碳酸岩型矿床是全球稀土（REE）资源的最主要来源，其中我国约97.6%的REE资源来自于碳酸岩型矿床，然而在全球已发现的609处碳酸岩中仅约10%发育矿化，并呈现出极强的成矿专属性。碳酸岩是一种相对罕见的幔源火成岩，其多形成于裂谷环境，在造山带或克拉通边缘也有分布。全球的典型碳酸岩具有复杂的Sr-Nd-Pb同位素和惰性气体同位素组成，指示碳酸岩的岩浆源区存在较大差异。大多裂谷环境的碳酸岩具有洋岛玄武岩类似的同位素特征，被认为起源于EMI富集地幔和高U/Pb值地幔（HIMU）的混合源区。相比于裂谷环境中的碳酸岩，造山带或克拉通边缘的碳酸岩型REE矿床（如白云鄂博、牦牛坪）被普遍认为与大洋板片俯冲及沉积物改造的交代岩石圈地幔密切相关。然而，最新研究基于大洋沉积物及其变质产物存在的明显Ce负异常，部分学者认为俯冲大洋沉积物对缺乏Ce负异常的成矿碳酸岩并无贡献。

从太古宙到现在的全球碳酸岩Sr-Nd-Hf-B-S同位素研究结果表明，自大约1.0Ga以来，俯冲再循环的地壳物质对碳酸岩地幔源区的贡献越来越大。俯冲壳源物质将碳、稀土元素、挥发分等再循环至岩石圈地幔，可以为成矿碳酸岩提供必要的预富集源区。然而，这一过程中可能涉及多种类型的俯冲物质，包括海相碳酸盐、远洋和陆相沉积物、洋壳和大陆地壳等，上述壳源物质再循环对地幔不均一性及不同类型成矿碳酸岩的贡献仍需进一步阐释。

针对以上科学问题，我校地球科学与资源学院唐利副教授联合科学研究院王瑞教授、德国亚琛工业大学Thomas Wagner教授、中国科学院广州地球化学研究所李杰正高级工程师及其他合作者，选取秦岭造山带黄龙铺和华阳川碳酸岩型Mo-REE-U-Nb矿床为研究对象，对成矿碳酸岩进行了系统的Sr-Nd-Ca-Mo同位素研究。结果表明，黄龙铺和华阳川碳酸岩主要为方解石碳酸岩，具有原生火成碳酸岩的典型特征。基于岩石学及Ca-Mo同位素与CaO、MgO和Nb/Th等的协变关系，认为黄龙铺和华阳川碳酸岩Ca-Mo同位素几乎不受地壳混染、熔体不混融和岩浆结晶分异作用的影响，其较轻的Ca-Mo同位素组成（黄龙铺碳酸岩：δ⁴⁴/⁴⁰Ca=0.72‰至0.86‰，δ⁹⁸/⁹⁵Mo=-1.08‰和-0.61‰；华阳川碳酸岩：δ⁴⁴/⁴⁰Ca=0.55‰至0.80‰，δ⁹⁸/⁹⁵Mo=-0.76‰至-0.13‰）主要继承地幔源区特征（图1）。Mo-Sr和Ca-Sr同位素的二元混合模型揭示深俯冲的榴辉岩相洋壳和大陆地壳（大别榴辉岩）对富Mo-REE-U-Nb碳酸岩的岩浆源区具有重要贡献（图2）。

该项研究揭示了秦岭造山带深俯冲榴辉岩相地壳物质是形成区内特殊类型成矿碳酸岩的关键，如全球仅黄龙铺和黄水庵矿床发育Mo矿化，秦岭的碳酸岩具有相对平坦的REE配分模式和较高的重稀土含量（发育磷钇矿），丰富了碳酸岩型矿床也可形成亲壳元素Mo矿化及重稀土矿化的成矿理论，并建立了造山带碳酸岩Mo-REE-U-Nb矿床的成矿模式（图3），为区域碳酸岩型Mo-REE矿床（尤其是HREE）找矿勘查提供了理论支撑。

该研究得到国家重点研发计划（2022YFF0800902），国家自然科学基金（42472123），“深时数字地球”科技领军人才团队项目（2652023001）和中国地质大学（北京）求真学人项目（590223001）联合资助。

图1 黄龙铺和华阳川碳酸岩及其他端元的δ⁴⁴/⁴⁰Ca和δ⁹⁸/⁹⁵Mo同位素组成

图2 黄龙铺和华阳川碳酸岩的Ca-Mo-Sr同位素二元混合模型

图3 秦岭造山带黄龙铺和华阳川Mo-REE-U-Nb矿床成矿模式

上述成果发表于国际权威学术期刊《Earth and Planetary Science Letters》：Tang, L.*, Zeng, T., Wagner, T., Fusswinkel, T., Chen, L., Li, J., Wang, R.*, 2025. Calcium and molybdenum isotopes trace eclogitic crust recycling in formation of unique carbonatite-hosted Mo-REE-U-Nb deposits in orogenic belt. Earth and Planetary Science Letters, 668, 119568.

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