白云鄂博矿区赋矿“白云岩”地质特征与成因再认识

柯昌辉，李以科，李立兴，赵永岗，董晓杰，郝美珍，李厚民，李瑞萍

(1.中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京，100037；2.包钢(集团)公司白云鄂博铁矿，内蒙古包头，014080；3.吉林大学地球科学学院，吉林长春，130061)

白云鄂博是世界上最大的稀土矿床，中国最大的铌矿床和第二大钍矿床，同时还是超大型铁矿床，伴生有钪、萤石、硫、磷和钾等多种元素，具有极高的经济和研究价值，备受世界瞩目。国内外众多学者对其矿床地质特征、地球化学、同位素年代学、流体地质学等进行了大量研究，但对于矿床成因依然没有达成共识[1−3]。各种对立的学术观点彰显了白云鄂博矿床成因的复杂性，其争论的焦点是赋矿“白云岩”(又称“H8 白云岩”或者“H52白云岩”，为了研究的延续，本文仍采用“赋矿‘白云岩’”这一表述，但不具有成因意义)成因认识的不同[4]。

关于白云鄂博赋矿“白云岩”成因观点主要可以分为两大类：一是沉积型，包括正常沉积[5−7]和热水沉积[8−14]，此观点认为成矿物质与赋矿“白云岩”是同沉积形成的，其形成之后遭受了后期深(幔)源富稀土流体的交代作用[5,15−17]。二是岩浆碳酸岩型，包括陆相侵入碳酸岩型[18−24]和海相火山碳酸岩型[25−27]，该观点认为赋矿“白云岩”是火成碳酸岩，白云鄂博矿床是碳酸岩岩浆作用的产物，矿区广泛发育的蚀变作用是碳酸岩岩浆侵入围岩形成的霓长岩化等碱性蚀变[18,19,28−31]。

对赋矿“白云岩”的“水成”与“火成”的争论不仅导致矿床成因认识的争议，而且引起了找矿方向的分歧，成为制约正确认识白云鄂博成矿模式和深部及外围找矿勘查突破的关键地质问题。由于白云鄂博成矿作用的独特性和复杂性[32−33]，加上中元古代以来强烈的构造改造和矿化蚀变叠加作用[15]，导致早期地质特征已面目全非[2]，且岩石同位素地球化学体系也遭受多次重置[10,34−36]，这大幅增加了从地球化学角度正确认识赋矿“白云岩”成因的难度。

鉴于此，本文在前人研究成果基础上，结合白云鄂博1:5万专题矿产地质填图最新成果，着重调查赋矿“白云岩”与围岩的接触关系、二者内外接触带矿化蚀变特征和赋矿“白云岩”垂向上的矿化蚀变分带，立足野外地质特征，结合岩(矿)相学工作，重新认识赋矿“白云岩”成因及其演变，为解决赋矿“白云岩”的“水成”与“火成”之争论提供有力的地质证据，同时为进一步开展成矿机制研究提供新的依据。

1 地质概况

2.1 赋矿“白云岩”与围岩接触带蚀变分带

H8“白云岩”与围岩接触关系是判断“白云岩”成因的重要地质依据。近年来矿山的开采和深部钻探揭露的地质现象为重新认识这个问题提供了新证据。本文分析了赋矿“白云岩”与顶板围岩接触带(剖面A−A'，B−B')及其与底板围岩接触带(剖面C−C')矿化蚀变特征，其详细地质特征描述如下。

