白云鄂博Fe-REE-Nb建造地球化学特征及成因：元素及同位素新证据

通过野外地质观察和室内镜下研究,利用XRF和ICP-MS对白云岩及其周围的板岩的主、微量元素进行分析,同时对硫化矿化的样品开展硫同位素测试。元素测试结果显示白云鄂博Fe-REE-Nb建造白云岩既具有部分火成碳酸岩的地球化学特征,也具有部分沉积碳酸岩的地球化学特征,表明白云鄂博Fe-REE-Nb建造赋矿白云岩不是典型的火成碳酸岩或沉积碳酸盐岩。硫同位素的测试结果表明,全岩的硫同位素组成不呈塔式模型分布,出现两个比较明显的峰值,一个在0‰左右,具有深源特征;另一个在+8‰左右,明显高于幔源硫,这个结果说明其来源可能有两个:地幔和海水。赋矿白云岩中Nb随着稀土的富集也发生富集作用,但是Ta的富集作用却十分微弱,显示了成矿热液强烈富REE和Nb及贫Ta的元素地球化学特征。据元素和硫同位素结果,我们认为白云鄂博赋矿白云岩是沉积碳酸盐受地幔碳酸岩岩浆及派生的流体交代的产物,而非直接源于火山碳酸岩喷发成因。地幔深部碳酸岩岩浆及其派生的富稀土流体沿区域性深大断裂上涌与沉积碳酸盐岩进行交代作用,形成了白云鄂博独特巨大的Fe-REE-Nb矿床及区域性的稀土矿床。     

白云鄂博洋板块地质与成矿作用初探

提出全球规模最大的白云鄂博稀土矿受亚洲洋向华北克拉通北缘俯冲的洋板块地质演化控制.探讨了白云鄂博地区亚洲洋洋板块地质构造发育过程、亚洲洋向华北克拉通北缘俯冲过程中相继发育的新元古代,早、晚古生代俯冲增生杂岩带的地质构造特征.探讨了白云鄂博稀土矿成因,认为稀土矿成矿碳酸岩岩浆产在华北克拉通北缘的所谓特殊的远端弧后构造环境（far backarc settings）,也有人称为远离弧后背景或者变形的大陆边缘环境（deformed continental margins）,不在大洋俯冲过程中发育的岩浆弧环境中.相对于大陆边缘弧,远端弧后构造环境位于向克拉通或向弧后更远的位置,它是控制白云鄂博深部成矿物质向浅部地表运移聚集成大型矿床、矿集区的关键储运空间.远端弧后构造环境远离大洋汇聚带或俯冲带向大陆或向弧后位置的克拉通边缘上,即在华北克拉通北缘岩石圈与亚洲洋造山带的岩石圈分界上的伸展构造中,受大规模岩石圈不连续系统或深切岩石圈的断裂带系统控制.成矿碳酸岩岩浆可能来自携带大量铁与REE的亚洲洋洋壳沉积物,于晚元古-早古生代向华北克拉通俯冲消减到华北克拉通陆下岩石圈地幔SCLM深循环过程中,在深切华北克拉通边缘的岩石圈的不连续构造系统中出溶形成岩浆碳酸岩及其携带的REE矿床.      

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。     

内蒙古白云鄂博矿床的稀土矿化时代与期次

内蒙古白云鄂博REE-Fe-Nb矿床是世界罕见的超大型多金属矿床, 但矿床成因一直没有解决, 而年代学研究是解决矿床成因的基础。本文结合矿床地质特征, 系统地分析了前人的年代学研究成果, 并对白云鄂博矿床的Sm-Nd同位素体系进行了深入的分析和讨论。结果表明, 白云鄂博稀土的成矿时代约为1.3 Ga, 与碳酸岩墙的形成时间一致, 成矿物质来源于地幔。加里东期的热事件(约0.44 Ga)导致了白云鄂博矿床晚期稀土矿脉的形成和原有矿体中部分稀土矿物的重结晶, 但成矿物质主要来源于矿体内部的稀土再循环, 外源物质的贡献不明显。约1.3 Ga到约0.44 Ga间的一系列中间年龄为后期热扰动的结果, 并不代表成矿事件。简言之, 白云鄂博矿床只在中元古代发生过一次实质性的稀土矿化作用, 地幔是稀土物质的单一源区。     

