Geological and Geochemical Characteristics and Genesis of “Dolomite” at Bayan Obo, China

白云鄂博“白云岩”位于华北板块的北缘,宽沟背斜的南翼.蕴藏着世界最大的稀土矿床,还是大型—超大型铌、铁和钍等矿床赋存母岩.“白云岩”不是层状岩石,无明显的层理和固定的层位,而是一套大小不等,串珠状的”白云岩”带.“白云岩”与围岩呈明显的侵入关系.表现在“白云岩”切割H4石英砂岩、H5板岩和花岗岩脉,并有许多分枝脉插入到H4石英砂岩和H5板岩中.“白云岩”中存在H4石英砂岩的残留顶盖相,捕获了H4石英砂岩和H5板岩的捕掳体,并引起围岩的强烈蚀变.板岩的黑云化,石英砂岩的钠闪石化,花岗岩的碱交代.“白云岩”含有大量铌、稀土、钍等岩浆岩中常见的矿物晶体.硫、碳、氧、锶和铁等同位素组成都具有深源特征.说明白云鄂博“白云岩”不是沉积岩,而是岩浆碳酸岩.     

白云鄂博矿床研究若干问题的探讨

白云鄂博巨型稀土-铌-铁矿床是与火成碳酸岩(即H8)有关的矿床。在碳酸岩岩浆阶段,在其蚀变围岩(霓长岩)中以及晚期的热液阶段都有稀土、铌和铁等的富集。因此,白云鄂博矿床不是单一矿床类型,其涵盖了稀土-铌-铁碳酸岩岩浆型矿床、稀土-铌-铁交代蚀变岩型和热液型矿床,这种复合类型的矿床是十分罕见的,可称之为白云鄂博式矿床。根据已发表的年代数据,白云鄂博大规模碳酸岩的形成时代和伴随的稀土矿化的高峰期在1.3～1.4Ga。加里东构造热事件对本区的影响广泛和强烈,不仅有广泛发育的大型褶皱、冲断层和韧性剪切作用,并伴有广泛的流体交代作用和局部的热液活动,某些稀土矿物的同位素体系受到重置,表现为其Sm-Nd年龄和Th-Pb年龄的不一致。本区的碱性岩在基底杂岩中即有出露,随后在白云鄂博群中和1.3～1.4Ga白云鄂博碳酸岩形成时皆有产出。目前所获资料表明,至少1.3～1.4Ga的碱性杂岩在成因上与碳酸岩有密切的联系。本区基底杂岩显示了白云鄂博地区在2.0Ga左右曾经有一个弧地质体,该区在2.0～1.9Ga间经历了从被动大陆边缘到活动大陆边缘增生碰撞的一个完整的造山过程。     

论白云鄂博脉状含铌稀土白云石碳酸岩

白云鄂博矿区的脉状白云石碳酸岩,含铌稀土量较高,是一种特殊的矿物共生组合的铌稀土矿石,因此有可能成为一类独立的铌稀土矿床,值得重视,根据其地质产状、化学成分、矿物共生组合,岩石结构构造等,均有别于白云鄂博群H8层沉积的白云岩,笔者认为应属岩浆成因的岩石.     

我国发现水磷钙钍石

最近在白云鄂博前寒武纪白云鄂博群的H_4变质石英砂岩中发现了水磷钙钍石,这在我国属首次发现。水磷钙钍石呈红褐色的铁块状集合体以细脉状或网脉状产出。脉两旁的变质石英砂岩产生明显退色、透辉石化和石英重结晶等现象。共生矿物有:透辉石、磷灰石、重晶石、金红石、黄铁矿和赤铁矿等。     

白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床的 成矿时代及成因探析 ———兼论Ｐ—Ｔ 之交生物群灭绝事件和“阿蒙兴造山运动”

