Question

白云鄂博式铁铌稀土伴生萤石矿床

Answer 1

典型矿床：白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床

一、矿床概况

1.矿床名称

内蒙古自治区白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床。

2.地理位置

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床分为主矿、东矿、西矿和东介勒格勒4个矿段。位于内蒙古自治区包头市白云鄂博铁矿区，地理坐标：东经109°58′06″，北纬29°27′53″。

3.矿床类型、资源储量、规模、品位、勘查程度和开发情况

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床，主要矿产为铁、铌、稀土，萤石为伴生矿产。

该矿床成因类型为沉积交代型。

1927年，丁道衡随中瑞西北科学考察团到西北考察，取道乌盟草原，发现了白云鄂博铁矿。1950年至1954年，地质部四一二地质队对该矿床主矿、东矿、西矿进行了勘探，对东介勒格勒矿段进行了普查。

1956年该矿山开采之后，中苏合作队和地质部一零五队又先后对矿床中的稀土、稀有元素做了研究工作。1975年至1977年，包头钢铁公司勘探队等单位进行了补充勘探工作，提交了《白云鄂博铁矿主东矿储量计算说明书》，估算了主矿、东矿铁矿资源量，提交了一个大型铁矿。

1978年至1980年中国有色金属工业总公司内蒙古地质勘探公司对白云鄂博西矿进行了勘探，提交了《内蒙古自治区包头市白云鄂博铁矿西矿地质勘探报告》，提交了铁矿石储量、伴生稀土矿储量、伴生和共生铌矿储量。

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床的勘查工作未估算伴生萤石矿资源量。

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床目前正在开采。

4.所属Ⅲ，Ⅳ级成矿区带

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床位于Ⅲ级成矿区带Ⅲ-58-①华北陆块北缘西Au-Fe-NbREE-Cu-Pb-Zn-Ag-Ni-Pt-W-石墨-白云母成矿带，白云鄂博-商都Au-Fe-Nb-REE-Cu-Ni-Pt成矿亚带。

5.区域成矿地质条件

（1）大地构造位置

该矿床所在大地构造位置属华北陆块区，矿床位于天山-阴山纬向构造带中段，白云鄂博复背斜构造带中。

（2）区域地层

区域上出露的地层和岩性有太古界二道洼群绿色结晶片岩，元古界白云鄂博群变质岩，志留系和石炭系浅变质岩，侏罗系沉积岩和火山岩系及新近系和第四系。区内地层强烈褶皱变质，断裂发育，岩浆岩多种类、多期次侵入，地质情况异常复杂。

（3）区域构造

区内褶皱有加里东期早中期褶皱、加里东期晚期褶皱和华力西期中晚期褶皱。

区内断裂构造发育，后期对早期断裂有继承，有切割。加里东期以东西、北西、北西西、南北向逆断层为主，正断层次之，还有平推和性质不明断层。华力西期主要是北东、北北东向逆断层或逆掩断层。燕山期除继承和发展早期断裂外，见有北北东向平推断层。以加里东期和华力西期断裂与金属矿产关系密切。

（4）区域岩浆岩

岩浆岩分布广泛，分4期14次侵入。加里东期中期为一次侵入，岩性为超基性岩，多呈岩脉产出，侵入于白云鄂博群。加里东期晚期分3次侵入，岩性为压碎、破碎花岗闪长岩、黑云母花岗闪长岩、斜长角闪岩和斜长花岗岩，其中斜长角闪岩和斜长花岗岩侵入于白云鄂博群。华力西期中期分5次侵入，岩性为中细粒花岗闪长岩、黑云母花岗闪长岩、斑状黑云母花岗岩、黑云母二长花岗岩。华力西期晚期分6次侵入，主要岩性为斜长角闪岩、闪长岩、石英闪长岩等。