图1所示为白云鄂博矿区主矿、东矿和西矿地质简图。由图1可见：白云鄂博REE−Nb−Fe 矿床位于华北陆块北缘西段白云鄂博裂谷带内[37]。矿区出露地层主要为中元古界白云鄂博群，主要由尖山组(Pt2j)、哈拉霍格特组(Pt2h)、比鲁特组(Pt2b)组成，为一套陆源碎屑岩、泥页岩、碳酸盐岩组合，局部可见少量火山岩。白云鄂博矿床主要由主矿、东矿和西矿3 个矿段组成(图1(b))，高磁和东介勒格勒矿段分别为主矿、东矿南侧白云岩中产出的小规模矿体。主矿、东矿体主要赋存于厚层状“白云岩”中，产状南倾，倾角60°～70°。主要矿石类型有底部条带状铌−稀土−铁矿石带，中部块状铌−稀土−铁矿石带，上部为钠闪石型铌−稀土−铁矿石带。磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿、针铁矿为主要的铁矿石矿物，稀土矿物以独居石、氟碳铈矿、黄河矿为主，铌矿物以易解石、烧绿石为主。赋矿“白云岩”上覆地层主要为一套硅质板岩、云母片岩、石英岩组成的地层(又称H9 或H35)。该套地层发育强烈的微斜长石化、金云母化、霓长岩化、碳酸盐化[38]，稀土矿化较弱，局部REE2O3质量分数1%～2%。矿区东部和南部发育大

图1 白云鄂博矿区主矿、东矿和西矿地质简图Fig.1 Geological sketch map of Main section,East section and West section in Bayan Obo ore deposit

2 赋矿“白云岩”典型地质特征

2.1 赋矿“白云岩”与围岩接触带蚀变分带

H8“白云岩”与围岩接触关系是判断“白云岩”成因的重要地质依据。近年来矿山的开采和深部钻探揭露的地质现象为重新认识这个问题提供了新证据。本文分析了赋矿“白云岩”与顶板围岩接触带(剖面A−A'，B−B')及其与底板围岩接触带(剖面C−C')矿化蚀变特征，其详细地质特征描述如下。

2.1.1 主矿东壁H8“白云岩”与矿体顶板围岩接触带实测剖面

剖面A−A'位于白云鄂博矿区主矿东壁(图1)，根据野外的详细观测，剖面自长城系尖山组三段至“白云岩”的岩性特征和矿化蚀变特征如下(图2)。

图2 白云鄂博矿区主矿东壁H8与矿体顶板围岩接触带实测地质剖面图Fig.2 Measured geological section of contact zone between H8 and ore body roof in main section of Bayan Obo deposit

长城系尖山组三段(Chj3)(15～13段)：主要为深灰色含粉砂质碳质绢云母板岩夹变质粉砂岩，岩石中局部可见萤石化、黑云母化、霓石化、钠闪石化、黄铁矿化，从尖山组三段到“白云岩”矿体，蚀变和矿化强度逐渐增强。

“白云岩”矿体(Pt2dol)(12～10段)：主要为灰白色白云石型铌−稀土−磁铁矿石，磁铁矿化“白云岩”呈脉状侵入到长城系尖山组三段碳质板岩中(图2(a))。矿石中发育霓石化、萤石化、钠闪石化蚀变。主要矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、少量稀土矿化，局部富集段矿石可呈块状，脉石矿物主要为白云石。

长城系尖山组三段(Chj3)(9～5段)：主要为深灰色含粉砂碳质绢云母板岩夹富钾板岩，其中，富钾板岩中发育规模不等的网脉状钾长石脉和团块(图2(b))，富钾板岩具隐晶质结构，主要矿物为黏土矿物、微斜长石、碳质、石英等，局部可见磷灰石化、碳酸盐化，向外逐渐过渡到隐晶质的钾长石化板岩。该段与磁铁矿化“白云岩”接触带局部可见萤石化、黑云母化、霓(辉)石化、钠闪石化和黄铁矿化。

“白云岩”矿体(Pt2dol)(4～1 段)：自“白云岩”与板岩接触带以北，依次为条带状铌−稀土−磁铁矿石→白云石型铌−稀土−磁铁矿石→低品位白云石型矿石→磁铁矿化“白云岩”。“白云岩”矿体与板岩接触带，二者界线呈舒缓波状(图2(c)和(d))。岩石中发育萤石化、磁铁矿化(含少量稀土矿物)蚀变；“白云岩”中可见板岩透镜体(多处尖灭)，板岩比较破碎，板理发育，局部可见变形弯曲，黑云母化强烈，二者接触边部发育弱萤石矿化，弱磁铁矿化。条带状铌−稀土−磁铁矿石(低品位)中发育萤石化、磁铁矿化，局部可见闪石化，磁铁矿化较弱，局部可见钠闪石脉沿磁铁矿化“白云岩”节理分布(图2(f))，并伴随萤石化、霓石化(弱)蚀变。

