在中國內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，寓意“富饒的神山”的白云鄂博礦區(qū)以占全國
稀土總儲量九成、占世界探明稀土總量近四成的豐厚儲量而成為“稀土之鄉(xiāng)”。其巨量稀土資源究竟如何形成？這一謎團(tuán)長期以來備受關(guān)注。
揭開成因之謎
最近，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院李揚(yáng)副教授、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李獻(xiàn)華院士聯(lián)合研究團(tuán)隊通過6年持續(xù)研究，在白云鄂博識別出4.3億年前火成碳酸巖，將白云鄂博成礦時代從距今13.2億年大幅修正為距今4.3億年，并指出多期碳酸巖巖漿-熱液活動是形成世界級稀土礦床的關(guān)鍵因素。
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研究團(tuán)隊在白云鄂博實地開展野外科學(xué)考察。李揚(yáng) 供圖
研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，白云鄂博早古生代碳酸巖巖漿活動貢獻(xiàn)了超過70%的稀土資源，且以極富輕稀土為主要特征。
這一顛覆“中元古代主導(dǎo)成礦”傳統(tǒng)認(rèn)知、揭開白云鄂博巨量稀土資源成因之謎的重要基礎(chǔ)研究成果論文，北京時間4月24日凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上線發(fā)表。
進(jìn)行精細(xì)研究
李揚(yáng)接受記者采訪介紹說，白云鄂博礦區(qū)的主要稀土礦物為獨(dú)居石和氟碳鈰礦，二者存在于一種被命名為“H8”的白云巖中，這是一種巖漿活動形成的碳酸巖，大致形成于距今約13億年的中元古代，但稀土礦的定年結(jié)果卻主要集中在距今約4億年的古生代。成巖與成礦之間的巨大時間差對破譯礦床成因至關(guān)重要，礦床發(fā)現(xiàn)近百年來一直未能獲得突破。
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中國內(nèi)蒙古白云鄂博礦區(qū)。李揚(yáng) 供圖
在包鋼集團(tuán)支持下，本次聯(lián)合研究團(tuán)隊自2019年開始在白云鄂博深入開展地質(zhì)填圖研究，系統(tǒng)厘定了白云鄂博礦區(qū)48平方公里范圍內(nèi)的火成碳酸巖分布。進(jìn)一步的定年研究顯示，除形成于13億年前的白云巖外，白云鄂博還廣泛分布有形成于4.3億年前的火成碳酸巖，后者呈脈狀穿切白云巖并與之發(fā)生反應(yīng)。這說明，早古生代的確存在可能攜帶大量稀土資源的碳酸巖流體。
白云鄂博的稀土資源是否確定由這些流體攜帶而來？為進(jìn)一步厘定兩期碳酸巖對稀土成礦的貢獻(xiàn)，研究團(tuán)隊對4件跨越12個年份、能夠反映大尺度和長周期開采稀土特征的精礦樣品進(jìn)行精細(xì)研究，并對其中的獨(dú)居石和氟碳鈰礦進(jìn)行定年統(tǒng)計分析，從而得出本項顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知、揭秘白云鄂博巨量稀土資源成因的重要科研成果。
引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
李揚(yáng)表示，白云鄂博礦是巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)研究不可多得的一塊圣地，探秘白云鄂博礦床成因，不僅是人類對地球演化與自然規(guī)律的好奇使然，更是以理論創(chuàng)新指導(dǎo)找礦勘探和綠色選冶的必然，也將進(jìn)一步提升中國引領(lǐng)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力。
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研究團(tuán)隊通過系統(tǒng)地質(zhì)填圖，在白云鄂博主礦和西礦采場及東接觸帶識別出大規(guī)模古生代火成碳酸巖。李揚(yáng) 供圖
他透露，3月底在包頭舉辦的《白云鄂博礦物》專著和新礦物發(fā)布會暨白云鄂博礦床地質(zhì)學(xué)術(shù)研討會上，發(fā)布了“氧鉛燒綠石”和“獻(xiàn)華鈰
鈮礦”等新礦物，至此，1959年以來在白云鄂博發(fā)現(xiàn)的新礦物增至24個(自2022年以來增至9個)。這些新礦物和新成果的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了世界礦物學(xué)寶庫，而且為相關(guān)研究提供了新的素材和思路，對于礦物學(xué)的研究發(fā)展具有重大意義。同時，也對摸清白云鄂博稀土等資源“家底”并綜合利用奠定堅實基礎(chǔ)。
過去40年間，中國白云鄂博為世界貢獻(xiàn)66%的稀土產(chǎn)能，改變了世界稀土產(chǎn)業(yè)和市場格局。同時，中國稀土萃取分離工藝已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，并推動整個稀土產(chǎn)業(yè)鏈蓬勃發(fā)展。
據(jù)了解，稀土是指元素周期表中的鈧、釔及鑭系元素等17種
金屬元素的總稱，最初因提取困難而命名為稀土。稀土元素以優(yōu)異的磁、光、電性能及其在國計民生重要領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，被譽(yù)為“工業(yè)黃金”和“萬能之土”。