白云鄂博超大型REE-Nb-Fe矿床的稀土成矿模式综述

白云鄂博矿床在矿物学、矿床学以及成矿理论等研究中有着极其重要的地位。本文旨在总结前人的研究成果,归纳现有的几种矿床成矿模式及其主要依据,并进行简要分析,以期对白云鄂博矿床成因的进一步研究起到些许作用。     

白云鄂博REE-Nb-Fe矿床地质与航磁、航放特征及其对找矿工作的启示

通过对白云鄂博REE-Nb-Fe矿床的航磁及航放成果的分析,结合矿床地质特征进行综合对比研究,发现该矿床具有独特且典型的航磁、航放特征,航磁异常特征显示矿区为强度较高的近东西向条带状正负伴生磁异常特征,是具有较强磁性的矿体与弱磁性围岩反映;航磁ΔTmax为5000 n T以上,航磁ΔTmin为-2000 n T,有30余条测线上具有明显正负磁异常发育,呈现多期次异常叠加特征,属于不同期次、不同强度磁性体的反映,说明该矿床经历过多期次构造热事件的叠加、改造活动。该矿床向下延深的规模随深度的变化有逐渐缩小的趋势,当航磁ΔT等值线向上延拓3000 m时,依然表现为较明显的正磁异常特征,这说明该矿床在深部依然存在较明显的矿化现象。另外白云鄂博矿区航放特征具有醒目的总计数率、钾、铀、钍高值晕,它们总体上呈近东西向带状展布。矿区处于航放总计数率高值区,一般为3000~15381 cps,局部为团块状,高值区范围大于矿区范围;钾含量为2.0%~2.8%的偏高值,矿床及附近局部为2.8%~12%的高值;钍含量为26×10-6~223×10-6。钍高值晕范围较赋矿的加里东中期第二次侵入的碳酸岩出露的范围要大;铀含量一般为大于1.6×10-6的偏高值,矿床及附近局部为2.8×10-6~9.1×10-6的高值。经综合分析,充分证明该区的航磁、航放特征与矿床信息对应性较强。在今后寻找类似矿床的过程中,可以将航磁正负伴生磁异常信息作为寻找铁多金属矿的有利信息,将放射性核素钾、钍、铀等高值信息做为寻找稀土矿有利信息,对找矿工作具有十分重要的指导意义。     

白云鄂博矿床白云石型矿石中独居石单颗粒U-Th-Pb-Sm-Nd定年

使用交换树脂TRU Spec同时分离REE、U、Th、Pb及其他的元素,然后用阴离子交换树脂纯化Pb并用萃淋树脂分离纯化Sm和Nd,Sm、Nd、U和Pb的定量测定借助同位素稀释法,Th的定量测定则用ICP-MS分析,Nd和Pb同位素组成分析用质谱法(TIMS),从而实现独居石U-Th-Pb-Sm-Nd联合定年。用这种方法可以在同一样品上,同时得到U-Th-Pb和Sm-Nd同位素年龄记录。白云鄂博矿床白云石型稀土矿石中12个单颗粒独居石的U-Th-Pb-Sm-Nd同位素联合定年给出Sm-Nd等时线年龄为1008±320 Ma,其中8个独居石的Th-Pb等时线年龄为1231±200 Ma,此二年龄在误差范围内相似。在同一组独居石样品上得到一致的Th-Pb与Sm-Nd的中元古年龄,表明白云鄂博在中元古代的稀土成矿作用是可能的。本文独居石的Th-Pb 和Sm-Nd年龄与以前报道的独居石加里东期Th-Pb年龄差别很大,此问题尚需进一步研究。     

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。     

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.     

内蒙古白云鄂博超大型稀土-铌-铁矿床控矿构造特征及深部找矿方向

对白云鄂博超大型稀土-铌-铁矿田内褶皱及断层构造特征进行了剖析和总结,认为矿区内构造活动演化具有多期性,中元古代—海西期至少发育4期构造活动,包括近东西向控岩断层(F1)、近东西向逆-平移断层(F2)、近东西向褶皱和韧性剪切构造、北东向左行走滑正断层(F3),并将其对成岩成矿的影响及控制作用作了详细分析.认为:①沿白云...     

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.     

