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.     

我对白云鄂博铁铌稀土矿床的研究过程及往见新识

80年前,丁道衡先生奉命去西北进行古生物考查研究工作,取道乌蒙草原,突然看到荒漠大地上有一座高耸美丽的神山,作了旅游参观之举.走到山脚下,就看到很多黑黑的滚石,到山上,更见有大块致密的磁铁矿石和红绿条带相间的赤铁矿石,就这样偶然发现了白云鄂博大型铁矿床.     

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。     

白云鄂博稀土矿床及花岗岩类成因

<正>稀土(Rare earth elements)在现代科技领域占有举足轻重的地位,是现代工业的"维生素"。我国稀土储量占世界第一,位于内蒙古自治区包头市北部的白云鄂博矿床是世界上最大的稀土矿床,其稀土氧化物储量为4800万吨,于1927年被丁道衡教授发现。至今,国内外地质学家对该矿床作了大量的研究工作,但是其成因长期仍存在很大争议,制约了相关矿床的找矿工作。争论的焦点是该矿床同时具有火成碳酸岩的地球化学特征和典型的沉积特征,并有明显的交代作用的特点。作者在白云鄂博矿床开展了长期深入的研究,积累了丰富的标本     

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。     

白云鄂博超大型稀土-铌-铁矿床成矿过程中的流体不混溶作用

白云鄂博超大型REE-Nb-Fe矿床赋存在白云岩内，矿体由磁铁矿、稀土氟碳酸盐、萤石、霓石、角闪石、方解石和重晶石等矿物组成。在白云鄂博矿床矿石和脉石矿物中赋存有两/三相富CO₂、三相高盐卤水和两相水溶液包裹体3大类型。显微测温表明富CO₂包裹体内还有近于纯的CO₂，成矿流体为H₂O-CO₂-NaCl-（F-REE）体系。高盐卤水包裹体和富CO₂包裹体共生且具有近似的完全均一温度，表明初始热液发生了流体不混溶作用。流体包裹体中出现稀土子矿物，表明初始成矿流体含有很高的稀土元素，这也许是形成白云鄂博超大型稀土矿床的原因。     

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。     

白云鄂博铌—稀土—铁矿床中发现管状衣鞘类微化石

白云鄂博铌-稀土-铁矿床的成因,众说纷云,争议较大.笔者在野外工作期间,曾在赋存于中元古界白云鄂博群H_8岩组白云岩中的主矿体1674水平采集矿石标本若干.矿石主要由磁铁矿、霓石、白云石、萤石及稀土矿物组成,可见明显的同心环状构造.经中国科学院植物研究所古植物室徐兆良同志的监定,初步确认矿石中含丝管状微化石,为颤藻科(Oscillatiraceae)管藻属(Siphonophycus)的藻类植物.其主要特征是体宽管状,单列,直或微弯,不具分隔,不分叉,     

内蒙古白云鄂博矿床巨量稀土的堆积及再活化历史: 来自矿物微区Sm-Nd同位素的制约

内蒙古白云鄂博矿是世界著名的超大型稀土-铌-铁矿床, 但该矿床的同位素定年结果复杂, 成矿时代备受争议。为限定白云鄂博矿床的形成-演化历史, 本文对矿床中的富稀土矿物——独居石、氟碳铈矿及磷灰石开展了微区Sm-Nd同位素研究。结果显示, 独居石、氟碳铈矿及变形磷灰石的Sm-Nd同位素组成沿着13亿年的等时线分布, 其ε_Nd(t=1300Ma)值和矿床中火成碳酸岩脉的ε_Nd(t=1300Ma)值十分接近。因此, 白云鄂博矿床的稀土矿物主要形成于中元古代, 成矿和幔源碳酸岩浆活动具有密切的成因关系。矿床中还发育未变形的磷灰石。多数未变形磷灰石的Sm-Nd同位素组成沿着4.5亿年的等时线分布, 说明其形成于早古生代。值得注意的是, 早古生代磷灰石的ε_Nd(t=450Ma)值和矿石中独居石及氟碳铈矿演化至4.5亿年的ε_Nd值高度一致, 说明磷灰石生长所需要的稀土主要来自中元古代矿石中的物质再活化。此外, 少量未变形的磷灰石形成于晚古生代(2.7亿年), 其ε_Nd(t=270Ma)值和矿石中独居石及氟碳铈矿演化至2.7亿年的ε_Nd值非常接近, 同样说明新生磷灰石中的稀土来自此前矿石中的物质再活化。总之, 该研究表明白云鄂博矿床的巨量金属堆积主要发生在13亿年左右; 矿床形成后分别在早古生代和晚古生代经历了两次改造作用, 矿床改造过程没有明显提升资源量, 但导致成矿元素的活化及部分矿物的新生, 可能改变了矿石的品位及工艺性质。

