地大陈春飞教授在《自然》发文，揭示关键金属的潜在分布位置

极目新闻通讯员 孙彦钦

随着科技进步和产业升级，当前对铜、稀土等关键金属的需求已大幅超出供应能力，这种供需关系迫使研究者将目光投向尚未充分探索的区域，寻找不同地质过程中形成的新资源。克拉通是最为古老和稳定的、呈碗状结构的大陆板块，是地壳最厚的区域，也是重要的矿产储藏区，尤其是金属矿藏和能源矿藏。

1月9日，中国地质大学（武汉）地球科学学院陈春飞教授与长江大学刘勇胜教授、澳大利亚麦考瑞大学Stephen Foley教授等科学家合作，在国际顶级期刊《自然》（Nature）上发表了题为《克拉通边缘碳酸盐熔体迁移形成富硫化物大陆根》（Sulfide-rich continental roots at cratonic margins formed by carbonated melts）的研究论文。陈春飞教授为通讯作者和第一作者。

陈春飞教授和Slava博士正在开展高温高压实验

该论文通过高温高压实验模拟克拉通（古老大陆）边缘深部岩浆的演化过程，发现了克拉通边缘区域深部存在富硫化物大陆根，结合全球火成碳酸岩和岩浆硫化物矿床的时空分布特征以及地球化学统计分析，揭示了富硫化物大陆根对火成碳酸岩和硫化物矿产形成与演化的控制作用。文章提出，克拉通边缘火成碳酸岩分布区域很有可能是关键金属资源的潜在分布区。这一重大发现，对于理解矿产资源的成因机制提供了全新的视角，同时对未来勘探关键金属资源具有重要指示意义。

全球碳酸岩、硫化物矿床和克拉通分布特征

克拉通是最为古老和稳定的、成碗状结构的大陆板块，是大陆最厚的区域，也是重要的矿产储藏区，尤其是金属矿藏和能源矿藏。此外，克拉通由于长期的地质演化和深部热力学过程，成为深部挥发性物质（如碳、硫及其他气体）的富集地。尽管挥发性物质在金属矿产的形成过程中发挥着关键作用，克拉通地区挥发性物质与金属矿产之间的联系一直没有得到足够重视，亟需进行深入研究。

起源于克拉通之下、深部地幔的初始岩浆，富含碳酸盐组成分，向上迁移时会横向流动至边缘区域，从而导致岩石圈厚度相对较小的边缘地区火山活动频繁。该论文通过高温高压实验模拟了这种边缘岩浆的演化过程，发现当富含碳酸盐岩浆从克拉通下方向上迁移时，其中的硅酸盐成分发生沉淀，导致岩浆中的硅逐渐被去除，最终转变为几乎纯的碳酸盐岩浆，即火成碳酸岩。当岩浆中的硅酸盐发生沉淀时，其中蕴含的金属和硫元素也以硫化物的形式从岩浆中沉淀出来，最终在克拉通边缘形成金属和硫的异常富集带，即具有硫化物富集特征的大陆根。

研究人员通过对克拉通边缘区域火山喷发携带的地幔样品进行统计分析，发现在克拉通底部约160公里至190公里处的地幔中，硫和铜均显著富集，进一步支持了克拉通边缘区域具有富硫化物的大陆根这一发现。

深部富碳岩浆演化过程与富硫化物大陆根的形成

该论文通过对碳酸岩、硫化物矿床和克拉通的时空相关性分析，发现克拉通边缘区域同时富集火成碳酸岩和岩浆硫化物矿床，硫化物矿床与碳酸岩通常具有时空一致性，表明由碳酸盐熔体迁移形成的富硫化物大陆根控制了岩浆硫化物矿床的分布。该研究揭示了硫化物矿床与碳酸岩之间的成因关系，发现了克拉通边缘的富碳酸岩区域是关键金属的富集地，这一发现为未来矿产资源的勘探和开发提供了科学依据和重要方向。