白云鄂博稀土-铌-铁矿床的稀土资源量位居全球首位。自丁道衡先生1927年初次在白云鄂博发现铁矿体，何作霖先生1935年在铁矿体中发现稀土矿藏以来，世界各地的科研人员对白云鄂博区域进行了多方面归纳研讨，取得了很多重要效果。但由于白云鄂博矿床具有十分复杂的元素及矿藏组成，又阅历了多期地质事情的叠加改造，有关含矿白云岩的成因问题一直以来就存在非常大的争议，而巨量稀土元素的富集机理仍是未解之谜。岩浆碳酸岩是全球稀土矿床最主要的成矿岩石。白云鄂博区域发育很多的岩浆碳酸岩脉，晚期钙质碳酸岩脉中的稀土氧化物含量乃至超越20%。碳酸岩浆激烈分异演化进程中的稀土富集机理是处理白云鄂博谜题的突破口。
中国科学院地质与地球物理研讨所矿产资源研讨要点实验室副研讨员杨奎锋和研讨员范宏瑞等，对白云鄂博区域粗粒含矿白云岩中的磷灰石进行原位Sr-Nd-O同位素剖析。磷灰石的O同位素组成与地幔来历碳酸岩共同，Sr-Nd同位素组成与碳酸岩脉附近，磷灰石的Sm-Nd等时线年纪也与钙质碳酸岩脉中独居石的Th-Pb年纪相符（图1）。结合粗粒白云岩的主量元素组成，以及磷灰石中共生的自形烧绿石矿藏包裹体和球状初始碳酸盐岩包裹体，可以确认粗粒含矿白云岩为镁质岩浆碳酸岩。
白云鄂博区域的岩浆碳酸岩包含铁质、镁质、钙质三种类型，根据不一样碳酸岩脉间的交叉联系、碳酸岩脉的似斑状结构，以及碳酸岩脉状中白云石、方解石矿藏的核边结构，可以判别，碳酸岩具有从铁质，到镁质，再到钙质的演化趋势。随同碳酸岩浆由前期的铁质向晚期的钙质逐渐演化，其稀土元素含量，尤其是轻稀土元素含量呈显着的富集趋势。并且，碳酸岩脉的全铁与稀土含量呈显着的负相关联系，碳酸岩脉中白云石和方解石矿藏的核部更富铁，而边部更富稀土（图2）。铁质在碳酸岩浆分异演化中的逐渐别离有很大的可能性是形成稀土元素在晚期岩浆中富集的要害操控要素。
那么是什么要素促进碳酸岩浆发作激烈分异演化的呢？细粒白云石中前期发育的很多共生球形赤铁矿和初始碳酸盐岩捕掳体标明，铁矿浆与碳酸岩浆的不混熔效果很有很大的可能是形成铁质碳酸岩向镁质碳酸岩演化的重要操控要素。铁质碳酸岩中磁铁矿的别离结晶效果进一步促进碳酸岩浆向富镁的方向演化。赤铁矿与磁铁矿均具有较低的稀土元素含量，赤铁矿的不混熔及磁铁矿的别离结晶使剩余碳酸岩浆中的稀土元素发作开始富集。前期熔离的铁矿浆也为白云鄂博的铁矿化供给了很多成矿藏质。随后，富镁白云石的别离结晶又形成镁质碳酸岩浆向钙质碳酸岩浆演化，方解石一般出现在似斑状镁质碳酸岩的基质中，充填白云石晶体空隙成长，并且晚期结晶的方解石矿藏具有更高的锶和稀土含量，均是别离结晶效果的成果。剩余碳酸岩浆与围岩发作激烈的霓长岩化效果，进一步耗费碳酸岩中的铁、镁元素，形成镁质碳酸岩终究向钙质碳酸岩演化以及稀土元素的激烈富集（图3）。
全球共发育527处岩浆碳酸岩，其间仅有5%为铁质碳酸岩，而白云鄂博是罕见的可以从铁质碳酸岩演化到钙质碳酸岩的实例。激烈的碳酸岩浆分异演化进程是白云鄂博巨量稀土元素富集的要害操控要素。
研讨效果发表于Geology。
图1 白云鄂博粗粒白云岩磷灰石原位Sr-Nd-O同位素组成及钙质碳酸岩独居石Th-Pb年纪
图2 白云鄂博碳酸岩脉及碳酸岩脉中白云石、方解石矿藏的铁及稀土含量联系图
图3 白云鄂博碳酸岩浆演化与稀土富集进程形式图
来历：中国科学院地质与地球物理研讨所
