白云鄂博碳酸岩的方解石-白云石地质温度计

利用方解石-白云石地质温度计对白云鄂博地区碳酸岩的平衡温度进行了测定。出露于东矿下盘的白云岩质火山岩和出露于尖山的方解石-白云石型火山岩获得了较高的温度,分别为681℃和648℃。这些样品中的方解石呈二十微米左右晶形较完整的小片,被稍大粒度的白云石颗粒包裹,未受交代作用影响,推测这种碳酸岩在快速冷却的情况下保存下了其岩浆侵位时的成分特点,从而指示出接近碳酸岩浆侵位时的温度。但本区多数碳酸岩的平衡温度在400～500℃之间,有下列三种情况:(1)具有自形-半自形中粗粒粒状变晶结构的碳酸岩最后的平衡温度为415～496℃;(2)产自东矿的其余样品(火山岩),所测最后平衡温度为431～485℃,在测温的微区范围内可见极细粒白云石方解石与稀土等矿物共生的现象;(3)为交代重结晶结构的碳酸岩明显受到后期热液流体的交代,在流体的作用下共生方解石和白云石在成分上达到新的平衡,平衡温度为432～507℃。本文所分析的样品多数结果(371～507℃)与用白云石(方解石)和磁铁矿氧同位素温度计对白云鄂博碳酸岩的计算结果(360～546℃)十分一致。虽然有研究者对方解石-白云石温度计用于火成碳酸岩表示过质疑,但本文资料表明火成碳酸岩最后的平衡温度是可以运用方解石-白云石温度计法来计算的。     

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。     

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。     

白云鄂博磷灰石的矿物化学特征及其成因意义

本文对白云鄂博地区广泛分布的磷灰石进行了系统的电子探针分析。结果表明,赋矿粗粒白云石大理岩中磷灰石的矿物化学特征与碳酸岩岩墙中的非常相似,它们均属于富含锶和稀土元素的氟磷灰石,具有典型的火成碳酸岩特征。然而,它们在稀土元素分布模式以及轻稀土元素之间的分馏作用方面却存在着差异。造成这些差异的原因是,磷灰石的寄主岩石受富含氟和稀土元素的流体影响的程度不同：粗粒白云石大理岩受流体的影响比碳酸岩岩墙要大。     

白云鄂博矿床霓石的研究

霓石是白云鄂博矿床主要含铁硅酸盐矿物。本文采用俄歇能谱、穆斯堡尔谱、X射线衍射、红外光谱及电子探针等现代测试手段研究了该矿床中两种霓石样品(AW-1、AW-2)的特征及差异。研究表明,它们均呈长柱状晶体,AW-1端部较尖锐,AW-2端部较粗钝。晶体化学式及晶胞参数分别为:AW-1:(Na_(1.269)Ca_(0.001))_(1.270)(Fe_(0.755)Mg_(0.045)Al_(0.063)Ti_(0.003))_(0.666)Si_(2.043)O_6,a=0.9635nm,b=0.8782nm,c=0.5290nm;AW-2:(Na_(1.64)Ca_(0.016))_(1.18)(Fe_(0.902)Mg_(0.002)Al_(0.089) Ti_(0.007) Ce_(0.002) Mn_(0.002))_(1.004) Si_(1.947)O_6,a=0.9636nm b=0.8772nm c=0.5307nm。AW-1较AW-2晶形完整,晶体破裂主要是沿着垂直于Fe—O方向断裂,断裂面存在大量Fe~(3+)和少量Si~(4+),无明显Na~+存在,且讨论了其选矿意义。     

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。     

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.     

内蒙古白云鄂博地区识别出新火成碳酸岩

【研究目的】白云鄂博超大型稀土矿床的形成与碳酸岩关系密切。在白云鄂博矿区外围,西矿区西南部中新生代沉积覆盖区,也存在一定规模的碳酸质岩石,其成因属性对白云鄂博矿床的形成具有启示意义。【研究方法】本文通过岩石学及矿物学研究发现,该碳酸质岩石实际为火成碳酸岩。【研究结果】碳酸岩总体受流体交代程度较弱,根据矿物组成,可分为白云石型和方解石型两种类型。岩石地球化学分析表明,碳酸岩样品富Sr(>4940×10^-6),Mn(>2150×10^-6)以及Ba(>106×10^-6),REE平均含量为938×10^-6,远高于本区沉积碳酸盐岩;样品全岩δ¹³C_V-PDB和δ¹⁸O_V-SMOW值范围分别为：-3.7‰～-4.2‰和6.7‰～7.7‰,为典型原始火成碳酸岩特征;岩石具有较均一的Sr同位素组成,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.702815～0.703185,表明它们为地幔...     

