碳酸盐是地球深部碳循环的重要载体和研究对象。造山带和大陆边缘碳酸岩型稀土矿床中最常见矿石矿物—氟基稀土碳酸盐(氟碳铈矿)与羟基稀土碳酸盐晶体结构相似,常以不同比例形成类质同象。本文综合运用高温氘代示踪、单晶X射线衍射、红外和拉曼光谱分析技术,从实验矿物学角度厘定了氟碳铈矿发生氘代反应的条件,研究了氟碳铈矿在不同温度和氘代过程中的结构状态、热稳定性和其表面氟基被羟基置换的条件。结果表明,氟碳铈矿在548 K和280 ml/min的CO₂气流量条件下发生氘代反应;在293 K~548 K范围内增温过程中结构型不变,在573 K、598 K时发生部分分解;将氘代实验后的样品在实验室常温压下放置6个月后,测得样品表层氟基和羟基发生类质同象置换,形成含羟基氟碳铈矿,且表面有吸附水。氟碳铈矿是碳、氟(-羟基)和稀土元素在地球浅部成矿的产物,本实验结果对于理解碳、水、氟和稀土元素组合的地球化学循环与富集机制具有重要意义。