白云鄂博稀土矿床的介绍

2024-04-13 21:03

1. 白云鄂博稀土矿床的介绍

超大型稀土矿床与铁矿床共生。位于内蒙古自治区包头以北的白云鄂博,故名。含矿带主要分布于华北地台北缘中元古代白云鄂博群的碳酸盐岩层中,在片岩和各种混合岩中也有矿化现象。一种稀有矿产资源。

白云鄂博稀土矿床的介绍

2. 白云鄂博稀土矿床的矿石资源

富矿一般呈致密块状。矿石中矿物种类多达160种,主要有磁铁矿、赤铁矿、稀土(轻稀土为主)矿物,如氟碳铈矿、独居石、氟碳钙铈矿、氟碳铈钡矿等,以及易解石、铌铁矿、烧绿石和铌铁金红石等。非金属矿物为霓石、钠闪石—钠铁闪石、金云母、黑云母、钠长石和碳酸盐矿物等。矿石类型可分为铌—稀土—铁、铌—稀土和铌矿石三类。以前一类最重要,又可分为块状铌—稀土—铁、萤石—稀土—铁、霓石—稀土—铁、白云母—稀土—铁及黑云母—稀土—铁等矿石类型。平均含Nb2O5 0.126%~0.141%,稀土氧化物0.8%~8.16%。西矿含稀土金属比主矿、东矿略低,平均含Nb2O5 0.064%,稀土氧化物0.948%~1.072%。全区累计探明稀土氧化物储量基础4300万吨,资源量近1亿吨。稀土氧化物年产量达10万吨,是世界稀土矿物的重要产地。

3. 白云鄂博稀土矿床的矿区位置

矿区分主矿、东矿和西矿。稀土矿主要赋存于主矿、东矿,其东西长16千米,南北宽3000米,稀土型铁矿矿体一般呈透镜状、似层状,少数呈脉状,铁矿体顶底板白云岩、脉岩也富含稀土金属,已达开采品位,可构成稀土矿体,与围岩常为渐变关系。矿石多呈细条带状、块状及斑杂状构造。

白云鄂博稀土矿床的矿区位置

4. 白云鄂博铁-铌-稀土矿床

白云鄂博矿床是1927年丁道衡先生首先发现的。20世纪50年代探明铁矿规模巨大,60年代查明矿床中铌和稀土元素也具超常富集。这个矿床稀土储量在我国乃至世界举足轻重,已成为受到世人瞩目的超大型矿床之一。
矿床位于华北地台与蒙古-大兴安岭褶皱带间紧邻深断裂带南侧的台缘裂谷带内。区域内出露的地层主要是中元古代白云鄂博群,为一套厚度很大、岩相变化剧烈的浅变质海相沉积岩系。矿区内的白云鄂博群为其下部的几个岩组,成东西向带状分布,按岩性组合可划分为H1—H9几个段,构造上组成一个向西倾伏的背斜和其南翼的同级向斜,在背斜轴部附近有早元古界基底岩石分布(图10-1)。H1—H5的岩性主要有含长石石英砾岩、含长石及不含长石的石英岩、碳质砂岩、粉砂岩及板岩;H6—H7开始出现有碳酸盐岩透镜体及板岩与白云岩的互层;H8为白云岩及泥灰岩、白云质灰岩,是区内的主要含铁-铌-稀土矿层位;H9原称板岩、富钾板岩,实际上为夹粗面岩、粗面质凝灰岩的粉砂质板岩,并有少量的白云岩、微斜长石岩及黑云母岩的互层系。在层内火山岩样品中获得1728Ma的锆石U-Pb年龄数据。

图10-1 白云鄂博矿区地质图(引自涂光炽等,2000)

