《Gondwana Research》：A Net-Zero workflow for rare earth Ion-Adsorption clay Exploration: Narrative review of geological techniques and preliminary Proof-of-Concept in tropical terrains
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摘要全球迈向净零的转型需要多元化、低影响的矿物供应链，以支撑可再生能源技术和电气化进程。离子吸附型粘土（IAC）矿床是稀土元素（REEs）的来源，对高效电机、风力涡轮机和先进电子产品至关重要。然而，鉴于 IAC 系统独特的矿物学、地球化学和环境背景，为碳酸岩和砂矿开发的传统采
摘要
全球迈向净零的转型需要多元化、低影响的矿物供应链，以支撑可再生能源技术和电气化进程。离子吸附型粘土（IAC）矿床是稀土元素（REEs）的来源，对高效电机、风力涡轮机和先进电子产品至关重要。然而，鉴于 IAC 系统独特的矿物学、地球化学和环境背景，为碳酸岩和砂矿开发的传统采矿勘探工作流程并不适合 IAC 系统。本文提出了一项针对现有通用及 IAC 矿床勘探方法的叙述性综述，重点强调了地下地球物理特征表征、可回收稀土元素富集的选择性识别以及勘探工作流程中环境、社会和治理（ESG）因素整合方面的持续局限性。基于这些见解，我们引入了一个专为 IAC 稀土勘探打造的定制工作流程，该流程围绕四个决策控制阶段构建：踏勘、地下成像、多参数数据融合以及资源分类与验证。该工作流程在马来半岛进行了初步的概念验证活动测试，作为案例研究，其中包含了电阻率和激电法测量、低影响的赣南式钻进以及结合概念开发设计的综合资源分类。初步结果表明，地球物理异常与可浸取稀土层位之间的相关性有所提高，钻探目标定义得到改进，且成功概率（PoS）有所增强。本综述和经验证的工作流程为稀土的可持续 IAC 资源开发提供了一种可复制、低碳的模式。
引言
稀土元素（REEs）是一组 17 种金属元素，包括镧系元素以及钇和钪，对现代技术和全球向清洁能源的转型不可或缺（Chen 等，2022，Liu 等，2023）。其独特的磁性、催化和发光特性使其在电动汽车、风力涡轮机、节能照明、国防系统和先进电子产品中具有重要应用（Filho 等，2023，Rasool 等，2025）。尽管名称如此，大多数稀土元素在地壳中相对丰富；然而，具有经济可回收性的浓度很少，地理上集中，且常面临复杂的开采挑战（Vysetti Balaram, 2023a）。
稀土元素通常分为轻稀土元素（LREEs），包括从镧到钐，以及重稀土元素（HREEs），从铕到镥加上钇。虽然轻稀土元素更丰富且分布广泛，但重稀土元素更稀缺，且由于其高性能磁铁、荧光粉和军事技术中的专用应用，享有更高的市场价值。可用性和需求之间的这种差异导致了供应链脆弱性的增加，目前全球超过 60% 的稀土产量集中在少数几个国家（Dashti 等，2023，Ding 和 Azimi, 2023）。
在各种矿床类型中，离子吸附型粘土（IAC）矿床占据独特位置（Feng 等，2021，Sobri 等，2023）。主要赋存于热带地区深度风化的花岗岩地层中，IAC 矿床富含稀土元素，以松散结合的离子吸附在粘土矿物上形式存在，使其适合低成本和环保勘探技术（Bishop 等，2024，Feng 等，2023）。中国一直是 IAC 开采的世界领导者，但不断增长的需求和日益严格的环境法规推动了对其他热带地区（包括东南亚）开发 IAC 资源的兴趣（Wang 等，2023，Zhu 等，2022）。
然而，在热带风化花岗岩地层中勘探和评估 IAC 矿床面临独特的挑战。茂密的植被、异质性的风化剖面和季节性变化的水分条件使地质测绘、地球物理调查和采样策略复杂化。与矿化在空间上受限的硬岩稀土矿床不同，IAC 矿床需要精确瞄准富含粘土的层位，以确保经济可行性并最小化环境干扰（Asadollahzadeh 等，2021，Bishop 等，2024，Yaraghi 等，2019）。当前从硬岩矿物勘探改编的勘探方法未针对 IAC 系统进行优化，往往导致目标效率低和无需必要的钻探。现有研究经常讨论地质差异，但通常通过孤立的地质、地球物理或地球化学方法实施勘探活动，缺乏针对离子吸附型粘土系统特征定制的统一决策路径。
