白云鄂博稀土矿床地质特征及成矿模式

范敦宾，朱杰勇，郭建忠

(1. 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2. 天和磁材技术有限公司，内蒙古 包头 014000)

白云鄂博稀土矿床地质特征及成矿模式

范敦宾1，朱杰勇1，郭建忠2

(1. 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2. 天和磁材技术有限公司，内蒙古 包头 014000)

华北地台北部的白云鄂博稀土矿床储量巨大。近年来国内外专家学者提出了许多成矿模式，但没有一种可以对其进行很好的解释。研究其地质特征以及成矿模式对于认识西伯利亚板块与华北克拉通在碰撞作用下的造山带演化及发现特大矿床具有重大意义。对白云鄂博稀土矿床的地层、构造、含矿基底等进行了系统梳理，并以野外地质勘查及室内镜下观察为基础，提出了白云鄂博矿床多期次成矿模式，为今后稀土矿床的勘查开发及利用提供理论指导。

稀土矿；地质特征；成矿模式

白云鄂博稀土矿床由于其储量巨大、成因复杂备受关注。虽然在此矿床的成矿模式研究上做了许多工作，并且具有大量的岩石地球化学、放射、稳定性同位素数据，但至今仍然没有哪一学说可以完整地揭示其成矿模式。笔者在前人研究成果基础上，系统阐述白云鄂博稀土矿床的地质特征与成矿时代，提出了白云鄂博矿床多期次的成矿模式。

1 区域地质背景

白云鄂博稀土矿床位于内蒙古自治区包头市以北170 km处，横跨中朝准地台及蒙古板块两个大地构造单元，两者以白云—宝力格深沟断裂带为界限，断裂带南部出露地层主要为色尔腾山岩群，上部覆盖有巨厚白云鄂博群，并呈不整合接触[1]。断裂北部地层主要为下奥陶统的包尔汉图群以及上中泥盆统的浅海相沉积。

2 矿区地质特征

白云鄂博矿区的主要出露地层为中元古界的白云鄂博群，东北部少量出露有下元古界地层。这套岩系主要由板岩、石英岩及碳酸盐岩所构成，东西距离长达470 km，南北宽约48 km。白云鄂博矿区大部于宽大背斜南部的H8白云质灰岩和向斜两侧及附近的H9板岩接触过渡带之间分布[2]。此区域曾大范围的发生过褶皱及断裂，代表性的地质构造有宽沟背斜及毛忽洞背斜。成矿范围内早中元古界的色尔腾山群、白云鄂博群广泛出露，并零星分布有晚中生代时期的岩浆岩(见图1)。

2.1 矿体特征

区内可划分5个矿段：主矿、东部、东矿接触带、西矿、北矿矿段，主采区为西矿、东矿及主矿矿段。东矿的东段略宽而西段狭窄。在成矿过程中，东矿受到了较深程度的交代蚀变作用，所以矿体矿化程度普遍较高；而磁铁矿及褐铁矿周边围岩主要为白云石型铌和稀土矿石，因此氟、钠的蚀变程度也相对较弱。主矿形态以透镜状为主，可分为27个次级支矿体，格局分布与东矿大体相同。

2.2 矿物组成

区内经研究发现约80种元素，并形成190余种矿物组合形式。围岩矿物以钙镁类碳酸盐矿物为主；稀土矿物多为磷酸盐类矿物，如独居石、磷灰石；脉石矿物大部为辉石类矿物，如霓辉石等。