矿区内的白云岩系东西向延长18km,南北宽0.5~5km,白云岩与其上下地层间均为整合接触关系,其内部还存在由纯白云岩过度为含铁白云岩或含较多泥灰岩夹层的旋回性变化。从元素地球化学特征来看,既有与火成碳酸岩相同之处,但也有不同之处,如富Ba而贫Sr、Zr等。H8白云岩厚度的显著变化以及H9内碱性火山岩层的存在都认为是这些层位的沉积受到以同生断裂为边界的断陷盆地发育过程中水体变化及有来自深源流体和物质加入所造成的。
白云鄂博矿床以前主要按铁矿的分布分为东矿、主矿和西矿三个矿段,如果按照稀土矿化已遍及整个白云岩层及其上的部分板岩,则可以看作是一个统一的大层状矿体。主矿和东矿铁矿体在平面上都是一个不规则的大透镜体,下盘为白云岩,上盘为含钾板岩,长千余米,厚200~500m,倾向上延伸大于800m,在有的剖面上为一不对称向斜(图10-2)。铁矿石具块状、条带状及浸染条带状构造,主要铁矿物为磁铁矿、赤铁矿,次要矿物为萤石、霓石、钠闪石、黑云母和白云石。矿石的类型主要有块状磁铁矿矿石、条带状萤石赤铁矿矿石和条带状黑云母钠闪石铌稀土铁矿石等,都能成为富矿石。在矿体内部不同矿石类型常呈条带状分布,一般下部多为条带状铌稀土铁矿石带,中部为块状铌稀土矿石带,上部为钠闪石型或铌石型稀土铁矿石带(图10-3)。西矿矿段有七个铁矿层位产在白云岩中,一个层位产在板岩中。断续分布构成16个矿体,长数百米到2~3km,厚数米至数十米,在剖面上可见更完整的和有时具次级褶皱的向斜构造(图10-4)。矿石主要为白云石型铌稀土铁矿石和黑云母钠闪石型铌稀土铁矿石,并有菱铁矿矿体,矿石多为中贫矿。在各矿段铁矿石中,其它少量矿物还有磷灰石、重晶石、钠长石、方解石、石英、绿泥石等。主要稀有、稀土矿物为铌铁矿、铌金红石、易解石、烧绿石、氟碳铈矿、独居石、氟碳钙铈矿、黄河矿等。

图10-2 白云鄂博主矿 10 线地质剖面( 引自中国科学院地球化学研究所,1988)

属于统一大层状矿体内的含矿白云岩分布在含铁层系的下部,总长 18. 5 km,厚几十到几百米,最厚处达500m以上。岩石成分以白云岩为主,大理岩较少。矿物成分除白云石、方解石外,还有菱铁矿、磁铁矿、磷灰石、萤石、钠闪石、霓石、烧绿石、氟碳铈矿、独居石、铌铁矿、褐乙铈矿等。矿石具层状、条带状、浸染状和块状构造。铌、稀土矿化普遍而均匀。矿化板岩是指白云岩和铁矿体上盘的板岩,西矿段内也有板岩与白云岩,还有赤铁矿层成互层产出的。在主矿和东矿矿段的含砂板岩厚达600m,西矿矿段厚50~300m,一般在200m外含量明显减少。含矿板岩多富含钾,含K2O可达0.7%~15%。以上三类矿体中矿石含Nb2O5量接近,多在0.08%~0.15%范围内,以板岩型矿石中最富。Re2O3含量变化较大,在0.8%~9%之间,铁矿石中最高,板岩中最低。除此之外,白云鄂博矿区最东部还有产于白云岩与海西期花岗岩接触带的金云母、透辉石矽卡岩中的铌稀土矿石以及产于背斜轴部混合片麻岩中的方解石白云石碳酸岩脉中的烧绿石、独居石矿石。全矿区内已知有铌钽矿物19种,稀土矿物及其变种24种,其中有包头矿、黄河矿、中华铈矿、大青山矿等都是在这里发现的新矿物。

图10-3 白云鄂博矿区主矿和东矿铁矿体附近矿石类型平面分布示意图(引自裴荣富等,1998)


图10-4 白云鄂博矿床西矿地质剖面图(引自中国科学院地球化学研究所,1988)