当前 IAC 勘探研究中的一个主要概念缺口是缺乏一个专门的勘探框架，该框架承认 IAC 矿床系统的独特地质行为，其中矿化受风化壳层位、吸附机制和选择性可回收性控制，而不是受独立的矿体控制。在方法论上，当前勘探策略很大程度上改编自硬岩稀土工作流程，通常作为碎片化的地质、地球物理和地球化学方法实施，缺乏结构化整合或可持续性考虑。这造成了目标选择的不确定性，增加了勘探低效率，并限制了 IAC 资源评估系统性路径的发展。解决这些缺口需要一个多学科和决策控制工作流程，能够探索、验证和可持续性考虑整合到一个统一的框架中。
本研究的主要贡献和创新点是引入一个结构化且决策控制的勘探框架，专门为热带环境中的 IAC 稀土矿床定制。该框架将踏勘、地下成像、资源验证、水文地质考虑和面向可持续性的决策路径整合到一个统一的工作流程中。与从硬岩稀土勘探改编的传统方法不同，提出的框架强调层位控制的矿化、选择性可回收性、环境考虑和多学科数据整合。概念验证实施进一步展示了这些组件如何能在实际勘探环境中结合，以提高目标信心并减少勘探不确定性。
章节片段
概述与背景
大多数传统稀土勘探策略是为硬岩矿床开发的，例如碳酸岩、碱性杂岩和独居石/氧化钇矿砂矿富集，这些在环境上并不友好，特别是在离子吸附型粘土（IAC）勘探的背景下（Goodman 等，2023，Jaireth 等，2014）。在这些设置中，矿化通常集中在独立的矿体中，常与强烈的地球物理对比相关，并赋存于难熔矿物中，例如
稀土矿床勘探、验证和分类技术综述
开发适用于 IAC 矿床的工作流程首先需要清楚了解现有勘探方法在哪里成功以及在哪里不足。目前使用的大多数勘探技术最初是为硬岩稀土矿床设计的，其中矿化是离散的、结构受限的，并在露头可见，而传统采矿技术对 IAC 稀土矿床并不环保。直接应用于 IAC 系统，这些
集成工作流程的引入
传统硬岩稀土勘探、验证和分类技术在应用于 IAC 矿床时的局限性，强调了需要一个适用的、端到端的工作流程。在马来西亚等热带环境中，IAC 矿化赋存于茂密植被覆盖下的异质性风化剖面中（Ibad 等，2024，Ahmed 等，2023），一种综合和迭代的方法对于平衡技术确定性、环境保障和经济至关重要
第一阶段 – 踏勘研究
激光雷达数据和地质测绘提供了一个初步框架，用于识别风化壳发育、划定风化锋以及地貌特征，如脊谷不对称性和排水密度。虽然这些空间代理指标并非稀土矿化所独有，但在缺乏直接矿石指标的 IAC 地层中至关重要。带有层位记录的现场踏勘证实了红土盖层和半风化粘土的存在，验证了地貌解释。
结论
本研究强调，传统硬岩勘探范式对于 IAC 矿床来说是不够的，其中可回收性、水文地质封存和 ESG 约束比整体化学性质更能定义可行性。通过批判性地审查现有方法并在马来西亚的热带地形中应用分阶段工作流程，我们证明，整合踏勘、地下成像、验证钻探、选择性浸出和早期可持续性检查不仅减少了假
CRediT 作者贡献声明
Numair Ahmed Siddiqui：撰写 – 初稿，方法论，概念化。Nisar Ahmed：验证，调查，数据管理。Muhammad Hammad Rasool：形式分析，数据管理。Berihun Mamo Negash：撰写 – 审阅与编辑，方法论。M. Ramkumar：撰写 – 审阅与编辑，调查。Manoj Mathew：软件，调查，数据管理。Izhar Ul Haq：撰写 – 审阅与编辑，监督，调查。Syahrir Ridha：可视化，验证。
未引用参考文献
Foley and Ayuso, 2024, Grunsky and de Caritat, 2020.
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能被认为影响了本论文中报告的工作。
致谢
作者衷心感谢 吉兰丹大学 (UMK) 同事在野外研究许可方面的宝贵支持和协作，以及 马来西亚国家石油大学 （UTP） 专门技术团队在本研究野外工作和数据收集阶段提供的协助。本工作的实现得益于项目成本中心 015QB0-326 和 YUTP-FRG 资助（015LC0-529） 的支持，作者对此表示感激。
Numair Ahmed Siddiqui|Nisar Ahmed|Muhammad Hammad Rasool|Berihun Mamo Negash|M. Ramkumar|Manoj Mathew|Izhar Ul Haq|Syahrir Ridha
地球科学系，马来西亚国家石油大学，斯里伊斯坎达，32610，马来西亚
