白云鄂博稀土、铌钽矿物及其成因探讨

云鄂博矿床赋存于元古代地层中。本文具体描述了矿物在矿床内的部位和产状 ,区别出地层矿物和地层后的矿物 ,其中的热液交代现象具明显成矿特征。依据大地构造、岩浆活动、矿物共生组合、热液交代、成矿地质时代和持续时间等因素 ,认为稀土铌钽矿物成因是来自深源的 ,硅酸碳酸岩浆演化分异的成矿热液 ,伴随着构造运动 ,侵入交代元古代地层 。

我国铌钽稀土矿物学及工业利用

该文对我国铌钽稀土矿床及其产出的矿物进行了论述。根据从铌钽稀土元素的地球化学性质,认为地球物质分异是元素地球化学的原始动力。矿物学的核心内容之一是矿物的晶体结构和晶体化学,而铌钽稀土矿物晶体化学问题更占重要位置。在铌钽稀土矿物晶体结构中,铌钽是在假想酸根中呈中等大小的阳离子,而稀土则为阳离子配位多面体中的大阳离子形式存在,以此决定了它们的晶体化学行为。列出了我国产出的铌钽稀土矿物种类和各类各族中的种数,并简要论述了它们的主要矿物学特征。综述了我国铌钽稀土矿床的成矿地质时代和矿床成因类型,并列出各类型矿床中的众多不同产地,以表明矿床类型的多样性和矿化地区的广泛性。还对我国利用这类矿物的特色和可持续发展做出了建议。

我国稀土铌钽矿物学研究回顾与展望

作为高新技术原料用的稀土铌钽是国家发展的支柱之一 ,稀土铌钽矿物学研究在与国家的技术进步同步前进。通过研究 ,已经获得了我国产出的全部百余种稀土铌钽矿物的化学组成、物理性质、稀土配分、结晶参数、共生组合和产状成因的全面系统的鉴定描述成果 ;发现了多种稀土铌钽新矿物 ,并提出许多新规律和新理论 ,建立了易解石和褐钇铌矿两个新的矿物族 ;确定了稀土铌钽铁锰钨的复杂氧化物的晶体结构关系 ;确立变生矿物学为矿物学研究的一个特殊分支 ,探讨了稀土次生富集的离子型稀土矿成矿机理。

白云鄂博矿物岩石研究的新进展

本文论述了近年来白云鄂博矿区在旷物学、岩石学、地球化学和矿床成因研究方面的进展。在矿物学研究方面,除以往研究过的一百多种矿物外,八十年代中期以后,又相继发现并研究了含铌锐钛矿、含铌钙钛矿、锶铁钛石、水磷钙钍石、白云鄂博矿、未命名氟碳酸盐新种矿物、珀硅钛铈铁矿、硅钡镁石、带云母等矿物;发现了矿物间的共生和交代关系。在岩石学研究方面,找到了霓长岩,发现了霓长岩化作用,确定了火成碳酸岩岩石的存在。在地球化学和矿床成因方面,提出了稀土稀有金属矿化与火成碳酸岩岩浆活动有成因联系的见解。

白云鄂博超大型稀土-铁-铌矿床矿物学研究

白云鄂博是当今世界上已知特大型稀土铁铌多金属矿床,矿物种类繁多,成矿条件复杂。矿床赋存于元古界下部的硅质、泥质和碳酸岩质地层中,成矿作用与古生代的岩浆活动和伴随而来的钠氟热液和矿化剂的强烈交代有关,形成特殊的矿物组合。研究这些矿物和矿物共生组合,极大地丰富了矿物学理论,对于矿物的综合利用,具有重要的实际意义。

中国稀土矿床成因类型

稀土矿床和稀土矿化地区在地质空间和地质时间的分布方面各有规律。空间上既分布于稳定地区(地台和准地台),亦分布于活动地区(地槽和褶皱系)。在地质时代方面,各造山运动和岩浆活动期都能够成矿,尤以海西期和燕山期矿化规模大,面积广。根据成矿条件,将稀土矿床划分为十种成因类型,即:1)花岗岩、碱性花岗岩、花岗闪长岩、钠长石化花岗岩型;2)碱性岩型;3)火成碳酸岩型;4)矽卡岩型;5)伟晶岩型;6)变质岩和沉积变质碳酸盐岩石型;7)热液交代和热液脉型;8)沉积岩型;9)稀土砂矿型;10)花岗岩类风化壳型。

白云鄂博火成碳酸岩墙矿物岩石初步研究及其对稀土成矿的启示

研究了白云鄂博两处火成碳酸岩墙，一处位于都拉哈拉山脚下，另一处位于二道洼地层中。都拉哈拉的火成碳酸岩含ＲＥ２Ｏ３２３．９ｗｔ％，高于主、东矿体中的稀土矿石，稀土矿物和配分形式与主矿、东矿体一致，为白云鄂博稀上物质来源提供了启示。二道洼地层中火成碳酸岩边部霓长岩的铷锶年龄为（３４３．２６±７．３３）Ｍａ，为白云鄂博稀土成矿提供了地质年代热事件的线索。

