硫酸鹽對熱液體系中稀土元素遷移富集的機制

近日，深海極端環境模擬研究實驗室研究者揭示了硫酸鹽對熱液中稀土元素（REE）遷移與富集的新機制。

研究表明，含稀土硫酸鹽熱液在高溫條件下可分離爲不混溶的兩種液相，一爲高度富集REE和硫酸鹽的高密度液相（L1），一爲貧REE和硫酸鹽的低密度液相（L2）。這種現象傾向于在富CO2、低壓和低氯化物含量的熱液中發生。由于不混溶的兩個液相具有明顯的密度差异且貧REE液相作爲基質具有較低的粘度，因此富REE液相將在重力作用下與貧REE液相高效分離，從而實現熱液體系中REE的高效富集，爲高品位稀土礦床的形成提供物質基礎。

應用原位拉曼光譜分析技術對高溫高壓條件下流體的組成和結構進行了分析。結果表明，除了前人報道的REESO4+和REE(SO4)2–外 (C3,C1)，REE3+與SO42-可形成更爲複雜的絡合物(REEm(SO4)n3m-2n,m>1,C4,C5,C6)。上述複雜絡合離子對的形成導致了熱液流體中液-液不混溶的發生。此外，HSO4–也可與REE3+直接絡合幷遷移REE 。

應用拉曼光譜定量分析技術對不同絡合物遷移REE的貢獻進行了分析，發現上述新的絡合物在高溫條件能够遷移50%以上的REE。因此，硫酸鹽遷移、富集REE的能力可能被嚴重低估。

總的來說，作爲稀土礦床最常見且重要的成分，硫酸鹽能有效輸送和富集稀土元素，進而有利于高品位稀土元素的成礦。該研究成果已以“Role of sulfate in the transport and enrichment of REE in hydrothermal systems”爲題發表在《Earth and Planetary Science Letters》上。

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