白云鄂博矿床Si同位素特征及其成矿示踪作用

本文试图从Si同位素研究的角度，为判断矿床成矿物质来源和矿床成因提供新的信息。     

白云鄂博矿床赋矿岩石的自交代现象及其意义

通过对白云鄂博矿床赋矿岩石(白云岩和富钾板岩)的自交代现象研究论证其成因，认为白云岩的原岩是碳酸岩质岩浆岩，富钾板岩是一套沉积-火山岩系，其中微晶-隐品质钾长石岩为粗面质火山碎屑岩或凝灰岩。     

白云鄂博矿区磷灰石氧同位素研究

通过新建立的BiPO4转化法，笔者分析了白云鄂博矿区部分磷灰石的氧同位素组成，其变化范围为6．3‰～9．4‰，并通过与各种产状磷灰石及不同时代磷酸盐沉积的氧同位素对比、磷灰石形成温度的计算，以及磷灰石Sr－Pb同位素数据的分析，推断矿区磷灰石的形成可能与热水沉积作用有关。     

白云鄂博矿床成因的Mg同位素制约

白云鄂博Fe-REE-Nb矿床是世界著名的巨型多金属矿床,它的成因一直是个激烈争论的问题。近年来Mg同位素研究快速发展,在示踪幔源火成碳酸岩和沉积碳酸盐岩方面显示出一定的潜力,为白云鄂博矿床成因问题的究提供了新的途径。对白云鄂博矿床H8白云岩、碳酸岩墙白云岩,以及中元古代沉积白云岩,腮林忽洞微晶丘白云岩的Mg同位素进行了对比研究。研究结果表明:碳酸岩墙样品的δ26Mg-DSM3变化范围为-0.34‰～-0.14‰,平均值-0.24‰,落在地幔岩端元;中元古代沉积白云岩的δ26MgDSM3为-1.81‰～-1.53‰;H8白云岩的δ26MgDSM3变化范围为-1.13‰～-0.10‰,平均值-0.53‰,部分落在地幔岩范围,部分落在地幔岩和沉积白云岩之间;而腮林忽洞微晶丘白云岩的δ26MgDSM3最轻,为-1.99‰～-1.93‰。白云鄂博矿床赋矿白云岩的Mg同位素组成特征不支持正常白云岩沉积成因和微晶丘成因观点,更倾向于火成碳酸浆成因观点。     

内蒙古白云鄂博REE-Nb-Fe矿床成因问题研究

白云鄂博REE-Nb-Fe矿床是世界上已知的最大的稀土矿床,稀土储量48 Mt（6wt% RE2O3）,该矿床的成因和成矿年龄至今存在较大争议。本文观察白云鄂博矿床岩相学、矿物学特征,通过激光拉曼等技术鉴定重要的稀土矿物,电子探针测出白云鄂博矿床单矿物化学成分,结合前人同位素年代学数据,进一步探讨白云鄂博矿床的成因机制。     

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Fe-REE-Nb建造地球化学特征及成因：元素及同位素新证据

通过野外地质观察和室内镜下研究,利用XRF和ICP-MS对白云岩及其周围的板岩的主、微量元素进行分析,同时对硫化矿化的样品开展硫同位素测试。元素测试结果显示白云鄂博Fe-REE-Nb建造白云岩既具有部分火成碳酸岩的地球化学特征,也具有部分沉积碳酸岩的地球化学特征,表明白云鄂博Fe-REE-Nb建造赋矿白云岩不是典型的火成碳酸岩或沉积碳酸盐岩。硫同位素的测试结果表明,全岩的硫同位素组成不呈塔式模型分布,出现两个比较明显的峰值,一个在0‰左右,具有深源特征;另一个在+8‰左右,明显高于幔源硫,这个结果说明其来源可能有两个:地幔和海水。赋矿白云岩中Nb随着稀土的富集也发生富集作用,但是Ta的富集作用却十分微弱,显示了成矿热液强烈富REE和Nb及贫Ta的元素地球化学特征。据元素和硫同位素结果,我们认为白云鄂博赋矿白云岩是沉积碳酸盐受地幔碳酸岩岩浆及派生的流体交代的产物,而非直接源于火山碳酸岩喷发成因。地幔深部碳酸岩岩浆及其派生的富稀土流体沿区域性深大断裂上涌与沉积碳酸盐岩进行交代作用,形成了白云鄂博独特巨大的Fe-REE-Nb矿床及区域性的稀土矿床。     