白云鄂博矿田碳酸岩墙年代学再研究

白云鄂博地区发育侵入于白云鄂博群的碳酸岩墙。碳酸岩墙(00BYC19)中锆石的SHRIMPU-Pb下交点年龄为1984±180Ma,其ID-TIMS上交点年龄为2085±330Ma。碳酸岩墙(02BY80)中锆石SHRIMP的上交点年龄为2035±51Ma;02BY81中锆石的ID-TIMS上交点年龄为1934±64Ma。主矿北碳酸岩墙(00BYC21)的全岩Pb-Pb等时线年龄为1236±300Ma。本文及前人对白云鄂博地区的碳酸岩墙的定年结果表明该地区碳酸岩墙至少有两个阶段的侵入事件,第一阶段在2.0Ga左右,第二阶段在1.2Ga左右。前者是白云鄂博地区以至阴山地块北缘的一次主要的构造—岩浆事件,标志白云鄂博裂谷和白云鄂博群地层的形成。第二阶段的碳酸岩墙,代表白云鄂博裂谷在中元古代的活化,且与成矿有密切关系。     

白云鄂博稀土白云岩电磁学特征与影响因素

白云鄂博是全球最大的稀土矿, 也是我国著名的铁矿区。稀土白云岩是白云鄂博稀土矿主要赋矿岩体, 大部分铁矿也赋存于其中。然而, 稀土白云岩的岩石电磁学特征至今没有清楚的认识, 影响了电磁法勘探资料解释及稀土白云岩发育规律的认识。本文测量了白云鄂博稀土白云岩、铁矿石样品和部分围岩的岩石复电阻率, 为分析岩矿石复电阻率的分布规律和影响因素, 还测量了样品的磁化率数据。利用手持XRF分析仪对样品进行成分粗分析, 部分样品进行了主微量分析和显微镜下分析。结果显示, 矿区岩石电阻率变化范围跨度大, 而且相同岩性岩石电阻率差异较大。矿区围岩与矿石(铁、稀土)之间有较为明显的磁化率差异、轻稀土元素含量(LREE: La、Ce、Pr、Nd)差异显著。岩石组分与岩石电磁属性的交汇结果显示, 岩石磁化率与岩石Fe₂O₃^T含量正相关。镜下分析发现, 磁铁矿的分布与联结程度影响白云鄂博铁矿石电阻率。白云鄂博稀土白云岩具有中高阻、甚至高阻特征, 岩石中大量发育的高阻矿物是影响其电磁学特征的重要影响因素。岩石电磁学分析为白云鄂博电磁法勘探数据解释和隐伏矿预测提供了重要的岩石物理依据。

     

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     

白云鄂博地区碳酸岩脉侵位序列与稀土元素富集机制

白云鄂博地区发育大量的火成碳酸岩脉。按照矿物组成,碳酸岩脉可分为白云石型、白云石-方解石共存型和方解石型。野外穿插关系表明,白云石型碳酸岩脉形成得早,而方解石型碳酸岩脉形成得晚。白云鄂博地区的碳酸岩浆存在由白云石型到共存型再到方解石型的先后结晶顺序和演化趋势。碳酸岩脉的主量、稀土和微量元素组成特征表明,随着碳酸岩脉中方解石矿物组分的增加,轻稀土元素的含量呈明显富集趋势,而长期的结晶分异作用正是稀土元素,尤其是轻稀土元素在晚期岩浆中强烈富集的内在机制。     

A Geochemical Study of an REE-rich Carbonatite Dyke at Bayan Obo, Inner Mongolia, Northern China

An REE-rich carbonatite dyke was found in Dulahala, close to the Bayan Obo superlarge REE-Nb-Fe mineral deposit in Inner Mongolia, northern China. The REE content in the dyke varies greatly, from 1% up to 20% (wt), which might constitute rich REE ores. Light REEs in the carbonatite are enriched and highly fractionated relative to heavy REEs and there is no Eu anomaly. The REE and trace element distribution patterns of the carbonatite are identical to those of fine-grained dolomite marble which is the host rock of the Bayan Obo REE-Nb-Fe superlarge mineral deposit. This indicates a petrogenetic linkage between the REE-rich carbonatite and the mineralizations in this region.     

