专栏名称: 地球资源与地质活动
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中国科学院:何宏平院士-风化壳型稀土矿床中稀土元素的活化与迁移

地球资源与地质活动  · 公众号  ·  · 2025-02-08 09:10

主要观点总结

文章介绍了风化壳型稀土矿床中稀土元素的活化与迁移机制,包括成矿机制、关键过程、发育环境、主要载体、影响因素等。文章指出,稀土元素的活化和迁移机制主要受化学风化和生物风化过程控制,是无机和有机共同作用的结果。文章还讨论了风化壳型稀土矿床的形成是多种因素长时间共同作用的结果,并指出了当前研究的一些不足和未来研究方向。

关键观点总结

关键观点1: 稀土元素在风化壳型稀土矿床中的活化与迁移机制

文章详细介绍了稀土元素在风化壳型稀土矿床中的活化与迁移机制,包括化学风化和生物风化的作用,以及稀土元素的赋存状态、来源、迁移形式等。

关键观点2: 风化壳型稀土矿床的形成是多种因素共同作用的结果

文章指出,风化壳型稀土矿床的形成是多种控制因素长时间共同作用的结果,包括造岩矿物和副矿物的风化分解、微生物作用、气候、地形地貌、水动力学条件等因素。

关键观点3: 当前研究的不足和未来研究方向

文章讨论了当前研究的一些不足,如微生物作用对稀土成矿贡献的定量评估、风化与剥蚀速率的平衡、富稀土风化壳与其底部岩石的内在联系等,并提出了未来的研究方向。


正文

稀土元素(REE)广泛应用于新能源、国防军工等高科技产业中,是一类战略性关键矿产资源。风化壳型稀土矿床是中国最具竞争优势的稀土资源,其供应了全球90%以上的重稀土。阐明这类稀土矿床的成矿机制,可为寻找和高效开采利用该类稀土资源提供理论支持。

文章以稀土元素的活化和迁移这两个关键过程为切入点,总结近年来取得的最新研究成果,并对未来的研究方向提出展望。该类矿床主要发育于富稀土花岗岩类的风化壳中,其中稀土配分模式主要受基岩控制。花岗岩类风化壳的形成以化学风化和生物风化作用为主。长石、云母和角闪石等主要造岩矿物风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物是该类矿床中离子态稀土的主要赋存载体。而离子态稀土则来源于基岩中易风化和中等抗风化(含)稀土副矿物的风化和分解。此外,微生物分泌的有机酸等代谢产物可以促进难风化的独居石和磷钇矿等副矿物的风化和分解,加速稀土元素活化−迁移。与此同时,微生物作用还会导致轻稀土和重稀土的显著分异,其中革兰氏阳性细菌对重稀土的选择性显著高于轻稀土。在风化淋积过程中,稀土元素的络合离子可能是风化壳中稀土迁 移的主要形式,主要受pH值、次生矿物形成和络合环境影响。值得注意的是,除了 F 和CO 3 2- 等无机配体,有机质也可以直接与稀土离子络合或螯合,充当有机配体促进稀土的运移。因此, 风化壳型稀土矿床中稀土元素的活化和迁移机制主要受化学风化和生物风化过程控制,是无机和有机共同作用的结果,但其对该类矿床形成的贡献尚待定量评估。

结论及展望

在风化壳型稀土矿床成矿过程中,造岩矿物和副矿物的风化分解主要受化学风化和生物风化作用控制。长石、云母和角闪石等主要造岩矿物风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物是该类矿床中离子态稀土的主要赋存载体。而离子态稀土则来源于基岩中易风化和中等抗风化(含)稀土副矿物的风化和分解。风化初期阶段,稀土氟碳酸盐、硅铍钇矿、钇兴安石等易风化的稀土矿物首先溶解并释放稀土元素。随着风化程度增加,中等抗风化(含)稀土副矿物(如褐帘石、榍石、磷灰石、石榴子石)也逐渐发生风化并释放稀土元素。其中,褐帘石、榍石和磷灰石是风化壳中离子态轻稀土的重要来源,石榴子石可作为风化壳中重稀土矿化的来源之一。同时,风化壳中大量微生物分泌的有机酸可以加速难风化的独居石和磷钇矿溶解并释放稀土元素,进而促进基岩中稀土的活化。在风化淋积过程中,少部分稀土离子被次生矿物固定,而大部分稀土离子将与无机、有机配体络合,并在大气降水和地下水作用下向风化壳下部迁移,最后在全风化层 或半风化层的适宜位置富集。







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