火成碳酸岩（carbonatite）是一种规模较小，且以幔源为主的岩浆岩，具有重要的地球动力学意义及成矿价值（Anenburg et al., 2021; Humphreys-Williams and Zahirovic, 2021; Gibson et al., 2024）。火成碳酸岩及与其伴生碱性岩是稀土矿床，特别是轻稀土矿床的主要赋矿围岩，如我国的白云鄂博、牦牛坪超大型-大型轻稀土矿床。前人研究显示，全球发现的近600处火成碳酸岩主要发育在稳定板块内部并与陆内裂谷或断裂系统密切相关，部分火成碳酸岩还与大火成岩省相伴生（Ernst and Bell, 2009），如华北克拉通白云鄂博火成碳酸岩就与燕辽大火成岩省相伴生（Zhang et al., 2017，2022）。
位于华北克拉通西部陆块的孔兹岩带东起内蒙兴和，向西经大青山、乌拉山，一直延伸到千里山-贺兰山地区，是一条长度>1000公里的古元古代活动带。孔兹岩带主要由富铝片麻岩、麻粒岩和石英岩、大理岩等组成，并伴有少量花岗岩侵位。华北克拉通在1.85~1.8 Ga最终克拉通化后发育了巨厚的盖层沉积，并经历了多期伸展-裂谷（解）事件（Zhai et al., 2015），有1.78 Ga、1.73 Ga、1.68 Ga、1.62 Ga、1.32 Ga、1.23~1.21 Ga、0.92~0.89 Ga和0.83~0.81 Ga等多期基性岩床/岩墙侵位。这些基性侵入体为研究华北克拉通中-新元古代演化及其在哥伦比亚和罗迪尼亚超大陆的位置提供了重要依据。前人曾在华北克拉通西缘千里山北部地区发现了0.81 Ga的基性岩墙（彭澎等, 2018），并认为其代表了华北西缘新元古代陆内裂谷岩浆活动。
中国地质科学院地质力学研究所张拴宏研究员团队在2022年的野外调查中，首次在内蒙乌海千里山南部地区孔兹岩带内识别出数10条侵位到古元古代千里山群富铝片麻岩、角闪斜长片麻岩、含石墨大理岩、石英岩中的火成碳酸岩岩墙（图1）。这些火成碳酸岩岩墙走向主要为NE~NEE向或NW向，少量为近E-W向；局部顺围岩片（麻）理侵入。岩墙宽度从0.1米至1米不等，延伸数十米甚至上百米，与围岩侵入接触关系清楚（图2）。除火成碳酸岩外，在该地区还发现了少量与其伴生的富含碳酸盐的煌斑岩岩墙。为了确定这些火成碳酸岩及伴生煌斑岩岩墙的时代、成因及含矿性，项目组采集了这些火成碳酸岩岩墙、富含碳酸盐煌斑岩岩墙和少量古元古代大理岩围岩样品，对其开展了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年、全岩主微量地球化学分析、扫描电镜背散射图像（BSE）拍摄、全岩碳-氧同位素及锆石Lu-Hf同位素分析。
富稀土的火成碳酸岩墙和富含碳酸盐煌斑岩显微照片及BSE图像显示，火成碳酸岩中含较多独居石等稀土矿物，部分样品中见极少量氟碳钙铈矿和氟碳铈矿（图2）。火成碳酸岩锆石CL图像显示典型碱性岩锆石特征，锆石微量元素判别显示其也主要落入或接近岩浆锆石区域，6件样品的LA-ICP-MS U-Pb定年将其侵位年龄限定在830 Ma（图3），即新元古代早期拉伸纪。全岩主微量元素地球化学分析显示，多数火成碳酸岩具有较高的稀土含量（稀土总量为654~5045 ppm），并显示出明显的轻稀土富集的特征；少量样品稀土含量较低，轻稀土富集不明显。火成碳酸岩和富含碳酸盐煌斑岩具有富Sc、V、Cr和Ni的特征，并且多数富集稀土元素，推测其源区主要来自早期交代大陆岩石圈地幔的低程度部分熔融。碳-氧同位素分析发现，这些火成碳酸岩和富含碳酸盐煌斑岩碳-氧同位素组成与围岩碳酸盐岩有明显不同，显示出幔源火成碳酸岩的特征（图4）。岩浆锆石Hf同位素分析结果（图5）也表明这些火成碳酸岩并非千里山杂岩局部熔融产物。与白云鄂博矿区约13.1亿年火成碳酸岩相比，千里山火成碳酸岩稀土含量相对较低，并且没有经历古生代构造热事件改造。由于千里山地区1.85 Ga后无明显构造热事件改造，千里山火成碳酸岩中稀土未经过后期热事件富集，代表了原始火成碳酸岩中稀土富集和矿化的重要信息，可能为研究白云鄂博矿床早期火成碳酸岩侵位期稀土（Nb、Th）矿化过程提供了一个重要窗口。
华北克拉通西部的阿拉善地块和西部陆块的关系是一个长期争议的问题。前人研究认为，阿拉善地块和华北克拉通在新元古代至泥盆纪经历了独立的演化过程（Zhang et al., 2016; Zeng et al., 2023）。狼山和千里山地区均发育有0.83~0.81 Ga基性岩墙群（彭润民等, 2005, 2010; 彭澎等, 2018; Zheng et al., 2023）及本次发现的火成碳酸岩和富含碳酸盐煌斑岩均产出于陆内裂谷环境，暗示华北克拉通西缘和阿拉善地块在新元古代早期之前可能处于连接状态，但这期0.83~0.81 Ga的基性岩及火成碳酸岩岩墙是否导致华北克拉通西缘与阿拉善地块的裂离还有待进一步研究。
上述研究成果发表在国际SCI刊物《Precambrian Research》上（Hong-Yu Wang, Shuan-Hong Zhang, Ling-Hao Kong, Jun-Ling Pei, Yue Zhao, Qi-Qi Zhang, Sen Wang, Guo-Hui Hu. 2024. Neoproterozoic (ca. 830 Ma) carbonatite dykes from Qianlishan in the western North China Craton: Petrogenesis and metallogenic implications. Precambrian Research. 407: 107405. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2024.107405）。
本研究成果受到国家自然科学项目（41920104004、U2244213、41725011）和中国地质科学院基本科研业务费项目（JKYZD202320）资助。
图1 千里山地质简图、火成碳酸岩岩墙分布及采样点位置
图2 千里山火成碳酸岩岩墙典型野外照片
图3 千里山火成碳酸岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果
图4 火成碳酸岩和富含碳酸盐煌斑岩全岩碳-氧同位素组成
(虚线为典型的幔源碳酸岩碳氧同位素组成)
图5 千里山火成碳酸岩锆石εHf(t)与U-Pb年龄关系图