白云鄂博矿床是世界上最大的稀土矿床,同时也是一个特大型铌矿和大型铁矿,其成矿时代及成因至今仍有多种不同认识。本研究从东部接触带(菠萝头山)3号铌矿体内的金云母岩中获得残留锆石和热液独居石,测得其U-Pb年龄分别为269.5±3.1 Ma和249±13 Ma;从巴音敖包伟晶岩中获得热液锆石,测得其U-Pb年龄为248.9±2.5 Ma。结合阿尔泰—天山—北山—内蒙古—大兴安岭—小兴安岭造山带中的成矿年龄资料,笔者推测,在248%251 Ma白云鄂博地区发生了一次强烈的热液活动,该热液活动的时间可以代表白云鄂博矿床的成矿年龄。基于绝大多数稀有金属热液矿床都是与花岗质岩浆活动关联的,本研究对白云鄂博地区出露的两类花岗岩进行了岩相学、矿物学、地球化学和锆石学分析,从而确定白云鄂博花岗岩基中的黑云母二长花岗岩(主体相)为同碰撞花岗岩,其定位年龄为269.8±2.0 Ma;而白云鄂博花岗岩基中的二云母碱长花岗岩(补体相)为碰撞后花岗岩,其定位年龄为250.5±6.0 Ma。根据二云母碱长花岗岩的成岩年龄等于白云鄂博矿床的成矿年龄,以及大量的野外地质现象和区域地质资料,笔者认为:(1)该二云母碱长花岗岩为白云鄂博矿床的成矿母岩,它的岩浆直接来自地壳深部岩浆房;(2)该岩浆房就是同碰撞花岗岩浆的岩浆房,这意味着留存在该岩浆房中的巨量花岗岩浆经历了近20 Ma的分离结晶作用,从而在岩浆房上部聚集了富含成矿物质的残余花岗岩浆;(3)当构造环境由挤压转为拉张时,该残余花岗岩浆沿着张性断裂被动侵位。由于快速上升引起压力和温度的骤降,富含稀有金属(稀土和铌)、卤素(氟)和碱金属的硅质热液从残余花岗岩浆中分离出来;(4)这种硅质热液沿断裂构造率先进入白云鄂博群H_8白云岩岩层,与碳酸盐发生交代反应,其稀土和铌金属元素沉淀成矿;同时,H_8白云岩岩层中的菱铁矿和铁白云石分解,释放出Fe~(2+)和[CO_3](2-),前者(Fe~(2+))经近距离迁移后沉淀成铁矿,后者([CO_3]~(2-))与少量稀土—铌元素结合成金属—碳酸络合物,呈脉状穿插在H_8白云岩中,或迁移至H_8白云岩的外围。该认识首次将白云鄂博地区的构造、成岩和成矿有机地统一起来,从而阐释了一个致白云鄂博矿床形成的能量和物质的运移过程;同时,该认识可以整合多种流行的白云鄂博矿床成因认识("正常或热水沉积说"、"火成碳酸岩说"、"热液交代说"等等)中的合理因素;笔者认为,它是一个全面、系统而又新颖的白云鄂博矿床的成矿模式。     

白云鄂博矿床石墨的发现及其地质意义

白云鄂博超大型Fe-Nb-REE矿床是世界最大的稀土矿床,储量约占世界已探明储量的60%.稀土主要赋存在南北宽约2 km,东西长约18 km的白云岩中.矿区发育大面积的海西期花岗岩和一些基性岩体/脉和碳酸岩脉.     