白云鄂博超大型稀土矿床成因评述

稀土元素(Y+Sc+La-Lu)作为现代工业的“维生素”,是当今社会重要的战略资源。白云鄂博超大型REE-Nb-Fe矿床位于中国内蒙古,是世界上最大的稀土矿床。因此,该矿床的成岩成矿模式受到全球地质工作者的强烈关注,并对此进行了大量的分析研究工作。以往的工作主要集中在对H8赋矿白云岩全岩年代学和地球化学的研究上,但由于白云鄂博稀土矿床经历了后期复杂的变形变质作用,矿石的结构构造非常复杂,全岩的研究结果造成了对该矿床成岩成矿模式不同的认识和争论。近些年,随着现代地球化学分析技术的快速发展,人们可以直接对白云石和稀土矿物(如独居石、磷灰石、氟碳铈矿等)进行高精度的微区原位同位素组成和原位U-Th-Pb定年分析,从而获得能够明确指示矿物时代、成矿流体和成矿物质来源的重要证据。结合近年来的研究成果,本文总结了目前关于白云鄂博超大型稀土矿床成岩成矿模式的不同认识,提出白云鄂博矿床初始稀土成矿源于中元古代(1.3 Ga)的碳酸岩岩浆活动,后期经历了早古生代的大规模流体作用,矿床中稀土元素发生再活化、富集和沉淀,稀土矿物巨量堆积成矿的新认识。     

白云鄂博碳酸岩脉的显微共聚焦激光拉曼光谱分析

白云鄂博矿区发育的脉状稀土碳酸岩,由于其结晶迅速,矿物颗粒细微,其中的微小矿物的鉴定一直是一个难题.应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪则能较好地解决这一问题.研究表明,白云鄂博地区存在富稀土白云质岩浆碳酸岩脉,早期阶段形成碱性长石和铁白云石,无稀土矿化;铁白云石常常出溶铁质而自身则形成方解石.霓石和方解石形成略晚,常常与氟碳铈矿等稀土矿物共生,出现强烈的稀土矿化;而无解理的方解石则形成于更晚的岩浆期后热液阶段,发育大量的流体包裹体,并出现强烈的铌、稀土矿化.铌铁矿分布在氟碳铈矿中和赤铁矿边缘,为热液交代作用的产物.早期结晶的矿物如碱性长石、铁白云石稀土矿化弱,岩浆晚期分异出大量的流体相,稀土元素和Sr等进入岩浆热液中,并在热液结晶矿物中富集,甚至在非平衡结晶的石英中产生强烈的稀土矿化.结合岩相学显微观察,显微拉曼探针很好的揭示了这一地质过程.同时为白云鄂博矿床铌、稀土矿化的热液交代成因提供了依据.     

白云鄂博富稀土元素碳酸岩岩墙的地球化学特征及稀土富集机制

本文重点解剖了一条距白云鄂博REE-Nb-Fe矿床东矿NE方向3 km,切割白云鄂博群H1及H2岩性段的细粒方解石碳酸岩岩墙的岩石地球化学特征。结果表明,碳酸岩的稀土元素含量变化大,最高可达20%,已构成稀土富矿石。碳酸岩的轻稀土元素高度富集,轻、重稀土元素之间发生了极度分馏,但无Eu异常的显示。形成这种岩石地球化学特征的可能机制为：碳酸岩浆直接来源于岩石圈富集地幔的低程度部分熔融作用(F<1%),残留地幔矿物组合以富含石榴石为特征;碳酸岩浆在地壳深部岩浆房中的分离结晶作用。碳酸岩的稀土元素和微量元素分布型式均与白云鄂博REE Nb-Fe旷床的赋矿细粒白云石大理岩十分相似。然而,碳酸岩的主要元素以Ca为特征,不同于赋矿细粒白云石大理岩。本文认为造成这种差异的原因在于碳酸岩岩墙没有遭受大规模的白云岩化作用的影响,而赋矿绌粒白云石大理岩则可能是碳酸岩经白云岩化作用的产物。     

白云鄂博西矿区伴生型萤石矿床的稀土元素地球化学特征及其指示意义

内蒙古白云鄂博伴生型萤石矿床是举世瞩目的超大型矿床,但萤石成因目前仍然存在争议。本文在系统研究白云鄂博西矿区地质特征及含萤石矿石分布规律的基础上,针对萤石矿石与赋矿H8白云岩开展了主量、微量、稀土元素地球化学研究。结果表明:西矿区萤石属于白云石型矿石,萤石和白云岩的稀土元素特征均为轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,萤石和白云岩稀土元素配分曲线具有相似性;所有样品均表现出Ba、Th、Sm、Ce的含量相对较高,特别是Ba、Th的含量明显偏高,矿区萤石单矿物δEu值为0.93~1.14,既有正异常又有负异常,δCe值为1.15~2.11,平均1.51,表现为Ce的正异常。综合研究区萤石矿床地质、微量、稀土元素特征和(Y＋La)-Y/La、Y/Ho-La/Ho、Tb/Ca-Tb/La关系图,结合前人对萤石成矿流体的研究结果,认为白云鄂博西矿区伴生型萤石矿属于中高温热液交代型矿床,矿床成因与我国典型沉积改造型、热液填充型萤石矿床不同,与侵入花岗岩无关,主要成矿物质F和Ca元素源自加里东期钙质碳酸岩岩浆衍生的中高温流体对早期白云岩的交代作用。     

