碳酸岩浆是深部碳循环的关键载体，其化学组成与构成地球绝大部分岩浆活动的硅酸岩浆截然不同。这种极其特殊的成分不仅激发了科学家的探索热情，更富集了铌等“关键金属”元素——这些元素因在高科技产业和战略工业中的核心应用而备受瞩目。然而，铌的超常富集究竟源于碳酸岩浆分异还是热液作用，学界长期争论不休。作为一种稀有金属资源，铌通常赋存于烧绿石 （(Na,Ca)2Nb2O6(F,OH)）中，这也是经济型碳酸岩矿床中最主要的铌矿物。本研究通过实验，在精确控制温压条件下系统限定了合成碳酸岩熔体中铌的溶解度与结晶行为（图1），首次揭示了碳酸岩体系中烧绿石巨量结晶成矿的岩浆分异驱动机制，提出了碳酸岩系统化岩浆—热液铌成矿模式。
图1 实验产物的特征分析。（A−C）整个样品胶囊的背散射电子图像，展示了不同温度和氟含量条件下的实验产物形貌；（D）1025 ℃实验产物的放大图像，呈现了淬火熔体及气泡周围的富钠流体区域结构；（E）图D对应区域的能谱面扫描元素分布图，展示了成分分布特征；（F）背散射电子图像中显示的结晶烧绿石（淬火相：淬火过程中形成的微细烧绿石晶体）
实验结果表明，随着温度降低和熔体钠含量升高，铌的溶解度发生急剧下降：即在碳酸岩浆分异演化过程中，铌的溶解度（Nb2O5）可从几个wt.%骤降至0.03 wt.% 以下（图2）。定量模拟计算结果表明，这一变化可在700 - 750 ℃的狭窄温度区间内触发烧绿石的大量结晶（图3），而这正是碳酸岩浆分异结晶过程中形成铌矿化的一个关键机制（图4）。该发现不仅深化了碳酸岩岩石学和地球化学的理论认知，更为关键金属矿产勘查提供了新的成因模型和找矿方向，兼具重要科学价值与实践指导意义。
图2 在烧绿石和/或铌钙矿饱和时的特征熔体成分（A-C），以及通过分异结晶模型计算的铌含量（D）
图3 碳酸盐相图（A）及碳酸岩分异过程中铌溶解度的急剧下降（B）
图4 碳酸岩可能的形成模式及碳酸岩岩浆体系中烧绿石结晶成矿的机制模型
该研究成果近期发表于自然指数（Nature Index）期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。pg电子官方网站博士生许雅婷为论文第一作者，王汝成教授为通讯作者，其他作者包括pg电子官方网站车旭东副教授，CNRS-ISTO的Fabrice Gaillard教授、Marion Louvel博士、Giada Iacono-Marziano博士以及BRGM的Johann Tuduri研究员。该研究受国家自然科学基金委重点项目基金（42230809）和国家留学基金委创新项目基金（CXXM2110080163）资助。
论文信息：Xu, Y. T., Wang, R. C., Che, X. D., Gaillard, F., Louvel, M., Iacono-Marziano, G., & Tuduri, J. (2025). A dramatic drop in Nb solubility during fractional crystallization of carbonatites triggers Nb ore formation. Geochimica et Cosmochimica Acta. 文章链接： https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.10.021.
图文：许雅婷、王汝成
审核：陈天宇
