矿化过程中铁-稀土组合的成因机理讨论与展望

作者：Shengchao Yan, Bo Wan, XY Li · 发表于：Acta Petrologica Sinica · 年份：2026 · DOI：10.18654/1000-0569/2026.07.16 · 研究领域：Geochemistry and Elemental Analysis、Extraction and Separation Processes、Geochemistry and Geochronology of Asian Mineral Deposits

稀土元素是现代社会实现绿色能源转型的关键金属,全球对稀土的需求日益增加。矿化过程中,铁和稀土元素经常共生,指示稀土具有亲铁性。本文定义"铁-稀土组合"概念,描述铁和稀土元素共同富集的矿化体,并将其分为三类:(1)伴生稀土的铁矿,如铁氧化物铜金(IOCG)矿床、铁氧化物磷灰石(IOA)矿床和Bastnäs型Fe-REE矿床(一类特殊的矽卡岩矿床);(2)铁和稀土均有经济价值或经济价值潜力的矿化体,如钛铁磷灰岩、部分碳酸岩矿床(白云鄂博、Yangibana)和海洋富稀土沉积物;(3)稀土矿中铁-稀土共同富集的地质体,如过碱性花岗岩矿床中赤铁矿化的富稀土矿石和离子吸附型稀土矿中铁-稀土共同富集的层位。目前资料表明,这些"铁-稀土组合"赋存全球约一半稀土资源。本文综述并探讨了矿化过程中"铁-稀土组合"的成因机理。经归纳,铁-稀土共同富集的地质过程包括:成矿岩浆热液体系的源区同时富集铁和稀土;富铁/铁磷酸盐熔体-硅酸盐熔体不混溶过程稀土倾向分配进入富铁熔体;铁和稀土在碳酸岩岩浆演化过程均为不相容元素而逐渐富集;热液交代和风化过程释放稀土元素并形成铁(氢)氧化物;海底热液柱活动形成铁(氢)氧化物并吸附稀土等。通过综述和归纳,铁-稀土共同富集的机理主要在于:(1)岩浆体系中,富Fe和Ca、Mg、P、Ti元素的熔体通常聚合度较低,稀土倾向进入低聚合度熔体;(2)热液交代和风化过程中,铁(氢)氧化物的形成常伴随稀土从含稀土矿物中释放,并且能增加容矿孔隙以及矿物比表面积或反应面积;(3)大洋沉积环境和风化壳中,铁(氢)氧化物比表面积大,容易吸附稀土离子。未来可开展如下研究完善铁-稀土共同富集理论:剖析热液交代成矿过程中矿物和铁-稀土元素变化;开展岩浆-蒸发岩/碳酸盐岩反应和盐熔/流体铁-稀土溶解度实验;开展铁矿浆-碳酸岩熔体不混溶以及富铁碳酸岩熔体结晶分异实验;探究Fe和Ca、Mg、P、Ti含量对碳酸盐/硅酸盐熔体稀土溶解度的影响;评估海洋"铁-稀土组合"俯冲循环效应;检验岩浆热液体系中铁(氢)氧化物能否吸附磷和稀土;验证富铁或铁磷酸盐熔体玻璃溶解与富铁-稀土沉积物的关系。