此剖面为H8“白云岩”矿体与顶板围岩接触带的典型剖面，此外，主矿东壁、东矿西壁、东矿东壁都具有类似的地质特征，其主要特点为：1)H8“白云岩”呈岩枝状穿切围岩；2)接触带内带发育萤石化、霓石化、霓辉石化、钠闪石化、磷灰石化等蚀变，外带发育黑云母化、钾化(微斜长石化)、钠闪石化、弱萤石化、弱黄铁矿化、弱磁铁矿化蚀变。

2.1.2 菠萝头H8“白云岩”与矿体底板围岩接触带剖面

剖面B−B'位于白云鄂博矿区东矿东侧菠萝头矿段(图1和图3)。根据野外观测，磁铁矿化“白云岩”与矿体底板围岩接触带关系、围岩蚀变类型与其他接触带都具有可对比性。本剖面自磁铁矿化“白云岩”(Pt2dol)至长城系尖山组三段(Chj3)岩性及蚀变详述如下。

磁铁矿化“白云岩”：主要矿物为白云石、磁铁矿。岩石发育钠闪石化、萤石化、霓石化(弱)，弱黄铁矿化。磁铁矿化“白云岩”被晚期闪长玢岩脉穿切(图3(b))，脉宽约1 m，脉岩与围岩接触界限平直，未见冷凝边和蚀变。

黑云母化带：宽约40 cm，岩石基本上全部由黑云母组成，黑云母鳞片多平行于接触面呈定向排列，片晶晶粒随远离接触带而逐渐变小(图3(c))。

霓长岩化带：带宽约3 m。主要蚀变类型有钠闪石化、霓石化、霓辉石化、萤石化、黑云母化等，其中钠闪石化、霓石化增强，萤石化、黑云母化逐渐减弱(图3(d))。

断层破碎带：破碎带成分主要为炭质板岩，比较破碎，板理发育，局部可见变形弯曲，黑云母化强烈，二者接触边部发育弱萤石矿化，弱磁铁矿化。

灰黑色碳质板岩：主要矿物为微斜长石、绢云母、碳质。板岩中发育弱黑云母化、硅化、黄铁矿化、弱萤石化(图3(f))；局部可见石英网脉穿切板理。

图3 白云鄂博矿区菠萝头H8与矿体底板围岩接触带实测地质剖面图Fig.3 Measured geological section of contact zone between H8 and bottom morphology in Boluotou Bayan Obo ore deposit

此剖面为H8“白云岩”矿体与底板围岩接触带的典型剖面，其主要特点为：1)接触带内带发育磁铁矿化、黄铁矿化、萤石化、霓石化、钠闪石化、磷灰石化等蚀变，外带发育黑云母化、钾化(微斜长石化)、钠闪石化、弱萤石化、弱黄铁矿化、弱磁铁矿化蚀变；2)自磁铁矿化“白云岩”至长城系尖山组三段(Chj3)炭质板岩，蚀变和矿化强度逐渐减弱。

2.1.3 东介勒格勒H8“白云岩”与矿体底板围岩接触带剖面

剖面C−C′位于白云鄂博矿区东介勒格勒矿段(图1和图4)。根据野外观测，磁铁矿化“白云岩”与矿体顶板围岩接触带关系、围岩蚀变类型与其他接触带都具有可对比性。本剖面自磁铁矿化“白云岩”往外至长城系尖山组三段岩性的蚀变类型依次为：磁铁矿化“白云岩”→断层破碎带→黑云母化带→霓长岩化带→弱霓长岩化变质石英砂岩→碳质板岩。