白云鄂博矿床的成因研究是不断深入的。20世纪50年代提出特种高温热液矿床已反映出对矿床具有特殊成矿条件的认识,突出强调了矿床中矿物和元素组合的复杂性与气化热液的强烈交代作用。在不能证实存在有时间上和规模上与矿化相匹配的侵入岩及矿床与沉积地层又具有从宏观到微观整合一致的情况下,后来的研究者更多倾向于热水沉积成矿的解释。这个时期,在矿区内开展的研究工作可以说是全方位的,特别是对区域成矿背景和矿床地球化学研究得到了很大的加强。现在一个能为多数人接受的看法是白云鄂博是一个有多次裂谷作用发生的地区,白云鄂博群是最早一次裂谷作用中形成的,矿床是分布在一个槽形盆地内的次级断陷盆地内,白云岩与铁矿中的滑塑型褶皱及滑积角砾岩表现出盆地具脉动性下陷的特点。盆地周边的断裂与深部主断裂相通,提供了碱性岩、碳酸岩物质与深源含矿热水上升的通道。根据年代学研究资料,在1728Ma左右的早期裂谷作用中形成稀土矿床或其雏形。1300~1200Ma时期又有碱性及碳酸盐岩浆活动,含Ba、Na和稀土的流体选择交代早期含铁稀土白云岩,使矿化进一步富集。矿床中巨量F、Na的存在可能表明它们是促使Fe、Nb、稀土等迁移的关键因素。晚前寒武纪时还有一次裂谷事件,也有碱性岩浸入并伴有少量稀土矿化。到了加里东期造山运动使矿床受到强烈改造,有多种稀有稀土新矿物形成。而到海西期,花岗岩浸入则对矿床已没有显著影响。上面的认识可以说是一种“中元古代热水沉积+加里东强烈改造”的成因模式。但应该提到的是,还有研究者认为矿区白云岩是特殊的含铁、铌、稀土的海相火山喷溢沉积碳酸岩。至于白云鄂博矿床为什么能达大型规模,则认为有以下几个条件:有大量来自上地幔、类似于岩浆碳酸岩的成矿物质的迁移提供了通道和介质,有裂谷与叠加于其上的含盐盆地为矿床的形成和保存提供了有利条件。
有关寻找超大矿床的基础研究中还提出了中元古代可能出现过铅-稀土爆发性成矿条件的认识(涂光炽等,2003)。内蒙狼山-白云鄂博裂谷铅-稀土成矿带正是这样一个实例。近期研究发现在白云鄂博H1~H9实际上广泛分布有粗面岩、英安岩、流纹岩、粗面玄武岩等岩浆产物,其时代大多为中元古代,成因为具有与沉积岩混生特点非造山岩浆岩性质。可能也正是这种起源于地幔的岩浆岩经高度演化分异的热液以热水沉积方式形成的白云鄂博矿床。因而表现出稀土成矿事件与富碱岩浆岩活动存在耦合关系。

5. 白云鄂博稀土矿属于哪个上市公司

包头钢铁(集团)有限责任公司是中华人民共和国成立后最早建设的钢铁工业基地之一,1954年开始建设,1959年投产,周恩来总理亲临包钢为1号高炉出铁剪彩。包钢拥有“包钢股份”和“包钢稀土”两个上市公司,是中国主要钢轨生产基地之一、无缝钢管生产基地之一、华北地区最大的板材生产基地,是世界稀土工业的发端和最大的稀土科研、生产基地。【摘要】
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您好亲亲,白云鄂博矿的主矿和东矿属于包钢集团所有[吃鲸]【回答】
包钢集团开采的白云鄂博主东矿的矿石,排他性供应公司,包钢股份拥有白云鄂博矿资源开发的权利。同时包钢股份拥有的白云鄂博矿尾矿库,资源储量2亿吨,稀土储量(折氧化物)约1280万吨,稀土储量居世界第二。【回答】
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7. 白云鄂博西矿稀土有没有开采价值

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亲。一是可开采年限长,远高于其他金属品种15-20年的平均可开采年限。我国白云鄂博稀土矿是全球最大的稀土矿山,按照3500万吨REO储量和2020年开采指标73550吨REO测算,可开采年限为475年。【回答】
亲。二是开采成本低,属于伴生金属回收。白云鄂博矿以采铁为主,稀土矿来源是矿山开采矿石选铁后的尾矿,前段采掘和球磨费用全部计入铁矿成本,稀土矿只需从尾渣中选出即可,生产成本较单一稀土矿山更低。三是业绩确定性高,稀土磁材行业迎来高增长带动价格中枢不断上行。稀土下游磁材行业是稀土下游最大的应用领域。【回答】

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8.  白云鄂博群和白云鄂博稀土-铌-铁矿床成矿年代讨论

