白云鄂博群及白云鄂博稀土铌铁矿床成矿时代探讨
虽然姚德等人(1998)提出白云鄂博矿床的形成与陨石有关，但他们没有提供新的证据，认为白云石是陨石与海水相互作用形成的，也就是说整个矿体不是外来块体。而且在矿体下伏的砂岩中，可见明显的碳酸盐脉(墙)切穿地层，而碳酸盐脉(墙)两侧有明显的霓化作用，具有与主矿体相似的地球化学特征(张等，1998 b；；杨小勇等人，2000年；倪佩等，2003；杨等，2004；范等，2006)，表明主矿体与碳酸盐脉(墙)是同源产物，不存在外来岩石的可能性。
长期以来，地质学家和古生物学家的证据表明白云鄂博群并不早于震旦纪，而很可能是从震旦纪到奥陶纪(孙淑芬等，1992；张鹏远等，1993；乔秀夫等，1997；谭力可等，2000)。然而，地球化学家和同位素年代学家获得的同位素年龄从元古代到奥陶纪，大部分集中在中元古代。
另一方面，白云鄂博的成矿作用极其特殊，具有明显而独特的地球化学特征，如极高的Nb、REE、F-和CO2流体(热液或岩浆)。由于地质环境和构造属性随时间而变化，很难想象在不同的地质时代，同一地点能出现具有极其特殊特征的同一矿化。显然，白云鄂博矿床的多期成矿观点是不可信的。
本章将运用辩证的、系统的地质研究思想(胡，1983，1992；胡等，1992，2006)和逻辑常识(张，2006)，探讨白云鄂博矿床同位素年龄的意义和成矿年龄的最基本问题。
一、白云鄂博集团的时代
白云鄂博群主要分布在白云鄂博铁矿区的东西线上，东至锡林郭勒盟南部的化德县，河北省称化德群，西至达尔汗茂名联合旗熊堡子。自下而上可分为6个岩层，共15层，即H1 ~ H15，分别为杜拉哈拉组(H1 ~ H3)、尖山组(H4 ~ H5)、哈拉霍格特组(H6 ~ H8)、比鲁特组。此外，上部还有阿亚登组、阿勒呼都格组、胡和艾力更组，也划归白云鄂博群。内蒙古自治区区域地质(内蒙古自治区地质矿产局，1991)将最上部的阿勒呼都格组和胡和艾力更组划分为中、上奥陶统包尔汉图组。取消第七岩组阿亚登岩组，回到第六岩组上部，即呼吉尔图组。
白云鄂博地区只有6个下部岩层，分为15层，即H1 ~ H15。很多文献认为含矿白云岩等同于H8，但张鹏远等人(1993)详细研究后认为是等同的。
白云鄂博群的地质时代长期存在争议，曾多次变更:①李玉英等人在1957年创建该群时，将其划归元古界滹沱系；②1964年，内蒙古第一调查队在1: 20万区域调查时，根据地层中的Favositidae化石(有争议的蜂窝状珊瑚)划分为寒武纪-早志留世；③0966年在区域尺度1: 20万的商都片白云鄂博群阿亚登组(胡吉尔图组以上)发现头足类、腕足类和腹足类化石，改寒武纪-奥陶纪；④内蒙古自治区地质矿产局(1991)将白云鄂博群顶两组划为中奥陶世，其他岩组均划为中元古代长城系，取消第七岩组阿亚登岩组，划入第六岩组上部，即呼吉尔图组；⑤0994年地层清理时，1 ~ 6岩层划为中元古界-青白口系长城系；⑥内蒙古区域研究所一、二队恢复了阿亚登组，将都拉哈拉组和尖山组划归中元古界长城系；中部的哈拉霍格特组和比鲁特组属中元古界蓟县系。上白音宝拉格组、呼吉尔图组和阿亚登组属于新元古代青白口系。
孙淑芬(1992)和张鹏远(1993)在白云鄂博群尖山组(H4-H5)共发现微体化石10属33种，其组合特征以棘形类和球形类分子为主。棘球绦虫群中以Baltisphaeridium和Micrhystridium分子占绝对优势。微古植物一般为10 ~ 30μ m，除3个新种和4个未定种外，在云南昆明竹庙关山剖面下寒武统中发现9种，在苏格兰、格陵兰、挪威、加拿大和俄罗斯的下寒武统中发现6种。中国青白口系发现6种，俄罗斯奥陶系原发现5种。因此，孙淑芬(1992)认为“白云鄂博群尖山组微体化石分布于下寒武统且继承分子可达81%左右，层位较高的仅少数分子；因此，白云鄂博群尖山组在微体化石组合方面可与我国云南昆明的下寒武统及欧洲和北美部分地区的下寒武统进行对比。”张鹏远等(1993)把白云鄂博群放在寒武-奥陶纪。
