中國地質大學（武漢）教授在《自然》發(fā)文：揭示關鍵金屬的潛在分布位置

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 程墨 通訊員 孫彥欽 尚紫荊）1月9日，中國地質大學（武漢）地球科學學院陳春飛教授與長江大學劉勇勝教授、澳大利亞麥考瑞大學Stephen Foley教授等科學家合作，在國際頂級期刊《自然》（Nature）上發(fā)表了題為《克拉通邊緣碳酸鹽熔體遷移形成富硫化物大陸根》（Sulfide-rich continental roots at cratonic margins formed by carbonated melts）的研究論文。

該論文通過高溫高壓實驗模擬克拉通（古老大陸）邊緣深部巖漿的演化過程，發(fā)現(xiàn)了克拉通邊緣區(qū)域深部存在富硫化物大陸根，結合全球火成碳酸巖和巖漿硫化物礦床的時空分布特征以及地球化學統(tǒng)計分析，揭示了富硫化物大陸根對火成碳酸巖和硫化物礦產(chǎn)形成與演化的控制作用。

文章提出，克拉通邊緣火成碳酸巖分布區(qū)域很有可能是關鍵金屬資源的潛在分布區(qū)。這一重大發(fā)現(xiàn)，對于理解礦產(chǎn)資源的成因機制提供了全新的視角，同時對未來勘探關鍵金屬資源具有重要指示意義。

起源于克拉通之下、深部地幔的初始巖漿，富含碳酸鹽組成分，向上遷移時會橫向流動至邊緣區(qū)域，從而導致巖石圈厚度相對較小的邊緣地區(qū)火山活動頻繁。該論文通過高溫高壓實驗模擬了這種邊緣巖漿的演化過程，發(fā)現(xiàn)當富含碳酸鹽巖漿從克拉通下方向上遷移時，其中的硅酸鹽成分發(fā)生沉淀，導致巖漿中的硅逐漸被去除，最終轉變?yōu)閹缀跫兊奶妓猁}巖漿，即火成碳酸巖。當巖漿中的硅酸鹽發(fā)生沉淀時，其中蘊含的金屬和硫元素也以硫化物的形式從巖漿中沉淀出來，最終在克拉通邊緣形成金屬和硫的異常富集帶，即具有硫化物富集特征的大陸根。

研究人員通過對克拉通邊緣區(qū)域火山噴發(fā)攜帶的地幔樣品進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)在克拉通底部約160公里至190公里處的地幔中，硫和銅均顯著富集，進一步支持了克拉通邊緣區(qū)域具有富硫化物的大陸根這一發(fā)現(xiàn)。

該論文通過對碳酸巖、硫化物礦床和克拉通的時空相關性分析，發(fā)現(xiàn)克拉通邊緣區(qū)域同時富集火成碳酸巖和巖漿硫化物礦床，硫化物礦床與碳酸巖通常具有時空一致性，表明由碳酸鹽熔體遷移形成的富硫化物大陸根控制了巖漿硫化物礦床的分布。該研究揭示了硫化物礦床與碳酸巖之間的成因關系，發(fā)現(xiàn)了克拉通邊緣的富碳酸巖區(qū)域是關鍵金屬的富集地，這一發(fā)現(xiàn)為未來礦產(chǎn)資源的勘探和開發(fā)提供了科學依據(jù)和重要方向。