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。     

白云鄂博矿床研究若干问题的探讨

白云鄂博巨型稀土-铌-铁矿床是与火成碳酸岩(即H8)有关的矿床。在碳酸岩岩浆阶段,在其蚀变围岩(霓长岩)中以及晚期的热液阶段都有稀土、铌和铁等的富集。因此,白云鄂博矿床不是单一矿床类型,其涵盖了稀土-铌-铁碳酸岩岩浆型矿床、稀土-铌-铁交代蚀变岩型和热液型矿床,这种复合类型的矿床是十分罕见的,可称之为白云鄂博式矿床。根据已发表的年代数据,白云鄂博大规模碳酸岩的形成时代和伴随的稀土矿化的高峰期在1.3～1.4Ga。加里东构造热事件对本区的影响广泛和强烈,不仅有广泛发育的大型褶皱、冲断层和韧性剪切作用,并伴有广泛的流体交代作用和局部的热液活动,某些稀土矿物的同位素体系受到重置,表现为其Sm-Nd年龄和Th-Pb年龄的不一致。本区的碱性岩在基底杂岩中即有出露,随后在白云鄂博群中和1.3～1.4Ga白云鄂博碳酸岩形成时皆有产出。目前所获资料表明,至少1.3～1.4Ga的碱性杂岩在成因上与碳酸岩有密切的联系。本区基底杂岩显示了白云鄂博地区在2.0Ga左右曾经有一个弧地质体,该区在2.0～1.9Ga间经历了从被动大陆边缘到活动大陆边缘增生碰撞的一个完整的造山过程。     

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。     

白云鄂博矿床碳酸岩墙/脉和赋矿白云岩中流体包裹体研究

Fluid inclusion study has been carried out for the carbonatite dykes/veins and the ore-hosted dolostone of the Bayan Obo superlarge REE-Fe-Nb deposit in order to provide the evidence and constraint for their origin. Based on the detailed geological observation and mineralogical investigation, the heating and cooling stage and laser Raman spectroscopy were mainly used for the laboratory work of this study. Following results have been obtained： （ 1 ） The discovery of melt and melt-fluid inclusions from carbonatite dykes/veins in the Dulahara and Jianshan Mountains, combined with the fine-grained （aplitic） texture of rocks, as well as the types and features of fluid inclusions such as CO2 enrichment, higher homogenization temperature, provides a direct evidence for the magmatic origin of these dykes/veins. （2） The carbonatite dykes/veins distributed in two regions, nearby the axis of the Kuangou anticline and in the east to Bayan Obo town, mainly show coarse-grained texture. No melt inclusion was found, and the fluid inclusions possess features of less CO2, lower homogenization temperature and higher salinity. They are tentatively identified as veins formed by some carbonate-rich hydrothermal solution. （3） Bedding carbonate layers/lens within the hanging wall and foot wall of ore-hosted dolostone, previously recognized as of magmatic origin, mainly composed by dolomite. The existence of single phase pure aqueous inclusions with very low homogenization temperature indicates their sedimentary origin. （4） The ore-hosted dolostone possesses apparent bedding and laminated structures. No melt inclusion was found, but, both single phase pure aqueous inclusions and CO2 bearing muhi-phase fluid inclusions coexisted in dolostones. In the direction towards ore-bodies, the homogenization temperature and CO2 contents of fluid inclusion show an increasing tendency. It indicates the sedimentary origin of dolostone superimposed by late fluid metasomatism.     

新矿物——白云鄂博矿

白云鄂博矿产于内蒙古白云鄂博稀土铁铌矿床中,它是一种钠钡铈稀土氟碳酸盐新矿物——NaBaCe_2[F|(CO_3)_4]。作者对其进行了基础矿物学、矿物谱学、X射线晶体学研究及精确的成分测定,获得了详细的矿物学实验数据及晶体结构基本参数,并对该矿物进行X射线晶体结构精测。此外,作者对其作了高分辨电镜研究,拍摄了该矿物的结构象,肯定其X射线晶体结构的分析结果。综合上述实验资料,与类似矿物对比,作者确认白云鄂博矿为一新矿物。     

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...     