从白云鄂博铌稀土矿12矿段的地质地球化学特征及成因探讨

<正>白云鄂博铌稀土矿床是世界最大的稀土矿床,吸引全世界的地质工作者前来考察和研究。对矿床成因的成因提出沉积热液叠加,火山岩,微晶丘和岩浆碳酸岩等认识。铌稀土矿赋存于所谓的白云鄂博群第八层"白云岩"中。只要是"白云岩"就是铌稀土矿。前3种认识无法解释铌稀土矿(即第八层)怎么会与第四和第三层直接接触?第八层与第四和第三层分别相距878 m和1020     

内蒙古白云鄂博铁矿西矿区铁铌稀土物质成分及矿床成因的研究

本文对矿床的赋存地层—白云鄂博群Hg层泥质灰岩、白云岩和各类矿石的物质成分作了系统的研究,获得了矿石中铁、铌、稀土元素赋存状态的较全面的数据,在矿区首次发现铀钍矿、菱铁钙铀链矿(?)镁菱铁矿、菱镁铁矿、菱铁镁矿、铁镁菱锰矿、褐钇铌矿、铌锰矿和碳酸铈钠矿,西矿区发现褐帘石、氟碳铈钡矿、褐铈铌矿、钕方铈石和铁钍石,结合矿床地质综合分析,作者认为白云鄂博铁矿的铁质主要来源于原始沉积的前震旦纪含铁碳酸盐岩;铌稀土矿化主要与海西期花岗岩有关;矿床成因属沉积变质—热液交代富集型。     

白云鄂博铁矿磁铁矿成因矿物学的研究

白云鄂博铁矿是富含铌、稀土、铁矿床,前人做了大量地质研究工作。在1978—1979年承担白云鄂博富铁矿成因研究中,试图通过磁铁矿标型特征的研究,探讨白云鄂博铁矿成因。现将我们初步认识叙述如下:一、矿床概况白云鄂博铁矿赋存于元古界自云鄂博群H:白云岩中,主要分布于主矿、东矿和西矿,在东介勒格勒(     

含硫水磷钙钍石——水磷钙钍石新变种的发现

我们在白云鄂博水磷钙钍石细脉中发现一种黑色不透明矿物。经研究,确定为水磷钙钍石的新变种——含流水磷钙钍石,为国内首次发现。 1.地质产状:该矿物产于白云鄂博群第四层变质石英砂岩中,呈浸染状分布在水磷钙钍石细脉内。细脉旁侧的变质石英砂岩产生明显的蚀变、重结晶和退色现象,局部重结晶成为油脂光泽很强的似高温脉状石英。共生矿物有水璘钙钍石、透辉石、磷灰石、     

柴北缘查查香卡铀-钍-铌-稀土矿床地质特征及矿床成因:一种与钠长岩相关的新矿化类型

青海查查香卡铀-钍-铌-稀土矿床位于柴达木盆地北缘的柴达木—阿尔金超高压变质杂岩带东端,是中国发现的首例与钠长细晶岩脉相关的铀-钍-铌-稀土多金属成矿系统。矿化主要分为两类:脉状矿化和微细浸染脉状矿化。脉状矿化即为钠长岩脉;微细浸染脉状矿化是以微细浸染细脉产于绿片岩围岩中的矿化类型。详细的矿物学工作研究表明查查香卡矿床可初步划分为岩浆、热液主成矿和成矿后3个阶段。岩浆阶段以发育"水滴状"铀-钍-铌矿物(晶质铀矿、铀钍矿、钍石、维铌钙矿等)包体为典型特征,产于最主要的造岩矿物钠长石中;热液主成矿阶段主要以稀土矿化为主,伴随铌和钍矿化作用,矿石矿物包括褐帘石、氟碳铈矿、钍石、含铌榍石(?)、锆石等,与磷灰石、方解石、绿泥石、石英等中低温脉石矿物普遍共生;成矿后阶段以广泛出现的方解石±石英网脉为特征。通过矿物学研究和主微量元素数据的综合分析,初步认为钠长岩脉为岩浆-热液成因,源于富含稀土和铌等成矿元素的富集地幔部分熔融岩浆的演化;岩浆成矿作用过程中可能经历了硅酸盐熔体与碳酸盐/磷酸盐熔/流体的分离作用,但本矿床更为重要的成矿元素富集机制为硅酸盐熔体与富氯岩浆热液流体的不混溶作用,后者引发本矿床大规模的稀土成矿作用,并活化和再富集了铌和钍。钠长岩脉特征的红色形貌特征可作为此类矿床一个重要的野外找矿特征,根据类似成矿系统的成矿模式,认为矿床深部及外围隐伏区仍有较大的成矿潜力。     