（5）区域变质岩

分为接触变质岩、混合岩、动力变质岩和区域变质岩。接触变质岩为角岩、板岩和矽卡岩。区域变质岩为片岩、云母石英片岩等。

二、矿床地质特征

（一）矿区成矿及控矿地质条件

1.地层

矿区出露地层有元古界白云鄂博群、火山岩系、古近系和第四系（地质部四二一地质队，1954；包头钢铁公司勘探队，1977；中国有色金属工业总公司内蒙古地质勘探公司，1987）（图10-1）。

图10-1 白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床地质图

1—白云鄂博群第一岩段；2—白云鄂博群第二岩段；3—白云鄂博群第三岩段；4—白云鄂博群第四岩段；5—白云鄂博群第五岩段；6—白云鄂博群第六岩段；7—白云鄂博群第七岩段；8—白云鄂博群第八岩段；9—白云鄂博群第九岩段；10—花岗岩；11—闪长岩；12—混合岩；13—铁矿；14—推测逆断层；15—地质界线；16—推测地质界线；17—推测正断层

白云鄂博群 白云鄂博群与其上部火山岩系及古近系红层呈不整合接触，已出露的岩层总厚度大于3000m，岩层一般为东西走向。受强烈褶皱及断裂作用，这一地区的主要岩石为石英岩、板岩、白云岩及石灰岩。按岩性自下而上分为9个岩段，即H1～H9。

H₁：暗色板岩、粗粒石英岩，上部为灰白色粗粒长石石英岩，厚198m。

H₂：块状中细粒白色石英岩，层理不明显，厚277m。

H₃：下部为黑色板岩，上部为黑色及灰色板岩，局部夹紫黑色铁质细条，厚454m。

H₄：下部为灰黑色中粒石英岩，中部为灰色长石石英岩与灰黑色板岩互层，上部为灰黑色石英岩，厚293m。

H₅：灰黑色薄层板岩，上部含有石灰岩及砂岩薄层，厚178m。

H₆：下部为灰黑色细粒钙质石英岩，上部为棕色、灰色长石石英岩。厚308m。

H₇：灰色、灰黑色板状含石英颗粒、含泥石灰岩及灰白色粗粒含长石石英岩。厚433m。

H₈：深灰、黑色板状泥质石灰岩，本层分布范围较广。在背斜南部出露者，岩性为白色或淡棕色结晶白云岩，并略呈片状构造。白云岩的分布与铁矿分布有着密切关系，是铁矿赋矿层位。白云岩大部分均受矿化作用的影响而呈棕色，其中大部分含稀土矿物及星散状萤石。厚524m。

H₉：石英岩板岩。本层分布广，北部岩石主要为灰黑色薄层板岩，厚度变化大。南部岩石主要为黑色致密硅质板岩，岩层中常夹有白云岩的薄层或透镜体。本层与花岗岩接触处，常受热力变质作用形成角页岩，出现黑云母、红柱石、堇青石等变质矿物。

火山岩系 火山岩系分布于矿区北部，露头呈北西西-南东东向延展，覆于白云鄂博群H₈，H₉之上，与其呈不整合接触。下部主要为安山岩、石英安山岩，上部主要为流纹岩，局部地区见火山集块岩，岩石风化程度较高。该火山岩系不整合覆于白云鄂博群之上，但为花岗岩所侵入，其形成时代应晚于白云鄂博群，而较花岗岩形成时间略早。

古近系 出露在矿区北部凹地中，为红色地层，主要为砾岩、砂岩和页岩。岩石疏松，未受剧烈的挤压及变质作用。

第四系 主要为冲积物、坡积物，厚度变化较大，一般在11～300m之间。

2.构造

褶皱 白云鄂博附近为一大复背斜，轴向东西。由于错综的逆断层，使构造更加复杂，大背斜中的小背斜和小向斜也呈各种各样的形式出现，因地段不同，其倾斜方向和倾角也有不同。矿区内主要有宽沟背斜、北部向斜、南部向斜等褶皱构造。