白云鄂博矿床的赋矿围岩为白云鄂博群中部的白云岩,除非矿体及整个赋矿白云岩是飞来物,则白云鄂博成矿年龄必定晚于白云鄂博群赋矿白云岩及其下伏岩层的年龄——无论矿床是热水沉积、火山喷发、沉积改造还是岩浆侵入成因。
虽然姚德等(1998)提出了白云鄂博矿床形成与陨石有关,但并未提供新的证据,且认为是陨石与海水作用形成了白云岩,即并未说矿体整体是外来块体。而且,在矿体下伏的砂岩中,可见明显的碳酸盐脉(墙)切穿地层,而碳酸盐脉(墙)两侧具有明显的霓长岩化,且具有与主矿体相似的地球化学特征(章雨旭等,1998b;杨晓勇等,2000;倪培等,2003;Yang Xueming et al.,2004;范宏瑞等,2006),表明主矿体与碳酸盐脉(墙)是同源产物,外来岩块的可能性不存在。
长期以来,地质、古生物学家的证据表明白云鄂博群不早于震旦纪,可能是震旦纪至奥陶纪(孙淑芬等,1992;张鹏远等,1993;乔秀夫等,1997;谭励可等,2000)。而地球化学家及同位素年代学家得到的同位素年龄却自古元古代至奥陶纪均有,且多数集中于中元古代。
另一方面,白云鄂博的成矿作用极其特殊,有明显的、十分独特的地球化学特性,如极高的Nb、REE、F-、CO2流体(热液或岩浆),由于地质环境、大地构造属性等是随着时间变化的,因此,很难想象不同地质时代在同一地点能够发生性质极为特殊的同一种成矿作用,显然,白云鄂博矿床多时代成矿观点是难以置信的。
本章将应用地质学研究的辩证、系统思想(胡受奚,1983,1992;胡受奚等,1992,2006)及逻辑常识(章雨旭,2006),探讨白云鄂博矿床已有同位素年龄的含义,探讨最基本的成矿时代问题。
一、白云鄂博群的年代
白云鄂博群主要分布于白云鄂博铁矿区东西一线,向东可达锡林郭勒盟南部化德县即河北省所称化德群,向西可达达尔罕茂明安联合旗熊包子等地。自下而上划分6个岩组,15个层,即H1~H15,分别为都拉哈拉岩组(H1~H3)、尖山岩组(H4~H5)、哈拉霍疙特岩组(H6~H8)、比鲁特岩组(H9~H10)、白音宝拉格岩组(H11~H12)、呼吉尔图岩组(H13~H15)。此外,上部还有阿牙登岩组、阿勒呼都格岩组、呼和艾力更岩组亦曾划归白云鄂博群。内蒙古自治区区域地质志(内蒙古自治区地质矿产局,1991)将最上边的阿勒呼都格岩组、呼和艾力更岩组划分出去,归入中、上奥陶统包尔汉图群;取消第7岩组阿牙登岩组,将其归人第6岩组即呼吉尔图组上部。
白云鄂博地区只有下部6个岩组,分为15个层,即H1~H15。较多文献认为赋矿白云岩相当于H8,但张鹏远等(1993)详细研究后认为相当于  。
白云鄂博群的地质时代长期存在争议,且多次变动:①1957年李毓英等建群时,将其划归古元古界滹沱系;②1964年内蒙古区测一队在进行1:20万区调时根据地层中的Favositidae化石(有争议的蜂巢珊瑚科化石)划归寒武纪—早志留世;③1966年1:20万区调在商都幅白云鄂博群阿牙登组(呼吉尔图组之上)发现头足、腕足及腹足类化石,改为寒武纪—奥陶纪;④内蒙古自治区地质矿产局(1991)将白云鄂博群顶部两组划归中奥陶统,其余岩组均划归中元古界长城系,取消第7岩组阿牙登岩组,将其归入第6岩组即呼吉尔图组上部;⑤1994年在进行地层清理时,将1~6岩组归入中-新元古界长城系—青白口系;⑥内蒙古区调研究院一、二分队,重新将阿牙登组恢复,将都拉哈拉组和尖山组归入中元古界长城系;中部哈拉霍疙特组和比鲁特组划归中元古界蓟县系;上部白音宝拉格组、呼吉尔图组和阿牙登组归人新元古界青白口系。
