白云鄂博矿床成因——矿体内霓长岩化成矿作用与赋矿白云岩的联系

通过对组成赋矿白云岩的白云石矿物系统的显微结构和化学成分的研究表明,赋矿白云岩是碳酸岩质次火山岩,因此白云鄂博矿床是与火成碳酸岩有关的矿床。赋矿白云岩属于镁质碳酸岩(MgOFeO+MnO)和铁质碳酸岩(MgOFeO+MnO)系列,FeO、MnO和SrO含量高,这与FeO、MnO和SrO含量很低的沉积碳酸岩完全不同。赋矿白云岩的这一特点还表明它来自经历过分异结晶后的白云质碳酸岩浆而不是初始白云质碳酸岩浆。赋矿白云岩复杂的矿物组合表明,其母岩浆是富含F、Cl、P和S这些挥发分以及REE,Na、K和Fe这些元素的。在碳酸岩浆上升和侵位的过程中由于温度压力的降低,碳酸岩浆释放的含上述组分的流体会向上部地壳集中并对其接触的围岩进行交代,这就形成了矿体内呈不对称带状分布的霓长岩化矿石带。在大量的萤石和稀土氟碳酸盐矿物形成以后(其对应于萤石-稀土条带状矿石),流体的成分仍相对富钠和CO_2,钠可以和围岩中的硅结合形成钠辉石,流体较高的比值,有利于稀土的富集,此时形成的钠辉石型矿石的稀土含量是相当高的,仅次于条带状矿石。随着流体继续迁移和交代,流体中CO_2浓度下降而H_2O含量增加,温度也有所下降,但是流体中的钠依然活跃,所以出现了含有结构水的钠闪石,形成了钠闪石型矿石。流体中H_2O的增加,比值的下降,不利于稀土的大量富集,因此,钠闪石型矿石的稀土含量明显低于钠辉石型矿石。这说明,从碳酸岩浆中外逸的流体,在迁移交代围岩的过程中其成分、温度和氧逸度都是有变化的。从初期富CO_2,温度和氧逸度较高,到后期富H_2O,温度和氧逸度都有所降低。不同矿石类型的形成与这种变化有直接的关系。不同矿石类型中的磁铁矿的生成方式虽然不同于白云岩中的磁铁矿,但前者的氧同位素继承了后者的特点,表明了它们的亲缘关系和成因上的联系。稀土分布型式表明,不同矿石类型的稀土分布型式与赋矿白云岩的大体一致,有明显的LREE富集和明显的HREE亏损,且总稀土含量越高,轻重稀土分离程度越高。但是,不同矿石类型在轻稀土含量上有一定程度的差别,表明在霓长岩化过程中轻稀土活动性更强。总之,氟、钠和铁的交代作用在主东矿最强,稀土、铌和铁资源也最为富集,这里的白云岩厚度也最大,表明白云鄂博矿的霓长岩化成矿作用与赋矿白云岩衍生的流体的大量聚集以及流体对围岩广泛强烈的交代作用直接相关。     

内蒙古东乌旗地区格根敖包组火山岩锆石LA-MC-ICP-MSU-Pb年龄及其地质意义

内蒙古东乌珠穆沁旗地区格根敖包组为一套海陆交互相中酸性火山岩、火山碎屑岩以及陆源碎屑岩组合,含有动植物化石。其时代具有争议。本文获得了格根敖包组二段火山岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄(307.3±0.99)Ma和(311.6±1.3)Ma,表明其形成于晚石炭世。结合前人古生物化石资料,认为格根敖包组上部(三、四、五段)陆源碎屑沉积地层,时代为早二叠世,而火山岩及其以下地层(一段、二段)属于晚石炭世。从而将格根敖包组形成时代限定为晚石炭—早二叠世。格根敖包组下部(一段、二段)地层与邻区宝力高庙组时代一致,同属晚石炭世。     

稀土矿物的综合利用和化学性能

文章介绍了稀土矿物的化学性能和综合利用情况,稀土矿区的矿石和围岩中稀土元素总体特征非常相似,说明围岩和矿石中稀土元素特征是基本一致的。形成于裂陷盆地初期的硅质岩,比古华南残留洋盆和扬子陆块边缘的硅质岩轻稀土元素更加富集;构造拉张期形成的硅质岩为热液成因硅质岩,其稀土配分模式显示出轻稀土相对亏损、Eu正异常特征;构造稳定期形成的硅质岩为沉积成因硅质岩,稀土配分模式显示出轻稀土相对富集、Eu弱负异常征。我国稀土矿产主要集中在华北区的内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区,其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上,是我国轻稀土主要生产基地。在钢铁冶炼中添加稀土或碱土金属元素使镁基体中形成若干具有耐热性能的金属间化合物,抑制晶界滑移和位错,从而提高钢材的耐热性能。固溶于钢铁中的稀土可提高钢材抗高温氧化性,抑制再结晶、细化晶粒、抑制表面活性元素在晶界的偏析,提高钢材综合机械性能。     