白云鄂博矿床成矿构造环境分析

白云鄂博矿床是世界著名的超大型铁铌稀土矿床,但因为其成因和形成时代的证据复杂多样,其成因、形成时代及其形成的大地构造环境均有多种不同认识。笔者等曾对赋矿白云岩成因、成矿时代及赋矿地层白云鄂博群的年代这两个关键问题进行了系统的地质、地球化学研究,获得了一系列关键证据,并对前人资料进行了系统地梳理,论证了白云鄂博矿床赋矿白云岩为一大型微晶丘,而微晶丘是热水沉积形成;确定其成矿时代及白云鄂博群的年代均为早古生代。本文进一步报道了在与白云鄂博群下部相当的腮林忽洞群中发现了宏体化石海绵和腹足类,在白云鄂博群中发现了与腮林忽洞群中相同的振动液化脉和振动液化角砾岩。从而笔者等认为,白云鄂博矿床成矿和白云鄂博群的沉积环境是早古生代被动大陆边缘。     

“带外脉式”钨矿床成矿模型——以湖南白云仙钨矿田头天门矿床为例

石英脉型钨矿床是南岭钨矿成矿带的主要矿床类型,含钨石英脉产于成矿花岗岩顶部的接触带附近,其中"带外脉式"的石英脉几乎全部产于接触带外侧。湖南白云仙钨矿田头天门钨矿床发育较完整的"带外脉式"钨矿矿化组合和空间分带,主要矿化类型包括花岗岩型和石英脉型,前者分布于岩墙上部,后者发育于上方外侧的砂岩中。笔者研究了头天门钨矿床中花岗岩和各类矿体的地质地球化学特征,探讨了岩浆演化与钨的富集成矿过程。提出头天门钨矿床粗粒斑状黑云母花岗岩→细粒碱长花岗岩岩株→岩墙→云英岩化花岗岩→云英岩→石英脉的岩浆-热液演化-成矿全过程,成矿流体表现出"上液下浆"的分带特点。在岩墙形成前的演化过程中,成矿元素的富集主要受岩浆晚期分异作用的制约,岩墙之后的演化则主要受热液作用的影响。成矿地质体为细粒碱长花岗岩岩株以及上部的岩墙。建立了带外脉式型钨矿床成矿模型,形成机制主要为:在岩浆固结之前,岩浆中的挥发分和H2O在岩体顶部聚集引起围岩破裂,岩浆充填形成岩墙,挥发分和成矿物质在岩墙上部聚集形成花岗岩型(云英岩型)钨矿,并在外侧形成石英脉型钨矿。     

白云鄂博REE-Nb-Fe稀土矿赋矿岩系建造研究评述

白云鄂博特大型铌、稀土、铁矿床,由于其矿物组成的多样性、地质构造的复杂性、成矿的多期性使之成为一类典型稀土矿床,成为研究稀土矿的天然实验室。尽管已有60多年的开采及研究历史,但其含铁及稀土的矿床建造机制仍具争议。本文通过搜集、整理国内外近几年来发表的有关赋矿岩性(白云岩、富钾板岩、富钠岩石及碳酸岩脉)的研究成果,结合笔者的认识,对各种不同观点进行了对比分析和总结,最终提出了白云鄂博碱性碳酸岩-热水沉积岩系的观点,为白云鄂博稀土矿的研究提供一定的参考价值。     