磁铁矿化“白云岩”(图4(b))：主要矿物为白云石、磁铁矿。岩石发育钠闪石化(局部被节理截断)，萤石化、霓石化(弱)，弱黄铁矿化，弱磁铁矿蚀变。

断层破碎带：为H8 与围岩的接触带，岩石比较破碎(图4(c))。破碎带内可见磁铁矿化、萤石矿化、霓石化等蚀变。

黑云母化带：宽约1 m，岩石可全部由黑云母组成，黑云母鳞片多平行接受面定向排列，鳞片尺寸随远离接触带而逐渐变小。

霓长岩化带：带宽约3 m。钠质闪石替代了全部霓石，岩石由含量相等的钠质闪石和微斜长石组成(图4(d))，钠质闪石主要为含镁的钠铁闪石[18]。

弱霓长岩化变质石英砂岩：发育于霓长岩化带外侧，主要有钠质闪石化、微斜长石化、霓石化、硅化、其次有独居石化、磷灰石化，沿裂隙发育有钠闪石−霓石细脉。

灰黑色碳质板岩：主要矿物为微斜长石、绢云母、碳质。板岩中发育弱黑云母化、硅化、黄铁矿化、弱萤石化(图4(e))；局部可见石英网脉垂直于板理。

图4 白云鄂博矿区东介勒格勒H8与矿体顶板围岩接触带实测地质剖面图Fig.4 Measured geological section of contact zone between H8 and ore body roof in Dongjielegele section of Bayan Obo deposit

此剖面为H8“白云岩”矿体与底板围岩接触带的典型剖面，其主要特点为：1)接触带内带发育磁铁矿化、黄铁矿化、萤石化、霓石化、钠闪石化、磷灰石化等蚀变，外带发育黑云母化、钾化(微斜长石化)、钠闪石化、弱萤石化、弱黄铁矿化、弱磁铁矿化蚀变；2) 自磁铁矿化“白云岩”至长城系尖山组三段炭质板岩，蚀变和矿化强度逐渐减弱。

2.2 H8“白云岩”边部围岩捕掳体地质特征

在白云鄂博矿区的西矿、东介勒格勒和菠萝头矿段的H8“白云岩”与围岩的内接触带，均发现有碳质板岩(图5(a)，(b)，(d))、硅质板岩(图5(c))、石英砂岩、闪长(玢)岩(图6)和辉长岩捕虏体，大者长十几米，小的仅为数厘米。捕虏体长轴方向一般与岩体边界方向一致。捕虏体的边部甚至整个捕虏体被碳酸盐矿物(白云石)强烈交代(图5(d))。

图5 白云鄂博矿区西矿和菠萝头矿段“白云岩”中捕虏体地质特征Fig.5 Geological characteristics of granulite xenoliths in“dolomite”from Western Orebody of Bayan Obo ore deposit

在东矿东部接触带发现1 处典型的地质剖面(图6)，剖面主体岩性为磁铁矿化“白云岩”(图6(b))，岩石中可见规模达2～5 m 的闪长玢岩捕虏体，其地球化学成分显示岩性介于中性和基性之间[40]，捕虏体形态呈浑圆状(图6(c))，边界呈弧形，可见宽约2～5 mm的反应边，呈深灰绿色(图6(d))，靠近“白云岩”一侧可见宽2～4 mm 的冷凝边(图6(c))，冷凝边向外白云石粒度逐渐变粗，在二者边界，还可见闪长玢岩破碎成小团块围绕捕虏体呈环状分布，其间被“白云岩”胶结。此外，露头上还可以见到局部闪长玢岩发生破碎，被“白云岩”脉穿切(图6(e))，其中，破碎的闪长玢岩在形态上可以拼贴(图6(f))。

图6 白云鄂博矿区东矿“白云岩”中闪长玢岩捕虏体地质特征Fig.6 Geological characteristics of dioritic porphyrite granulite xenoliths in“dolomite”from Eastern Orebody of Bayan Obo ore deposit

2.3 与碳酸岩配套的碱性杂岩

在白云鄂博矿区的东矿、东介勒格勒和菠萝头矿段的H8“白云岩”与围岩的外接触带，均发现有碱性正长岩脉(图7(a))，钠长石化碱性蚀变带(图7(b))，碱性角闪正长岩脉(图7(c))产出。这些碱性岩脉侵入到白云鄂博群尖山组黑云母片岩中，岩脉两侧可见细粒边，外侧围岩可见烘烤边，二者共同遭受了晚期构造变形(图7(a))。这些岩脉中含有典型的针状碱性长石、碱性角闪石、碱性辉石等碱性矿物。露头上亦可见碳酸岩脉穿切钠长石化碱性蚀变带(图7(b))，表明其形成时间可能略早于碳酸岩。