南部向斜 宽沟背斜南翼岩层，由老而新，至主矿、东矿之南，H₈岩层重复出现，造成以 H₉硅质板岩为轴部的向斜构造，轴向东西，铁矿即赋存于向斜两翼的白云岩中。

断层 矿区内断层发育，主要为东西向逆断层和南北向横断层。逆断层有宽沟背斜北翼逆断层、宽沟背斜南翼逆断层、南部向斜南翼逆断层。宽沟背斜北翼逆断层，断距极大，整个白云鄂博群中部的岩层均受此断层影响而缺失。宽沟背斜南翼逆断层之东段南支断层，东起巴音博格都北部，向西经过主矿体、东矿体至乌托乌花与北支断层合并。断层从H₄与H₈之间通过，使H₄与H₈之岩层断失。

由断层破碎带中所见到的显著交代作用和铁矿矿化及矿体并未受断层影响等事实证明，白云鄂博矿区的主要断层及主矿西部之横断层形成于成矿作用之前。铁矿及其围岩白云岩都呈东西向分布，矿体附近无显著的东西走向断层，据此认为矿体分布与东西向的褶皱有关，特别是白云岩的紧密褶皱及其延展方向有关系（地质部四二一地质队，1954）。

3.岩浆岩

矿区内岩浆岩主要为侵入岩，位于矿区的南部和西部，主要岩性为花岗岩、片麻状花岗岩、闪长岩和酸性岩脉。

花岗岩体以岩盘、岩株出露于矿区南部及矿区以西以北外围，侵入于白云鄂博群及火山岩中，一般东西向延长。矿区南部花岗岩与白云鄂博群的接触地区有混杂岩带出露。

4.变质岩

白云鄂博附近的白云鄂博群曾受过轻微的区域变质。由于花岗岩所产生的混合作用、热力变质及广泛的交代作用，致岩石原有的轻微区域变质现象，均被后期作用所掩盖。

5.围岩蚀变

主要的围岩蚀变有铁矿化、钠闪石化、霓石化、萤石化、长石化、云母化。随着岩性的不同和距离铁矿体的远近，蚀变种类和强弱程度也有所差异，一般近矿围岩蚀变作用强，铌、稀土含量高，远矿围岩蚀变和矿化作用弱。

（二）矿床特征

1.矿体特征

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床分为4个矿段，即主矿、东矿、西矿和介勒格勒矿（图10-1）。主矿和东矿每个矿段只有一个矿体，西矿分为11个矿体。矿体均赋存于白云鄂博群H8岩段中。

主矿矿体：矿体东西延长1250m，南北宽415m，向下延伸达970m，为本区最大矿体。矿体走向近于东西，倾向南，倾角45°～57°。矿体呈豆荚状，中部宽，向两端逐渐变窄，上部宽，向下逐渐尖灭。纵向上，因夹层形成矿体的分叉现象，夹有一个含铁矿的云母岩萤石带。

萤石带构成主矿主要夹石，地面、地下分布极广（图10-2）。

图10-2 白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床主矿剖面图

1—表面堆积；2—铁矿碎块堆积层；3—第四系；4—铁矿；5—褐铁矿；6—菱铁矿；7—萤石带；8—钠角闪石岩；9—钠辉石岩；10—钠长石岩；11—白云岩；12—石灰岩；13—云母岩；14—板岩；15—基性岩脉

东矿矿体：矿体东西长1200m，南北最宽350m，向下延伸（斜深）400～800m，为本区第二大矿体。矿体倾向南东，倾角58°。矿体西段窄，东段宽。矿体东段出现分叉尖灭。东段矿体夹有一个含铁矿的钠辉石岩萤石带。

2.矿石特征

（1）矿石自然类型

矿石自然类型主要为块状、条带状、层纹状和浸染状矿石。

块状矿石 主要由铁矿矿物组成，仅含少量脉石矿物，大致相当于高品位矿石，包括磁铁矿石、赤铁矿石、假象赤铁矿石。

条带状、层纹状和浸染状矿石 由于脉石矿物的增加，大致相当于中低品位矿石，一般含有相当数量的稀土矿物，根据其他主要脉石矿物的种类及含量，可以进一步分为富萤石的矿石、富钠辉石的矿石、富钠角闪石的矿石、富云母的矿石和富白云石的矿石。

