自然資源部深地科學與探測技術實驗室發布最新學術成果

記者從自然資源部深地科學與探測技術實驗室于近日舉行的學術成果發布會上獲悉，實驗室成員副研究員袁學銀、研究員楊志明、中國科學院院士侯增謙和美國密蘇里州立大學教授Robert Mayanovic通過高溫高壓實驗揭示了碳酸巖中稀土元素的富集與成礦機理。研究成果近期發表在國際綜合性學術期刊《科學進展》（《Science Advances》）上。

據介紹，稀土元素是元素周期表中鑭系元素和鈧、釔共17種元素的總稱，是全球競相爭奪的重要戰略資源。碳酸巖是一種特殊的富含碳酸鹽礦物的巖漿巖，盡管數量稀少，卻為全世界提供了超過一半的稀土資源。世界上著名的稀土礦床都屬于碳酸巖型礦床。然而，由于碳酸巖漿在成分和性質上都非常獨特，關于碳酸巖中稀土元素是如何富集并成礦的，長久以來一直是國內外礦床學領域的重要科學前沿和研究熱點。

大量地質證據表明，在碳酸巖中稀土元素主要結晶為氟碳鈰礦、黃碳鍶鈉石和獨居石等礦物，并且礦體中普遍發育富含堿金屬（鈉和鉀）、硫酸根、碳酸根和鹵素離子（氟和氯）的熔流體包裹體。這些包裹體具有高溫、高壓和高鹽度特征，是稀土遷移和富集的關鍵載體。但是熔流體中哪一種（或幾種）組分才是控制稀土遷移和富集的關鍵因素，以及氟碳鈰礦、黃碳鍶鈉石等稀土礦物又是在什么條件下從熔流體中結晶的，目前并不清楚。

為了解決上述關鍵問題，研究團隊通過結合熱液金剛石壓腔和激光拉曼光譜實驗技術，對不同稀土礦物在碳酸鹽熔流體中的溶解和結晶過程開展深入研究。實驗發現，當溫度超過450攝氏度以后，稀土在富鈉的碳酸鹽熔流體中開始大量富集；當溫度達到650攝氏度時，其富集程度與碳酸巖成礦流體中稀土的含量完全吻合，從而揭示了碳酸鈉是碳酸巖中控制稀土遷移與富集的關鍵因素。

此外，研究人員還發現中低溫熱液（小于400攝氏度）不能大量遷移和富集稀土，但是會造成黃碳鍶鈉石等原生稀土礦物發生蝕變，并形成次生氟碳鈰礦、碳鍶鈰礦等，從而改變稀土礦化結果并影響人們對稀土成礦條件的判斷。