Fluid unmixing/immiscibility as an ore-forming process in the giant REE–Nb–Fe deposit, Inner Mongolian, China: Evidence from fluid inclusions

The giant Bayan Obo REE–Nb–Fe deposit consists of replacement bodies hosted in dolomite marble made up of magnetite, REE fluorocarbonates, fluorite, aegirine, amphibole, calcite and barite. Two or three phase CO₂-rich, three phase hypersaline liquid–vapor–solid, and two phase liquid-rich inclusions have been recognized in mineralized fluorite and quartz samples. Microthermometry measurements indicate that the carbonic phase in CO₂-rich inclusions is nearly pure CO₂. Fluids involving in REE–Nb–Fe mineralization at Bayan Obo might be mainly of H₂O–CO₂–NaCl–(F–REE) system. Coexistences of brine inclusions and CO₂-rich inclusions with similar homogenization temperatures give evidence that immiscibility happened during REE mineralization. An unmixing of an original H₂O–CO₂–NaCl fluid probably derived from carbonatitic magma. The presence of REE-carbonates as an abundant solid in fluid inclusions shows that the original ore-forming fluids are very rich in REE, and therefore, have the potential to produce economic REE ores at Bayan Obo.     

白云鄂博碳酸岩型REE-Nb-Fe矿床——一个罕见的中元古代破火山机构成岩成矿实例

白云鄂博碳酸岩型REE-Nb-Fe矿床是世界上最大的稀土矿床。稀土矿石产于整个白云石碳酸岩体和部分脉状碳酸岩中。对比世界上20余个火成碳酸岩地区的特征后发现,白云鄂博地区完全具备国外火成碳酸岩区的地质特征。在岩石、矿石组合上,本区也发育一套碳酸岩+超基性岩+碱性基性岩(含基性熔岩)+碱性岩+稀土矿石+铁矿石组合;在矿物组合上,以白云石为主,方解石次之,伴生一套碱性闪石、长石、霓石、磷灰石、萤石、磁铁矿、稀土矿物组合;在全岩化学成分、微量元素、稀土元素和Sr、Nd、Pb、C、O同位素上,这些岩石具有一定的亲缘关系,有着共同的来源;在岩体的形态与岩石组构上,它们以岩席、岩筒和脉岩的形式出现,并发育有强烈的熔离作用与流动构造;在区域构造上,发育隐伏穹窿构造、岩筒构造和巨型断裂汇聚构造。综合分析上述特征表明:白云鄂博地区具有中元古代破火山机构的痕迹,赋矿白云石碳酸岩体则是顺层侵入的火成碳酸岩体,东矿、主矿可能是一个火山颈构造控矿,而赋矿白云石碳酸岩体西南侧的苏木图矿床则是隐伏岩筒构造控矿。     

白云鄂博稀土矿床中辉钼矿的铼-锇同位素年龄

白云鄂博铁稀土矿床的形成年龄一直是个有争论的问题，采自该矿床东采场的辉钼矿样，通过镜下对矿物结构构造的研究，认为辉钼矿是矿区晚期矿脉形成阶段的矿物，它的铼－锇同位素年龄为（４３９±８）×１０＾６ａ。此结果从另一侧面说明该矿床在加里东期有一期成矿作用。     

内蒙古渣尔泰山群和白云鄂博群中Pt、Pd地球化学特征及找矿建议

内蒙古渣尔泰山群和白云鄂博群是一套陆源碎屑岩、泥页岩、碳酸盐岩，地层中Pt、Pd的含量与原岩中泥质、有机碳、有机质的含量有关。其中渣尔泰山群中的阿古鲁沟组炭质板岩、增隆昌组硅质炭质板岩为含Pt、Pd最佳层位(岩性)，白云鄂博群中的比鲁特组干枚状板岩也为含Pt、Pd的最佳层位(岩性)。通过研究Pt、Pd的富集状况、存在形式、矿物学特征等，可查明渣尔泰山群、白云鄂博群中的含矿层位，以达到寻找铂、钯矿床的目的。     

Methane-rich fluid inclusions in skarn near the giant REE–Nb–Fe deposit at Bayan Obo, Northern China

We report fluid inclusion data for skarn, formed at the contact between Hercynian granitoids and dolomite of the Proterozoic Bayan Obo Group, in the vicinity of Bayan Obo REE–Nb–Fe deposit, Inner Mongolia, China. Three types of fluid inclusions are identified: two-phase CH₄-rich, three-phase liquid–vapour–solid and two-phase aqueous inclusions. Using microthermometry and laser Raman microprobe analysis to calculate isochores for CH₄-bearing inclusions, we estimate fluid trapping conditions at T=280 to 344 °C and P<1 to 2.3 kbar. Such conditions are compatible with formation of CH₄ inclusions as a result of reaction between graphite in the country rocks (black slate sequence) and fluids derived from magma. The lack of carbonaceous material in the inclusions supports the hypothesis that CH₄ was generated during fluid migration rather than by in situ reaction. In contrast to the skarn, and despite the fact that similar graphite-bearing slates are found in the host rocks, no CH₄-bearing inclusions have been so far reported from Bayan Obo REE ores. We therefore conclude that the skarn-forming fluids in the contact aureole of the Hercynian granitoids were not involved at any stage in the formation of the Bayan Obo deposit.     