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。     

白云鄂博铁-稀土-铌矿床成因模型新解

<正>"中东有石油,中国有稀土",中国的稀土,指的就是著名的白云鄂博矿床。白云鄂博地质学研究将近一个世纪,在矿床成因、成矿元素富集机制、成矿流体、成矿时代、赋矿白云岩成因以及控矿构造研究等方面,不同学者、流派提出了众多认识和见解,时至今日,依然没有达成共识。本文利用地质统计学、元素空间富集规律的变异函数模型、原位LA-ICP-MS微量元素分析、最新深部钻孔资料岩相学分析、流体包裹体研究资料,重新厘定了白云鄂博成因模型,提出白云鄂博铁、稀土矿是     

白云鄂博的碳锶铈矿

在对白云鄂博碳酸岩中稀土矿物的研究中,发现了锶-稀土含水复碳酸盐矿物。根据电子探针分析结果,其化学成分相当于碳锶铈矿(Ancylite-Ce)、钙碳锶铈矿(Calcioancylite),前者Sr>Ca,后者Ca>Sr。计算得到的化学式分别为:(Sr0.62,Ca0.18)0.8(Ce0.5,Nd0.36,La0.17,Pr0.02,Sm0.02)1.2(CO3)2(OH1.04,F0.14)1.2H2O、(Ca0.73,Sr0.28,Ba0.17)1.2(Ce0.46,Nd0.15,La0.15,Pr0.04,Sm0.01)0.8(CO3)2(OH0.75,F0.06)0.8H2O,简化为:(Sr,Ca)2-xCex(CO3)2.(OH,F)2-x.H2O,接近理论化学式(Sr,Ca)Ce(CO3)2(OH)H2O,但附加阴离子除OH—外,还含有少量F-。两者均为几微米至十几微米的微小晶体,呈浸染状产出,且仅见于晚期方解石或方解石—白云石交生体中。     

对白云鄂博矿床大地构造环境的几点认识

分布于华北地台北缘的白云鄂博群厚万米，EW向展布长500km，宽20-50km，以碎屑岩为主，碳酸盐岩约占1/10。1997年，我们首次确定厚千余米的含矿岩系为海相火山沉积稀有金属碳酸岩—粗面岩；1982的，李继亮确定厚320m的次闪绿帘石岩（H15）为裂陷槽中的细碧角斑岩系。从而奠定了白云鄂博群属象谷沉积的基础。世界上许多富含轻稀土和铌和碱性岩、碳酸岩多产于裂谷系中。白云鄂博矿床中的特殊元素组合和稳定同位素组成只有裂谷带下的异常地幔才能提供。大量Sm-Nd同位素年龄资料说明白云鄂博矿床稀土成矿时代主要是中元古代，更证明了矿床成矿作用与裂谷发展的同步性。     

白云鄂博地区相关地质单元的铁同位素特征及其对白云鄂博矿床成因的制约

白云鄂博Fe-REE-Nb矿床是世界著名的巨型多金属矿床,它的成因一直是个激烈争论的问题,观点主要集中在沉积成因和岩浆成因上,而铁的物质来源问题是争论的焦点之一。近年来Fe同位素的快速发展为解决白云鄂博铁矿的成因提供了新思路。对白云鄂博地区发育的白云鄂博群尖山组铁质板岩、宽沟北沉积型铁矿、腮林忽洞微晶丘、灰绿岩墙这些相关地质单元的Fe同位素组成特征进行了研究,为白云鄂博矿床成因研究提供了最直接的参考。结果表明,尖山组铁质板岩的δ56Fe值为-0.49‰～0.48‰,平均值为-0.03‰±0.84‰,2SD,n=5;宽沟北沉积型铁矿的δ56Fe值为-0.68‰～0.23‰,平均值为-0.10‰±0.78‰,2SD,n=5;腮林忽洞微晶丘δ56Fe值为-0.64‰～0.12‰,平均值为-0.28‰±0.57‰,2SD,n=6;辉绿岩的Fe同位素组成δ56Fe值集中在0.11‰～0.16‰。腮林忽洞微晶丘总体上比白云鄂博赋矿白云岩富集Fe的轻同位素,Fe同位素组成变化也相对更大,表明两者可能有不同的成因。白云鄂博地区尖山组铁质板岩、宽沟北沉积型铁矿与世界其他地区含铁沉积建造的Fe同位素组成类似,其共同特征是,Fe同位素变化较大,总体上δ56Fe大于0‰。这一特征与白云鄂博铁矿的Fe同位素组成差别较大。白云鄂博矿床的δ56Fe集中在0‰附近,与白云鄂博地区灰绿岩、世界不同地区火成岩和岩浆型铁矿的Fe同位素组成特征一致。表明白云鄂博铁矿可能不是沉积成因的,更有可能与岩浆作用有关。     

