袁学银副研究员就最新科研成果作学术报告

中国科学院院士侯增谦介绍近期深地实验室在深部成矿研究领域的新进展

 7月4日，自然资源部深地科学与探测技术实验室召开成果发布会，介绍实验室成员袁学银副研究员、杨志明研究员、侯增谦院士和美国密苏里州立大学Robert Mayanovic（罗伯特·马扬诺维奇）教授等人有关碳酸岩中稀土元素富集成矿的最新研究成果。

 该项实验研究成果主要包括：碳酸岩中钠和硅是控制稀土迁移和富集的关键因素，熔流体中钠的活度是控制稀土结晶成不同矿物的关键，稀土的富集和成矿过程发生在岩浆—热液过渡阶段等，为认识碳酸岩中稀土元素的富集和成矿机理提供了关键证据。相关文章于7月3日发表在国际综合性学术期刊《科学进展》（《Science Advances》）上。

 袁学银在学术报告中介绍，稀土是战略性矿产资源，全世界超过一半的稀土资源赋存于碳酸岩中。前期研究已证实，在碳酸岩型矿床中，存在一种特殊的、成分复杂的熔流体，这类熔流体中稀土元素的含量远远高于盆地卤水、火山热液等其他热液流体，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是在什么条件下从熔流体中结晶的”等问题，长期以来一直是国内外矿床学领域的重要科学前沿和研究热点。

 为了揭示碳酸岩中稀土元素富集成矿的一些关键问题，科研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了深入研究。

 研究发现，碳酸岩中稀土的迁移与富集过程主要受钠和硅控制，并且只能发生在超过450 – 500 °C的高温条件下。实验显示，碳酸钠是碳酸岩中控制稀土迁移与富集的关键因素。氟碳铈矿在熔流体中会先与碳酸钠反应形成另一种不稳定的矿物——碳钠铈石，后者在450 – 500 °C以上大量溶解到熔流体中，从而实现稀土的高效迁移与强烈富集。除了碳酸钠以外，硅也会显著影响稀土的行为，这是因为硅会与稀土结合成一种稳定的硅酸盐矿物——铈硅磷灰石，从而抑制稀土的迁移与富集。

 在成矿过程方面，实验发现，在富钠的熔流体中，稀土会优先与钠和碳酸根结合成碳钠铈石、黄碳锶钠石等矿物，氟则很难进入到稀土矿物中；如果体系同时富含硅、铁或铝，钠则会在高温下优先与硅、铁或铝结晶为霓石、钙霞石等碱性硅酸盐矿物，并使得稀土与氟和碳酸根结晶为氟碳铈矿。这与牦牛坪、白云鄂博等碳酸岩稀土矿中，氟碳铈矿普遍与霓石、霞石、钠铁闪石等碱性硅酸盐矿物共生的现象一致。

 研究认为，碳酸岩中稀土成矿作用主要发生在岩浆—热液过渡阶段（650 ~ 450 °C），成矿过程主要受降温控制。当流体演化进入到热液阶段（< 400 °C），会继续形成萤石、冰晶石等热液矿物。这一阶段尽管不会再发生稀土成矿，但可能会对早期形成的稀土矿物进行改造，使得在野外看到的地质现象更加错综复杂。

侯增谦院士表示，加强成矿实验与模拟是推进深部成矿研究的重要手段之一，自然资源部深地科学与探测技术实验室将加大力度引进和培养相关人才，并大力支持多学科交叉融合与综合集成研究。