稀土是众多领域不可或缺的关键原料。全球一半以上的稀土储量来自一种名为“碳酸岩”的火成岩,但奇怪的是,仅有不到10%的碳酸岩体真正形成了有经济价值的稀土矿床。为什么有的碳酸岩富集稀土,有的却不能?
2月3日,中国科学院广州地化所薛硕副研究员、杨武斌研究员及其合作团队在国际学术期刊《自然·通讯》上发表的最新研究给出了关键答案:碳酸质岩浆的侵位深度(即压力)是控制稀土能否超常聚集的关键因素。

研究团队用高温高压实验模拟了碳酸质岩浆在中上地壳(约地下6—20公里)的冷却结晶过程,发现以大约地下10公里(对应压力约0.3 GPa)为界,岩浆的演化会呈现两条截然不同的“命运之路”。
当碳酸质岩浆侵位较浅(0.3 GPa)时:橄榄石最先结晶,大量消耗岩浆中的“硅”,使得后续结晶的磷灰石无法构建“牢笼”,难以容纳和锁死稀土元素。同时,高压环境使岩浆能溶解更多的水,延迟了热液流体的分离,促使体系向富碱和富挥发分的“盐熔体”演化;稀土元素在这类盐熔体中具有较高的溶解度,因此能在残余熔体中持续富集,并结晶出大量过渡性的黄锶碳钠矿等矿物,为晚期氟碳铈矿等经济矿物的大规模沉淀奠定坚实基础。
这一发现阐释了全球碳酸岩型稀土矿床的分布规律:世界级稀土矿床,其成矿岩体侵位深度均大于10公里;而许多侵位较浅的碳酸岩体,虽然岩石中也可能含稀土,但往往分散不富集,不具备开采经济价值。该研究首次构建了“压力—矿物结晶顺序—熔体性质—稀土富集”的完整因果链条,不仅深化了对稀土超常富集机制的认知,也为碳酸岩型稀土矿床的勘查提供了新启示。
文、图/广州日报新花城记者:武威 通讯员:孔令竹




