内蒙古白云鄂博矿床碳酸岩侵位方式与三维形态及稀土潜在资源

稀土元素是关键金属的重要成员, 我国稀土资源禀赋优越, 并主要来自白云鄂博矿床, 但其巨量金属富集机理、矿体空间形态以及潜在资源等, 一直存在不同认识, 制约了稀土资源评价以及有效利用。在地质、地球化学和地球物理多学科联合攻关基础上, 本文对白云鄂博碳酸岩就位机制、演化过程和三维形态, 以及稀土超常富集机理与潜在资源等进行了探讨。白云鄂博早-中元古代沉积岩经历了区域性的挤压构造变形, 原水平地层褶皱后又被置换成陡立、近E-W走向的构造片理, 这为碳酸岩浆的上涌提供了有利通道。白云鄂博H8白云岩为火成碳酸岩, 它侵位于~13亿年, 经历了铁质-镁质-钙质的演化, 碳酸岩既为稀土成矿母岩, 也是稀土矿体; 古生代两次改造作用导致了稀土活化及新生矿物生成, 但没有外来稀土的明显加入。高磁与低阻地球物理异常体揭示出了碳酸岩体的三维形态, 碳酸岩的侵位中心位于主、东矿之间, 侵位后沿构造置换陡立面理, 往东西两侧推进。利用获得的碳酸岩体积、(最小)密度以及稀土含量, 推算出白云鄂博矿区500~1000m以浅稀土潜在资源为3.33亿t, 这远超目前公认的矿山及全球稀土资源量。建议开展新一轮以稀土为主的勘探与验证工作, 以获取白云鄂博战略矿产资源的准确家底。

     

白云鄂博超大型REE-Nb-Fe矿区碳酸岩墙的侵位年龄--兼答Le Bas博士的质疑

对白云鄂博稀土-铁-铌矿矿区一号碳酸岩墙内锆石U-Pb年龄进行了测定,三颗锆石测定数据点拟合直线与谐合线的上交点年龄为1416±77 Ma,它可能表明了白云鄂博矿区火成碳酸岩墙的侵入时代,而另外1颗锆石的表面年龄(1925±8 Ma)则可能是来自围岩的捕获锆石年龄.     

白云鄂博REE-Nb-Fe矿床的富钠岩石类型析及成因分

白云鄂博稀土-铌-铁矿是世界最大的稀土多金属矿床之一,主要产于中元古界富钠岩石、白云岩和富钾板岩中。富钠岩石与含矿碳酸岩、富钾板岩一起在白云鄂博广泛分布,特别是在主矿和东矿南侧分布广泛,也产在含矿围岩和底盘围岩中。富钠岩石包括富钠长石岩、含钠闪石钠长岩脉、钠闪石岩脉及钠闪石碳酸岩脉和钠闪石化蚀变白云岩。富钠岩石在一个地质单元内出现,但成分略有不同,其岩石化学分析表现出富钠特征,大部分样品的w(Na2O)在6%以上,w(Na2O+K2O)>8%,w(Na2O)>w(K2O)。富钠长石岩的里特曼指数δ为2.96~8.56,n(A l)/n(K+Na)>1,n(A l)/n(K+Na+Ca)<1,表明为弱碱性偏铝质岩石。富钠岩石以富集地壳不相容元素、亏损地幔元素为特征,其稀土总量低于矿化白云岩,但轻稀土元素高度富集,具弱负铕异常,与含矿白云质火山岩一致。根据岩石产状、组构及化学成分分析,富钠长石岩属于富钠火山岩,而其他含钠闪石岩脉则属于岩浆分异侵入的岩脉与岩浆热液充填岩脉。钠化交代以霓石化、钠铁闪石化和钠长石化出现为特征。另外,富钠流体与白云岩反应形成了钠铁闪石化白云岩,强烈的钠化蚀变作用主要出现在稀土强烈富集的主矿和东矿。比较蚀变与未蚀变岩石的化学成分,表明蚀变作用引起稀土的重新分配和弱负铕异常。钠铁闪石化白云岩的w(S iO2)、w(TiO2)、w(K2O)和w(Na2O)升高,w(P2O5)降低。钠化蚀变前的碳酸岩中稀土元素已经富集,热液蚀变引起稀土元素的活化和重新分配,但是没有提供新的稀土来源。     

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。     

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。