     

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。     

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。     

迤纳厂矿床：一个“白云鄂博式”铁铜稀土矿床

云南武定迤纳厂铁铜稀土矿床是滇中地区具有代表性的元古宙铁铜稀土矿床之一。矿床中除了铁、铜资源外,还伴生有稀土、稀有(铌)、钇、钼、钴等组分。研究表明：稀土元素含量在条纹条带状矿石和脉状矿石中均较高,ΣREE含量分别高达(1 446.83~11 259.23)×10-6和(2 020.92~3 415.51)×10-6,尤其富集La、Ce等轻稀土元素;稀有(铌)元素主要富集在条纹条带状矿石中,含量高达(278.8~529.0)×10-6。由于矿床的矿物组成非常复杂,并且矿石中稀土、稀有(铌)矿物含量相对较少,矿物结晶粒度细小,用传统的测试技术和方法很难识别鉴定,因此矿床的矿物学特征,尤其是稀土、稀有(铌)矿物的赋存状态特征研究一直以来都较为棘手。论文应用矿物表征自动定量分析系统(AMICS),结合扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)显微结构原位分析技术,完成了常规岩矿鉴定手段难以完成的矿物定量识别和鉴定,在矿石中发现了含量可观的氟碳钙铈矿、氟碳铈矿和少量的独居石、褐帘石、铌铁矿、褐钇铌矿、硅钍钇矿、含铌金红石等稀有稀土矿物。其中,氟碳铈矿、独居石、铌铁矿、褐钇铌矿等主要富集于条纹条带状矿石中,与铁氧化物、磷灰石、萤石、菱铁矿和早期黄铜矿、黄铁矿等紧密共生;氟碳钙铈矿、褐帘石、硅钍钇矿、含铌金红石等主要局部富集在脉状矿石中,与石英、方解石、绿泥石和晚期黄铜矿、黄铁矿等紧密共生。显然,在铁氧化物和铜硫化物成矿两个阶段均伴随有稀土成矿作用。结合前人的研究成果,笔者将主矿化期划分为铁氧化物磷灰石稀土成矿阶段(Ⅱ-1)和铜硫化物(金)稀土成矿阶段(Ⅱ-2)。其中,氟碳铈矿、独居石、铌铁矿、褐钇铌矿等主要形成于Ⅱ-1阶段,其成矿作用可能与Columbia超大陆裂谷化裂解有关;氟碳钙铈矿、褐帘石、硅钍钇矿、(含铌)金红石等则主要形成于Ⅱ-2阶段,其成矿作用可能与Rodinia超大陆裂解有关。对比研究发现,云南武定迤纳厂铁铜稀土矿床与白云鄂博超大型铌铁稀土矿床在大地构造背景、成矿元素组合、赋矿岩系、矿物组成、成矿时代、稀土来源等方面均有可对比性,初步确定云南武定迤纳厂铁铜稀土矿床是一个“白云鄂博式”矿床。     

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.     

地质素描——内蒙古白云鄂博矿

内蒙古白云鄂博矿闻名国内外。自1927年地质队员丁道衡等发现铁矿开始,地质科学研究不断发展。最初大胆估计储量为3400万t,现探明铁矿储量已达14亿t。目前已发现矿石中赋存有71种元素、170余种矿物。其中发现"白云矿"、"鄂博矿"等十几种新矿物。探明的稀土矿储量雄居世界榜首。     

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。     

内蒙古白云鄂博稀土资源开发利用生态环境影响成本分析

稀土资源开发利用所造成的环境污染和生态破坏严重制约了我国稀土行业的可持续发展.本文以白云鄂博稀土资源开发为例,在定量分析包头稀土采选冶过程中的废气、废水、废渣等污染物排放情况的基础上,开展稀土资源开发环境成本分析,并以2010年为基准年进行基于虚拟治理成本的定量计算.结果显示,2010年白云鄂博稀土资源开发利用总环境外部成本为11 652.1万元,折合到每吨稀土产品(REO)为2 335元.虽然受数据、研究方法的限制和参数选取的准确程度的影响,本次核算结果具有一定程度的不确定性,但是本研究结果可以为实现稀土资源的合理开发、价格制定以及环境保护提供参考依据.