?化學風化作用是稀土元素（REE）活化、遷移和富集成礦的關鍵地質過程。在風化淋積型稀土礦床的形成機制中，稀土元素在化學風化過程中的遷移與富集行為尤為關鍵。近年來，釹（Nd）及其穩定同位素在表生地球化學過程中的行為引起廣泛關注，研究表明其在指示風化過程與礦床成因方面具有重要潛力。然而，花崗巖風化過程中穩定Nd同位素的分餾機制尚不明確，其對風化淋積型稀土礦床形成的指示意義亦有待系統闡釋。
?針對上述科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士后雒愷與馬金龍正高級工程師、韋剛健研究員等合作，以廣東佛岡花崗巖風化剖面為研究對象，系統分析了全巖及不同化學相態提取物的穩定Nd同位素組成（δ146Nd），揭示了花崗巖風化過程中穩定Nd同位素的分餾行為與機制，并評估了Nd風化通量對稀土成礦過程的影響。文章主要結論如下：
（1）全巖樣品中Nd含量介于23.4–175 μg之間，Nd遷移率（τNd,Ti）變化范圍為-47.3%–787%，表明風化層中Nd總體呈富集狀態，僅在表層0–2米有少量浸出（圖1）。全巖δ146Nd值介于0.063‰–0.117‰，其中Nd富集層位與δ146Nd峰值區間高度吻合，指示同位素分餾與元素富集之間存在耦合關系（圖1）。土壤化學提取物結果顯示，可交換相、結晶Fe（氫）氧化物和殘余相中Nd含量分別為11.0–36.9 μg、1.67–12.4 μg和0.96–12.5 μg，占比分別為34.2%–66.4%、6.65%–18.8%以及1.69%–38.6%。各提取物的δ146Nd值存在差異：可交換相偏重（-0.039‰–0.061‰）、殘余相偏輕（-0.099‰–-0.036‰）、結晶Fe（氫）氧化物與全巖樣品相近（-0.079‰–-0.017‰），這一結果表明，不同地球化學相態在Nd同位素分餾中扮演著不同角色。
（2）可交換相中富集重Nd同位素，其主要通過陽離子交換與表面外圈絡合物吸附于高嶺石。而在結晶Fe（氫）氧化物中，輕Nd同位素占主導，其吸附機制涉及結構扭曲與內圈絡合作用，反映出不同相態對Nd同位素的選擇性吸附是導致同位素分餾的關鍵過程。
（3）基于風化通量定量化計算模型，估算出佛岡花崗巖風化過程中的Nd元素通量為-0.22–0.27 g/cm2/Myr、從而引起的穩定Nd同位素分餾為-0.004–0.002‰（圖2）。Nd通量的變化反映了風化過程中元素的淋失與累積動態，正值指示Nd的富集，與稀土成礦過程密切相關。進一步估算表明，富含稀土元素的花崗巖風化形成具經濟價值礦床所需時間約為13–70百萬年。這一時間范圍與華南地區燕山期（侏羅紀–白堊紀）高分異花崗巖的形成時代高度吻合。該期花崗巖以富含稀土礦物為特征，在新近紀溫暖濕潤氣候條件下經歷強烈化學風化，促使稀土元素從原生礦物中釋放并發生次生富集。因此，燕山期花崗巖不僅提供了成礦物質基礎，其特有的地球化學屬性（如高稀土含量、易風化礦物組成等）也直接控制了礦床的規模與品質（圖3）。
?本研究系統揭示了花崗巖風化過程中穩定Nd同位素的分餾行為與機制，明確了不同地球化學相態對穩定Nd同位素組成的影響，反映了吸附機制與礦物載體對同位素行為的控制作用。Nd通量分析進一步證實花崗巖風化過程中Nd的富集是形成風化淋積型稀土礦床的關鍵。該項成果不僅深化了對稀土元素表生地球化學行為的理解，也為風化淋積型稀土礦的成因機制與找礦預測提供了同位素地球化學依據。
?雒愷為該論文第一作者，馬金龍正高級工程師為通訊作者，中國科學院廣州地球化學研究所韋剛健研究員為主要合作者。相關成果近期發表于國際知名地學期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。該項研究受到國家重點研發計劃的資助。
?論文信息：Luo,K.（雒愷）,Wang,R.-J.（王日晶），Zhu,G.-H.（朱冠虹），He,X.-Y.（何昕悅），Wei,G.-J.（韋剛健），Ma,J.-L.（馬金龍）（2025）. Granite weathering and rare earth mineralization: Insights from stable neodymium isotope in tropical saprolites. Geochimica et Cosmochimica Acta,doi: 10.1016/j.gca.2025.10.004.
?論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.10.004
圖1. 花崗巖風化剖面全巖樣品中（a）Nd濃度和（b）Nd遷移率（τNd,Ti）的變化；（c）全巖樣品和不同化學提取相態的δ146Nd值；（d）不同化學提取相態中Nd的比例。
圖2. 花崗巖風化剖面中τNd,Ti與（a）Nd元素通量（NdFlux）以及（b）Nd同位素通量（δ146NdFlux）的關；化學蝕變指數（CIA）與（c）NdFlux和（d）δ146NdFlux的關系。黑色五角星代表未風化基巖，紅色圓點代表Nd積累量顯著的樣本，編號為TT-5、TT-6、TT-8和TT-9。
圖3. 風化淋積型稀土礦床形成示意圖
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