近日，我院在《GCA》上发表题目为“Mechanisms of cadmium isotopic fractionation during the substitution of cadmium for zinc in sphalerite (ZnS)”的文章。第一作者为朱传威教授，通讯作者为温汉捷教授和华中农业大学殷辉教授，合作者来自中国科学院地球化学研究所樊海峰研究员、张羽旭研究员和严欣然博士，昆明理工大学高立生博士和杨光树教授，以及长安大学张磊副教授。

研究背景：闪锌矿是自然界最重要的载镉矿物，其广泛分布在不同热液矿床中（如铅锌矿、金矿等），闪锌矿的镉同位素已广泛应用于研究这些矿床的物质来源、划分矿床类型等。然而，闪锌矿中镉同位素组成究竟受矿物沉淀还是源区控制仍缺乏有效的评估手段，严重限制了镉同位素在热液矿床中的应用。而闪锌矿沉淀过程的分馏系数是评估矿物沉淀过程中镉同位素变化的最直接参数。

研究方法：温汉捷教授团队通过闪锌矿对镉的吸附实验发现，Cd²⁺以类质同象替代Zn²⁺形式进入闪锌矿中，析出的锌和同晶替代的镉呈现良好的相关性，镉平均含量达6.8 ± 1.6 wt.%。这一结论也得到了X射线吸收光谱和球差电镜的验证。通过改变溶液的pH和盐度发现，pH对镉同位素分馏系数不敏感；而盐度能改变镉同位素分馏系数，其中10%盐度下，Δ^114/110Cd_{solid–solution}≈ –0.5‰，纯水体系，Δ^114/110Cd_{solid–solution}= –0.7‰ to –0.9‰。结合同步辐射的结果发现，高盐度下，Cl^-离子倾向结合轻的镉同位素，导致同晶替代锌的镉具有相对重的镉同位素组成，因此，高盐度体系比纯水体系具有更小的镉同位素分馏。

研究意义：（1）通过常温条件下获得的镉同位素分馏系数，可以校正前人理论计算所获得的不同温度下的镉同位素分馏系数，为了解热液矿床中闪锌矿沉淀所导致的镉同位素变化提供了评估参考；（2）通过对控制闪锌矿中镉同位素变化的三个因素（成矿流体、矿物沉淀比例和成矿温度）进行蒙脱卡诺抽样发现，成矿流体的镉同位素组成与闪锌矿中镉同位素组成具有极好的正相关关系；而闪锌矿沉淀比例和成矿流体温度与闪锌矿镉同位素组成没有相关性；（3）闪锌矿的镉同位素组成主要受控于成矿流体的镉同位素组成，因此，镉同位素可直接示踪物质来源。上述成果为镉同位素应用于热液矿床示踪提供了理论基础。

图1.蒙脱卡诺随机抽样结果：（a）闪锌矿与流体镉同位素组成的相关性；（b）闪锌矿镉同位素组成与闪锌矿沉淀比例相关性；（c）闪锌矿镉同位素组成与流体温度相关性

上述成果是在国家自然科学基金（42373016, 42073010, 92162214）、中央高校基金和贵州省人才团队等项目的支持下完成。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.08.042