白云鄂博地区碱性正长岩特征及其意义

分布于白云鄂博以东的碱性正长岩是华北地台北缘印支期富碱侵入岩北带的西延部分.这些碱性正长岩仅含徽量碱性暗色矿物,以稀土元素含量高、具明显的负铕异常、轻重稀土强烈分馏,以及较低的Sr、Nb、Y及Ba含量而与阴山地区(包括北带和南带)的碱性正长岩有明显区别,它们可能为低压(<1.5 GPa)条件下玄武质岩浆分异产物.大量的研究显示华北地台北缘中段包括阴山在印支期均已卷入造山运动中,从碱性正长岩带的分布、侵位机制及与造山花岗岩共存分析,该碱性正长岩应形成于造山后的伸展阶段.     

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。     

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.     

Fenitized Wall Rock Geochemistry of the First Carbonatite Dyke at Bayan Obo,Inner Mongolia,China

The first carbonatite dyke at Bayan Obo is well exposed on the surface for a length and width of approximately 60 m and 1.1–1.5 m, respectively. Along its strike, the fenitized H1(Qs) and H2(Cs) quartzite is replaced by Na-amphiboles, aegirines, and alkali-feldspars, intermittently stretching as far away as 800 m in length. Based on petrographical characteristics, the dyke's fenitized wall rocks are divisible into different zones:(1) outer,(2) middle, and(3) inner. The outer zone is 5–17 m from the NW margin of the dyke. The middle zone is located at 3.5–5 m from the NW margin of the dyke. The inner contact zone is located between direct contact with the dyke and 3.5 m from the dyke. In the outer zone, upon visual examination, no evidence of outcrop fenitization was found and the major elemental rock composition is nearly identical to the unaltered H1 and H2 lithologies. In the thin sections, however, small amounts of Na-amphibole and phlogopite are present. Despite relatively poor development throughout the 5 m of fenitization, the wall rocks have retained at least a small geochemical signature comparable to the original sedimentary protolith. The fenites occurring in the inner zone exhibit distinct variations, not only for the sharp contact at the outcrop scale, but also for variations in major, rare earth elements(REE), and trace elements and Sm-Nd isotope composition. The wall rocks within 3.5 m have undergone strong fenitization, inheriting the geochemical signature derived from the carbonatite dyke. Fenitization in the middle zone was not as strong, at least compared to the inner zone, but was stronger than the outer zone. Compared to some trace elements and REEs, the major elements are relatively immobile during fenitization. The Sm-Nd isotope data for the carbonatite dyke and the adjacent fenitized wall rocks, where the Sm and Nd originate solely from the dyke, plots as a six-point isochron with an age of 1308±56 Ma. This age is identical to that of ore-bearing dolomite carbonatite and the related ore-forming events, indicating that there may be a petrogenetic link between the two. Based on Sr and Nd isotope compositional data, the first carbonatite dyke may be derived from an enriched mantle.     

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.     

内蒙古白云鄂博地区呼和恩格尔杂岩体的地球化学特征及其构造意义

内蒙古白云鄂博地区白音珠日和苏木以南呼和恩格尔附近出露一套杂岩体,由中心向外依次出现角闪橄榄岩、角闪辉长岩和闪长岩,具有环状分布的特征,并以闪长岩为主。主要造岩矿物为橄榄石、辉石、斜长石及角闪石等。根据K-Ar同位素表观年龄,呼和恩格尔杂岩体形成于242～287Ma之间。电子探针数据分析表明,角闪辉长岩中的辉石为透辉石,斜长石An值平均为90.6,属倍长石。杂岩体的各类岩石均表现为大离子亲石元素(LILE)K,Rb,Sr,Ba明显富集,高场强元素(HFSE)Nb,Ta,Zr,Hf相对亏损。根据AlZ-TiO2,An-Mg,Hf/3-Th-Ta以及Hf/3-Th-Nb/16图解,结合其微量元素地球化学特征,可以判断呼和恩格尔杂岩体形成于活动大陆边缘,是二叠纪古亚洲洋板块向华北板块北缘下部俯冲事件的直接反映。     

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。     

内蒙古白乃庙地区白云鄂博群震积岩的发现及其构造意义

中新元古界白云鄂博群发育于华北板块北缘,是中新元古代板块内部伸展-拉张背景下沉积的产物.在内蒙古白乃庙地区白云鄂博群哈拉霍圪特组中首次发现一套软沉积变形构造,发育在该组下部的结晶灰岩中,主要表现有自碎屑角砾岩、软沉积褶皱、层内阶梯状正断层、液化方解石脉等,软沉积变形特征表明其成因为震积岩.通过与相邻地区同时代的腮林忽洞...     

