白云鄂博碳酸盐矿物的矿物化学成分标型特征

　第4卷第1期　

　1998年3月　高校地质学报Geolog ical Journal of China Univ er sities V o l.4　N o.1 M ar.,1998　白云鄂博碳酸盐矿物的矿物化学成分标型特征

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杨学明1,2　杨晓勇1,2　张培善3

(1.中国科学技术大学地球与空间科学系;2.第三世界科学院中国科学技术大学

地球科学和天文学高级研究中心;3.中国科学院地质研究所)

M.J.Le Bas R.N.Wilson

(Depar tm ent of Geolog y ,University of Leicester ,Leicester LE 17RH ,U .K .)

摘　要　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 -N b -F e 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(M nO >0.5wt %)和高锶(Sr O

>1.5w t %)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(M nO <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M nO >0.15w t%和Sr O >

0.15wt %为火成碳酸岩的标志。

关键词　碳酸盐矿物　白云石　火成碳酸岩　标型特征　白云鄂博

分类号　P 581本文1997年7月收到,1997年11月改回。

*本文得到中国科学院留学经费择优支持回国工作基金和中国科技大学青年科学基金的资助。

第一作者简介:杨学明,男,34岁,博士,现在中国科技大学地球与空间科学系工作,任地球化学专业副教授和教研室主任。通讯地址:安徽合肥金寨路96号中国科技大学地球与空间科学系;邮政编码:230026。1　引　言

白云鄂博REE -Nb -Fe 超大型矿床是世界上已知最大的稀土矿床,其成因问题一直受到国内外地质界的关注。已有许多中外文献[1～10]对此作过深入的讨论,本文在此不再赘述。矿床的稀士元素主要以氟碳酸盐系列矿物和独居石等独立矿物形式赋存于白云岩之中[2～4],所以赋矿白云岩的成因问题是研究矿床成因的关键所在。然而,前人对于白云岩成因的认识存在严重分岐。归纳起来仍然是地质学的传统问题-水火之争;许多学者认为赋矿白云岩是沉积作用形成的[1,4,7～13];而另一些学者提出白云岩是岩浆作用的产物

[3,14～19]其中关于白云岩形成方式又有二种不同的观点。周振玲等[5]

认为白云岩是碳酸岩岩浆侵入作用形成的;而白鸽等[3]则认为白云岩是海相火山喷发-沉积作用形成的。Le Bas 等[19]最初认为白云岩是火成碳酸岩质凝

灰岩(tuff )经白云岩化作用所形成的,最近已确认白云岩乃是岩浆侵入作用的产物[20,21]。以上

各种观点的提出都是依据各自有利的证据为出发点的,反映了白云岩的地质地球化学特征的不同侧面。然而,以往的工作很少见有对不同产状碳酸盐矿物进行详细的矿物化学成分研究,而矿物化学成分标型特征对于认识岩石的成因具有重要意义。

本文在前人工作的基础上,通过野外地质观察和室内镜下研究,主要利用电子探针对白云鄂博矿区及其附近不同产状的碳酸盐矿物进行了系统分析,从矿物化学角度讨论其成因意义,获得一些新资料和认识。

2　碳酸盐岩岩石学特征

由于白云鄂博REE -Bb -Fe 矿床主要赋存于白云岩之中,所以赋矿白云岩就成为重点观测对象。白鸽等[3]已经注意到它们的地球化学特殊性,且明显不同于宽沟断裂以北的白云鄂博群等第八岩段H 8碳酸盐岩石,但是却与分布于矿床北东方向0～3.5km 范围切割太古代五台群花岗片麻岩和混合岩以及元古代白云鄂博群的火成碳酸岩十分相似[19～22]。本文利用显微电子探针技术系统测定了白云鄂博赋矿白云岩及其附近的白云鄂博群第八岩段H8碳酸盐岩石以及火成碳酸岩墙酸酸盐岩石中的主要造岩矿物的化学成分。根据碳酸盐岩石的地质分布、产状和结构构造,可以将它们划分为以下四种类型:

(1)H 8s -沉积石灰岩、白云质灰岩和白云岩　这类岩石分布在宽沟断层以北,产状清楚;薄至中厚层层状和块状构造,中-粗粒它形结构为主,有时呈中-细粒它形结构;主要由方解石、白云石组成,矿物颗粒不太洁净,含少量不透明矿物(赤铁矿?)和粘土矿物。主要矿物边界呈弯曲状接触,或者呈缝合线接触;岩石中经常见有石英细脉穿插其中,也见有细粒石英碎屑,岩石变质和变形都比较弱。

(2)H8c -粗粒白云石大理岩　岩石沿着宽沟断层以南的白云向斜北翼下部呈断续分布,构成矿床的远矿围岩,为条带状和块状构造,粗粒自形-半自形结构;主要由白云石、磷灰石和磁铁矿组成,含少量针状钠铁闪石和钠闪石,它们往接触带方向有增高的趋势;白云石多呈自形或半自形板状,颗粒间接触边界平直,常见三个白云石颗粒间呈现均分120°的三连晶接触关系;磷灰石含量不均匀,但大都呈长柱状,定向分布,晶体表面常有垂直于延长方向和不规则的裂纹;此外,见有金云母细脉穿插岩石之中。在主矿之北,粗粒白云岩和长石石英岩(H 4)呈侵入接触关系,并引起长石石英发生以钠铁闪石-钠铁闪石、钠长石为特征的霓长岩化作用(fenitiztio n)。

(3)H 8f -细粒白云石大理岩　岩石沿着宽沟断层以南的白云次级向斜北翼的上部连续分布,从东至西长达16km ,亦分布于白云向斜的南翼,构成矿床的近矿围岩,或者说矿体就赋存于其中;岩石为层纹状、不连续层状、条带状和块状构造,细粒自形结构;主要由白云石和铁白云石组成,并含有一定数量的磁铁矿、独居石、氟碳铈矿、重晶石和萤石等;白云石多呈自形粒状,彼此镶嵌,颗粒间呈现均分120度的三连晶接触关系;独居石、氟碳铈矿和萤石常聚集成条带、条纹与磁铁矿条带、条纹一起构成条带状构造和条纹状构造,越往矿体方向,细粒白云岩的这种条带状构造和条纹状构造越发育,分布在白云向斜南翼的细粒白云岩中也常见有条带状和条纹状的独居石、氟碳铈矿和萤石聚集体或者细脉。

从野外岩石之间的关系和镜下观察可以判定,H8f 比H8c 晚,经常可见到H8f 侵入穿插H8c 的现象[5,14],但也可见到H8c 经重结晶作用形成H8f 的现象,表现为大的白云石颗粒周围被较小的白云石所包围,岩石经历了多次区域变质作用[9,10]和构造变形。

35　1期杨学明等:白云鄂博碳酸盐矿物的矿物化学成分标型特征