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。