孙淑芬(1992)、张鹏远等(1993)在白云鄂博群尖山组(H4~H5)共发现微古植物共计10属33种,其组合特征以刺球藻群(Acanthomorphida)的分子为主,球藻群(Sphaeromorphida)分子次之。在刺球藻群中以Baltisphaeridium属和Micrhystridium属的分子占绝对优势。微古植物个体一般为10~30μm。除3个新种4个未定种之外,其中有9个种见于云南昆明筇竹寺关山剖面下寒武统,6个种见于苏格兰、格陵兰、挪威、加拿大、俄罗斯的下寒武统;6个种见于中国青白口系以晚,5个种最初发现于俄罗斯的奥陶系。所以,孙淑芬(1992)认为,“白云鄂博群尖山组微古植物分布于下寒武统和继承性的分子二者可约达81%,层位较高的分子只占极少数;因此,白云鄂博群尖山组与我国云南昆明下寒武统以及欧洲、北美一些地区的下寒武统在微古植物组合面貌上可以对比”。张鹏远等(1993)即将白云鄂博群置于寒武系—奥陶系。
谭励可等(2000)在商都阿贵图车站西五道湾北山剖面阿牙登组下部第4层发现梅树村动物群分子8属8种(含1相似种、2未定种):软舌螺类:弯管锥管螺Conothecasubcurvata;似软舌螺类:剑形原赫兹刺Protohertzinaunguliformis;小托尔管(未定种)Torellellasp.;棱管壳类:棱管壳(未定种)Siphogonuchitites sp.,宽带扁平壳Lopochites latazonalis;齿形壳类:反向寒武钉(相似种)Cambroclavus cf.antis,长刺甘洛刺Ganloudina longispina;卡门壳类:多孔唐努乌拉壳Tannuolinamultifora及大量海绵骨针(3属):原始海绵(未定种)Protospongiasp.、湖南海绵(未定种)Hunanospongiasp.、玻璃海绵(未定种)Calcihexactinasp.(上述化石均由云南省地质矿产厅蒋志文教授级高工鉴定)。因此认为,阿牙登组中、下部属寒武纪无疑,阿牙登组底部可视为震旦系—寒武系界线,其下呼吉尔图组与阿牙登组整合接触,应视为震旦纪地层。上部6~7层(北山剖面8~9号)属奥陶纪,其中6层中曾发现早奥陶世头足类、腕足类和腹足类化石。
包括笔者们在内的研究组(乔秀夫等,1997)依地质特征对比认为白云鄂博南东20余公里的原腮林忽洞组与白云鄂博群的下部相当,并改腮林忽洞组为腮林忽洞群。在腮林忽洞群顶部发现微晶丘,其特征与白云鄂博赋矿白云岩的宏观特征十分相似,认为二者可能等时。即腮林忽洞群相当于白云鄂博群的H1~H5。同时在腮林忽洞群中发现三叶虫碎片、微古植物化石和几丁虫。①在腮林忽洞剖面第10层上部,即DSl顶部的含石英砂微晶灰岩薄片中,发现有十几粒细小生物碎片颗粒呈弧形,个别为波浪形,并在碎屑的一侧外壳上有暗色粉末状铁质镶边,在周围灰泥已结晶为细微晶体时仍保持了生物的原始玻纤结构,在正交偏光下呈追踪式消光,这种结构构造是典型的三叶虫碎屑的特征(图5-1)。②在近底部的板岩夹层中,发现微古植物和几丁虫化石:Lophosphaeridium sp.,LeiopsophosphaerasimplexSin,Leiopsophosphaerasp.,Micrhystridium sp..Zonosphaeridiumsp.,Taeniatum simplexSin。属于寒武系的分子。③在下部黑色纹理灰岩中有:Micrhystridium sp.1,Micrhystridium sp.2,Micrhystridiumconifrum Downia,Lophosphospheridium sp.,Microconcentricasp.,?Goniosphaeridiasp.,Goniosphaeridiasp.,Baltisphaeridium solidium(Sin 1962)Fu,Ancyrochitinasp.,Rbabdochitinasp.,Cyathochitinasp.。④在中部黑色纹理灰岩中有:(?)Rbabdochitinasp.,Goniospheridiasp.,Leiopsophosphaerasp.。下部和中部的具刺疑源类和几丁虫则应属早奥陶世分子。