图7 白云鄂博矿区碱性岩野外地质特征Fig.7 Geological characteristics of alkaline rock from Bayan Obo ore deposit

此外，这些碱性岩与白云鄂博碳酸岩均共生产出，与碳酸岩共同构成了一个环状分布的碱性杂岩组合，与世界上典型的碳酸岩−碱性基性超基性杂岩侵位组合一致，与其形成的裂谷地质构造背景相吻合。

2.4 深部钻孔揭示的矿化蚀变特征

由于白云鄂博矿区遭受了强烈变形改造作用，加上生产开采活动，地表地质现象异常混乱。深部重要地质体空间展布相对稳定，有利于研究矿床成因和矿田构造。本文以矿区最深的ZK20-2 钻孔为例，通过详细的岩芯地质编录、岩(矿)相学鉴定和化学分析等工作，试图剖析白云鄂博矿区深部地质结构和矿化蚀变特征。

ZK20-2 钻孔位于东矿与东介勒格勒矿段中间原来认为的“白云向斜”核部(图1)，根据本文作者观测，整个钻孔主要的岩性组合可分为3 个部分(如图8(a)所示)：1)硅质岩−板岩−云母片岩段；2) 硅质板岩与“白云岩”接触带；3) “白云岩”段。总的来说，“白云岩”深部延伸稳定，产状南倾，且全孔遭受强烈交代蚀变作用，根据主要的岩性组合、接触关系、蚀变类型以及矿化强度差异，其地质特征如下。

硅质岩−板岩−云母片岩段：孔深0～1 008.4 m，主要岩性组合为灰白色硅质岩(图8(b))和碳质板岩夹片岩。主要发育闪石类(钠铁闪石、钠透闪石、镁钠闪石)(图8(c))、云母类(黑云母化，金云母化，绢云母化)(图8(d))、长石类(钠长石化、微斜长石化)(图8(e))、辉石类(霓石化、霓辉石化)(图8(g))、重晶石化、黄铁矿化等蚀变作用，越靠近其与“白云岩”接触带，蚀变越强。

硅质板岩与“白云岩”接触带：孔深1 008.4～1 105.8 m，主要为硅质板岩与“白云岩”接触带，局部呈断层接触。接触带发生黑云母化、金云母化、闪石化、霓石化，化学成分分析显示该段铁、铌、稀土矿化明显增强(如图8(a)中⑥所示)。钻孔1 077 m处“白云岩”与板岩交替出现，岩性条纹块长1～2 cm，条纹条带清晰，明显受构造变形影响，条纹同步褶曲，这些条带空间延伸不连续，主要为后期构造面理。对比20号勘探线其他钻孔，在板岩与白云岩接触带，均出现“白云岩”与板岩交替出现，表明在层位倾向上是稳定连续出现的。岩性交替出现的形成机理是解释“白云岩”成因的关键。

“白云岩”段：孔深1 105.8～1 775.4 m，主要发育大理岩化、钠透闪石化、磁铁矿化、稀土矿化、萤石化。以闪石类、辉石类、云母类、萤石化、磁铁矿化、稀土元素矿化等蚀变最强烈，造就了本区最重要的成矿作用。1 700 m处“白云岩”遭受强烈的透闪石化蚀变，透闪石呈灰蓝色条带贯穿整个“白云岩”。“白云岩”铁矿中主要铁矿物为磁铁矿和赤铁矿，磁铁矿呈交代残余分布在赤铁矿中(图8(h))。主要稀土矿物独居石呈脉状沿白云石裂隙分布，呈现热液交代成矿的特点(图8(i)，(j))。尽管稀土几乎全岩矿化，部分地段(构造破碎带)稀土品位明显偏高(如图8(a)中⑥所示)。铁矿体呈透镜体共生在稀土矿体中，而铌矿化主要分布在板岩与“白云岩”接触部位的“白云岩”一侧。

