科技日报讯 （记者操秀英）记者近日从自然资源部深地科学与探测技术实验室召开的学术报告会上获悉，通过高温高压实验模拟，由该实验室袁学银、杨志明等组成的成矿系统研究团队揭示了碳酸岩中稀土元素的富集与成矿机理，为稀土找矿工作提供重要理论支撑。研究成果近期发表于国际综合性学术期刊《科学进展》。
稀土元素是元素周期表中镧系元素和钪、钇共17种元素的总称。该研究第一完成人、自然资源部深地科学与探测技术实验室成员、中国地质科学院矿产资源研究所副研究员袁学银介绍道，碳酸岩是一种富含碳酸盐矿物的特殊岩浆岩。它尽管数量稀少，却为全世界提供了超过一半的稀土资源。世界上著名的稀土矿床都属于碳酸岩型矿床。碳酸岩浆的成分和性质都非常独特，关于碳酸岩中稀土元素是如何富集并成矿的，长久以来一直是国内外矿床学领域的研究热点。
大量地质证据表明，在碳酸岩中，稀土元素主要结晶为氟碳铈矿、黄碳锶钠石和独居石等矿物，并且矿体中普遍发育富含碱金属（钠和钾）、硫酸根、碳酸根和卤素离子（氟和氯）的熔流体包裹体。这些包裹体所代表的高盐度、具有复杂成分的熔流体是稀土迁移和富集的关键载体。“但是熔流体中哪一种（或几种）组分才是控制稀土迁移和富集的关键因素，氟碳铈矿、黄碳锶钠石等稀土矿物又是在什么条件下从熔流体中结晶的？这些问题目前并不清楚。”袁学银说。
为了解决上述关键问题，研究团队通过结合热液金刚石压腔和激光拉曼光谱实验技术，对不同稀土矿物在碳酸盐熔流体中的溶解和结晶过程开展深入研究。实验结果显示，当温度超过450摄氏度时，稀土在富钠的碳酸盐熔流体中开始大量富集；当温度升高到650摄氏度，其富集程度与碳酸岩成矿流体中稀土的含量完全吻合，从而揭示了碳酸钠是碳酸岩中控制稀土迁移与富集的关键因素。
实验解释了为什么在一些碳酸岩中，稀土主要结晶为黄碳锶钠石，而在另一些碳酸岩中，稀土却大量结晶成氟碳铈矿并和霓石、钠铁闪石等碱性硅酸盐矿物共生。此外，实验进一步证实了中低温热液不能大量迁移和富集稀土，但是会造成黄碳锶钠石等原生稀土矿物发生蚀变，并形成次生氟碳铈矿、碳锶铈矿等，从而改变稀土矿化结果并影响人们对稀土成矿条件的判断。
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