近日，英国剑桥大学地球科学系的研究人员绘制了一份全球特殊富二氧化碳火成岩分布图，这类岩石是稀土元素的主要来源。分析显示，此类岩石与岩石圈中年代久远、质地厚重的区域联系紧密。岩石圈是地球坚硬的外层，包含地壳与上地幔。

研究人员表示，岩石圈最厚重的区域能将地下深处的岩浆长期封存，为稀土元素富集创造了理想条件。历经数百万年，这些孤立的岩浆区逐步汇聚起各类珍贵金属。

近日，该研究成果发表于《自然—地球科学》。

显微镜下典型的富稀土元素岩石。图片来源：剑桥大学

论文第一作者、剑桥大学地球科学系博士Emilie Bowman称：“我们的研究初步具备了预测能力，能够判断这类岩石以及与之相伴的稀土矿床可能形成的区域。”

稀土元素是众多现代技术的核心原料，广泛应用于智能手机、电动汽车、风力发电机等领域。随着各国力求获得稳定的本土稀土供应，科研人员愈发致力于探究具备经济价值的稀土矿床的形成机制与分布区域。

“科学界一直十分关注稀土矿床为何会在特定区域形成。”论文通讯作者、剑桥大学地球科学系教授Sally Gibson表示。

以往相关研究大多针对单个矿床或特定区域展开，而这项新研究从全球范围分析了与稀土相关的岩石，同时深入地球内部，探寻更大尺度的地质规律。

为开展此次研究，Bowman收集了全球约9000份火成岩样本的化学数据。这些岩石均含有高浓度溶解二氧化碳，而二氧化碳对稀土元素的富集起到关键作用。

这类岩石大多成分特殊，名称也颇为奇特，其命名可追溯至19世纪和20世纪初，名称往往取自它们最初被发现的地点。

“这类岩石的名称繁杂多样，几乎能自成一套体系。再加上其本身复杂的科学特性，让不少研究者望而却步。”Gibson说。

团队将岩石数据库与呈现地球内部结构的地震成像数据相结合开展分析。借助地震产生的地震波，团队可以绘制出岩石圈的剖面图像，原理和声呐探测海底地形十分相似。通过这份图谱他们发现，岩石圈的厚度决定了稀土矿床的分布位置。他们发现，具备稀土富集化学条件的岩石，主要分布在地球最古老、最厚重岩石圈的陡峭边界地带。

研究人员解释，厚重的岩石圈使地幔岩石长期处于高压、相对低温的环境，抑制了地下深处的岩石熔融，在此环境下仅会产生少量岩浆。

这些零星的岩浆团会被困在岩石圈底部，逐渐冷却凝固，最终形成富二氧化碳火成岩。后续的地质活动会让这类岩石再次发生局部熔融，促使稀土元素进一步富集，最终形成具备开采价值的矿床。

目前，研究团队计划将研究范围拓展至形成时间超过2亿年的岩石，全球诸多大型稀土矿山与矿床都蕴藏于这类古老岩石之中。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-026-01990-7