的銦礦床都在錫石硫化物礦床中。在錫石硫化物多金屬礦床中，80%以上的In富集在閃鋅礦中，在上述礦床中，閃鋅礦富集部位或鉛鋅礦體是銦勘查的主要地區。
碲:作為伴生組分，主要從壹些綜合利用的銅鎳硫化礦中回收。現在看來，碲成礦作用可以從兩個方面來補充:壹是Te的獨立礦床(如大水溝的Te、Bi組合)，二是壹些大型、超大型金礦床(如東坪碲金礦床是含碲化物的金礦床)。
re:作為伴生元素，具有工業意義的礦床主要是斑巖型銅(鉬)礦床，其次是與超基性巖有關的PGE礦床，有時伴有少量Re，綜合回收。特別指出，西南地區下寒武統黑色巖系中鎳鉬PGE富集層的Re含量相對較高，在貴州下寒武統黑色巖系的部分剖面中達到33×10-6，應註意尋找錸富集剖面。
鉈:除鉈的獨立礦床外，還應加強貴州砷汞銻礦帶相應礦床中鉈成分的調查，以尋找更多的鉈資源。