富萤石的矿石：含萤石、稀土矿物较多，矿石主要呈层纹状和条带状。

富云母矿石、富白云石矿石：含云母、白云石，均含有萤石。

（2）矿石工业类型

按全铁含量分为高品位矿石、中品位矿石、低品位矿石3种。中品位矿石又分为中品位萤石型矿石、中品位钠辉石型矿石。低品位矿石含脉石矿物较多，其中以萤石、钠辉石、稀土矿物为最主要。其工业类型又分为低品位萤石型矿石、低品位钠辉石型矿石。

（3）矿石结构、构造

矿石结构 粒状、柱状、半自形晶和粒状变晶结构等。

矿石构造 块状构造、条带状构造、层纹状构造和浸染状构造。

萤石一般呈粒状，偶见立方体。颜色淡紫至黑紫，无色者偶也见之。在磁铁矿中的萤石，常充填于磁铁矿晶粒之间，也常与鳞片状赤铁矿、重晶石、稀土矿物呈层纹状、条带状产出。

（4）矿石矿物组成

主要有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、磷灰石、黄铁矿、方铅矿、重晶石、白云石、方解石等，矿石中含有大量稀土矿物、萤石、钠辉石、钠角闪石、云母等。

萤石在矿体中普遍存在，随矿石品位增高而逐渐递减。局部富集呈萤石带，形成夹石。在上下盘矿体部分含量较高，中心部分及矿体外围含量较低。据大量标本鉴定结果，高品位矿石中萤石含量在10%以下，中品位萤石型矿石中含量10%～18%，低品位萤石型矿石中含量15%～24%。

三、矿床成因与成矿模式

（一）矿床成矿及控矿因素

1.地层对成矿的控制

白云鄂博铁矿均赋存于白云鄂博群H₈岩段中，在其他岩性段中未见大的矿体存在。

2.岩性对成矿的控制

白云鄂博铁矿均赋存于白云鄂博群H₈岩段白云岩中。而在其他岩性段中未见矿体存在，矿体严格受白云岩控制。

3.侵入岩对成矿的控制

本区铁铌稀土伴生萤石矿床的成矿地带与其南之花岗岩基边缘大致平行；在花岗岩体中也见有稀土矿物褐帘石细脉，说明稀土元素可能来自花岗岩；矿体和围岩中有大量含钠矿物，可能与富钠酸性或偏酸性岩浆有关。东介勒格勒的花岗岩中含有萤石颗粒，说明本区含萤石矿床与花岗岩有密切的成因关系（李毓英，1959）。

（二）矿床地球化学特征

1.硫同位素

为探讨白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床的成因，许多学者做了大量的硫同位素测定工作。1979年，杨风筠做了主矿、东矿矿体的方铅矿、黄铁矿硫同位素测定，主东矿铁矿体δ³⁴S=-3.7‰～+7.8‰，平均δ³⁴S=2.93‰。西矿δ³⁴S=-4.2‰～+4.0‰，平均δ³⁴S=0.52‰。认为白云鄂博矿床硫化物的成因明显的不同于³²S大量富集的变化范围较宽的典型生物型的硫化矿物，也不同于绝大部分的硫来自海水硫酸盐的海相沉积硫化物，其中硫和一部分成矿物质主要来自深部，并可能与火山成因有关。白鸽等认为可能是与海相火山喷溢作用有关（白鸽等，1983）。

赖小东等（2012）做了该矿床白云岩的硫同位素分析，其结果为全岩的硫同位素组成在硫同位素分布直方图中出现两个比较明显的峰值，一个在0‰左右，平均值为+0.02‰，具有深源特征；另一个在+8‰左右，平均值为+6.88‰，明显高于幔源硫。认为全岩及硫化物的硫有两个来源：地幔和海水。