白云鄂博富稀土碳酸岩的地球化学特征

重点解剖了一条距白云鄂博ＲＥＥＮｂＦｅ 矿床东矿， ＮＥ 方向３ ｋｍ 并切割白云鄂博群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 ％ （ 质量分数）， 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， 但无铕异常显示。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柘榴石为特征； 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矿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钙质为特征， 不同于赋矿细粒白云石大理岩， 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， 而赋矿细粒白云石大理岩则可能是碳酸岩经白云岩化作用的产物。

白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙地质特征

首次填出白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙的分布图，深入系统地研究了岩墙的地质产状、主矿物类型、岩石结构、人工重砂矿物组成、稀土元素含量等特征。反映了白云鄂博矿区周围火成碳酸岩岩墙的岩浆演化分异过程存在差异。对于研究白云鄂博矿区铁与稀土的矿化提供了物质来源的证据。

江西大吉山花岗岩风化壳稀土矿床稀土元素地球化学

本文系统采集分析了江西大吉山花岗岩体及其风化壳样品，通过研究其不同类型花岗岩风化壳的矿物组成、稀土元素组成和稀土元素的分配，得出了风化壳中稀土元素的分布特征和规律，讨论了风化作用过程中稀土元素的迁移机制。

白云鄂博海西期花岗杂岩体的稀土元素地球化学

本文在综合研究白云鄂博海西期花岗杂岩体岩石学特征的基础上 ,系统地分析测定了该杂岩体不同阶段花岗质岩石的稀土元素、微量元素和铅同位素组成 ,提出杂岩体的形成演化由早到晚 ,从花岗闪长岩→中粗粒黑云母钾长花岗岩→细粒黑云母钾长 -碱长花岗岩 ,是下地壳古老变质岩石经部分熔融作用产生的岩浆经不同程度的分离结晶作用所形成。白云鄂博花岗岩属于同碰撞花岗岩 ,形成于蒙古板块与华北板块的碰撞期。白云鄂博花岗杂岩体的稀土元素和微量元素地球化学特征明显不同于白云鄂博 RE- Nb- Fe矿床赋矿白云石大理岩 ,暗示稀土元素的成矿作用与花岗岩岩浆活动没有直接的成因联系。

白云鄂博富稀土元素碳酸岩墙的碳和氧同位素特征

重点解剖了一条距白云鄂博超大型REE Nb Fe矿床东矿北东方向 2km、切割白云鄂博群H1及H3岩性段的细粒方解石碳酸岩岩墙的碳和氧同位素地球化学特征。结果表明 ,碳酸岩的碳同位素组成变化范围较小 (δ13C值为 - 6 .6‰～ - 4 .6‰ ) ,与正常地幔碳δ13C值 - 5± 2‰一致 ;而氧同位素组成变化范围较大 (δ18O值为 11.9‰～ 17.7‰ ) ,显著高于地幔的δ18O值 5.7± 1.0‰ ,表明碳酸岩浆在结晶过程中或之后曾与低温热液流体发生了同位素交换。碳酸岩墙中白云石与方解石之间的碳和氧同位素分馏均小于 0‰ ,处于不平衡状态 ,说明该碳酸岩墙中的白云石与方解石并非同成因矿物 ,白云石可能为次生成因的。

易解石族矿物的稀土成分变化特征

白云鄂博Nb RE Fe矿床中,产于霓石 萤石 白云石 易解石脉中的易解石族矿物,在背散射电子图象中显示复杂带状结构特征。电子探针分析表明,相对于世界其它产地易解石,白云鄂博易解石的RE2O3含量较高,其质量分数变化范围为36.72%～40.32%。区分4个矿物种:铈易解石、钕易解石、铌铈易解石和铌钕易解石。矿物成分中阳离子的相关关系表明,存在特殊的耦合类质同象替换,可用交换矢量表示为:CaNb(Nd,Sm,Pr)-1Ti-1和LaNbTh-1Ti-1。易解石的稀土分布模式为单峰型,最大值为Pr或Nd。陨石标准化La Nd比的变化范围为0 15～0.40,表明白云鄂博的易解石为相对La衰减和Nd富集。易解石族矿物的化学成分变化受晶体化学控制和含矿热液化学变化的影响。

白云鄂博碳酸盐矿物的矿物化学成分标型特征

对白云鄂博地区不同产状的碳酸盐矿物进行了系统的电子探针分析，其结果表明白云鄂博ＲＥＥ－Ｎｂ－Ｆｅ矿床的赋矿白云岩中，无论是粗粒结构的，还是细粒结构的白云岩，其主要造岩矿物白云石或者铁白云石均具高锰（ＭｎＯ＞０．５ｗｔ％）和高锶（ＳｒＯ＞１．５ｗｔ％）的特征，与矿床北东方向０～３．５ｋｍ范围内切割五台群花岗片麻岩－混合岩及白云鄂博群碎屑岩的火成碳酸岩岩墙中的碳酸盐矿物非常相似。它们完全不同于宽沟断裂以北典型沉积石灰岩及白云质石灰岩中的方解石和白云石（ＭｎＯ＜０．１ｗｔ％，ＳｒＯ＜０．１ｗｔ％）。赋矿白云岩中白云石的锶和锰含量系统变化反映碳酸岩浆发生了分离结晶作用，其结果可以导致残余岩浆中ＲＥＥ高度富集。本文认为碳酸盐矿物的锶和锰含量可以作为识别其成因的重要标型特征，其氧化物ＭｎＯ＞０．１５ｗｔ％和ＳｒＯ＞０．１５ｗｔ％为火成碳酸岩的标志。