图8 白云鄂博矿区20线勘探线剖面图、钻孔ZK20-2地质特征及矿石化学成分分布图Fig.8 No.20 exploration line map,geological characteristics and chemical constituents of ZK20-2 in Bayan Obo ore deposit

构造破碎带：孔深1 417.5～1 439.2 m，构造破碎强烈，断层角砾构造发育，1 437 m 处岩石碾碎成断层泥，破碎带分布“白云岩”层内。根据钻孔铁、稀土、铌元素品位化验数据，破碎带部位的成矿元素质量分数明显比两侧“白云岩”(图8)的高，稀土元素高品位矿化带严格受控于“白云岩”层内构造破碎带。

3 “白云岩”构造变形与重结晶作用

3.1 近东西向韧性剪切构造带地质特征

1∶1 万地质填图识别出一条贯穿矿区的韧性剪切带。该组韧性剪切构造带位于主矿、东矿南侧，起于西矿南侧，向东经主矿、东矿南侧向东延伸，延长规模超过10 km，糜棱岩化带宽度未完全控制。矿区内“白云岩”、上覆富钾板岩均遭受不同程度的糜棱岩化。此外，在矿区南部中元古界白云鄂博群尖山组糜棱岩化长石石英岩中还发育有大量的矿物拉伸线理。

图9所示为白云鄂博矿区近东西向韧性剪切带地质特征。由图9可见：该组韧性剪切构造在不同性质的岩石中有不同的表现。

1)在细粒“白云岩”中，变形不明显(图9(a))；

2)在矿体顶板富钾板岩中，由于岩石能干型比较强，岩石受剪切发生脆性碎裂(图9(b))；

3)在细粒“白云岩”与接触云母岩接触带，发育差异性韧性变形(图9(c))；

4)在钠长石发育的地段，可发育早期钠长石脉透镜体化(图9(d))；

5)在萤石化发育的地段，眼球状构造异常发育(图9(e))。

6)糜棱岩中发育各种指向性清楚的显微构造，包括白云石碎斑、长石碎斑、眼球状构造、机械双晶、书斜构造(图10)等。

7)在白云石碎斑沿剪切破裂面发生滑移，拖尾构造显示运动方向为左旋剪切(图9(f))。

矿区发育大量条带状构造矿石，按照条带成分的不同，可以分为条带状铁矿石、萤石型条带状稀土矿石和霓石型条带状稀土−铁矿石，构成了白云鄂博主要矿石类型，在主矿、东矿区均大量发育。条带主要由萤石、霓石、闪石、云母、磁铁矿组成，白云石、方解石等碳酸盐矿物呈碎裂残斑、亚颗粒(图9(a)和(b))，矿物颗粒之间边界线呈锯齿状、缝合线状及不规则港湾状(图9(b))，呈明显的动态重结晶矿物形态。

3.2 “白云岩”动态重结晶显微岩相学特征

1)碎裂组构。碳酸盐矿物(白云石、方解石)、磁铁矿等矿物发生明显的显微破裂，碎块之间无明显的位置移动，碎裂的矿物具有可拼性，岩石(矿物)裂缝中有稀土矿物、萤石、石英等矿物充填。碎裂中的岩块和碎基杂乱分布，无定向排列(图10(a)和(b))。

2)糜棱组构。韧性剪切带内岩(矿)石遭受了强烈塑性变形作用，形成了大量的糜棱组构：

①眼球状构造，碎斑矿物定向排列呈透镜状、长圆状和眼球状，碎斑矿物主要磁铁矿(图9(b))、白云石(图10(g))、闪石、萤石(图9(e))等组成，碎斑矿物显微变形结构发育，常见波状消光、变形双晶、亚颗粒(图10(c))、核幔结构(图10(d))；

②部分碎基矿物经历重结晶和变晶作用形成新生变质矿物，如白云石颗粒，云母(图10(e))；

③岩石具有明显的定向构造(图9(e)和9(f)；图10(c)，(e)和(g))，碎斑矿物的长轴定向形成了S面理，云母定向分布形成了C面理(图10(e))。

图9 白云鄂博矿区近东西向韧性剪切带地质特征Fig.9 Geological characteristics of nearly EW trend ductile shear zones in Bayan Obo ore deposit

