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。     

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.     

白云鄂博富稀土元素碳酸岩岩墙的地球化学特征及稀土富集机制

本文重点解剖了一条距白云鄂博REE-Nb-Fe矿床东矿NE方向3 km,切割白云鄂博群H1及H2岩性段的细粒方解石碳酸岩岩墙的岩石地球化学特征。结果表明,碳酸岩的稀土元素含量变化大,最高可达20%,已构成稀土富矿石。碳酸岩的轻稀土元素高度富集,轻、重稀土元素之间发生了极度分馏,但无Eu异常的显示。形成这种岩石地球化学特征的可能机制为：碳酸岩浆直接来源于岩石圈富集地幔的低程度部分熔融作用(F<1%),残留地幔矿物组合以富含石榴石为特征;碳酸岩浆在地壳深部岩浆房中的分离结晶作用。碳酸岩的稀土元素和微量元素分布型式均与白云鄂博REE Nb-Fe旷床的赋矿细粒白云石大理岩十分相似。然而,碳酸岩的主要元素以Ca为特征,不同于赋矿细粒白云石大理岩。本文认为造成这种差异的原因在于碳酸岩岩墙没有遭受大规模的白云岩化作用的影响,而赋矿绌粒白云石大理岩则可能是碳酸岩经白云岩化作用的产物。     

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。     

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.     

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。     

白云鄂博碳酸岩墙的稀土和微量元素地球化学及对其成因的启示

根据矿物组成白云鄂博矿区的碳酸岩岩可墙可分为白云石型、白云石－方解石共存型和方解石型三种类型。REE和微量元素地球化学表明，这三类碳酸岩岩墙为碳酸岩浆演化不同阶段的产物，白云石型和白云石－方解石共存型对应于早期岩浆阶段，其（La/Nd)n、(La/Yb)n比值随稀土总量的增加而增大，方解石型则对应于碳酸岩浆演化的晚期热液阶段，其稀土总量明显富集，但其（La/Nd)n、(La/Y)n和（La/Yb)n比值随稀土总量的增加却有减小的趋势，热液阶段也是白云鄂博稀土矿化的主要阶段。     

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。     

白云鄂博碳酸岩中矿物的次生反应边结构

在白云鄂博粗粒方解石碳酸岩中,发现了三种围绕硅酸盐矿物的次生反应边结构:1)在方解石中的石英被磷硅钙铈矿反应边环绕与方解石分隔开;2)在方解石中的碱性闪石被磷硅钙铈矿反应边环绕与方解石分隔开;3)方解石中的榍石被硅钛铈矿反应边环绕与方解石分隔开。这种情况表明,在后期阶段该区有富稀土的流体活动,该流体沿石英或硅酸盐矿物与方解石矿物颗粒接触边缘进行交代,生成了次生稀土矿物的反应边环带。这进一步表明,白云鄂博矿床稀土的富集至少与一期富稀土流体的交代作用有关。流体除含REE外,还含有铁和钠,该种流体的成分与以往有关白云鄂博矿床流体研究所得的成分结论是完全一致的。     

白云鄂博REE—Fe—Nb矿床酸岩墙锆石U—Pb年龄及其地质意义

对白云鄂博稀土 -铁 -铌矿矿区一火成碳酸岩内锆石 U - Pb年龄进行了测定 ,五颗锆石测定数据点拟合直线与谐合线的上交点年龄为 2 0 70± 33Ma,表明白云鄂博矿区火成碳酸岩脉的侵入时代最早可以追溯到早元古代 ,该年龄与矿区内正长岩和英云闪长岩锆石年龄等接近 ,构成了形成于裂谷环境的白云鄂博早元古代碱性岩 -碳酸岩杂岩体     

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。