图5-1 在腮林忽洞群中发现的三叶虫碎屑(引自乔秀夫等,1997)

左:岩石薄片中细小的三叶虫屑(箭头所指),图中可见到细裂缝切断三叶虫碎片,单偏光,比例棒长0.15mm;右:三叶虫屑,具玻纤结构,暗色部分为混染的泥、铁质杂质。单偏光,比例棒长0.52mm
综上所述,将白云鄂博群归为中元古代依据的仅是成矿作用的同位素年龄。然而对这几份古生物证据是难以回避的。
二、成矿作用的同位素年龄
(一)锆石SHRIMP和D-TMSU-Pb法
范宏瑞等(2002)同位素稀释法质谱法(D-TMS)测得白云鄂博矿区菠萝头山南侧碳酸盐脉5颗锆石U-Pb等时线年龄值为2070±33Ma,认为它应代表了锆石的结晶年龄,即碳酸岩墙的侵位年龄。范宏瑞等(2006)用同位素稀释质谱法(D-TMS)测定了Wu-dyke碳酸岩墙3颗锆石U-Pb等时线年龄值为1416±77Ma,另外一颗锆石表明年龄为1925±8Ma。作者认为,较老的年龄1925±8Ma应该代表了来自围岩的捕获锆石年龄,并修订范宏瑞等(2002)获得的2070±33Ma年龄也是来自围岩的捕获锆石年龄,而碳酸岩墙的侵位时代可能为1400Ma左右。
刘玉龙等(2006)测得4个碳酸岩脉(作者称为碳酸岩墙)年龄:①锆石的SHRIMP U-Pb下交点年龄为1984±180Ma,其D-TMS上交点年龄为2085±330Ma,②锆石SHRIMP的上交点年龄为2035±51Ma;③锆石的D-TMS上交点年龄为1934±64Ma;④碳酸岩脉全岩Pb-Pb等时线年龄为1236±300Ma。认为2.0Ga左右的年龄代表碳酸盐脉的形成,而1236±300Ma代表裂谷的活化。
(二)Sm-Nd年龄
已知各文献主要是张宗清研究员或与张宗清研究员合作完成。但年龄相差还是相当大的(表5-1),虽然主要集中在1.2~1.6Ga,但也有多个4亿多年、8亿多年和10亿多年的值。
曹荣龙等(1994)给出3条等时线,其中两条平行且很接近;另一条只是这两条线外的两个点(很接近)加上线上的两点构成,而线上两点的选择作者也未给出理由,所以事实上可以说这是一个唯一一点的线,应当取消这条线。
张宗清等(1994)推论,稀土来源是约1670Ma由变质(交代)亏损地幔分离出来的强烈富CO2、F、碱金属和稀土元素的流体,在1298Ma左右上升成矿。
(三)Re-Os年龄
刘兰笙等(1996)测得辉钼矿的Re-Os模式年龄为439±8Ma,作者等依照流行观点,认为这代表晚期成矿年龄。
刘玉龙等(2005)测得了黄铁矿Re-Os等时线年龄亦为439±86Ma,也解释为晚期年龄。
(四)其他年龄
刘玉龙等(2001)对宽沟北H8石灰岩进行了U-Pb和Pb-Pb定年,结果由于体系中铀显著过剩,U-Pb体系不能给出等时线年龄,而Pb-Pb等时线年龄误差很大,且随着数据取舍之不同,可得两个年龄:1500±400Ma和820±370Ma,信度较差。
刘玉龙等(2005)对白云鄂博矿床白云石型稀土矿石中12个单颗粒独居石尝试了U-Th-Pb-Sm-Nd同位素联合定年,U含量太低,U-Pb体系,不能给出等时线;其中的8个独居石Th-Pb体系给出一等时线年龄为1231±200Ma。

