佘海东等：OGR：白云鄂博超大型稀土矿床的复杂、多期矿化过程
以下文章来源：She, H.-D., Fan, H.-R., Yang, K.-F., Li, X.-C., Yang, Z.-F., Wang, Q.-W., Zhang, L.-F., Wang, Z.-J., 2021. Complex, multi-stage mineralization processes in the giant Bayan Obo REE-Nb-Fe deposit, China. Ore Geology Reviews 139, 104461.
DOI:10.1016/j.oregeorev.2021.104461
白云鄂博超大型稀土矿床的复杂、多期矿化过程
与碳酸岩相关稀土矿床提供了世界上绝大多数的稀土资源，尤其是轻稀土，其中以白云鄂博REE-Nb-Fe矿床规模最为庞大。火成碳酸岩体系中的稀土矿化规模通常涉及到多期热液活动的影响，包括复杂的交代作用、再活化作用和再沉淀作用等过程（Moore et al., 2015; Giebel et al., 2017; Marien et al., 2018）。富集巨量稀土资源的白云鄂博矿床亦是如此。白云鄂博稀土矿床的复杂成矿过程不仅体现在成矿过程的多阶段，也体现在中元古代主成矿期之后多次改造作用叠加（Zhang et al., 2003）。前人对赋矿白云岩成因（矿体寄主）及矿床成因等关键问题的认识仍存在巨大争议（Fan et al., 2016; Yang et al., 2017），因此目前对白云鄂博矿床的成矿期次及矿物演化过程仍缺乏统一认识。当下广泛使用的矿石分类是基于主要矿物组成及矿山生产需求，无法满足理论研究需求。针对这一问题，中国科学院地质与地球物理研究所博士生佘海东和导师范宏瑞研究员等系统采集了白云鄂博矿床主、东及西矿坑未矿化白云岩、浸染状矿石、条带状矿石、块状矿石及脉状矿石（表1），依据野外产状、切割关系、蚀变程度、前人年代学结果及大量岩相学观察，将白云鄂博矿床成岩、成矿过程划分为6个阶段，分别为中元古代粗粒白云岩相、细粒白云岩相、浸染状矿化、条带状矿化、块状矿化及古生代脉状矿化（图1）。此外，为了探讨各成矿阶段的内在关系，作者也对各类岩石及矿石进行了全岩微量元素及稀土元素组成分析。
表1. 各类岩石/矿石特征总结
图1. 白云鄂博稀土-铌-铁矿床矿物演化序列
本研究基于大量的岩相学观察，对各成岩/成矿阶段的矿物种类、含量及共生组合进行了总结，重点关注了稀土矿物和含铌矿物在各阶段的种类、含量、分布特征及共生组合。此外，也总结了各成岩成矿阶段的稀土分馏程度及稀土-微量元素分布特征（图2, 3）。
图2. 各类岩石及矿石稀土元素及微量元素配分模式图
图3. 不同类型岩石及矿石(La/Nd)N vs. (La+Ce+Pr)N/REE图解
主要取得如下认识：
1） 白云鄂博碳酸岩浆固结过程及成矿过程可分为中元古代岩浆过程（粗粒白云岩相）、岩浆-热液过程（细粒白云岩相）、热液过程（浸染状、条带状和块状矿化）以及古生代脉状矿化。
2）碳酸岩浆-热液体系演化过程中，稀土矿物结晶顺序为：独居石（岩浆-热液阶段）、氟碳酸盐矿物（热液阶段）和含钡氟碳酸盐矿物（古生代脉状矿化阶段）。热液阶段稀土矿物通常与磷灰石、重晶石、萤石、霓石及石英共生，但独居石倾向与萤石及霓石共生，而稀土氟碳酸盐矿物则倾向与磷灰石、石英和重晶石共生。
3）岩浆阶段含铌矿物为烧绿石和铌铁矿，热液阶段则为褐钇铌矿、铌铁矿、铌铁金红石及包头矿，中元古代脉状矿化阶段为易解石；主成矿期含铌矿物通常呈浸染状分布，无明显共生特征。
4）不同成矿阶段中，REE和Nb矿化富集程度的一致性表明它们在碳酸岩浆和热液活动中具有相似的迁移方式，但矿物学特征的明显差异表明两者沉淀应受不同机理的控制。
5）中元古代成矿事件是碳酸岩体系自交代作用的产物，不同阶段具有明显的连续性（碳酸岩浆连续演化）。脉状矿化是古生代俯冲板块脱水流体对早期成矿物质溶解、再沉淀的产物。
基于对矿物学特征及地球化学特征的综合理解，建立了白云鄂博矿床矿物演化模式，如图4所示。
图4. 白云鄂博矿床矿物演化过程示意图
Fan, H.R., Yang, K.F., Hu, F.F., Liu, S., Wang, K.Y., 2016. The giant Bayan Obo REE-Nb-Fe deposit, China: Controversy and ore genesis. Geosci Front. 7: 335-344.
Giebel., R.J., Gauert., C.D.K., Marks., M.A.W., Costin, G., and Markl, G. (2017) Multi-stage formation of REE minerals in the Palabora Carbonatite Complex, South Africa. American Mineralogist, 102, 1218-1233.
Marien, C., Dijkstra, A.H., and Wilkins, C. (2018) The hydrothermal alteration of carbonatite in the Fen Complex, Norway: mineralogy, geochemistry, and implications for rare-earth element resource formation. Mineralogical Magazine, 82, S115-S131.
Moore, M., Chakhmouradian, A.R., Mariano, A.N., Sidhu, R., 2015. Evolution of rare-earth mineralization in the Bear Lodge carbonatite, Wyoming: Mineralogical and isotopic evidence. Ore Geol. Rev. 64, 499-521.
She, H.D., Fan, H.R., Yang, K.F., Li, X.C., Yang, Z.F., Wang, Q.W., Zhang, L.F., Wang, Z.J., 2021. Complex, multi-stage mineralization processes in the giant Bayan Obo REE-Nb-Fe deposit, China. Ore Geol. Rev. 139, 104461.
Yang, X.Y., Lai, X.D., Pirajno, F., Liu, Y.L., Ling, M.X., Sun, W.D., 2017. Genesis of the Bayan Obo Fe-REE-Nb formation in Inner Mongolia, North China Craton: A perspective review. Precambrian Res. 288: 39-71.
Zhang, Z.Q., Yuan. Z.X., Tang, S.H., Bai, G., Wang, J.H., 2003. Age and Geochemistry of the Bayan Obo Ore Deposit. Geological Publishing House, Beijing, 1-205 (in Chinese with English Abstract).
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排版编辑：莫 静
后期校正：王日晶