图 碳酸岩和正长岩接触带的霓长岩和反矽卡岩TIMA矿物学分布图像。（a）正长岩边部蚀变；（b）从正长岩到反矽卡岩，石英含量逐渐减少；（c）正长岩中的石英和钾长石完全溶解；（d）正长岩边部蚀变；（e）以钾长石为主的反矽卡岩带，具有条纹长石出溶结构、环带辉石，以及沿长英质化正长岩大量分布的金云母
在国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目（批准号：92162216）等资助下，中国地质科学院地质研究所刘琰研究员与澳大利亚国立大学Michael Anenburg博士合作，以我国川西牦牛坪世界级碳酸岩型稀土矿床为研究对象，综合岩相学、矿物学与微量元素证据，提出了一种新的岩浆固结方式——反应驱动的岩浆结晶理论，即碱金属元素能极大降低岩浆的熔点，溶解态碱金属被固存于矿物相中进而引发熔体固化。相关成果以“反应驱动的岩浆结晶在牦牛坪碳酸岩稀土矿床中的作用”（Reaction-driven magmatic crystallisation at the Maoniuping carbonatite）为题，于2025年8月发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。论文链接：10.1038/s41467-025-62009-0。
研究揭示了碳酸岩盐熔体与高硅围岩之间的强烈界面反应（图a, d）：围岩向熔体输入SiO₂，诱发熔体去碱化（Na、K被大量消耗），在接触带结晶出辉石、闪石等铁镁硅酸盐反矽卡岩与霓长岩化边部（图b, c, e），显著抬升熔体固相线并促使快速固结；随之直接形成氟碳铈矿、重晶石、萤石等岩浆矿物。研究明确指出，在该成矿过程中降温与脱气仅为次要因素，成分改变才是固结与富集的主因。据此，构建了以界面反应—成分交换为核心的成分—动力学模型：碳酸岩盐熔体在与围岩作用中将碱元素固结进硅酸盐矿物，使载矿盐熔体失去流动性并在原地完成稀土元素的岩浆沉淀。该模型连贯解释了牦牛坪稀土矿床的矿物组合与矿化分带，并为白云鄂博和Mountain Pass等碳酸岩型稀土矿床提供了可检验的对比解释与找矿指引。
该研究系统论证了碳酸岩型稀土矿床的反应驱动岩浆固结新机制，重塑了关于碳酸岩岩浆演化与稀土富集的认识体系，为我国战略性关键金属资源保障提供了新的科学支撑，并对稀土找矿预测、资源高效开发及成矿动力学理论的完善具有重要指导意义。