表5-1 白云鄂博矿床成矿年龄Sm-Nd法测试结果表

①黄河矿、钠长石、钠闪石及钠长石岩。②独居石、氟碳铈矿、黄河矿、易解石、褐帘石、钠闪石、霓石、磷灰石共10件,另有4个样品的数据来自Nakai et al.,1989。作者给出三条等时线,其中两条平行且很接近;另一条只是这两条线外的两个点(很接近)加上线上的两点构成,事实上仅是一个两点连线,应将线外两点作异常点取消,从而取消这条线,故只列出两条线。③全岩、白云石、萤石、磷灰石、独居石。
赵景德等(1991)测得10件碱性闪石的K-Ar或Ar-Ar年龄为约820~396±4Ma;10件独居石等稀土矿物的Th-Pb模式年龄、矿物等时线或内部等时线年龄为596±3~407±12Ma。
三、讨论
(一)生物地层
从地层古生物学看,白云鄂博群的年代应在震旦纪至奥陶纪。
(二)U-Pb年龄
从上述文献可以看出,用于锆石U-Pb年龄测定的锆石均是采于碳酸盐脉中,且除范宏瑞等(2002)样品所在的碳酸岩脉是发育于  板岩中外,其他样品所在的碳酸盐脉均产于白云鄂博群下伏的变质岩或H1~H4砂岩中,尽管它们可能有岩浆锆石的特征,但难以排除它们是来源砂岩或变质岩中的。众所周知,白云鄂博矿床的矿体中很少见到锆石,且富钍而贫铀,碳酸盐脉与矿体具有相同的地球化学特征,其中富产锆石是困难的。笔者等认为,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(章雨旭等,2005),碳酸盐脉中的锆石就是变质岩或砂岩中的锆石,它们可能被热水改造,其年龄老于赋矿白云岩的年龄是正常的。现在测得的年龄能否代表成矿热液作用对锆石的改造时间,恐怕还得寻找旁证支持。
(三)Sm-Nd年龄
已经报道的Sm-Nd模式年龄较为集中,tDM均大于1.6Ga,tChur均大于1.2Ga;而等时线年龄变化范围很大,自1.7Ga至0.4Ga,且同一作者张宗清先生的数据也从近1.6Ga至0.8Ga。而且,许多等时线年龄本身的误差就很大(表5-1)。
刘玉龙等(2005)指出,白云鄂博矿床的特点是轻稀土高度富集,Sm/Nd值很低,大部分样品低至0.05以下,是导致大部分定年结果误差较大、等时线线性欠佳的原因。查阅这些Sm-Nd定年的原始数据(表5-2)可以发现,绝大多数样品的147Sm/144Nd值小于8%,来自赋矿白云岩或矿石的70件样品中,只有7件样品的147Sm/144Nd大于8%(分别为3件磷灰石、一件易解石、两件矿石和一件钠闪石);许多小于5%(图5-2b)。再加上147Sm的半衰期很长——106.0Ga,所以由147Sm衰变而成的143Nd与非放射成因的143Nd相比,所占份额极小已知λ(147Sm-143Nd)=6.54×10-12a-1,经过1.53Ga,衰变而形成的n(143Nd*)=n(147Sm)(e1/100-1)≈n(147Sm)/100。由于现今143Nd占Nd总量的12.18%,144Nd占Nd总量的23.8%,故  。由于,绝大多数样品的n(147Sm)/n(144Nd)<0.08,所以,即使假定白云鄂博成矿于15亿年前,现在测年的大多数样品中的放射成因143Nd*也仅占全部143Nd的16/10000以下。。所以,大的误差,不可避免。
笔者等基于白云鄂博是单——次成矿的认识,可以假定,白云鄂博矿床的Sm、Nd均是同源、同时的,所以尝试收集了所有的原始数据98件,其中来自赋矿白云岩或矿体的70件,上覆板岩的25件,下伏碳酸盐脉的3件(表5-2)。并将其混合在一起用Isoplot程序计算,其中一件有笔误(源自张宗清等,1997,一暗色板岩样品,147Sm/143Nd在数据表中为0.01134,但在等时线图上位于0.1134附近。分析可知后者合理)作了校正,另两件离线较远(均来自曹荣龙等,1994,分别为易解石和磷灰石)弃用。96个Sm-Nd数据可以拟合成一条直线,R=0.96325,斜率=0.00739,可求得年龄t=1125.8±32.5Ma(λ=6.54×10-12a-1),εNd=-3.02(图5-2a)。
若仅用其中的70件赋矿白云岩或矿石全岩或其中的独居石、氟碳铈矿、黄河矿等含稀土矿物,则两件样品远离等时线,其余68件拟合成一条直线,R=0.88631,斜率=0.00700,年龄t=1066.6±68.8Ma(λ=6.54×10-12a-1),εNd=-4.13(图5-2b)。
若仅用25件板岩(全岩)样品的结果,则R=0.96642,斜率=0.00809,年龄t=1232.0±68.5Ma(λ=6.54×10-12a-1),εNd=-1.89,参与计算的25件样品均在等时线附近(图5-2c)。
从图5-2a中可见,所有的数据点近于一条直线(两个异常样品除外)。
而将数据分开成为赋矿白云岩(图5-2b)和上覆板岩(图5-2c)两组计算,则上覆板岩早于下伏白云岩或矿体了,这与地质事实明显不符:若白云岩和矿体为热水沉积或海底火山沉积,则板岩必定明晚于白云岩和矿体;若白云岩和矿体为岩浆侵入或热液交代,则上覆板岩中的稀土应与之同源、同时。所以,这可能是误差较大所致。同时我们注意到,张宗清等(1997)将他们的25个数据按富钾板岩、暗色板岩和变基性火山岩分成3组,所得3个年龄值相互差和本身误差也均较大。