内蒙古四子王旗地区侵入白云鄂博群辉长岩的年龄及其对白云鄂博群时代的约束

内蒙古四子王旗大井坡一带发育的中新元古代白云鄂博群是白云鄂博矿区的东延部分。野外调查过程中在该地区新发现了两个侵入白云鄂博群的辉长岩体,其同位素年龄可很好地约束存在争议的白云鄂博群时代。将侵入都拉哈拉组的辉长岩体称为吉生太辉长岩,将侵入比鲁特组的辉长岩体称为大井坡辉长岩。采用LA-ICPMS法进行锆石U-Pb同位素定年,获得了吉生太辉长岩的侵位年龄为1670±14Ma(MSWD=1.6),大井坡辉长岩的侵位年龄为1342±9Ma(MSWD=0.94)。依据辉长岩的同位素年龄,通过与燕辽裂陷槽元古代地层与岩浆事件对比,厘定了白云鄂博群的形成时代,建议将都拉哈拉组与尖山组划归古元古界长城系,即国际地层表的固结系;将哈拉霍圪特组划归中元古界蓟县系,即国际地层表的盖层系;将比鲁特组划归中国地层表的待建系下部,即国陆地层表的中元代延展系;将白音宝拉格组的时代划归青白口纪。通过对比发现白云鄂博裂陷槽经历的岩浆事件与华北板块及燕辽裂陷槽基本一致,其形成可能与哥伦比亚超大陆裂解有关。     

白云鄂博含矿碱性火山岩建造及其地球化学

白云鄂博矿床历经几十年的研究,主要集中在矿区H8岩性段矿化白云岩成因的认识,许多研究显示含矿白云岩是岩浆碳酸岩,本文主要从岩石学和地球化学方面进一步分析其属于火山喷发环境形成的火山碳酸熔岩。H8含矿白云岩段和H9板岩段作为一套含矿岩系主要由含矿白云岩、霓闪钠长岩、钾长板岩3类岩石组成,白云岩和霓闪钠长岩都具有的碎屑结构及角砾状构造、条带构造,显示为火山熔岩和火山碎屑岩特征,而钾长板岩则主要显示致密微晶火山熔岩特征。工业矿物主要是磁铁矿、赤铁矿、稀土矿物和铌铁矿物,其重要特征是出现大量原生赤铁矿,反映岩石氧化系数高,与火山喷发环境一致。霓闪钠长岩、钾长板岩岩石化学显示碱性特征,稀土元素与CaO、F相关系数在0.7以上,并与Fe2O3高氧化物相关,而与硅酸盐矿物组分反相关,表示碳酸岩与稀土成矿密切相关,并显示为表生氧化环境形成。稀土地球化学特征显示白云岩∑REE最高,钾长板岩∑REE最低,相应的岩脉∑REE低于喷发岩。各种岩石均表现为明显的轻重稀土分异,但是以白云岩LREE/HREE比值最大,霓闪钠长岩LREE/HREE比值最小,而纯钠长石岩脉和含稀土磁铁矿LREE/HREE明显高于其他岩石。白云岩和霓闪钠长岩均表现出不同的铕、铈负异常,但是碳酸岩脉和钾长板岩则显示弱正铈异常,霓闪钠长岩和钾长板岩铕异常不明显。矿化白云岩和碳酸岩脉的δ18O、δ13C值介于沉积灰岩与已知碳酸岩的δ18O、δ13C值之间,碳酸岩中白云石的δ18O低于方解石的δ18O,而δ13C高于方解石的δ13C,稀土矿物的δ13C、δ18O与碳酸岩脉δ13C、δ18O接近。归纳这些特征,含矿白云岩与霓闪钠长岩、钾长板岩是碱性火山岩组合,与一系列同期的碳酸岩、霓闪钠长岩碱性岩脉一起,构成一套完整碱性火山岩系。