據了解，在近日舉行的第十六屆中國包頭·稀土產業論壇上，中國稀土學會發布稀土學術研究年度報告，由中國科學院地質與地球物流研究所、包頭稀土研究院申報的《白云鄂博巨量稀土富集機理及資源潛力》被評為2023年度稀土科學技術獎特等獎。
稀土礦圖片
云鄂博稀土-鈮-鐵礦床的稀土資源儲量在全球位居榜首，其獨特的地質特征備受關注。該地區廣泛發育著多種類型的巖漿碳酸巖脈，尤其是晚期形成的鈣質碳酸巖脈，其中的稀土氧化物含量異常豐富，超過20%。因此，深入探究碳酸巖漿在強烈分異演化過程中稀土元素的富集機制，被視為解開白云鄂博地質之謎的重要線索。
白云鄂博地區的巖漿碳酸巖主要可分為鐵質、鎂質和鈣質三大類。通過觀察不同類型碳酸巖脈之間的穿插關系、碳酸巖脈的似斑狀結構，以及碳酸巖脈中白云石、方解石礦物的核邊結構特征，我們可以推斷出碳酸巖經歷了一個從鐵質到鎂質，再到鈣質的逐步演化過程。在這個過程中，隨著碳酸巖漿由早期的鐵質逐步向晚期的鈣質轉變，稀土元素的含量，尤其是輕稀土元素的含量，呈現出顯的富趨勢。同時，碳酸巖脈中的全鐵含量與稀土含量之間呈現出明顯的負相關關系，即碳酸巖脈中白云石和方解石礦物的核部富含鐵元素，而邊部則更富集稀土元素。這表明，鐵質在碳酸巖漿分異演化過程中的逐步分離，可能是導致稀土元素在晚期巖漿中富集的重要因素。
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那么，是什么因素驅動了碳酸巖漿發生如此強烈的分異演化呢？
通過對細粒白云石中早期共生的大量球形赤鐵礦和初始碳酸鹽巖捕擄體的深入研究，我們發現鐵礦漿與碳酸巖漿之間的不混熔作用，可能是推動鐵質碳酸巖向鎂碳酸巖演化重要機制。此外，鐵質碳酸巖中磁鐵礦的分離結晶作用，也進一步促進了碳酸巖漿向富鎂方向的演化。值得注意的是，赤鐵礦與磁鐵礦均含有較低的稀土元素含量，因此赤鐵礦的不混熔以及磁鐵礦的分離結晶作用，共同促使了殘余碳酸巖漿中的稀土元素發生初步富集。同時，早期熔離的鐵礦漿也為白云鄂博的鐵礦化提供了豐富的物質來源。隨后，富鎂白云石的分離結晶作用又進一步推動了鎂質碳酸巖漿向鈣質碳酸巖漿的演化。在這個過程中，方解石通常出現在似斑狀鎂質碳酸巖的基質中，充填于白云石晶體間隙生長。而且，晚期結晶的方解石礦物具有更高的鍶和稀土含量，這均是分離結晶作用的結果。最后，殘余碳酸巖與圍巖之間發生的強烈霓長巖化作用，進一步消耗了碳酸巖中的鐵、鎂元素，從而推動了鎂質碳酸巖最終向鈣質碳酸巖的演化，并導致了稀土元素的強烈富集。
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