内蒙古白云鄂博铁铌稀土矿床地质特征及成因

内蒙古白云鄂博铁铌稀土矿床地质特征及成因

内蒙古白云奥博特的h8白云岩补充了各种矿物，如铸铁和稀土。干扰黑云岩和稀土的空间分布不一致。这是沉积的主要原因，后通过热液变质补充。稀土是由富有细胞岩的岩石岩浆热液从结构空间中入侵白云岩，并与其重叠。白云石是铁矿石和稀土矿石中的主要脉石矿物,方解石较少见。1白云岩的差热测试在主矿区,铁矿和稀土矿石中,交代、变质、蚀变现象复杂,白云石与铁矿物及稀土矿物共生,挑选纯净的白云石较难;在铁矿化、稀土矿化弱的白云岩中挑选白云石、方解石矿物可以保持样品的纯净度。有代表性的部位:东部花岗岩与H8白云岩的接触带中的白云岩(PI-2);主矿西部白云岩(Z1-1)、主矿中部白云岩(Z1-8)、主矿北部与H4石英砂岩接触的白云岩(D0018-1、D0056-3)。将白云岩磨碎,在双目镜下(10×4倍)肉眼挑选出纯净的白云石、方解石矿物做差热分析样品。将白云岩制成光薄片做电子探针成分(表1)。差热曲线是用高温差热仪CR-G测试的,升温速度20℃/min,DTA量程20mV,灵敏度50μV,走纸速度2mm/min;用在1200℃以内加热过的Al2O3作标准试样,被测试样均为15mg。纯白云石的差热曲线(图1-a)产生两个吸热峰,720~800℃是白云石分解为CaCO3和MgCO3及MgCO3分解为MgO和CO2,其吸热峰峰顶温度为830℃;CaCO3在870~990℃分解,吸热峰峰顶温度为940℃。纯方解石的差热曲线(图1-b)中,CaCO3在830~1020℃分解,吸热峰峰顶温度为960℃。白云石、方解石的差热曲线(图2)与纯的(图1-a、b)有较大的不同。白云石的吸热峰峰顶温度分别为756~798℃和798~835℃,MgCO3吸热峰峰面积变小,峰顶温度降低,两者分别降低30~74℃、105~152℃。方解石的吸热峰分裂为两个小尖峰,峰顶温度为842~907℃,降低37~98℃。2不同岩性矿物的热分析白云石、方解石热分解温度的影响因素是多方面的,第一是样品的纯净度,即样品中有无其它杂质(矿物)的存在,不同杂质矿物的影响程度不同;第二是矿物的晶体中存在置换物,即多种金属阳离子置换Mg和Ca改变了矿物的化学成分,影响热分解温度;第三是矿物的结构成因产状影响其热分解温度。为了避免样品中存在杂质矿物相,选取铁矿化、稀土矿化弱甚至无的白云岩,在4×10倍的双目镜下挑选白云石和方解石作差热分析。将主要研究矿物晶体中的置换量和成因产状对热分解温度的影响。2.1热分解温度与a的关系黄伯龄曾提出,白云石中w(ZnO+PbO)=6.98%时,其峰顶温度降到700~800℃之间,CaCO3分解温度仍在930℃左右。顾长光也指出,白云石中含Fe2+、Mn2+时,FeCO3、MgCO3、CaCO3的吸热峰峰顶温度分别降低为670℃、740℃、810℃、910℃。从表1的化学成分看,将CaO+MgO或CaO与其它金属氧化物总和ΣA(表2)进行比较,Z1-1、Z1-8号白云石的ΣA最高,D0018-1、D0056-3号的ΣA最低,PI-1号的居中。ΣA愈低,则热分解峰顶温度高达835℃、793℃和830℃、798℃;ΣA高,热分解峰顶温度低达798℃、756℃。