2.3 矿化类型

据矿区稀土的分布范围、矿物共生组合、矿石组构以及蚀变程度，可将矿段中的矿石划分为5种矿化类型。

2.3.1 条带状铌稀土铁矿石

主要于主、东矿段集中分布。细脉条带状构造为矿石主要特征，条带宽窄不均，绿色和紫色条带的矿物主要为霓石与萤石，且萤石多呈脉状穿插。

图1 白云鄂博矿区地质特征

2.3.2 块状铌稀土铁矿石

主要于主矿段的中下部分布，透镜状白云石型铁矿石于西矿段零星分布。上部与下部分别以霓石型铁矿石及条带状萤石型铁矿石为主，西矿地段局部可见透镜状白云石型铁矿石。

2.3.3 白云石型铌稀土铁矿石

西矿段集中分布，主矿段、东矿段零星分布。矿石组构以浸染状、细脉状为主，且有数量不等的自形—半自形粒状结构的磁铁矿于白云石颗粒间分布。西矿中的褐铁矿间有粗粒白云石分布，并含有微量的黑云母及磷酸盐类矿物，这些矿物接触交代褐铁矿，因此，褐铁矿形成时间较早。

2.3.4 白云石型铌稀土矿石

东矿段、主矿段和西矿段大范围集中分布。矿石特征以浸染状构造为主。萤石、磁黄铁矿、铈氟碳酸盐类矿物广泛分布，稀土储量所占比例最大。

2.3.5 黑云母型铌稀土铁矿石

西矿段集中分布，主矿段分布较少。于西矿段中上盘的向斜转折端黑云母化页岩部位产出，与板岩呈渐变过渡接触。黑云母、金云母及磁黄铁矿为主要矿物，矿石结构多为鳞片状构造，黑云母呈定向排列。

2.4 交代类型

2.4.1 接触交代作用

此交代类型有多种钙、镁类矽卡岩生成：层状硅酸盐类矿物赋存在花岗岩接触带上及周边的白云岩之中，形成粒硅镁石、铌钙矿等。透闪石—金云母矽卡岩，分布零星，在花岗岩附近与斜硅镁石、金云母矽卡岩互层，矿物以透闪石和黑云母为主，白云石、方解石等较少。

2.4.2 热液充填交代作用

此阶段生成有多种矿物组合，并常呈浸染状。脉状矿物主要有霓辉石、镁钠闪石、黑云母、磁黄铁矿等。

3 成岩成矿时代

3.1 成矿时代

对白云鄂博矿区的岩矿样品进行了同位素测年，矿石的测定年龄大致在400～600 Ma和900～1 500 Ma两个区间之中[3]，可推测白云鄂博稀土矿床具有元古代及早古生代多期的成矿作用。根据白云鄂博稀土矿床的钐—钕年代学研究体系，反映出中元古代年龄的特点，集中在1.1 Ga左右，但有的样品有加里东期等扰动信息。

3.2 碳酸岩墙年代

白云鄂博含矿碳酸岩岩脉及白云岩有相似的蚀变、地化特征，因此白云鄂博矿区的碳酸岩年代学分析对阐明白云鄂博矿床的成矿模式十分重要。通过钐—钕及锆石测年结果，矿区中的碳酸岩墙年龄在1.2 Ga左右[4]。

3.3 后期成矿作用

通过对矿区内的辉钼矿和磁黄铁矿进行铼—锇测年，测定年龄分别为440±10 Ma、440±85 Ma，此两个年龄笔者阐释为后期的成矿年龄。白云鄂博稀土矿床的矿物组合有一显著特征，下部和上部分别为褐铁矿—重晶石氧化组合及硫化物还原组合，且呈连续过渡，笔者样品中的磁铁矿、重晶石等矿物共生，为白云鄂博稀土矿床的典型矿物组合，且通过分析前人的锆石测定结果，推断上述定年为其成矿年龄。

4 成矿模型及成因探讨

4.1 成因分析

白云鄂博稀土矿床的成矿模式及成因等方面争议较大[5]。笔者认为，争议分歧的原因有以下两点：a此矿床成因为多期成矿作用形成，确为复杂；b对矿床的勘查程度较低，研究缺乏系统性，国内外专家的研究侧重点不同。从笔者目前的工作进展来看，探明了此矿床一些特点：矿石构造多为条带状构造，表明成矿阶段发生了热液充填作用；深部热液参与了成矿过程；区内广泛分布的碳酸岩岩脉为深部成因。白云鄂博稀土矿床为多成因、多期次的成矿作用，有碳酸岩岩浆的侵入作用，也有接触交代作用，既有元古代的成矿，也有早古生代时期俯冲消减作用的富集成矿[5]。