白云鄂博稀土矿床中稀土伴生钍资源的分布特征研究

白云鄂博铌稀土矿位于华北板块北缘,白云鄂博裂谷带中,宽沟背斜南翼。矿床东西长18 km,南北宽2~3 km。白云鄂博矿矿床最早作为铁矿体于1927年被丁道衡发现;随后在1934年,何作霖教授在主矿体中发现了稀土矿产;1944年,黄春江发现了东矿和西矿。 解放后,241地质队对主矿、东矿和西矿进行详细的地质勘探工作,向国家提交了铁矿和稀土矿储量及品位。白云鄂博矿床作为国内最大的铁稀土矿床,长期以来一直作为铁矿在开采,其稀土资源的利用率也仅仅为百分之十左右,而矿床中的钍资源的利用率几乎为零。     

白云鄂博铁、铌、稀土矿床:研究进展、存在问题和新认识

白云鄂博是世界第一大稀土元素矿床,其稀土元素资源量占世界目前已知稀土元素资源总量的三分之二以上,具有重要的经济和战略地位。白云鄂博自1927年发现至今已有92年,对其的开发和研究历史悠久,在赋矿碳酸岩的成因、成矿年代、稀土矿物学等方面取得了一系列重要进展,为碳酸岩型稀土元素成矿理论发展做出了突出贡献。由于矿床经历了成矿后复杂的构造变形和热液蚀变,致使其地质、地球化学特征复杂,学界对其成因和成矿过程一直存在不同认识,对成矿碳酸岩的岩浆演化、稀土元素迁移与富集机理等方面的研究也相对薄弱。笔者最新研究表明,矿区过去被认为是下白云鄂博群的H1、H2、H9岩石单元并非沉积变质岩或变质火山岩,而应为岩浆侵入成因,矿区其他岩石单元(H3～H7)的成因也值得商榷。H9岩石单元中的黑云母岩(前人称为黑云母板岩)和富含黑云母的碳酸岩(前人称为暗色板岩)为成矿碳酸岩的一部分,是碳酸岩不同岩相带的表现。黑云母岩和富黑云母碳酸岩相对于含矿碳酸岩具有相对低的稀土元素含量和轻、重稀土元素比值,表明岩浆演化可能对稀土元素的富集和分异具有重要贡献。矿区主要岩石单元成因的新认识不仅为矿床成因、成矿背景研究提供了新的依据,同时也为研究区域构造演化、正确厘定矿区构造式样和指导矿区深部和外围找矿提供了新的思路。     

白云鄂博矿区碱性基性岩—碳酸岩岩墙岩石学研究

白云鄂博地区广泛发育碳酸岩墙 -碱性基性岩墙,通过对其岩石学、矿物学、岩石化学、稀土元素、微量元素的系统研究表明,碳酸岩墙为火成碳酸岩,部分碳酸岩墙的REE含量高达14 6 75 %,与赋矿白云石碳酸岩体的REE含量(最高达 10 % )相近,两者均为富稀土矿石。矿区基性岩墙的K2 O +Na2 O含量( >5 % )高于普通基性岩石(4 % ),表明它们属于碱性岩类,是碱性基性岩墙。碳酸岩墙 -碱性基性岩墙的REE与微量元素的分配型式近似,Sr、Nd、Pb同位素特征亦相近,表明它们形成于一个比较特殊的、近似的源区,两者有一定的成因关系。     

Bayan Obo Carbonatites: Texture Evidence from Polyphase Intrusive and Extrusive Carbonatites

<正>Most of the so-called Bayan Obo fine-grained dolomite marbles collected from the main and east orebodies show a microporphyritic texture,namely the microphenocrysts are set in a very finegrained matrix,although nearly all of them have undergone recrystallization caused either by deformation or alteration.The texture seems likely to have maintained the original features.It is known that one of the most characteristic textures of volcanic rocks is the porphyritic texture,and the microporphyritic texture is a variety in which both the phenocrysts and the matrix are only distinguishable with the microscope.Therefore,the dolomite marbles in the main and east orebodies may be related to the extrusive carbonatites.In addition,there also occur some carbonatite sills and dykes with different textures at Bayan Obo.Thus,the Bayan Obo carbonatites are polyphase intrusive and extrusive carbonatites.