谭力科等(2000)在商都阿古图站西五道湾剖面阿牙登组下部第4层发现了梅树村动物群8属8种(包括1个相似种和2个未定种):软舌螺:Conothecasubcurvata；软舌蜗牛；剑形的原赫特脊椎动物；；托雷勒氏菌。(未定)；棱形壳:棱形壳(未定种)。，宽带扁壳Lopochites latazonalis；有齿甲壳动物:逆寒武纪甲(相似种)，Ganloudina longispina；Carmen甲壳动物:Tannuolinamultifora，具有多孔的Tangnuoula壳和大量的海绵骨针(3属):原海绵动物。(未定种)，湖南海绵(未定种)Hunanospongiasp。和玻璃海绵(未确定的种类)。(以上化石均经云南省地质矿产厅蒋教授鉴定)。因此，认为阿亚登组中下部为寒武系是毫无疑问的，阿亚登组底部可视为震旦系-寒武系界线，下部呼格勒图组与阿亚登组呈整合接触，应视为震旦系地层。上部6 ~ 7层(北山剖面8 ~ 9号)属奥陶纪，其中6层已发现早奥陶世头足类、腕足类和腹足类。
包括笔者在内的课题组(乔秀福等，1997)认为白云鄂博东南20多公里处的原沙林湖洞组相当于白云鄂博群的下部，将其改为沙林湖洞群。在希林呼东群顶部发现了微晶丘，其特征与白云鄂博含矿白云岩的宏观特征非常相似，因此认为它们可能是等时的。也就是说，林夏的湖东群相当于白云鄂博群的H1 ~ H5。同时，在吉林森林的洞穴群中发现了三叶虫碎片、微体化石和几丁质虫。①在西林湖东剖面10层上部，即DSl顶部含石英砂的微晶灰岩薄片中，发现有十几个微小的生物碎屑颗粒，呈弧形，部分呈波浪状，碎屑外壳一侧有深色粉状铁边。当周围的石膏已经结晶成细晶时，仍保持原有的生物玻璃纤维结构，在正交偏振下呈现示踪消光。这种构造结构是典型的三叶虫碎屑(图5-65433 ②在靠近底部的板岩夹层中，发现了微体化石和几丁质化石:Lophophorium sp .，LeiopsophosphaeraSimplesin，Leiopsophosphaerasp。，小孢子菌属...洛磷藻简单带绦虫。属于寒武纪的分子。③在下部黑色结构灰岩中，有:微纹石竹。1，微孢子虫。2、盾壳霉、磷磷菌。，微浓缩sp。Goniosphaeridiasp。，Goniosphaeridiasp。，Baltisphaeridium solidium(Sin 1962)Fu，Ancyrochitinasp。，Rbabdochitinasp。，Cyathochitinasp。。④有:(？)Rbabdochitinasp。，Goniospheridiasp。，Leiopsophosphaerasp。。中下部多刺疑似种和几丁质类昆虫应属于早奥陶世分子。
图5-1鳃森林湖东群发现三叶虫碎屑(引自乔秀福等，1997)
左图:岩石切片中微小的三叶虫碎片(箭头所示)。图中可见细裂纹切断三叶虫碎片，单极化，标尺长度为0.15mm；；右图:三叶虫碎屑，具有玻璃纤维结构，深色部分为混合泥和铁杂质。单极化，比例棒长0.52毫米。
综上所述，白云鄂博群归入中元古代的唯一依据是成矿作用的同位素年龄。然而，这是很难避免这些古生物证据。
二。矿化同位素年龄
锆石SHRIMP和D-TMSU-Pb法