论内蒙古白云鄂博群和白云鄂博超大型稀土-铌-铁矿床成矿的年代

白云鄂博稀土铌铁矿床具十分独特的地质、地球化学特征.所以多时代成矿是难以置信的.白云鄂博矿床成矿时间势必晚于赋矿白云岩及其下伏地层.而较多的地层古生物证据表明白云鄂博群形成于震旦纪至奥陶纪之间.基于赋矿白云岩是热水沉积形成,碳酸盐脉是同源热液交代变质岩或砂岩等形成的认识,笔者等认为,碳酸盐脉中的锆石可能是变质岩或砂岩中的锆石,它们虽被热液改造,其U-Pb年龄仍可能老于成矿年龄.已报道的白云鄂博矿床Sm-Nd等时线年龄虽然主要集中在1.2～1.6 Ga.但也有多个分别为0.4～O.5 Ga、0.8～0.9 Ga和1.O～1.1 Ga的年龄值.笔者等收集了所有已发表的98件白云鄂博矿床矿石、矿物及碳酸岩墙和上覆板岩的Sm-Nd年龄分析数据,用Isoplot程序计算,发现这些数据,除两件异常外,可以拟合成一条直线,相关系数R=0.96325,求得等时线年龄t=1125.8±32.5 Ma,εNd=-3.02.这一结果表明在1125.8±32.5 Ma白云鄂博Sm-Nd同位素时钟启动,且未再受后来的地质作用扰动,指示成矿作用应晚于或等于1.1 Ga,但地质意义尚待研究.若假定Sm-Nd同位素时钟不易被一般地质作用重置,则可以采信白云鄂博矿床辉钼矿的R.e-Os模式年龄(439±8 Ma)或黄铁矿Re-Os等时线年龄(439±86Ma)为白云鄂博的成矿年龄.这与赋矿地层的古生物化石年代相符.     

内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床矿化蚀变矿物组合及流体组成

针对内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床是否多期成矿及底板白云岩的成因争论,本文通过光薄片岩矿鉴定和扫描电子显微镜研究,获得如下信息：(1)碳酸岩脉、磁铁矿石、蚀变岩及矿化白云岩中矿化蚀变的矿物组成类似,均以磁铁矿(碳酸岩脉中除外)、独居石、氟碳酸稀土矿物(氟碳铈矿等)、方解石、萤石、磷灰石、富钡矿物(重晶石或毒重石)、黑云母、富钠矿物(钠闪石、霓石)等为主,常见硫化物,显示为同一种富含Fe、REE、Ca、Ba、K、Na、Si及挥发分CO₂、P₂O₅、F、S的流体,岩(矿)石的结构构造也显示出明显的一期成矿特点,支持白云鄂博矿床主体是一期成矿事件的产物。(2)稀土矿化与底板白云岩不是同一流体的产物,稀土矿化与方解石为主的碳酸岩脉有关,有可能为火成碳酸岩或浆液过渡态流体;底板白云岩是稀土矿化的围岩,有更多的沉积成因信息,可能为热水沉积岩,或者为热液改造的沉积碳酸盐岩。(3)磁铁矿化与稀土矿化是同一成矿事件的产物,但碳酸岩中缺乏磁铁矿表明,铁质来源与稀土来源是否相同仍需要进一步研究。     

内蒙白云鄂博铌、稀土、铁矿床的成矿时代和矿床成因

藉助于Sm-Nd同位素研究,得出白云鄂博矿床主矿体Sm-Nd全岩(全矿)等时线年龄为1.58Ga,Sm-Nd模式年龄为1.61Ga,εNd(t)=+6.1。结合矿床地质地球化学特征,氧、锶硫等同位素研究,作者认为,白云鄂博铌稀土铁矿床主要成矿于元古代,成矿物质来自地幔,是通过火山喷气沉积而形成。在加里东时期,随着碳酸岩(cahonatite)及碱性辉长岩的侵入,有一些成矿物质从深部带来,并引起广泛的交代作用。在海西时期,随着矿区南部花岗岩的侵入,矿床受到改造,交代作用进一步发育。此时没有多少成矿物质从深部或外部带入矿体。白云鄂博矿床成因上应属于碱性-碳酸岩杂岩型铌稀土铁矿床。     