对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作的几点思考

本文主要根据笔者的研究成果,结合近年来文献报道的资料,对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作中存在的一些问题,主要是U-Pb同位素定年矿物和定年方法的选择等问题进行讨论,并对U-Pb同位素定年技术在白云鄂博矿床地质研究中的应用潜力进行探讨。笔者的研究成果表明,白云鄂博矿床中适用于U-Pb同位素年龄测定的不同矿物和不同的U-Pb同位素定年技术方法各有不同的特点及局限性。在实际工作中,根据具体的年代学工作要求及从具体样品中分选得到的U-Pb同位素定年矿物的种类及其数量多少、粒度大小、年龄范围、U-Pb含量、测年精度要求等因素,灵活地选择测年矿物及测年方法,加强对定年矿物的成因矿物学研究,结合具体的地质背景对U-Pb同位素定年结果进行合理的地质解释,对于获得比较理想的成果是非常重要的。     

内蒙古白云鄂博北部金矿成矿特征及找矿方向

[摘要]白云鄂博地区大地构造位置位于华北板块北缘西段中新元古代裂谷系,在其北部已发现 有赛乌素和比鲁特2 个金矿床,微量元素、稀土元素和H、O 同位素特征表明,白云鄂博群浅变质岩为矿 源岩。区域深断裂为主要的导矿构造,轴向近EW,向W 侧伏的同斜背斜为控矿构造,由其派生的纵张 断裂是主要的容矿构造。矿床成因为热水喷流沉积-热液叠加改造复合型,近年来,构造蚀变破碎带型、 糜棱岩型等新类型金矿体及其深部盲矿体的发现,揭示了该区具有较大的找矿潜力。依据成矿控制条 件,结合物化探测量成果,确定了干斯陶勒盖-敖勒呼地区、赛乌素32 号脉群西部和深部地区2 处找矿 靶区。     

白云鄂博西矿火山岩岩石学特征

自1927年丁道衡教授发现白云鄂博铁矿迄今已近90年。该矿床不仅仅是铁矿,而成为铌-稀土多金属矿床,其中稀土储量已成为世界最大的稀土矿床。国内外许多地质专家进行了多次考察和研究。曾有人预测矿区应有火山岩存在。直到1982年笔者才在西矿发现了火山岩。这些火山岩赋存于铁矿体附近的板岩中。它们是中酸性火山岩系列。包括英安质角砾凝灰熔岩、英安质熔结角砾岩和英安岩。这些火山岩具斑状构造,基质为隐晶质凝灰构造。英安岩基质为微晶结构。长石和石英斑晶微裂隙密布,石英有很好熔蚀的港湾结构,长石发育次生边,还见到火山玻璃及其碎屑。     

Scandium-Bearing Minerals in the Bayan Obo Nb-REE-Fe Deposit, Inner Mongolia, China

Aegirine, “perrierite‐(Ce)”, and ferrocolumbite, occurring in the Bayan Obo Nb‐REE‐Fe deposit in Inner Mongolia, China, contain appreciable amounts of scandium. The Sc₂O₃ content in aegirine (sample TS‐15) was 0.34–1.81 wt% (with one exceptionally high value of 3.45%) with an average value of 1.19%. The Sc₂O₃ content of “perrierite‐(Ce)” (TS‐20) was 2.82–3.64% with an average value of 3.26%. In the ferrocolumbite samples (TS‐16, TS‐23), the Sc₂O₃ content was 0.20–0.25% with an average value of 0.22% in sample TS‐16, and 0.56–1.04% with an average value of 0.67% in sample TS‐23. These data provide the basic information for future possible recovery of scandium as a by‐product from the deposit.     

白云鄂博矿物岩石研究的新进展

本文论述了近年来白云鄂博矿区在旷物学、岩石学、地球化学和矿床成因研究方面的进展。在矿物学研究方面,除以往研究过的一百多种矿物外,八十年代中期以后,又相继发现并研究了含铌锐钛矿、含铌钙钛矿、锶铁钛石、水磷钙钍石、白云鄂博矿、未命名氟碳酸盐新种矿物、珀硅钛铈铁矿、硅钡镁石、带云母等矿物;发现了矿物间的共生和交代关系。在岩石学研究方面,找到了霓长岩,发现了霓长岩化作用,确定了火成碳酸岩岩石的存在。在地球化学和矿床成因方面,提出了稀土稀有金属矿化与火成碳酸岩岩浆活动有成因联系的见解。