白云鄂博稀土-铌-铁矿床铌赋存状态与成矿机理研究

Niobium is one of the key strategic metals in China, which is in serious shortage at present. Its external dependence is even over 95%. The Bayan Obo iron-niobium-rare earth element (REE) deposit is not only the largest REE resources in the world, but also the largest niobium ore in China. Its niobium resources rank second in the world. However, there is a serious lack of understanding of the occurrence and spatial distribution of niobium in the Bayan Obo deposit. It also lacks in-depth study on the characteristics, enrichment process and age of mineralization of niobium ore, which restricts the development and utilization of niobium resources. This project intends to carry out in-situ micro-mineralogical, chronological and geochemical studies on the Bayan Obo Fe-Nb-REE deposit to determine the niobium ore types, mineralization stages and mineral assemblages, to determine the formation ages, reveal the occurrence and spatial distribution of niobium elements, summarize the regularity of enrichment process during the evolution of carbonate magma, analyze the source of huge amount of ore-forming materials, discuss the intrinsic relationship between niobium mineralization and REE mineralization, and the controlling factors of abnormal fractionation of niobium and tantalum, which may provide important basis for the effective utilization of niobium resources in the Bayan Obo Fe-Nb-REE deposit..Bayan Obo; Fe-Nb-REE deposit; niobium minerals; occurrence of Nb elements; metallogenic mechanism

铌是我国目前严重短缺的战略性关键金属，对外依存度超过95%。白云鄂博稀土-铌-铁矿床不仅是全球最大的稀土矿床，还是我国最大铌矿床，其铌资源储量甚至位居世界第二位。但目前对白云鄂博矿床中铌的赋存状态和资源空间分布规律的认识严重不足，对该矿床的铌矿化特征、矿床成因、矿化过程及铌矿化时代都缺乏深入研究，这制约了铌资源的开发利用。本项目拟对白云鄂博矿床开展微区原位矿物学、年代学和地球化学研究，确定含铌矿物的种类、期次和矿物组合特征，测定主要含铌矿物的形成年代，揭示铌赋存状态和空间分布规律，总结铌在碳酸岩浆演化过程中的富集规律，分析巨量成矿物质来源，探讨铌矿化与稀土矿化的内在联系，以及铌、钽异常分异的控制因素，对白云鄂博铌资源的有效利用提供重要依据。

白云鄂博稀土-铌-铁矿床不仅是全球最大的稀土矿床，还是全球第二大的铌矿床，矿床中Nb2O5 的平均品位0.13%，资源储量超过660万吨。研究表明，白云鄂博主矿体比东矿体具有更高的铌含量，铌元素在主矿体中部及西、北部形成浓集中心，最高品位达0.7%。白云鄂博浸染状矿石铌矿物总体铌含量不高，测试结果的最大值为0.09%，含铌矿物以铌钙矿、褐钇铌矿及铌铁金红石为主；块状矿石含铌矿物最大含量为0.35wt％，含铌矿物分布不均匀，以含铌金红石和烧绿石为主，含少量褐钇铌矿和铌钙矿；条带状矿石含铌矿物最大含量为1.53wt％，分布极不均匀，含铌矿物以包头矿、褐钇铌矿、铌铁矿及烧绿石为主，含少量含铌金红石和铌钙矿。.白云鄂博矿床经历了岩浆、岩浆-热液和热液三个成矿过程。烧绿石是白云鄂博矿床不同岩性单元中的贯通性含铌矿物，按照成因分类包括原生烧绿石和蚀变交代烧绿石。粗粒白云岩中的含铌矿物具有明显的核幔边结构，位于核部的早期矿物组合为烧绿石+磷灰石+独居石，幔部主要为铌铁矿，边部为铌钙矿，上述结构特征也反应了蚀变交代过程中的矿物生成序列，早期的原生烧绿石经蚀变交代，形成铌铁矿和铌钙矿。 .粗粒白云岩中的原生烧绿石Sm-Nd等时线年龄为1351±450Ma，该结果略早于磷灰石的Sm-Nd等时线年龄1315±140Ma。原生烧绿石具有相对亏损的Nd同位素组成，指示碳酸岩浆源区有亏损地幔物质的贡献；蚀变交代烧绿石具有相对富集的Sr-Nd同位素组成，指示原生烧绿石经历过晚期壳源流体和物质组分的交代混染。.基于1:5千大比例尺填图及详细的镜下观察，发现粗粒白云岩中含有大量的富铌矿物，如烧绿石、铌铁矿、铌钙矿等。元素组成分析结果显示的铌含量平均值接近1000ppm，远超工业品位500ppm。粗粒白云岩矿物组成简单，铌矿物颗粒大（50-100μm），相比细粒白云岩和铁-稀土矿石，含铌矿物及铌元素易于选冶，可以作为白云鄂博地区铌资源开发利用重要突破方向。经野外地质调查，初步查明矿区范围内富铌粗粒白云岩出露面积约6km2，以延深200米估算Nb2O5资源量为5万吨，达到中型矿床规模。.