貴陽分部 │ 廣州分部
網站地圖聯系我們所長信箱建議留言│內部網│English│中國科學院
 
 
首頁概況簡介機構設置研究隊伍科研成果實驗觀測合作交流研究生教育學會學報 │ 圖書館 │ 黨群工作創新文化科學傳播信息公開
  新聞動態
  您現在的位置:首頁 > 新聞動態 > 研究亮點
楊奎鋒等-Geology:碳酸岩漿強烈分異演化——揭開白雲鄂博巨量稀土富集之謎
2019-12-05 | 旺彩官网: | 【 】【打印】【關閉

  白雲鄂博稀土--鐵礦床的稀土資源量位居全球首位。自丁道衡先生1927年首次在白雲鄂博發現鐵礦體,何作霖先生1935年在鐵礦體中發現稀土礦物以來,世界各地的科研人員對白雲鄂博地區進行了多方面綜合研究,取得了大量重要成果。但由于白雲鄂博礦床具有十分複雜的元素及礦物組成,又經曆了多期地質事件的疊加改造,有關含礦白雲岩的成因問題一直以來就存在非常大的爭議,而巨量稀土元素的富集機理仍是未解之謎。岩漿碳酸岩是全球稀土礦床最主要的成礦岩石。白雲鄂博地區發育大量的岩漿碳酸岩脈,晚期鈣質碳酸岩脈中的稀土氧化物含量甚至超過20%。碳酸岩漿強烈分異演化過程中的稀土富集機理是解決白雲鄂博謎題的突破口。 

  中國科學院地质与地球物理研究所礦産資源研究院重點實驗室的楊奎鋒副研究員和範宏瑞研究員等,對白雲鄂博地區粗粒含礦白雲岩中的磷灰石進行原位Sr-Nd-O同位素分析。磷灰石的O同位素組成與地幔來源碳酸岩一致,Sr-Nd同位素組成與碳酸岩脈相近,磷灰石的Sm-Nd等時線年齡也與鈣質碳酸岩脈中獨居石的Th-Pb年齡相符(圖1)。結合粗粒白雲岩的主量元素組成,以及磷灰石中共生的自形燒綠石礦物包裹體和球狀初始碳酸鹽岩包裹體,可以確定粗粒含礦白雲岩爲鎂質岩漿碳酸岩。 

1 白雲鄂博粗粒白雲岩磷灰石原位Sr-Nd-O同位素組成及鈣質碳酸岩獨居石Th-Pb年齡

  白云鄂博地区的岩浆碳酸岩包括铁质、镁质、钙质三种类型,依据不同类型碳酸岩脉间的穿插关系、碳酸岩脉的似斑状结构,以及碳酸岩脉状中白云石、方解石矿物的核边结构,可以判断,碳酸岩具有从铁质,到镁质,再到钙质的演化趋势。伴随碳酸岩浆由早期的铁质向晚期的钙质逐步演化,其稀土元素含量,尤其是轻稀土元素含量呈明显的富集趋势。而且,碳酸岩脉的全铁与稀土含量呈明显的负相关关系,碳酸岩脉中白云石和方解石矿物的核部更富铁,而边部更富稀土(圖2)。鐵質在碳酸岩漿分異演化中的逐步分離很有可能是造成稀土元素在晚期岩漿中富集的關鍵控制因素。 

2 白云鄂博碳酸岩脉及碳酸岩脉中白云石、方解石矿物的铁及稀土含量关系圖

  那么是什么因素促使碳酸岩浆发生强烈分异演化的呢?细粒白云石中早期发育的大量共生球形赤铁矿和初始碳酸盐岩捕掳体表明,铁矿浆与碳酸岩浆的不混熔作用很有可能是造成铁质碳酸岩向镁质碳酸岩演化的重要控制因素。铁质碳酸岩中磁铁矿的分离结晶作用进一步促进碳酸岩浆向富镁的方向演化。赤铁矿与磁铁矿均具有较低的稀土元素含量,赤铁矿的不混熔及磁铁矿的分离结晶使残余碳酸岩浆中的稀土元素发生初步富集。早期熔离的铁矿浆也为白云鄂博的铁矿化提供了大量成矿物质。随后,富镁白云石的分离结晶又造成镁质碳酸岩浆向钙质碳酸岩浆演化,方解石通常出现在似斑状镁质碳酸岩的基质中,充填白云石晶体间隙生长,而且晚期结晶的方解石矿物具有更高的锶和稀土含量,均是分离结晶作用的结果。残余碳酸岩浆与围岩发生强烈的霓长岩化作用,进一步消耗碳酸岩中的铁、镁元素,造成镁质碳酸岩最终向钙质碳酸岩演化以及稀土元素的强烈富集(圖3)。 

  全球共發育527處岩漿碳酸岩,其中僅有5%爲鐵質碳酸岩,而白雲鄂博是少有的能夠從鐵質碳酸岩演化到鈣質碳酸岩的實例。強烈的碳酸岩漿分異演化過程是白雲鄂博巨量稀土元素富集的關鍵控制因素。 

3 白云鄂博碳酸岩浆演化与稀土富集过程模式圖    

  研究成果發表于Geology。(Yang K F*, Fan H R*, Pirajno F, Li X C. The Bayan Obo (China) giant REE accumulation conundrum elucidated by intense magmatic differentiation of carbonatite[J]. Geology, 2019, 47:1198–1202. DOI: 10.1130/G46674.1)(原文鏈接

 
地址:北京市朝阳区北土城西路19号 邮 编:100029 旺彩网址:http://www.ruanwenxue.com 网站地图
版权所有© 2009- 中國科學院地质与地球物理研究所 京ICP備05029136號 京公網安備110402500032號