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新研究揭示稀土成礦關(guān)鍵因素

發(fā)布時(shí)間：2026-02-05

來源：科技日?qǐng)?bào)

責(zé)任編輯：科普網(wǎng)

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科技日?qǐng)?bào)廣州2月4日電（記者葉青通訊員孔令竹）4日，記者從中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所獲悉，該所薛碩副研究員、楊武斌研究員及其合作團(tuán)隊(duì)找到了稀土成礦的原因。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，碳酸質(zhì)巖漿的侵位深度是控制稀土能否超常聚集的關(guān)鍵因素。相關(guān)成果2月3日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

稀土是新能源、高新技術(shù)等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵原料。全球一半以上的稀土儲(chǔ)量來自一種名為“碳酸巖”的火成巖，然而，僅有不到10%的碳酸巖體真正形成了有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的稀土礦床。為什么有的碳酸巖富集稀土，有的卻不能？研究團(tuán)隊(duì)用高溫高壓實(shí)驗(yàn)?zāi)M了碳酸質(zhì)巖漿在中上地殼（約地下6—20公里）的冷卻結(jié)晶過程，發(fā)現(xiàn)以大約地下10公里為界，其對(duì)應(yīng)壓力約0.3 GPa，巖漿的演化會(huì)呈現(xiàn)兩條截然不同的“命運(yùn)之路”。

當(dāng)碳酸質(zhì)巖漿侵位較淺，即小于0.3 GPa時(shí)，磷灰石會(huì)較早結(jié)晶，此時(shí)形成的磷灰石富含硅和鈉，其晶體結(jié)構(gòu)如同一種特殊的“牢籠”，能將稀土元素牢牢固定在晶格內(nèi)，導(dǎo)致稀土元素在早期就被鎖定，難以繼續(xù)遷移和聚集。同時(shí)，低壓環(huán)境促使巖漿釋放出大量低鹽度熱液。這類熱液搬運(yùn)稀土元素的能力很弱，無法將殘余稀土有效聚集起來，因此難以驅(qū)動(dòng)晚期形成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。

當(dāng)碳酸質(zhì)巖漿侵位較深，即大于0.3 GPa時(shí)，橄欖石最先結(jié)晶，大量消耗巖漿中的“硅”，使得后續(xù)結(jié)晶的磷灰石無法構(gòu)建“牢籠”，難以容納和鎖死稀土元素。同時(shí)，高壓環(huán)境使巖漿能溶解更多的水，延遲了熱液流體的分離，促使體系向富堿和富揮發(fā)分的“鹽熔體”演化；稀土元素在這類鹽熔體中具有較高的溶解度，因此能在殘余熔體中持續(xù)富集，并結(jié)晶出大量過渡性的黃鍶碳鈉礦等礦物，為晚期氟碳鈰礦等經(jīng)濟(jì)礦物的大規(guī)模沉淀奠定基礎(chǔ)。

上述發(fā)現(xiàn)闡釋了全球碳酸巖型稀土礦床的分布規(guī)律。世界級(jí)稀土礦床，如中國(guó)的白云鄂博、牦牛坪等，其成礦巖體侵位深度均大于10公里；而許多侵位較淺的碳酸巖體，如坦桑尼亞的倫蓋伊等，雖然巖石中也可能含稀土，但往往分散不富集，不具備開采經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該研究首次構(gòu)建了“壓力—礦物結(jié)晶順序—熔體性質(zhì)—稀土富集”的完整因果鏈條，不僅深化了對(duì)稀土超常富集機(jī)制的認(rèn)知，也為碳酸巖型稀土礦床的勘查提供了新啟示。

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