富铁硅钛铈矿的晶体化学

通过电子探针分析和晶体结构测定 ,证明四川冕宁碱性花岗岩中的天然非变生铁硅钛铈矿 ,以富含铁、稀土和铌为特征 ,FeO(全铁 )质量分数为 10 .97%～ 11.5 9% ,Ce2 O3变化范围为 2 3 %～ 2 5 % ,Nb2 O5为 1.5 3 %～ 2 .10 % ;化学式中存在A型和 (B +C)型阳离子缺失 ;具有C2 /m空间群 (R =2 .41% ) ;晶胞参数为 :a =1.3 45 6( 3 )nm ,b =0 .5 72 80 ( 10 )nm ,c =1.10 83 ( 2 )nm ,β =10 0 .60 ( 3 )° ,V =0 .83 97( 3 )nm3,Z =2。富铁硅钛铈矿的晶体结构由 2种层组成 ,一是由Si2 O7基团和B -八面体构成的层 ,一是由C -八面体层构成的层 ;2种层均平行ab平面 ,沿c轴交替排列构成三维格架。稀土离子位于双硅酸根和八面体层之间 ,形成 ( 8+3 )配位的A( 1)多面体和 10配位的A( 2 )多面体。Fe和Ti呈部分有序分布于B ,C( 1) ,C( 2A)和C( 2B)位置中。

白云鄂博磷灰石的矿物化学特征及其成因意义

本文对白云鄂博地区广泛分布的磷灰石进行了系统的电子探针分析。结果表明,赋矿粗粒白云石大理岩中磷灰石的矿物化学特征与碳酸岩岩墙中的非常相似,它们均属于富含锶和稀土元素的氟磷灰石,具有典型的火成碳酸岩特征。然而,它们在稀土元素分布模式以及轻稀土元素之间的分馏作用方面却存在着差异。造成这些差异的原因是,磷灰石的寄主岩石受富含氟和稀土元素的流体影响的程度不同:粗粒白云石大理岩受流体的影响比碳酸岩岩墙要大。

花岗岩中稀土元素的赋存状态及质量平衡研究

本文对花岗岩中稀土元素的赋存状态与质量平衡进行了深入研究,提出应根据岩浆体系成分特征区别对待副矿物和造岩矿物对岩浆演化过程中稀土元素分馏的影响。首次引入描述矿物的蜕晶化程度的物理参数—α衰变辐射剂量D来考查其在地表风化条件下的稳定性,矿物的D值越大、蜕晶作用越强,其抗风能力则越弱,越易在风化条件下分解、释放出稀土离子,极大地控制了花岗岩风化壳的稀土元素配分特征。研究了花岗岩演化过程中的稀土(含稀土)副矿物组合变化特征。

姑婆山花岗杂岩体稀土元素地球化学特征及其岩石成因意义

系统地研究了姑婆山花岗杂岩体的稀土元素地球化学特征,计算了造岩矿物对全岩稀土元素的贡献率,论证了该杂岩体三个不同阶段花岗岩之间的成因关系,提出基底壳源岩石部分熔融作用早期阶段产生的花岗岩岩浆最富含稀土元素的地球化学模式。指出离子吸附型稀土矿床主要产生在该阶段花岗岩的风化壳中。第一阶段中粗粒钾长花岗岩的铷锶同位素等时年龄为145.6Ma,初始^(87)Sr/^(86)Sr=0.71198。

牦牛坪钙稀土氟碳酸盐多体矿物的成分特征及其成因意义

牦牛坪矿床中钙稀土氟碳酸盐多体矿物 ,经扫描电镜观察和电子探针分析 ,表明氟碳铈矿可由矿液直接结晶或通过多体矿物的分解反应形成。与多体矿物相比较 ,氟碳铈矿的稀土配分模式以富La为特点。多体矿物的CaO/REE2 O3 (重量比 )的平均值为 0 131(测试值 )和 0 14 1(计算值 ) ,低于氟碳钙铈矿的理论值 0 171。根据多体系列化学计量的线性关系 ,证明多体矿物形成于Ca2 +和CO2 - 3 活度较低的矿液中。

“凤凰石”的成分特征及其形成的蚀变作用

通过扫描电镜研究和电子探针分析 ,证明赛马碱性岩体中的“凤凰石”为Ca RE Th的硅酸盐固溶体 ,其化学通式为A1 0 (BO4) 6 X2 ,A位的主要成分为稀土元素 (RE) ,属富钍铈硅磷灰石。样品为点式带状和连续带状蚀变结构 ,意味着矿物经历了不同程度的原生蚀变作用 ,同时Si和Th含量增加。由于变晶化作用和风化作用 。