4.2 板块的俯冲削减作用与成矿

本文认为，早古生代时期的西伯利亚板块对华北地台北部的俯冲消减作用是导致白云鄂博地区大规模成矿的主要机制之一。这个观点是以H8白云岩中磷酸盐类矿物以及碳锶氟钡矿的铀铅测年为554～389 Ma为主要依据[6]。在矿体中，磷酸盐类矿物及碳锶氟钡矿贫铀，但二氧化钍的含量达到0.69%，232Th/204Pb值变化较大。初始的Pb同位素成分及极其负的εNd值显示，成矿的物质来源为贫U、富Th以及富含LREE的下地壳。而且，在矿体西南方向35 km处的二长花岗岩中取得了锆石测年，约为450 Ma，该年龄认为与俯冲消减作用相关。稀土矿化于560 Ma左右发生，而主矿化阶段在480～390 Ma间的早古生代时期造山运动有关。此外和稀土矿床大量共生的磁黄铁矿的同位素定年也确定了早古生带时期的成矿作用。

因此本文提出了成矿模型：白云鄂博群于元古代形成，为一套浅海相沉积，在15亿年左右，华北地台北部处于频繁的拉张时期，白云鄂博地区断裂十分发育，致使上地幔中的碱性岩浆沿断裂带上移，缓慢侵入到白云鄂博群之中，随后便开始了大范围的碱质热液蚀变，为区内的稀土元素富集打下基础；在古亚洲洋的消减时期，由于西伯利亚板块向华北地台北部的俯冲消减，导致区内地幔中的稀土元素的大规模迁移，与早先在白云鄂博群中的稀土元素一同发生稀土矿化，最终形成超大型的白云鄂博稀土矿床。

5 结 语

白云鄂博稀土矿床矿石多为条带状构造，矿物组合及矿石类型多样，矿床与矿区的碳酸盐岩及构造有密切的联系。白云鄂博稀土矿床主要有中元古代和加里东期两个成矿时代，该矿床具多种成因，是多期次多阶段成矿作用的结果。

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[2] 刘健, 凌明星, 李印, 等. 白云鄂博超大型 REE-Nb-Fe矿床的稀土成矿模式综述[J]. 大地构造与成矿学, 2009, 33(2): 271-283.

[3] 刘玉龙, 彭谷洋, 张巽, 等. 白云鄂博赋矿地层H8白云岩的U-Pb和Pb-Pb定年[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2001, 20(4): 274-277.

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[6] 雷延利, 保守礼. 青海祁漫塔格铜矿找矿前景的研究论述[J]. 中国锰业, 2016(04): 32-35.

Geological Characteristics and Metallogenic Model of Rare Earth Deposits in BaiYunEBo

FAN Dunbin1, ZHU Jieyong1, GUO Jianzhong2

(1.FacultyofLandResourceEngineering,KunmingUniverstyofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650093,China; 2.TianheMagneticMaterialsTechnologyLtd.,Baotou,InnerMongolia014000,China)

Baiyunebo REE Deposit is in the northern part of north China platform with giant reserves. In recent years, many metallogenic models have been proposed by domestic and international experts, but none of them offers a good explanation. The research of its geological characteristics and metallogenic model have great significance for understanding the evolution of orogenic belt under collision of Siberia orogenic belt and north China craton. It is also important for the discovery of extra large deposits. Based on geological survey and indoor microscopic observation as the foundation, we have systematically sorted the strata, including the structure and ore-bearing basins of Baiyunebo Rare Earth deposit. This paper proposed the multi-period metallogenic model of Baiyunebo deposit. It will provide theoretical guidance for the exploration and utilization of rare earth deposit in the future.

Rare earth ore; Geological characteristics; Metallogenic model

2017-05-19

范敦宾(1988-)，男，江西赣州人，在读硕士研究生，研究方向：矿物学、岩石学、矿床学，手机:13187877972，E-mail:935473634@qq.com.

P618.7

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.006