自然資源部深地科學(xué)與探測技術(shù)實驗室發(fā)布最新學(xué)術(shù)成果

記者從自然資源部深地科學(xué)與探測技術(shù)實驗室于近日舉行的學(xué)術(shù)成果發(fā)布會上獲悉，實驗室成員副研究員袁學(xué)銀、研究員楊志明、中國科學(xué)院院士侯增謙和美國密蘇里州立大學(xué)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(jī)理。研究成果近期發(fā)表在國際綜合性學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（《Science Advances》）上。

據(jù)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(zhàn)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(shù)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(zhì)上都非常獨特，關(guān)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(nèi)外礦床學(xué)領(lǐng)域的重要科學(xué)前沿和研究熱點。

大量地質(zhì)證據(jù)表明，在碳酸巖中稀土元素主要結(jié)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(fā)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(guān)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(guān)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(jié)晶的，目前并不清楚。

為了解決上述關(guān)鍵問題，研究團(tuán)隊通過結(jié)合熱液金剛石壓腔和激光拉曼光譜實驗技術(shù)，對不同稀土礦物在碳酸鹽熔流體中的溶解和結(jié)晶過程開展深入研究。實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)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(dāng)溫度達(dá)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(guān)鍵因素。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)中低溫?zé)嵋海ㄐ∮?00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(fā)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(jié)果并影響人們對稀土成礦條件的判斷。