白云鄂博矿床赋矿微晶丘的论证

据白云鄂博矿床赋矿白云岩的分布、与下伏砂岩及上覆板岩的关系及内部特征,识别出该白云岩为一种生物丘——微晶丘。结合其他证据,认为白云鄂博矿床是与微晶丘及火山作用和碱性热液叠加有关的层控矿床。     

内蒙古卓资地区含磷灰石白云质大理岩的成因探讨

内蒙古卓资地区零星分布的含磷灰石白云质大理岩的成因一直是有争议的问题,争论的焦点在于它是沉积变质的碳酸盐岩还是岩浆碳酸岩。对这个问题的不同认识直接关系到这种岩石本身是否具有形成岩浆碳酸岩型磷灰石矿床的可能。本文在对含磷灰石白云质大理岩进行比较详细的地质、矿物、岩石和地球化学等诸方面研究的基础上,确认它是沉积变质的碳酸盐岩,而不是岩浆碳酸岩,该大理岩本身不具备形成岩浆碳酸岩型磷灰石矿床的条件。     

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。     

白云鄂博稀土矿床的形成年代：Sm—Nd同位素数据

对采自白云鄂博矿床主铁矿体的6个稀土矿石样品进行了Sm-Nd同位素分析。其结果形成一条等时线:t=1.58±0.36(2?)Ga,148Nd/144Nd(INd)=0.51090±12(2?),end(t)= 6.1±2.4。1.58Ga可能是矿床形成的时代。end(t)值表明,稀土元素来自亏损地幔源,排除了大量陆壳物质加入的可能性。     

Scandium-Bearing Minerals in the Bayan Obo Nb-REE-Fe Deposit, Inner Mongolia, China

Aegirine, “perrierite‐(Ce)”, and ferrocolumbite, occurring in the Bayan Obo Nb‐REE‐Fe deposit in Inner Mongolia, China, contain appreciable amounts of scandium. The Sc₂O₃ content in aegirine (sample TS‐15) was 0.34–1.81 wt% (with one exceptionally high value of 3.45%) with an average value of 1.19%. The Sc₂O₃ content of “perrierite‐(Ce)” (TS‐20) was 2.82–3.64% with an average value of 3.26%. In the ferrocolumbite samples (TS‐16, TS‐23), the Sc₂O₃ content was 0.20–0.25% with an average value of 0.22% in sample TS‐16, and 0.56–1.04% with an average value of 0.67% in sample TS‐23. These data provide the basic information for future possible recovery of scandium as a by‐product from the deposit.     

内蒙古白云鄂博矿床的稀土矿化时代与期次

内蒙古白云鄂博 REE-Fe-Nb 矿床是世界罕见的超大型多金属矿床,但矿床成因一直没有解决,而年代学研究是解决矿床成因的基础.本文结合矿床地质特征,系统地分析了前人的年代学研究成果,并对白云鄂博矿床的Sm-Nd同位素体系进行了深入的分析和讨论.结果表明,白云鄂博稀土的成矿时代约为1.3 Ga,与碳酸岩墙的形成时间一致,成矿物质来源于地幔.加里东期的热事件(约0.44 Ga)导致了白云鄂博矿床晚期稀土矿脉的形成和原有矿体中部分稀土矿物的重结晶,但成矿物质主要来源于矿体内部的稀土再循环,外源物质的贡献不明显.约1.3 Ga到约0.44 Ga间的一系列中间年龄为后期热扰动的结果,并不代表成矿事件.简言之,白云鄂博矿床只在中元古代发生过一次实质性的稀土矿化作用,地幔是稀土物质的单一源区.     