3)变晶结构。糜棱岩碎中碳酸盐矿物碎基发生了重结晶和变晶作用，形成白云石(方解石)亚颗粒，呈定向排列，与少量碎斑形成千糜构造(图10(c))。

图10 白云鄂博矿区“白云岩”动态重结晶岩相学特征Fig.10 Petrography of dynamic recrystallization texture in“dolomite”from Bayan Obo ore deposit

4 讨论

4.1 赋矿“白云岩”原岩为岩浆成因的白云石碳酸岩

赋矿“白云岩”既是白云鄂博REE−Nb−Fe 矿床的围岩，又是含矿主岩，是解开白云鄂博矿床成因之谜的关键。碳酸盐矿物极易受后期地质作用改造而发生结构上的改变[41]，单纯的手标本和显微镜观察已无法判断赋矿“白云岩”原岩的结构构造；同时，复杂的交代作用模糊了白云岩的原始信息，造就了大量“模棱两可”的地球化学数据[3,42]。因此，全岩尺度的地球化学分析难以很好反映其形成时的原始信息，很难判断其岩石成因。无论是沉积成因还是岩浆成因，都有其相应的地球化学证据，形成了白云鄂博矿区赋矿“白云岩”成因争论不休的局面。归根结底，白云鄂博矿床成因认识矛盾来源于地质与地球化学认识的矛盾[1,28]，鉴于地球化学数据存在多期地质事件改造与地球化学体系叠置等多种因素影响，本文重点剖析沉积成因与岩浆成因的典型地质证据。

环绕赋矿“白云岩”发育的矿化蚀变分带是火成碳酸岩的典型地质特征之一。经大比例尺地质填图发现，白云鄂博矿区围岩蚀变整体上是环绕碳酸岩分布，从赋矿“白云岩”到围岩，蚀变强度逐渐递减[28]，且顶板围岩的蚀变强度明显比底板围岩的高。在碳酸岩顶部及顶板围岩中的霓石化、闪石化、钠长岩化、黑云母化，与火成碳酸岩特有霓长岩化蚀变特征是一致的[41,43]。值得注意的是，矿区的矿化蚀变在横向上和纵向上(ZK20-2深部钻孔)均具有明显的蚀变分带特征(图2～4 和图8)：从赋矿“白云岩”到顶、底板板岩，均发育磁铁矿化→黑云母化→强霓长岩化→弱霓长岩化的蚀变分带。如果是后期热液流体交代早期沉积碳酸盐岩，不太可能形成以碳酸盐岩为中心的蚀变分带，也很难解释ZK20-2 钻孔中从深部往浅部蚀变逐渐增强的现象。

赋矿岩石中发现的化石一直被认为是沉积成因的关键地质证据[5]，但仍值得商榷。牛绍武等[44]详细总结了白云鄂博地区发现的化石类型和时代，化石产地均位于矿区外围白云鄂博群尖山组和哈拉霍疙特组，其H8 地层指的是矿区北侧厚层灰岩，与矿区赋矿岩石完全不同，赋矿“白云岩”中是否真实存在化石成了悬而未决的问题[2]。

H8“白云岩”边部发现的捕虏体是火成碳酸岩的关键地质证据。在白云鄂博矿区的西矿、东介勒格勒和菠萝头矿段的岩体与围岩的内接触带，均发现有碳质板岩(图5(b))、硅质板岩(图5(c))、闪长(玢)岩(图6)和辉长岩捕虏体，大者长十几米，小的仅为数厘米的团块。捕虏体长轴方向一般与岩体边界方向一致。捕虏体的边部甚至整个捕虏体被碳酸盐矿物(白云石)强烈交代。前人研究中均有发现碳酸岩中捕获围岩捕虏体的现象[18,19,45]。