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。     

白云鄂博碳酸岩墙的稀土和微量元素地球化学及对其成因的启示

根据矿物组成白云鄂博矿区的碳酸岩岩可墙可分为白云石型、白云石－方解石共存型和方解石型三种类型。REE和微量元素地球化学表明，这三类碳酸岩岩墙为碳酸岩浆演化不同阶段的产物，白云石型和白云石－方解石共存型对应于早期岩浆阶段，其（La/Nd)n、(La/Yb)n比值随稀土总量的增加而增大，方解石型则对应于碳酸岩浆演化的晚期热液阶段，其稀土总量明显富集，但其（La/Nd)n、(La/Y)n和（La/Yb)n比值随稀土总量的增加却有减小的趋势，热液阶段也是白云鄂博稀土矿化的主要阶段。     

白云鄂博碳酸岩墙碳氧同位素地球化学

对内蒙古白云鄂博 REE- Fe- Nb矿床周围碳酸岩墙中共存的方解石和白云石进行了 C和 O同位素分析。结果表明，方解石和白云石的δ 13C值变化范围一致，均为－ 3.5‰～－ 7.3‰，落在正常地幔δ 13C值范围 (－ 5‰± 2‰ )内；而它们的δ 18O值可分为两组，第Ⅰ 组为 9.5‰～ 18.0‰，第Ⅱ 组为 20.6‰～ 22.6‰，均远大于正常地幔δ 18O值范围 (5.7‰± 1.0‰ )。第Ⅰ 组低δ 18O值样品中共存白云石与方解石之间的 C和 O同位素分馏均为负值，因此处于热力学不平衡状态，指示它们自形成后受到过后期热液蚀变，与先前的岩石学观察一致。相反，第Ⅱ 组高δ 18O值样品中白云石与方解石之间的 C和 O同位素分馏均为正值，处于热力学平衡状态，指示它们自形成后未受到后期热液蚀变，因此可能沉淀于晚期低温高δ 18O值流体。第Ⅰ 组碳酸岩墙中白云石的 C和 O同位素组成不呈线性分布，指示碳酸岩浆并非由幔源碳酸盐与沉积碳酸盐混合形成。应用水-岩交换模型计算得到，第Ⅰ 组碳酸岩在侵位后经历了碳酸岩浆期后热液的不均一蚀变，蚀变温度约在 220～ 800℃之间，蚀变流体的 CO2/H2O比值较小 (1/500)，但水 /岩比值变化较大 (10～ 400)。由于低温下方解石与热液之间的碳氧同位素交换速率大于白云石，导致这部分碳酸     

白云鄂博矿床白云岩的Sm—Nd、Rb—Sr同位素体系

白云鄂博矿床的年龄和成因长期争论.本文报道了白云鄂博矿床白云岩及其组成矿物的Sm-Nd、Rb-Sr同位素分析结果.采自该矿床主、东矿等地的15个白云岩样品的Sm-Nd同位素分析结果呈现一条等时线,等时年龄1273±100(2σ)Ma,INd=0.510919士36(2d),MSWD1.01.全岩Rb-Sr同位素分析结果分散,不构成等时线.87Rb/86Sr0～2.092×100-2,87Sr/86Sr0.70341～0.70541.白云岩矿物的Sm-Nd同位素分析结果给予了与全岩类似的Sm-Nd等时年龄,t=1250士210(2σ)Ma,1Nd=0.510914±77(2σ),MSWD 0.56.白云鄂博矿床可能是中元古代末期大离子亲石微量元素略为富集地幔源区部分熔融岩浆活动产物.     

内蒙白云鄂博矿区H9中火山岩岩石特征及其意义

白云鄂博矿区Ｈ＿９地层岩石被中外学者长期看作是板岩或页岩，经近期研究发现岩性极为复杂。Ｈ＿９地层岩石是一套呈互层产出的粗面岩、流纹岩、流纹英安岩、变辉绿岩、白云岩、石英岩、黑云母岩、钠闪石－长石岩、钠辉石－长石岩、红柱石－黑云母角岩及碳质绢云板岩等。文中详细论述了这些火山岩石的结构构造、矿物成分和岩石化学成分，以及微量元素。对Ｈ＿９地层中火山岩，尤其是粗面质火山碎屑岩的确定，对了解白云鄂博矿床的成因和白云鄂博群形成的地质背景有重要意义。