范等(2002)测得白云鄂博矿区波罗头山南侧碳酸盐脉中5个锆石的U-Pb等时线年龄为2070±33Ma，应代表锆石的结晶年龄，即碳酸盐墙的侵位年龄。范等(2006)利用同位素稀释质谱法(D-TMS)测定武堤碳酸盐岩岩石壁中三个锆石的U-Pb等时线年龄为1416 77ma，另一个锆石的年龄为1925 8Ma。笔者认为较老的1925±8Ma年龄应代表围岩捕获锆石的年龄，范等(2002)获得的2070±33Ma年龄也是围岩捕获锆石的年龄，而碳酸盐岩岩壁的侵位年龄可能约为1400Ma。
刘玉龙等(2006)测定了四个碳酸盐岩脉(笔者称之为碳酸盐岩脉)的年龄:①锆石SHRIMP U-Pb下交点年龄为1984 180ma，锆石SHRIMP上交点年龄为2085±330ma；②锆石Shrimp上交点年龄为2035 565438。③锆石D-TMS上交点年龄为1934±64ma；④整个碳酸盐脉的Pb-Pb等时线年龄为65438±0236±300Ma。认为2.0Ga左右的年龄代表碳酸盐脉的形成，而1236±300Ma代表裂谷的活化。
(2) Sm-Nd时代
据了解，该文献主要由张研究员撰写或与其合作撰写。但是年龄差距还是蛮大的(表5-1)。虽然主要集中在1.2 ~ 1.6 Ga，但也有不少超过4亿年、8亿年、1亿年的数值。
曹荣龙等人(1994)给出了三个等时线，其中两个平行且非常接近；另一种只是这两条线外的两点(很近)加上线上的两点，而作者并没有给出线上两点选择的任何理由，所以实际上可以说这条线是唯一的，应该取消。
张等(1994)认为稀土的来源是从变质(交代)亏损地幔中分离出来的富含CO2、F、碱金属和稀土元素的流体，在1298Ma左右上升成矿。
(3)再Os时代
刘兰生等人(1996)测得辉钼矿Re-Os模式年龄为439±8Ma，笔者认为这代表了流行观点认为的晚期成矿年龄。
刘玉龙等人(2005)确定黄铁矿的Re-Os等时线年龄也是439±86Ma，也解释为晚期年龄。
(4)其他年龄
刘玉龙等人(2001)确定了宽沟北H8灰岩的年代。结果是，由于体系中铀的明显过剩，U-Pb体系无法给出等时线年龄，而Pb-Pb等时线年龄误差较大，数据选择不同可以得到两个年龄:1500±400Ma和820。
刘玉龙等(2005)尝试了白云鄂博矿床白云石稀土矿中12单颗粒独居石的U-Th-Pb-Sm-Nd同位素联合定年。铀含量太低，U-Pb系统不能给出等时线。8个独居石钍铅系统的等时线年龄为1231 200ma。
表5-1白云鄂博矿床Sm-Nd法成矿年龄测试结果
①黄河矿，钠长石，钠长石，钠长石。②独居石、氟碳铈矿、黄河矿、易溶石、闪石、钠闪石、霓石、磷灰石有65，438+00，其他4个样品数据来自Nakai等，65，438+0989。作者给出了三条等时线，其中两条平行且非常接近；另一个就是这两条线外的两点(很近)加上线上的两点。其实只是两点联系。线外的两点要取消为异常点，这样就取消了这条线，所以只列出两条线。③全岩、白云石、萤石、磷灰石、独居石。
赵敬德等(1991)测得10碱性角闪石的K-Ar或Ar-Ar年龄约为820 ~ 396±4ma；独居石等10稀土矿物的Th-Pb模式年龄、矿物等时线或内等时线年龄为596±3 ~ 407±12ma。
三。讨论
(1)生物地层学
根据地层古生物，白云鄂博群的时代应为震旦纪至奥陶纪。
(2)铀铅年龄