与H8“白云岩”近同期产出的碱性岩同碳酸岩体共同构成了一个碱性岩套组合，进一步夯实了火成碳酸岩的证据。早在20世纪50年代，苏联地质学家通过统计全球近40 个碳酸岩型矿床后指出，所有矿床中火成碳酸岩并非独立产出，一般都有碱性基性−超基性杂岩配套产出[46]。近年来，SPANDLER 等[47]在关于澳大利亚稀土矿床成矿构造背景的研究中指出，澳大利亚大多数硬岩型稀土矿床与碱性火成岩密切相关；王希斌等[43]也将白云鄂博广泛产出的碳酸岩岩墙群及其伴生的霓长岩组合归并为白云鄂博杂岩。本次工作发现的碱性正长岩脉及矿区广泛发育的碱性蚀变进一步佐证了白云鄂博赋矿“白云岩”为火成碳酸岩。

4.2 韧性剪切作用与矿石中的条带状构造

根据前述讨论，矿区赋矿“白云岩”为岩浆成因的白云石碳酸岩，但矿区出露的岩石又受到后期韧性剪切作用的强烈改造，矿区内普遍可以看到白云石碳酸岩发生重结晶作用形成新的矿物或集合体，白云石碳酸岩具有较明显的矿物拉长状结构，长轴方向具有明显定向性。同时，白云石重结晶也导致了白云石碳酸岩颗粒变细(图10(a)和(b))，块状构造的粗粒方解石碳酸岩和伟晶岩状方解石碳酸岩会转变成细粒条带状碳酸岩(图10(c))。因此，现今矿区出露的白云石碳酸岩遭受了后期动力变质作用的改造。

沉积成因和岩浆成因争论一个重要地质证据是对条带状矿石的认识，前者认为是沉积层理或者纹层[5,6,8−10]，后者认为岩浆流动造成的流线或者流面[18,28]。白云鄂博赋矿白云石碳酸岩的突出特征是具有条带状构造，表现为方解石(或铁白云石)碳酸岩和其他矿物(钠(铁)闪石，莹石，霓石，磁铁矿、金云母、其次为稀土矿物、磷灰石等)组成的条带互相交替(图10(g)，(h))，这些矿物在条带中具有明显定向性(图10(e))，条带延续不稳定，连续性差。矿区内条纹、条带发育的地方可见不同矿物被挤压、拉伸而形成的透镜状、眼球状构造(图10(g))，周围的矿物呈“流动”状绕过“透镜”，透镜的长轴方向和周围“流动”状矿物的延伸方向与条纹、条带的延伸方向是一致的。一般地，沉积层理(纹层)在物质成分和空间尺度均保持一定稳定性，连续性好，本区条带状矿石条带与沉积纹理存在明显的差别。岩浆流线(面)构造是岩体形成时岩浆流动造成的，一般形成于岩体边部，本区条带状矿石空间分布不受控于碳酸岩体，而是与韧性变形带密切相关。结合条带状矿石大量显微变形结构构造，矿区内各类矿石中的条带状构造既不是沉积层理，也不是岩浆流动的流线(面)，而是与韧性剪切带密切相关的构造线(面)理，是碳酸岩形成之后遭受强烈韧性变形的产物。

5 结论

1)从矿区赋矿“白云岩”产状，其与顶底板围岩接触带蚀变特征，围岩捕虏体特征以及配套的碱性岩套组合等多个方面证明白云鄂博赋矿“白云岩”为岩浆成因的白云石碳酸岩。主要基于以下证据：①赋矿“白云岩”呈岩枝状穿切围岩，其与围岩的接触带发育不同程度的蚀变作用；②矿区的矿化蚀变均围绕赋矿“白云岩”形成，在横向和纵向上均具有明显的蚀变强弱变化；③在矿区的西矿、东介勒格勒和菠萝头矿段的“白云岩”与围岩的内接触带，均发现有不同类型的围岩捕虏体；④在赋矿“白云岩”的外部接触带发育与“白云岩”同时期侵入的碱性岩，与白云鄂博碳酸岩体共同构成一个碱性岩套组合。

2)矿区各类矿石中的条带状构造既不是沉积层理，也不是岩浆流动的流线(面)，而是与韧性剪切带密切相关的构造线(面)理，是白云石碳酸岩形成之后遭受强烈韧性变形的产物。

致谢野外工作得到了白云鄂博铁矿生产部张丽、张顺、贾瑞敏、杨进军和郭宾等工程师的大力帮助和支持，在此致以诚挚的感谢!