內(nèi)蒙古白云鄂博鐵鈮稀土礦床地質(zhì)特征及成因

內(nèi)蒙古白云鄂博鐵鈮稀土礦床地質(zhì)特征及成因

內(nèi)蒙古白云奧博特的h8白云巖補(bǔ)充了各種礦物，如鑄鐵和稀土。干擾黑云巖和稀土的空間分布不一致。這是沉積的主要原因，后通過熱液變質(zhì)補(bǔ)充。稀土是由富有細(xì)胞巖的巖石巖漿熱液從結(jié)構(gòu)空間中入侵白云巖，并與其重疊。白云石是鐵礦石和稀土礦石中的主要脈石礦物,方解石較少見。1白云巖的差熱測(cè)試在主礦區(qū),鐵礦和稀土礦石中,交代、變質(zhì)、蝕變現(xiàn)象復(fù)雜,白云石與鐵礦物及稀土礦物共生,挑選純凈的白云石較難;在鐵礦化、稀土礦化弱的白云巖中挑選白云石、方解石礦物可以保持樣品的純凈度。有代表性的部位:東部花崗巖與H8白云巖的接觸帶中的白云巖(PI-2);主礦西部白云巖(Z1-1)、主礦中部白云巖(Z1-8)、主礦北部與H4石英砂巖接觸的白云巖(D0018-1、D0056-3)。將白云巖磨碎,在雙目鏡下(10×4倍)肉眼挑選出純凈的白云石、方解石礦物做差熱分析樣品。將白云巖制成光薄片做電子探針成分(表1)。差熱曲線是用高溫差熱儀CR-G測(cè)試的,升溫速度20℃/min,DTA量程20mV,靈敏度50μV,走紙速度2mm/min;用在1200℃以內(nèi)加熱過的Al2O3作標(biāo)準(zhǔn)試樣,被測(cè)試樣均為15mg。純白云石的差熱曲線(圖1-a)產(chǎn)生兩個(gè)吸熱峰,720~800℃是白云石分解為CaCO3和MgCO3及MgCO3分解為MgO和CO2,其吸熱峰峰頂溫度為830℃;CaCO3在870~990℃分解,吸熱峰峰頂溫度為940℃。純方解石的差熱曲線(圖1-b)中,CaCO3在830~1020℃分解,吸熱峰峰頂溫度為960℃。白云石、方解石的差熱曲線(圖2)與純的(圖1-a、b)有較大的不同。白云石的吸熱峰峰頂溫度分別為756~798℃和798~835℃,MgCO3吸熱峰峰面積變小,峰頂溫度降低,兩者分別降低30~74℃、105~152℃。方解石的吸熱峰分裂為兩個(gè)小尖峰,峰頂溫度為842~907℃,降低37~98℃。2不同巖性礦物的熱分析白云石、方解石熱分解溫度的影響因素是多方面的,第一是樣品的純凈度,即樣品中有無其它雜質(zhì)(礦物)的存在,不同雜質(zhì)礦物的影響程度不同;第二是礦物的晶體中存在置換物,即多種金屬陽離子置換Mg和Ca改變了礦物的化學(xué)成分,影響熱分解溫度;第三是礦物的結(jié)構(gòu)成因產(chǎn)狀影響其熱分解溫度。為了避免樣品中存在雜質(zhì)礦物相,選取鐵礦化、稀土礦化弱甚至無的白云巖,在4×10倍的雙目鏡下挑選白云石和方解石作差熱分析。將主要研究礦物晶體中的置換量和成因產(chǎn)狀對(duì)熱分解溫度的影響。2.1熱分解溫度與a的關(guān)系黃伯齡曾提出,白云石中w(ZnO+PbO)=6.98%時(shí),其峰頂溫度降到700~800℃之間,CaCO3分解溫度仍在930℃左右。顧長(zhǎng)光也指出,白云石中含F(xiàn)e2+、Mn2+時(shí),FeCO3、MgCO3、CaCO3的吸熱峰峰頂溫度分別降低為670℃、740℃、810℃、910℃。從表1的化學(xué)成分看,將CaO+MgO或CaO與其它金屬氧化物總和ΣA(表2)進(jìn)行比較,Z1-1、Z1-8號(hào)白云石的ΣA最高,D0018-1、D0056-3號(hào)的ΣA最低,PI-1號(hào)的居中。ΣA愈低,則熱分解峰頂溫度高達(dá)835℃、793℃和830℃、798℃;ΣA高,熱分解峰頂溫度低達(dá)798℃、756℃。顧長(zhǎng)光提到Fe2+、Mn2+同時(shí)置換Mg2+,使得MgCO3分解峰更小、CaCO3的分解峰更提前,顯然他沒有提到Ca2+是否被置換。從Z1-1、Z1-8、PI-2分析,前二者的ΣA最高,但Z1-8的CaCO3分解峰頂溫度仍穩(wěn)定在830℃,MgCO3分解峰頂溫度降低15~19℃;而Z1-1的CaCO3、MgCO3分解峰頂溫度下降很多;PI-2的MgCO3分解溫度最低。