对白云鄂博矿床大地构造环境的几点认识

分布于华北地台北缘的白云鄂博群厚万米，EW向展布长500km，宽20-50km，以碎屑岩为主，碳酸盐岩约占1/10。1997年，我们首次确定厚千余米的含矿岩系为海相火山沉积稀有金属碳酸岩—粗面岩；1982的，李继亮确定厚320m的次闪绿帘石岩（H15）为裂陷槽中的细碧角斑岩系。从而奠定了白云鄂博群属象谷沉积的基础。世界上许多富含轻稀土和铌和碱性岩、碳酸岩多产于裂谷系中。白云鄂博矿床中的特殊元素组合和稳定同位素组成只有裂谷带下的异常地幔才能提供。大量Sm-Nd同位素年龄资料说明白云鄂博矿床稀土成矿时代主要是中元古代，更证明了矿床成矿作用与裂谷发展的同步性。     

内蒙古查干花钼矿床成矿流体特征及矿床成因

查干花矿床是近年来在内蒙古中部地区发现的大型斑岩矿床。矿体主要产出于云英岩化、硅化似斑状花岗岩体内。矿化与云英岩化、硅化具有密切关系。矿石主要呈细脉状、网脉状产出,主要的细脉类型有石英-辉钼矿-白云母脉、石英-辉钼矿脉。流体测温显示,查干花钼矿床中流体包裹体主要为气液两相包裹体,成矿期主阶段和成矿期晚阶段流体均一温度为147~387 ℃和161~322 ℃,盐度（w（NaCl））为2.6%~8.6%和0.4%~6.5%。激光拉曼成分分析显示,成矿流体主要为H₂O-NaCl体系,并含有少量的CO₂。与辉钼矿共生的石英-白云母矿物对氧同位素温度为384~653 ℃,比流体包裹体的均一温度高。辉钼矿于温度653 ℃、压力200 MPa（静岩压力深度7.4 km）左右开始沉淀,主要形成于温度384~416 ℃、压力40~65 MPa（静水压力深度4~6.5 km）。在成矿流体从成矿期主阶段向成矿期晚阶段演化的过程中,随着温度降低,成矿流体盐度逐渐降低。结合氢氧同位素研究显示,查干花矿床的成矿流体主要来源于去气岩浆水。矿床的形成与经历了明显去气作用的低盐度流体的长期演化有关,成矿流体气相组分的分离是辉钼矿沉淀的重要因素。     

东升庙矿床成因和找矿研究——与张志斌等商榷

质疑了张志斌等（2010）一文关于东升庙－三贵口锌多金属硫铁矿矿床锌矿体和硫矿体的分类及其各类矿体形态、矿石结构构造和稀土配分模式等方面的依据以及一些论证过程,否定了其在此基础上提出的锌矿体为沉积形成矿源层,后期改造成矿的观点和其得出的下一步找矿方向。锌矿体主要有9号、2号、11号等6个矿体,硫矿体主要有1号、3号、4号等4个矿体。呈层状整合分布于石墨片岩中且和后者具有一致的稀土配分模式的9号和其他矿体一样都是沉积喷流过程的产物,其矿石结构也支持这一点。在东升庙－三贵口地区下一步的找矿方向应该是寻找下部的根部矿体。     

东升庙矿床成因和找矿研究

对内蒙古东升庙矿床的矿床地质、地球化学特征的研究显示,该矿床的富硫和富锌2种矿体在矿体形态、矿石的金属矿物组合、结构构造、围岩蚀变特征及稀土元素地球化学特征方面均显示明显的差异.矿床的成矿作用有2期:第一期为热水喷流-沉积作用,形成了富硫矿体;第二期为发生于区域变质和变形作用之后的低温热液改造成矿作用,形成了富锌矿体.该矿床含矿地层从上到下多层富硫矿体-碎屑岩-白云质大理岩的岩石组合及富硫矿体形成以后的热液活动是形成富锌矿体的必要条件.在该矿床及其外围的狼山-渣尔泰成矿带内,众多块状硫化物矿床原生矿体之下、或多金属沉积层之下,有可能找到改造型富铜、锌、铅矿体.     

