稀土從何而來？

稀土包括15個鑭系金屬，還有釔和鈧，廣泛應用于高科技、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，是一種獨特的富硫酸鹽流體體系，這種流體具有相當高的稀土溶解能力。

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驗證實，在石英存在的情況下，硫酸鹽的熔點可以非常低，且當硫酸鹽熔融后，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特，不利于遠程礦化的發(fā)生，因此碳酸巖型稀土礦化不會遠離碳酸巖體，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理和礦化分帶的認識為今后的稀土找礦提供了新的思路。