稀土（REE）是目前全球范围内非常重要的战略资源，其中重稀土（HREE）相对于轻稀土（LREE）更加稀缺。碳酸岩是所有火成岩中最富LREE的岩石，但通常亏损HREE。我们在新疆巴楚碳酸岩稀土矿床中发现了大量以磷钇矿为主的重稀土矿化，对研究碳酸岩中HREE的富集机制具有重要意义。
新疆巴楚碳酸岩稀土矿床位于塔里木早二叠大火成岩省的西缘，主要为早期的白云石碳酸岩和相对较晚的方解石碳酸岩，围岩为一套基性-超基性杂岩体。磷钇矿矿化主要出现在晚期的方解石碳酸岩中：大多数磷钇矿与独居石共生，与重晶石或天青石有密切关系，有时也与石英、钠长石和霓石等少量硅酸盐矿物共生。除与硫酸盐关系密切外，在富稀土碳酸岩中常见的且被视为碳酸岩稀土资源勘探标志的萤石，在巴楚碳酸岩中并未出现。巴楚方解石碳酸岩的全岩HREE含量远远高于白云石碳酸岩和全球平均组成，其中的造岩方解石和叠加其上的热液白云石均表现出相对贫LREE而富集HREE的平坦REE配分特征。方解石碳酸岩中的磷灰石也比白云石碳酸岩中的磷灰石含有更高的HREE。此外，白云石碳酸岩和方解石碳酸岩中的轻稀土矿物的HREE含量有明显差异，后者明显更加富集HREE。以上结果表明，成矿流体的化学特征为从白云石碳酸岩中以LREE为主到方解石碳酸岩中LREE和HREE都富集。
C-O-Sr-Nd同位素证据表明巴楚稀土成矿是一个相对封闭的碳酸岩岩浆-热液演化体系，并无外来物质的加入，其HREE富集源自于自身的岩浆-热液演化过程。综合上述矿物学和地球化学特征，我们认为方解石和白云石对LREE和HREE相容性的差异、硫酸盐流体对LREE/HREE的无差别迁移能力以及贫F的岩浆源区很可能是造成巴楚碳酸岩富集HREE的主要机制。同时，研究结果表明一些富硫酸盐矿物（如重晶石和天青石）但贫萤石的碳酸岩可能存在重稀土矿化的潜力。
 

碳酸岩 重稀土