华北克拉通北缘白云鄂博群年代学和地球化学研究

The Bayan Obo Group, located in the northern margin of NCC, is famous for hosting the giant Bayan Obo REE-Nb-Fe deposit. However, more attention has long been attracted by the deposit than the Bayan Obo Group. It has long been debated whether the Bayan Obo Group was correlated with the Proterozoic sedimentary records of the Zhaiertai-Bayan Obo rift or whether it was an analog of the Paleozoic Sailinhudong Group. Thus, it is important to figure out the age and source of the Bayan Obo Group. In the present project, we will obtain the depositional time of the Bayan Obo Group by investigating the U-Pb isotopic age of unaltered or unmineralized sedimentary carbonate rocks; provide evidence for depositional time and source of the Bayan Obo Group by studying the U-Pb and Lu-Hf isotopic features of detrital zircons of sandstone; and constrain the source of the Bayan Obo deposit by whole rock geochemical study of clastic rocks. Our results will give new insights on the formation and evolution history of the Bayan Obo Group and the Bayan Obo deposit and on evolution of the Zhaertai-Bayan Obo rift system.

白云鄂博群位于华北克拉通北缘，因其中产有世界著名的白云鄂博REE-Nb-Fe矿床而受大家关注。但由于大部分研究都集中于白云鄂博矿床，对白云鄂博群的关注较少，其形成是与元古代渣尔泰-白云鄂博裂谷系发育有关，还是和古生代腮林忽洞群可类比，依然有争论。因此，查明白云鄂博群的年龄和来源显得尤为重要。本研究选择白云鄂博群作为研究对象，详细开展年代学及岩石地球化学研究工作，第一、对未蚀变和矿化的碳酸盐岩开展U-Pb同位素年代学研究，以获得白云鄂博群的形成年龄；第二、对其中砂岩中的碎屑锆石进行U-Pb年代学和Hf同位素研究，为白云鄂博群的形成时代和物质来源提供同位素依据；第三、对碎屑岩进行全岩主微量地球化学研究，查明白云鄂博群可能的物质来源。在上述基础上探讨白云鄂博群的形成环境及白云鄂博矿床的成因，讨论渣尔泰-白云鄂博裂谷系的演化，限定其所具有的地球动力学意义。

华北克拉通北缘作为华北克拉通的重要组成部分，厘清其形成过程对充分理解华北克拉通的演化具有重要意义。白云鄂博群发育在华北克拉通北缘，但长期以来，对白云鄂博矿床的研究多于对白云鄂博群的研究，其形成时代和物质来源依然存在争议。本课题通过对白云鄂博群的年代学和地球化学研究，对其形成时代和形成环境及具有的动力学意义进行了探讨，主要研究内容包括：（1）白云鄂博群碳酸盐岩U-Pb同位素年代学研究；（2）碳酸岩墙中的锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究；（3）白云鄂博群碎屑岩全岩地球化学研究；（4）白云鄂博群的形成环境研究。结果显示，白云鄂博群呼吉尔图组灰岩的沉积时代为1149Ma，结合之前测定的哈拉霍疙特组沉积白云岩形成于1619Ma,表明白云鄂博群的形成年龄是元古代，而非古生代。地球化学研究显示，白云鄂博群都拉哈拉组和尖山组的物质来源较为单一，可能和孔兹岩有重要关系，其形成环境为被动大陆边缘的拗陷沉积环境，之后白云鄂博群形成的过程伴随有大量的断裂活动，物质来源也较为广泛。此外，华北克拉通在约1950Ma时期存在一次新生地壳生长事件，可能和板块俯冲有关。同时，研究过程中发现，U-Pb同位素体系在沉积碳酸盐岩定年中具有一定的应用前景，但须做好矿物学和基本元素分析，选择无细脉、无后期影响且U-Pb含量较高的层位测定。