与内蒙哈达特陶勒盖铅锌矿有关的花岗岩成因探讨

哈达特陶勒盖铅锌矿床处于华北板块与西伯利亚板块交汇部位,是二连浩特-东乌珠穆沁旗多金属成矿带中新发现 的一个中型铅锌矿床。矿区内与Pb-Zn矿化有关的花岗岩为隐伏岩体,LA-ICP-MS 锆石U-Pb 定年显示,花岗岩侵入时间为 （125±4.3）Ma,属于燕山期岩浆活动产物。岩石地球化学分析表明,花岗岩具有高硅、高碱（大部分Na相似文献   

Skarns and Genesis of the Huanggang Fe-Sn Deposit, Inner Mongolia, China

Abstract: The skarns and genesis were studied of the Huanggang Fe‐Sn deposit and the nearby Sumugou Zn‐Pb deposit in Inner Mongolia, China. In the Huanggang mine, Nos. 1 to 4 Fe ore bodies are arranged along a calcareous horizon from proximal to distal in this order to a granite intrusion named Luotuochangliang, while Sn ore body is situated near another granite intrusion named 204. According to the distance from the granitic intrusions, mineral assemblages in skarns are systematically changed. Garnet is the most predominant skarn mineral throughout the deposit. Hastingsitic amphiboles, however, predominate in the proximal skarns. Fluorite is common in the proximal skarns, while instead calcite is common in the distal skarns. Chlorite is characteristically present only in No. 3 ore body, and chlorite geothermometry gives near 300C for the mineralization of later stage. When garnet crystal shows zonal structure, isotropic andraditic garnet occupies the core, and is surrounded with anisotropic less‐andraditic garnet. The presence of white skarn along the boundary between main skarns and host sedimentary rocks confirms relatively reducing environment prevailing as a whole in the studied area. However, the compositional relation between coexisting garnet and clinopyroxene demonstrates that relatively oxidizing condition was achieved for garnet skarn and magnetite ore in the distal, Nos. 2 to 4 Fe ore bodies and Sumugou deposit, compared to that for garnet skarn in the proximal, No. 1 and Sn ore bodies. Preliminary study on the tin content of garnets in the studied area revealed a certain degree of contribution brought from granitic intrusives since the early stage of skarn formation, irrespective of proximal or distal. Oxygen isotope study on garnet, magnetite, quartz and skarn calcite, as well as hydrogen isotope study on hastingsitic amphibole, demonstrates mainly meteoric water origin for the skarn– and ore‐forming solutions. The occurrence of Sn, W, Mo and F minerals indicates that those elements were mainly supplied to the deposit later than the formation of skarns and iron ores, overlapping to them. These constraints allow to delineate the formation model of the deposit as follows (Fig. 10): At the time of late Jurassic to early Cretaceous, felsic activity occurred in this region as a part of Yanshanian magmatism, and formed granitic intrusions as well as thick volcanic piles on the surface. The circulation of meteoric water was provoked by the heat brought by the intrusions. By this circulation, much amount of iron was extracted from andesites of the Dashizhai Formation, and precipitated as skarns and magnetite ores along calcareous horizons near the bottom of the Huanggangliang Formation. Subsequently, volatile‐rich fluids with Sn, W and Mo were expelled from the solidifying granitic magmas, and precipitated these metals in the pre‐existing skarns and ores.