从上述文献可以看出，用于锆石U-Pb定年的锆石均采自碳酸盐脉，范等人(2002)样品所在的碳酸盐脉均位于白云鄂博群下伏的变质岩或H1 ~ H4砂岩中。虽然它们可能具有岩浆锆石的特征，但很难排除它们来自源砂岩或变质岩。众所周知，白云鄂博矿床的矿体中很少见到锆石，而且富钍贫铀。碳酸盐脉与矿体具有相同的地球化学特征，很难大量产出锆石。作者认为含矿白云岩是热水沉积形成的，碳酸盐脉是同源热液交代变质岩或砂岩形成的(张等，2005)。碳酸盐脉中的锆石是变质岩或砂岩中的锆石，可能被热水改造，其年龄比含矿白云岩的年龄大是正常的。现在测得的年龄能否代表锆石受成矿热液作用的转化时间，恐怕还得找旁证来支持。
(3) Sm-Nd年龄
Sm-Nd模式的报道年龄集中，tDM大于1.6 GA，Tchur大于1.2 GA；。但是等时线的年龄相差很大，从1.7Ga到0.4Ga，同一作者张先生的数据也在近1.6Ga到0.8Ga之间，而且很多等时线本身的年龄就有很大的误差(表5-1)。
刘玉龙等(2005)指出，白云鄂博矿床的特征是轻稀土含量高，Sm/Nd值低，大多数样品低于0.05，这是大多数测年结果误差大、等时线线性差的原因。查阅这些Sm-nd测年原始数据(表5-2)，可以发现大多数样品的Nd值小于8%，在70个来自含矿白云岩或矿石的样品中，只有7个样品的Nd值147Sm/144Nd大于8% (3。许多低于5%(图5-2b)。另外，147Sm的半衰期很长-106.0ga，所以从147Sm开始衰变的143Nd与非放射性的143Nd进行比较。份额很小。已知λ(147 sm-143Nd)= 6.54×10-12A-1，N (143Nd *)是1.53Ga后衰变形成的目前143 Nd占12.18%因为大部分样品的n (147sm)/n (144Nd)小于0.08，所以即使假设白云鄂博是在150万年前矿化的，现在测年的大部分样品中143Nd*的放射性成因也只占全部143Nd。
。所以，大的误差是不可避免的。
基于白云鄂博是单次矿化的认识，可以假定白云鄂博矿床的钐和钕具有相同的来源和相同的时间，因此我们试图收集98个原始数据，其中70个来自含矿白云岩或矿体，25个来自上覆板岩，3个来自下伏碳酸盐脉(表5-2)。它们混合在一起，用Isoplot程序计算。其中有一个笔误(来自张等，1997，一个暗色板岩样品，147Sm/143Nd在数据表中是0.01134，但在等时图上却位于0.65438。分析认为后者合理)，另外两块(均来自曹荣龙等人，分别为1994)弃用。96 Sm-Nd数据可以拟合成R=0.96325，斜率= 0.00739的直线，得到年龄t = 1125.8±32.5Ma(λ= 6.54×10-65438+5-2a-65448)。
如果只用70块含矿白云石或全岩或独居石、氟碳铈矿、黄河矿等含稀土矿物，两个样品距离等时线较远，其余68块要组合成一条直线，R=0.88631，斜率= 0.00700，年龄t = 1066.6 68.8 Ma。
如果只用25块板岩(全岩)样品，结果是R=0.96642，斜率= 0.00809，年龄t = 1232.0 68.5Ma(λ= 6.54×10-12A-65438+。
从图5-2a可以看出，所有数据点都接近于一条直线(除了两个异常样本)。
但如果将数据分为含矿白云岩(图5-2b)和上覆板岩(图5-2c)两组，上覆板岩早于下伏白云岩或矿体，这显然与地质事实不符:如果白云岩和矿体是热水或海底火山沉积的，那么明天晚上板岩一定在白云岩和矿体中；如果白云石和矿体是岩浆侵入或热液交代，那么上覆板岩中的稀土应该是与它们同源同生的。因此，这可能是由较大的误差造成的。同时我们注意到，张等人(1997)将他们的25个数据按富钾板岩、暗色板岩、变质火山岩分为三组，得到的三个年龄值互不相同，自身误差也较大。
图5-2基于已发表的白云鄂博Sm-Nd年龄原始数据的等时线图。
