碳酸岩、稀土矿与俯冲作用“施肥”后的地幔岩石圈之间的联系

本文通过全球板块运动重建模型，系统分析了20亿年来大陆岩石圈地幔被俯冲带流体/熔体改造（即“俯冲施肥”）的空间分布，并将其与已知碳酸岩体和稀土矿床的位置进行比对。研究发现：当前约35%的大陆岩石圈地幔经历过持续超1亿年的俯冲改造；这些被改造的“肥沃地幔域”（FML）覆盖了67%的已知碳酸岩（共304处）和72%的岩浆成因稀土矿床（共108处），其中前寒武纪稀土矿床高达92%位于此类域内。值得注意的是，FML的形成时间与碳酸岩或稀土矿的成矿时间之间并无固定时间差（最短为零，最长近20亿年），说明二者并非连续过程，而是分阶段完成：第一阶段是俯冲作用对地幔进行长期“预富集”（相当于为成矿备好原料），第二阶段则是后期构造活动（如大陆裂谷、地幔上涌、冰川消融等）作为“触发器”，引发低程度部分熔融，最终产生富含稀土的碳酸岩岩浆。该模型解释了为何碳酸岩普遍具有比大洋岩石更富集的放射性同位素特征，也与碳、镁、硼等稳定同位素数据吻合。研究还指出，这类肥沃地幔域密度较低、稳定性强，可长期保存水分和碳，是地球深部重要的物质储库。对找矿实践而言，FML域可作为稀土等关键矿产勘查的首要靶区，尤其当其与古老克拉通、岩石圈断裂带叠加时，成矿潜力更高。