顾长光提到Fe2+、Mn2+同时置换Mg2+,使得MgCO3分解峰更小、CaCO3的分解峰更提前,显然他没有提到Ca2+是否被置换。从Z1-1、Z1-8、PI-2分析,前二者的ΣA最高,但Z1-8的CaCO3分解峰顶温度仍稳定在830℃,MgCO3分解峰顶温度降低15~19℃;而Z1-1的CaCO3、MgCO3分解峰顶温度下降很多;PI-2的MgCO3分解温度最低。瞿学良提出白云石热分解首先生成CaCO3、MgO和CO2,其次CaCO3分解为CaO和CO2。如果ΣA主要置换Mg2+,那么白云石晶格中ΣA的半径和最外层电子数不同,吸收热量不同,ΣA的总作用使得Mg2+提早生成MgO;少量的ΣA置换Ca2+,多种配位离子的半径大小不同,从而形成大小不等的空隙,有利于CO2的扩散,加速CaCO3的分解,即热分解温度大大降低。综上所述,白云石中金属阳离子种类多,置换总量ΣA大,首先降低Mg2+生成MgO的温度,其次降低Ca2+生成CaO的温度,这与其分解反应机理由界面收缩机理变为扩散控速机理密切相关。从表1与表2中方解石的成分进行分析,CaO含量愈低,热分解温度高,反之愈低;PI-12与PI-X相比,ΣA愈高,热分解温度愈低,这与白云石的热分解反应机理一致。2.2热液改造对白云石的作用主矿区白云石样品有五个,Z1-1号白云岩产于主矿西部,稀土矿呈细粒条带或蜂窝状,白云石与磁铁矿呈较粗粒的自形半自形斑状变晶结构;Z1-8号白云岩产于主矿东部,钠闪石化、金云母化,白云石呈细粒变晶结构,磁铁矿呈粗斑晶、半自形晶,未见稀土矿化,是一种经受碱质热液交代的白云岩。D0056-3、D0018-2号白云岩均产于主矿北部与H4石英砂岩接触部位,白云石呈粗粒自形半自形结构,解理极发育,聚片双晶发育,无稀土、铁矿化,是一种热变质的大理岩。PI-2白云岩产于主矿东部花岗岩与白云岩的接触带部位,稀土呈较粗粒条带,白云石呈较粗粒的,为半自形斑状变晶结构,在4×10倍偏光显微镜下见少量白云石颗粒中包裹黑色铁矿物粉尘,是一种典型的接触交代变质的白云岩。从表2看,白云石的热分解温度变化范围不大,为798~830℃、756~798℃,反映出白云石后期变质作用影响其热分解温度。PI-2、Z1-1号白云石峰顶温度最低,经受稀土热液交代作用最强;D0018-2、D0056-3号粗粒白云石经受晚期碱质热液交代,未受早期稀土热液交代,其热分解温度降低较少。据白云石的电子顺磁共振谱显示,Mn优先占据Mg位置,其次占据Ca位置,未经热液改造的白云石中Mn2+(Mg)∶Mn2+(Ca)的比值为3.8,受热液改者为58,即热液改造有利于Mn2+从Ca位转入Mg位置。根据这种结论可以推出,白云石经受热液变质作用后,金属阳离子更趋向于置换Mg2+位置,热分解过程中MgO提早生成,有助于CaO提早生成。白云石经受的热液交代变质作用愈强,其热分解温度降低愈多,反之降低得愈少。方解石在矿区数量较少,三个样均产于主矿区东部接触带中,未受热液交代变质作用。D0034-1方解石产于粗粒大理岩中经受了热变质作用。PI-X和PI-12方解石产于方解石绿帘石云母化片岩中,偏光显微镜下呈眼球状斑晶,经受了构造动力变质作用。从表2看,D0034-1方解石的热分解峰顶温度最低,PI-12最高,这反映出热变质重结晶作用比弱动力变质作用更影响其热分解温度。3方解石晶圆a.白云石吸热峰顶温度为747~798℃、7