稀土從何而來？

稀土包括15個鑭系金屬，還有釔和鈧，廣泛應(yīng)用于高科技、航空航天、綠色能源等，在國際資源戰(zhàn)略中占有重要地位。

我國的稀土資源極其豐富，是世界上最大的稀土生產(chǎn)國和稀土資源國，而這其中約98%來自于碳酸巖型稀土礦床。什么是碳酸巖呢？這是一種主要由碳酸鹽礦物組成的巖漿巖，與花崗巖等巖漿巖相比它非常小眾，在世界的分布也非常有限，但它確提供了世界上90%以上的稀土資源。

碳酸巖是典型的幔源巖漿巖，那么地幔富稀土嗎？一般不是，需要經(jīng)過俯沖流體或熔體的交代、富稀土大洋沉積物的再循環(huán)才能形成富稀土的地幔源區(qū)，因此碳酸巖型稀土礦床都沿古老的克拉通邊緣分布，比如白云鄂博、廟埡、郗山、牦牛坪。

富稀土的巖石圈地幔經(jīng)過部分熔融形成了碳酸巖的初始巖漿-碳酸鹽化硅酸巖漿，巖漿在上侵過程中又經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程，包括不混溶、結(jié)晶分異，特別是鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿與碳酸巖漿的不混溶和基性礦物的結(jié)晶分離可能是造成碳酸巖漿稀土富集的重要原因，而碳酸鹽礦物的結(jié)晶分異使稀土進(jìn)一步在晚期富流體的碳酸巖漿中富集，這可以解釋為什么碳酸巖型稀土礦化都發(fā)生在碳酸巖漿演化晚期。

那么碳酸巖型稀土礦床是巖漿礦床嗎？大多不是，碳酸巖型稀土礦床的稀土礦化主要發(fā)生在碳酸巖流體階段，稀土礦物和同期的重晶石中的包裹體以流體包裹體為主。

那么碳酸巖流體性質(zhì)是什么？為何能這么富稀土呢？Xie等人[1,2]通過對牦牛坪稀土礦床螢石中的熔體、熔流體包裹體(圖2(a~c))研究發(fā)現(xiàn)，碳酸巖流體明顯不同于其他內(nèi)生金屬礦床的成礦流體體系，其非常的富SO42-，并富含多種金屬元素，包括K, Na, Ca, Sr, Ba, REE, Pb, Zn 等，是一種獨(dú)特的富硫酸鹽流體體系，這種流體具有相當(dāng)高的稀土溶解能力。

高溫下硫酸鹽的溶解度一般隨溫度升高而降低，為什么碳酸巖流體具有這么高的硫酸鹽溶解度呢？Cui等人通過水熱金剛石壓腔實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在石英存在的情況下，硫酸鹽的熔點(diǎn)可以非常低，且當(dāng)硫酸鹽熔融后，其溶解度會隨溫度升高而升高，而降溫則會出現(xiàn)硫酸鹽熔體與水流體的不混溶，這與Xie等人的包裹體研究結(jié)果完全吻合。

硫酸鹽熔體與水流體不混溶會顯著降低流體中SO42-含量，并因此造成了稀土的大規(guī)模沉淀。碳酸巖流體的這種演化模式非常獨(dú)特，不利于遠(yuǎn)程礦化的發(fā)生，因此碳酸巖型稀土礦化不會遠(yuǎn)離碳酸巖體，就形成在碳酸巖體內(nèi)或邊部。既然稀土沉淀主要發(fā)生在碳酸巖漿演化晚期的流體階段，那么碳酸巖體頂部或近巖體的熱液脈中、碳酸巖體巖相分帶的中間相是稀土成礦的最有利地方。這一碳酸巖型稀土礦床稀土富集機(jī)理和礦化分帶的認(rèn)識為今后的稀土找礦提供了新的思路。