白云鄂博作为全世界最大的稀土矿,占据了全世界三分之一的稀土储量,但中国作为全球稀土资源与供给大国,近年来稀土优势地位不断下降,因此,研究白云鄂博赋稀土碳酸岩对认识碳酸岩理论体系和对白云鄂博稀土矿深部增储的重大国家需求都具有重要意义。
白云鄂博赋稀土碳酸岩位于华北克拉通北缘(图1A),产出于13亿年的裂谷环境中,Mg、Fe、C和O同位素表明它们来自于地幔岩浆,理论上该碳酸岩可延伸至地球深部,但它与S波波速结构相矛盾,波速结果显示白云鄂博矿区在约2.5 km深度处有明显的速度变化,表明它们可能是受断层影响的结果。同时,白云鄂博碳酸岩普遍含磁铁矿和赤铁矿,具有低阻异常特征,为开展碳酸岩深部特征研究提供了可能性。
中国科学院地质与地球物理研究所白云鄂博攻坚团队针对上述问题,利用自主研发的地面电磁探测系统(SEP)在白云鄂博地区实施大地电磁(MT)测量(图1B),开展了详细的构造地质学解剖,结合浅部地球物理资料,揭示了白云鄂博地区碳酸岩系统的结构特征。
图1 (A) 白云鄂博矿区大地构造位置示意图;(B)白云鄂博及周边地质图和大地电磁测深(MT)位置图
图2 (A)白云鄂博地区构造剖面图,展示了从水源头飞来峰到圐圙点力素地区的两条中生代逆冲断层及其对赋矿碳酸岩的改造特征;(B)白云鄂博地区大地电磁测深(MT)二维剖面图,展示了该地区发育的低阻异常体分布位置
图3 白云鄂博中元古代赋矿碳酸岩体系示意图,由固结的部分熔融区域、地幔岩席状杂岩带好两条岩浆通道构成,将碳酸岩从地幔泵入到浅表