张拴宏等-ESS：从基底岩系热年代学角度解读白云鄂博超大型稀土矿床的成因及后期改造

　　位于华北克拉通北缘的白云鄂博矿床是世界最大的火成碳酸岩型轻稀土矿床。尽管大多数学者认为白云鄂博超大型稀土矿床的形成与中元古代13.0亿年左右火成碳酸岩密切相关，但由于白云鄂博矿床的矿石结构及主要稀土矿物（独居石、氟碳铈矿）的Th-Pb年龄非常复杂，导致了对白云鄂博超大型稀土矿床成因及成矿时代的长期争议。近年来的研究结果表明，白云鄂博矿区独居石、氟碳铈矿等稀土矿物新元古代-晚古生代的Th-Pb年龄可能与古生代期间强烈的热改造有关，但关于成矿后热改造的原因仍不清楚。

　　中国地质科学院地质力学研究所张拴宏研究员等对横穿包头-白云鄂博近S-N向剖面及其周边前寒武纪结晶基底岩系、中元古代-早古生代变质沉积岩及晚古生代岩体开展了系统的40Ar/39Ar热年代学分析。分析结果表明，位于华北北缘陆缘弧上的基底岩系及中元古代-早古生代变质沉积岩均具有与晚古生代岩体相似的晚古生代-早中生代角闪石、黑云母及白云母40Ar/39Ar冷却年龄，而位于华北北缘陆缘弧南侧大青山地区的前寒武纪基底岩系则具有古老的前寒武纪40Ar/39Ar冷却年龄（图1），这一分析结果与项目组前期对华北克拉通北缘东段前寒武纪结晶基底岩系的热年代学分析结果非常相似。40Ar/39Ar热年代学及温压计算结果显示，白云鄂博及其周边中-上地壳晚古生代期间具有异常高的地温梯度，可高达50.0±8.3至88.3±8.3C/km。由于独居石、氟碳铈矿等稀土矿物受热后极不稳定，华北克拉通北缘晚古生代期间异常热的中-上地壳可能是白云鄂博超大型矿床晚古生代期间强烈改造的最主要原因。这种异常热的中-上地壳一方面导致了白云鄂博矿区稀土矿物年轻的Th-Pb年龄，另一方面也导致了稀土矿物的重结晶及二次富集，形成了大量的脉状富稀土矿体。

　　研究成果近期发表在美国地球物理联合会（AGU）刊物Earth and Space Science上（Shuan-Hong Zhang, Mei-Fu Zhou, Yue Zhao, Qi-Qi Zhang, Guo-Hui Hu, Ling-Hao Kong, Sen Wang, Jun-Ling Pei, Daniel P. Miggins. 2023. An unusually warm upper-crust in the late Paleozoic North China continental arc: implications for the thermal modification of the giant Bayan Obo REE deposit.Earth and Space Science, 10(5): e2022EA002539. DOI: 10.1029/2022EA002539）。本论文研究成果为从基底岩系热年代学角度解读白云鄂博超大型稀土矿床的成因及后期改造提供了新的思路，对于认识世界其他地区受后期改造影响稀土矿床（如西澳的Yangibana稀土矿床）的成因也有重要的参考价值。

　　 

　　图1横穿包头-白云鄂博近S-N向剖面不同岩系40Ar/39Ar热年代学分析结果