白云鄂博稀土矿床中稀土伴生钍资源的分布特征研究

白云鄂博铌稀土矿位于华北板块北缘,白云鄂博裂谷带中,宽沟背斜南翼。矿床东西长18 km,南北宽2~3 km。白云鄂博矿矿床最早作为铁矿体于1927年被丁道衡发现;随后在1934年,何作霖教授在主矿体中发现了稀土矿产;1944年,黄春江发现了东矿和西矿。 解放后,241地质队对主矿、东矿和西矿进行详细的地质勘探工作,向国家提交了铁矿和稀土矿储量及品位。白云鄂博矿床作为国内最大的铁稀土矿床,长期以来一直作为铁矿在开采,其稀土资源的利用率也仅仅为百分之十左右,而矿床中的钍资源的利用率几乎为零。     

白云鄂博赋矿白云岩的稀土地球化学及对稀土矿化的制约

东矿西缘的 A-A´剖面延伸约500 m,从下盘白云岩一直到上盘板岩为连续剖面。在白云岩与板岩接触处出现一个过渡带,其矿物组成和结构不同于白云岩和其上覆的板岩,为富含稀土,铁和萤石的条带状矿石,与主东矿的条带状矿石相似,其间还有富铁的薄的夹层。A-A´剖面的白云岩与主东矿下盘的白云岩是相似的,除其含有稍高的铁之外。推测,该剖面的白云岩来自于含大量碱金属,REE和铁的碳酸岩浆,并有高含量的挥发分。在碳酸岩浆侵位和结晶分异的过程中,这些组分会富集在残余岩浆之中,最终聚集在白云岩的顶部与板岩接触处,从而形成了该剖面过渡带中富稀土、铁、铌和萤石的条带状矿石以及富铁的薄的夹层。这些矿石类型分割开了白云岩和上覆的板岩。但是,该剖面未出现主东矿强烈而广泛的钠交代现象,即未形成钠质霓长岩。但是,该剖面的板岩中则钾钡交代广泛发育,形成了富钾和钡的板岩,可定义为钾质霓长岩。通过对A-A´剖面的系统研究及与主东矿的对比表明,白云鄂博地区的稀土、铁和微量元素的高度富集,主要出现在白云鄂博碳酸岩与围岩的接触处。但是形成一定规模的矿体还是需要具备一定的条件。首先要有来自深部规模宏大可聚集大量挥发分、稀土、铁和其它微量元素的碳酸岩（白云鄂博矿即为白云岩）,白云质碳酸岩的母岩浆分异结晶的晚期阶段在其顶部与H9板岩的接触处即在H9的底部,由于H9板岩的屏蔽作用,其下聚集了更加富集萤石,稀土和铁等的残余碳酸岩熔体形成条带状矿石,并对所接触板岩继续进行广泛而强烈的钠质交代作用即钠质霓长岩化,在这一过程中仍然发育了强烈的稀土和铁的矿化,这样即形成了超大规模的白云鄂博矿。但处于白云鄂博赋矿白云岩边缘且位置较浅的碳酸岩,钠交代作用甚微,在白云岩与板岩的接触带中虽有稀土和铁的明显富集,但不能形成具一定规模的矿体。表明,稀土的强烈矿化与钠质交代作用密切相关,而一旦钾质交代作用替代了钠质交代作用,稀土矿化明显减弱。     

白云鄂博矿床成矿构造环境分析

白云鄂博矿床是世界著名的超大型铁铌稀土矿床,很多学者对之进行了长期的研究,积累了十分丰富的资料。但由于证据的多样和复杂,研究者们对其赋矿白云岩成因、成矿时代及赋矿地层白云鄂博群的年代有多种不同认识。刘淑春等(1999)、章雨旭等(2009)曾对已有的赋矿白云岩成因进行了综合评述,归纳起来主要可分为