2.稀土元素

白鸽等（1983）认为白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床的稀土元素球粒陨石标准化形式为中等分馏程度的富集型，轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损，略具负铕异常。

（三）成矿时代

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床的成矿时代有着不同认识。章雨旭等（2008）认为白云鄂博矿床的赋矿围岩为白云鄂博群中部的白云岩，成矿年龄必定晚于白云鄂博群赋矿白云岩及其下伏岩层的年龄。

白云鄂博群H₈岩段白云岩的成因，有着不同的观点。周振玲等（1980）、刘铁庚等（1985）、认为是岩浆碳酸盐岩。曹荣龙等（1994），杨晓勇等（2010），孟庆润等（1982，1992）认为白云岩是沉积成因。孟庆润等（1982）通过大量野外和室内工作，认为该层白云岩有一定的层位，与上覆下伏岩层整合接触，是一套连续、渐变过渡的沉积。岩层中残留一些原生的沉积构造如微波状纹理、水平条纹构造、条带状构造、包卷层理和原始沉积的生物碎屑结构、亮晶藻鲕内碎屑结构及含陆源碎屑结构等，在白云岩中发现有蓝绿藻的藻灰结核、菌藻类化石和孢子化石等，认为该层白云岩属于沉积形成。

孙淑芬（1992）、乔秀夫等（1997）根据地层中的古生物证据认为白云鄂博群形成时代不早于震旦纪，可能是震旦纪至奥陶纪。

章雨旭等（2008）对收集到的白云鄂博矿床矿石、矿物及碳酸岩墙和上覆板岩的Sm-Nd年龄数据进行了计算和分析，认为可以采用白云鄂博矿床辉钼矿的Re-Os模式年龄（439±8Ma）或黄铁矿Re-Os等时线年龄（439±86Ma）为白云鄂博的成矿年龄，时代为寒武纪—奥陶纪。这与赋矿地层的古生物化石年代相符。

（四）成矿作用及成矿模式

关于白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床的成因，有着不同观点，主要有①沉积成岩，后期热液交代（李毓英，1959；孟庆润等，1992）；②与碳酸岩岩浆侵入作用有关（周振玲等，1980；刘铁庚，1985；杨学明等，1998）；③幔源碳酸岩流体喷溢同生沉积及富稀土地幔流体对沉积碳酸盐岩的交代成矿（白鸽等，1983）；④海相火山碳酸岩岩浆成矿-火山沉积成因（袁忠信，2012）；⑤同生沉积成矿，又有后期叠加的交代成矿（曹荣龙等，1994；杨晓勇，2010）。

笔者认为白云鄂博H8白云岩的宏观沉积证据充足，又有流体交代作用证据，同意并采用白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床为同生沉积成矿，又有后期叠加的交代成矿的观点。

寒武纪至奥陶纪，白云鄂博地区地壳拉张裂陷形成断陷盆地，来自地幔的富稀土铌铁等成矿物质的碳酸盐流体沿断裂上升，在海底断陷盆地发生海底喷气-沉积，形成碳酸钙和铁铌稀土的沉积物，由于碳酸钙的沉淀，卤水中Mg²⁺浓度增高，大部分泥晶方解石受镁的同生交代转变为白云石，形成微矿化白云岩和矿化白云岩。

在后期的变质变形过程中，原生沉积的赤铁矿发生重结晶变为磁铁矿，同生成矿物质向褶皱的轴部集中，形成厚大铁铌稀土伴生萤石矿。

燕山期，随着花岗岩的侵入，矿床受到改造，形成现今之面貌。

四、区域成矿要素

1.白云岩

白云鄂博铁铌稀土伴生萤石矿床赋存于白云岩中，白云岩是该类型萤石矿床的必要成矿要素。

2.地层

该类型矿床受白云鄂博群H₈岩段控制，其他岩段未见矿体存在，白云鄂博群H₈岩段是该类型萤石矿床的区域成矿必要要素。

3.侵入岩

侵入岩在该类型矿床的后期改造中起到了一定作用，是该类型矿床区域成矿的重要要素。