图5-2 据各已发表的白云鄂博Sm-Nd年龄原始数据所作的等时线图

a—所有98个数据;b—70个来自赋矿白云岩或矿体的全岩、矿石或单矿物数据;c—25个来自上覆板岩的全岩数据图a中的▲、b中的为异常数据,未参加等时线计算。

表5-2 已发表白云鄂博矿床成矿年龄Sm-Nd同位素测试原始数据表

①该数据在原文的数据表中  为0.01134,在本文所作的所有数据投影上,它远离等时线;但在原文的等时线图上  位于0.1134附近;推断其表格中的值为作者笔误,现更正其  为0.1134。
但无论如何,这种多样品混合计算揭示了一个事实,即Sm-Nd同位素时钟只启动了一次,以后没有再被重置。启动的时间在11亿年左右。
所以,可以认为,在t=1125.8±32.5Ma时Sm-Nd同位素时钟启动,后面的地质作用,无论是岩浆作用还是热液(水)作用都不再扰动Sm-Nd同位素时钟。即1125.8±32.5Ma仅是Sm-Nd源区分离的时间,与后面的成矿过程无关。但这是一个怎样强烈的地质作用还难以解释。著名Sm-Nd同位素专家张宗清等(1994)曾“倾向认为,稀土可能是在1670Ma左右,由变质(交代)亏损地幔分离出来的强烈富CO2、F、碱金属和稀土元素的流体,在1298Ma左右上升成矿”,似乎可以修改后移植到本书,即这次导致Sm-Nd时钟启动的作用并不是后来的流体上升成矿过程,而可能是一个地幔过程。但是,我们三种算法的εNd值均为负值,却说明,稀土的初始源区可能是地壳,这还需专家解释。
(四)Re-Os年龄
两篇文献的Re-Os年龄,一个是辉钼矿模式年龄,一个是黄铁矿的等时线年龄,却是异常的巧合,均为439Ma,仅是误差不同。而这一年龄与古生物化石证据表明的年龄较为吻合,尽管作者们均认为是成矿后期年龄,但它却很可能是真正的成矿年龄。
刘兰笙等(1996)描述“辉钼矿采自白云鄂博矿区东矿采场,含辉钼矿的矿石矿物有白云石、萤石、钠长石、易解石、锆石、辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿。此矿石似属于白云石型铌稀土矿石类型,从镜下观察辉钼矿……呈片状产于萤石及白云石矿物的周围及其裂隙中”。可以看出,这并无晚期特征,是与萤石、白云石等共生的成矿期矿物,事实上,在白云鄂博有相当多的硫化物与稀土、铌、铁矿物共生,包括辉钼矿。
刘玉龙等(2005)在样品描述中指出:“在白云鄂博矿床共观察到3种黄铁矿:①呈浸染状弥散分布于各类矿石中的黄铁矿;②与磁黄铁矿共生的黄铁矿;③与重晶石共生的块状黄铁矿”。作者等采集的是与重晶石共生的黄铁矿,重晶石呈块状,与黄铁矿紧密接触,共生的尚有霓辉石和磁铁矿,还有脉状产出的氟碳铈矿、独居石和磁铁矿、萤石,黄铁矿亦成细脉;与黄铁矿一起呈脉状产出的同样有稀土矿物和磁铁矿,而成矿不可能是多期的(见本章首节)。而且,白云鄂博矿床的矿物组合有一重要特点,即下部为赤铁矿-重晶石等高氧化条件组合,上部为高还原条件的磁铁矿-硫化物组合,两种组合是连续过渡的。作者的样品中,重晶石与磁铁矿、硫化物等共生,仍是白云鄂博矿床的典型组合。作者等将该年龄解释为主成矿期后地壳成因的热扰动事件,是不符合一般规律的,这事实上仍是成矿年龄。
四、结论
(1)收集已发表的各Sm-Nd同位素年龄原始数据并合并重新计算,70件样品得到赋矿白云岩形成或成矿作用的时间为1066.6±68.8Ma(R=0.88631);25件样品得到上覆板岩的形成时间为1232.0±68.5Ma(R=0.96642)。但这对数据本身就相互矛盾,也得不到其他证据的支持,应当放弃。
(2)综上所述,白云鄂博矿床的成矿年龄应当晚于或等于1125.8±32.5Ma(Sm-Nd同位素时钟启动),早于或等于439±86Ma(矿体中硫化物形成)。若结合古生物证据,且假定Sm-Nd同位素时钟“十分坚牢”不易重置的话,则可以采信成矿年龄为439±86Ma(或乐观地采信439±8Ma)。存在问题就是1125.8±32.5Ma代表什么地质意义,是什么地质作用导致在这一时刻Sm-Nd同位素时钟启动。
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