大兴安岭敖包查干地区安山岩年代学、地球化学研究

在大兴安岭敖包查干地区首次识别出中三叠世安山质岩石,主要岩性为玄武质安山岩、粗面安山岩,应用锆石U—DbLA—ICPM—AS法定年,结果表明安山岩形成于234．8±3．2Ma～231．4±1．2Ma,属中三叠世。地球化学特征显示,研究区安山岩具高SiO2（54．19％～62．30％）、A12O3（15．78％～17．30％）、K20（1．77％～3．92％）、Na2O（2．95％～5．66％）、Na2O＋K20（5．4～8．99）的特征和低MgO（1．23％～3．66％,Mg^#=27．89～50．48）含量,并与SiO2含量呈负相关关系。岩石富Na20（Na2O／K2O=1．01～2．86）,铝指数A／CNK=0．81～1．21,属准铝质一弱过铝质钙碱性系列岩石。富集大离子亲石元素（LILE）K、Rb、Th和轻稀土元素,亏损高场强元素（HFSE）№、Ta、P、Ti,轻重稀土元素分馏明显[（LaMb）N=3．31～10．33]．无Eu异常（δEu=0．80～1．03）,显示弧火山岩的特征,但所研究样品的Zr、Hf呈弱正异常、Rb弱负异常却不同于正常岛弧安山岩,Zr／Y—Zr图解以及高钾特征显示出板内伸展构造环境的特征。综合研究表明敖包查干地区中三叠世钙碱性安山岩可能为古亚洲洋残余俯冲洋壳部分熔融的产物,与底侵作用有关,形成于大陆内部伸展构造环境。     

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。     

Is the Bayan Obo ore deposit a micrite mound? A comparison with the Sailinhudong micrite mound

The origin of the Bayan Obo ore deposit, the largest REE deposit in the world, has long been debated and various hypotheses have been proposed. Among them is that the Bayan Obo ore deposit is correlated with and has the same origin as the Sailinhudong micrite mound in the southern limb of the Bayan Obo synclinorium. To test this model, the Bayan Obo ore deposit and the Sailinhudong micrite mound are systematically compared for their geological features, elemental geochemistry, and C, O, and Mg isotopic geochemistry. We show that the Bayan Obo ore deposit and the Sailinhudong micrite mound are both calcareous, lens-like in shape, lack bedding features, and are both hosted in a sedimentary formation that consists of clastic sediments and carbonates, unconformably overlying the Archaean–Palaeoproterozoic crystalline basement. However, their geochemical characteristics differ markedly. Compared with the Sailinhudong micrite carbonates, the Bayan Obo ore-hosting dolomite marbles are strongly enriched in LREEs, Ba, Th, Nb, Pb, and Sr, and have very different (PAAS)-normalized REE patterns. Sailinhudong micrite carbonates have higher δ¹³C_PDB and δ¹⁸O_SMOW values, falling into the typical sedimentary field, but the Bayan Obo ore-hosting dolomites are isotopically intermediate between primary igneous carbonatite and typical sedimentary limestone. The δ²⁶ Mg values of the Sailinhudong micrite carbonates are lighter than those of normal Mesoproterozoic sedimentary dolostone, while those of the Bayan Obo ore-hosting dolomite marble are isotopically heavier, similar to δ²⁶ Mg of mantle xenoliths and Bayan Obo intrusive carbonatite. We conclude that the Bayan Obo ore deposit is not correlated with the Sailinhudong micrite mound; it is neither a micrite mound nor an altered micrite mound.     

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。     

白云鄂博矿区北部韧性剪切带特征及其构造意义

在白云鄂博主矿北西约6.5km处的查干楚鲁一带,有一条近东西向延伸的断层带,前人在该带中部识别出了蛇绿岩混杂堆积。本文作者在蛇绿岩东部的大理岩质糜棱岩中发现鞘褶皱、拉伸线理及旋转碎斑系等变形构造,在大理岩周围发现石英岩型宏观压力影构造,在变质石英砂岩中识别出褶劈理以及方解石脉等相关构造,在这条东西向断裂带北边发现典型的黄铁矿型压力影。根据上述特征判断,查干楚鲁一带为一条近东西向延伸的韧性剪切带,同时具有NEE—SWW向逆左旋走滑的特征。该带揭示出蒙古洋板块与华北板块在晚古生代汇聚拼合的基本格局。     

白云鄂博地区碳酸岩墙及岩墙旁侧石英岩中的包裹体研究

白云鄂博的碳酸岩墙中包裹体类型有多子晶包裹体、两相水溶液包裹体、含CO_2三相包裹体和含子晶三相包裹体,岩相学和显微测温结果表明,这些包裹体与国外典型的碳酸岩中的包裹体具有很大程度的一致性,反映了其岩浆成因特点;碳酸岩墙中旁侧的白云鄂博H2石英岩中含有大量的流体包裹体,主要类型为NaCl-H_2O包裹体、CO_2包裹体和H_2O±CO_2±固体的包裹体。包裹体的岩相学、显微测温、阴极发光特征、包裹体成分ICP-MS测定,激光拉曼研究等,揭示出石英岩中的包裹体捕获了来自碳酸岩墙的碳酸岩浆流体,提供了一种不可多得的直接研究碳酸岩流体的手段。