瞿學(xué)良提出白云石熱分解首先生成CaCO3、MgO和CO2,其次CaCO3分解為CaO和CO2。如果ΣA主要置換Mg2+,那么白云石晶格中ΣA的半徑和最外層電子數(shù)不同,吸收熱量不同,ΣA的總作用使得Mg2+提早生成MgO;少量的ΣA置換Ca2+,多種配位離子的半徑大小不同,從而形成大小不等的空隙,有利于CO2的擴(kuò)散,加速CaCO3的分解,即熱分解溫度大大降低。綜上所述,白云石中金屬陽離子種類多,置換總量ΣA大,首先降低Mg2+生成MgO的溫度,其次降低Ca2+生成CaO的溫度,這與其分解反應(yīng)機(jī)理由界面收縮機(jī)理變?yōu)閿U(kuò)散控速機(jī)理密切相關(guān)。從表1與表2中方解石的成分進(jìn)行分析,CaO含量愈低,熱分解溫度高,反之愈低;PI-12與PI-X相比,ΣA愈高,熱分解溫度愈低,這與白云石的熱分解反應(yīng)機(jī)理一致。2.2熱液改造對(duì)白云石的作用主礦區(qū)白云石樣品有五個(gè),Z1-1號(hào)白云巖產(chǎn)于主礦西部,稀土礦呈細(xì)粒條帶或蜂窩狀,白云石與磁鐵礦呈較粗粒的自形半自形斑狀變晶結(jié)構(gòu);Z1-8號(hào)白云巖產(chǎn)于主礦東部,鈉閃石化、金云母化,白云石呈細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu),磁鐵礦呈粗斑晶、半自形晶,未見稀土礦化,是一種經(jīng)受堿質(zhì)熱液交代的白云巖。D0056-3、D0018-2號(hào)白云巖均產(chǎn)于主礦北部與H4石英砂巖接觸部位,白云石呈粗粒自形半自形結(jié)構(gòu),解理極發(fā)育,聚片雙晶發(fā)育,無稀土、鐵礦化,是一種熱變質(zhì)的大理巖。PI-2白云巖產(chǎn)于主礦東部花崗巖與白云巖的接觸帶部位,稀土呈較粗粒條帶,白云石呈較粗粒的,為半自形斑狀變晶結(jié)構(gòu),在4×10倍偏光顯微鏡下見少量白云石顆粒中包裹黑色鐵礦物粉塵,是一種典型的接觸交代變質(zhì)的白云巖。從表2看,白云石的熱分解溫度變化范圍不大,為798~830℃、756~798℃,反映出白云石后期變質(zhì)作用影響其熱分解溫度。PI-2、Z1-1號(hào)白云石峰頂溫度最低,經(jīng)受稀土熱液交代作用最強(qiáng);D0018-2、D0056-3號(hào)粗粒白云石經(jīng)受晚期堿質(zhì)熱液交代,未受早期稀土熱液交代,其熱分解溫度降低較少。據(jù)白云石的電子順磁共振譜顯示,Mn優(yōu)先占據(jù)Mg位置,其次占據(jù)Ca位置,未經(jīng)熱液改造的白云石中Mn2+(Mg)∶Mn2+(Ca)的比值為3.8,受熱液改者為58,即熱液改造有利于Mn2+從Ca位轉(zhuǎn)入Mg位置。根據(jù)這種結(jié)論可以推出,白云石經(jīng)受熱液變質(zhì)作用后,金屬陽離子更趨向于置換Mg2+位置,熱分解過程中MgO提早生成,有助于CaO提早生成。白云石經(jīng)受的熱液交代變質(zhì)作用愈強(qiáng),其熱分解溫度降低愈多,反之降低得愈少。方解石在礦區(qū)數(shù)量較少,三個(gè)樣均產(chǎn)于主礦區(qū)東部接觸帶中,未受熱液交代變質(zhì)作用。D0034-1方解石產(chǎn)于粗粒大理巖中經(jīng)受了熱變質(zhì)作用。PI-X和PI-12方解石產(chǎn)于方解石綠簾石云母化片巖中,偏光顯微鏡下呈眼球狀斑晶,經(jīng)受了構(gòu)造動(dòng)力變質(zhì)作用。從表2看,D0034-1方解石的熱分解峰頂溫度最低,PI-12最高,這反映出熱變質(zhì)重結(jié)晶作用比弱動(dòng)力變質(zhì)作用更影響其熱分解溫度。3方解石晶圓a.白云石吸熱峰頂溫度為747~798℃、7