a-所有98个数据；B-70含矿白云岩或矿体的全岩、矿石或单矿物数据；来自上覆板岩的c-25全岩数据。图A中▲和▲的数据是异常数据，没有参与等时线计算。
表5-2公布了白云鄂博矿床成矿年龄Sm-Nd同位素测试原始数据表。
①该数据在原始数据表中为0.01134，与本文所做的所有数据投影中的等时线相差甚远；但在原文等时图上位于0.1134附近；推断表中数值为作者笔误，现更正为0.1134。
但无论如何，这种多样本混合计算揭示了一个事实，即Sm-Nd同位素时钟只启动过一次，之后就没有重置过。启动时间约为11亿年。
因此，可以认为Sm-Nd同位素时钟起始于t = 1125.8±32.5Ma，后续的地质作用，无论是岩浆作用还是热液(水)作用，都不会再扰动Sm-Nd同位素时钟。即1125.8±32.5Ma只是Sm-Nd源区分离的时间，与后续成矿过程无关。但是很难解释这种地质作用有多强。著名Sm-Nd同位素专家张等人(1994)曾“倾向于认为稀土可能是1670Ma左右从变质(交代)亏损地幔中分离出来的富含CO2、F、碱金属和稀土元素的流体，似乎可以修改移植到本书中。”而我们三种算法的εNd值都是负值，说明稀土最初的源区可能是地壳，需要专家解释。
(4)再Os时代
两个文献的Re-Os年龄，一个是辉钼矿的模式年龄，一个是黄铁矿的等时线年龄，但都是异常重合，都是439Ma，只是误差不同。这个年龄与古生物化石的证据一致。虽然作者都认为是晚期成矿时代，但很可能是真正的成矿时代。
刘兰生等人(1996)描述“辉钼矿开采自白云鄂博矿区东采场，含辉钼矿的矿石矿物有白云石、萤石、钠长石、分解矿、锆石、辉钼矿、黄铁矿和黄铜矿。这种矿石似乎属于白云石型铌稀土矿石类型。从显微镜上看，辉钼矿...出现在萤石和白云石矿物周围的薄片中及其裂缝中。可见该矿物无后期特征，是一种与萤石、白云石共生的成矿矿物。事实上，白云鄂博中有相当多的硫化物与稀土、铌、铁矿物共生，包括辉钼矿。
刘玉龙等(2005)在样品描述中指出:“在白云鄂博矿床中观察到三种黄铁矿:①黄铁矿嵌布在各种矿石中；②黄铁矿与磁黄铁矿共生；(3)与重晶石共生的块状黄铁矿”。作者采集了与重晶石伴生的黄铁矿，重晶石呈块状，与黄铁矿密切接触。脉中有霓石和磁铁矿、氟碳铈矿、独居石、磁铁矿和萤石产出，黄铁矿也形成细脉。稀土矿物和磁铁矿也产于含黄铁矿的矿脉中，成矿作用不能是多阶段的(见本章第一节)。而且白云鄂博矿床的矿物组合有一个重要特征，就是下部由赤铁矿-重晶石等高氧化条件组成，上部由磁铁矿-硫化物高还原条件组成，两种组合是连续过渡的。在作者的样品中，重晶石与磁铁矿和硫化物共存，仍然是白云鄂博矿床的典型组合。作者将这一年龄解释为主成矿期后地壳引起的热扰动事件，不符合一般规律。其实这个时代还是成矿时代。
四。结论
(1)收集并重新计算了已发表的Sm-Nd同位素年龄原始数据。含矿白云岩的形成或成矿时间为1066.6±68.8Ma(r = 0.8861)。25个样品上覆板岩的形成时间为1232.0±68.5Ma(r = 0.96642)。但这与数据本身是矛盾的，无法得到其他证据的支持，应该放弃。
(2)综上所述，白云鄂博矿床的成矿时代应晚于或等于1125.8±32.5Ma(SM-Nd同位素时钟开始)，早于或等于439±86Ma(矿体中硫化物形成)。如果结合古生物证据，假设Sm-Nd同位素时钟“非常坚固”且难以重置，则可以认为成矿年龄为439±86ma(或乐观地为439±8Ma)。存在的问题是1125.8±32.5Ma代表什么地质意义，是什么地质作用导致Sm-Nd同位素时钟在此刻启动。