深海稀土元素富集机制被揭示 阐释磷酸盐组分对稀土元素的控制作用

南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)教授级高级工程师何高文团队揭示了深海沉积物中磷酸盐组分对稀土元素的超常富集机制，并证实稀土富集主要在海水—沉积物界面附近完成。相关研究近日发表于《地球化学与宇宙化学学报》。

稀土是高科技产业不可或缺的元素，是重要的战略资源。随着绿色能源和新兴材料对稀土需求的不断增加，迫切需要多样化的稀土资源提供稳定的供应。但深海稀土元素富集机制，特别是磷酸盐组分对稀土元素的超常富集作用不明确，海水—沉积物界面的稀土元素迁移、富集机制过程不清楚等问题制约着富稀土沉积物的成矿模式的建立和找矿突破。

何高文团队对采自西太平洋深海盆地超常稀土富集的沉积物柱状样开展化学淋滤实验，并开展矿物学、元素和同位素分析，发现深海沉积物中稀土元素与磷、钙含量以及生物磷灰石颗粒含量呈现良好的相关性，阐释了磷酸盐组分对稀土元素的控制作用。同时，定量揭示了沉积物中稀土元素与赋存物相的关系。

深海沉积物中磷酸盐组分具有独特的高稀土含量，被称为“富稀土磷酸盐”，比海洋磷块岩以及陆上沉积型磷矿高1~2个数量级。研究团队发现，深海沉积物稀土富集过程中，磷的堆积是基础，富稀土磷酸盐的形成是关键。海底底流对沉积物的侵蚀和分选造成富稀土生物磷灰石颗粒的聚集，易形成富稀土层。磷酸盐组分、富稀土沉积物具有与海水相似的Ce负异常、Y正异常的独特稀土模式。然而海水的稀土元素含量极低，生物颗粒的可逆吸附，造成海水稀土元素“自上而下”的迁移，并在海水—沉积物界面附近释放和富集。(记者朱汉斌)

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