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作为世界最大的稀土矿床,白云鄂博超大型稀土（REE）矿床自发现以来,其成矿时代、稀土元素来源以及成矿期次备受中外学者的关注。本文在全面总结前人的研究成果的基础上,分别从白云鄂博主、东、西矿体及外围采集碳酸盐岩、赋矿碳酸岩、花岗岩类岩体的样品,采用岩相学观察、全岩主微量测试、SHRIMP锆石U-Pb定年、全岩Sr-Nd-Pb和C-O同位素等分析测试方法,结合区域构造背景,研究白云鄂博早、中元古代碳酸盐岩围岩沉积环境、碳酸岩浆源区特征及稀土成矿物质来源和晚古生代花岗岩类岩体类型及对稀土矿床的影响,旨在更好的探讨白云鄂博稀土成矿机制,为今后稀土资源找矿预测具有一定的指导作用。白云鄂博西矿砂屑泥晶灰岩锆石定年为2556.7±26.5 Ma至315.2±3.4 Ma,钙质构造角砾岩锆石定年为1913.2±33.1 Ma至126.5±1.8 Ma。砂屑泥晶灰岩的δ13CV-PDB为0.10～1.50‰、δ18OV-SMOW为9.86～15.32‰、C-O关系系数为0.03,钙质构造角砾岩的δ13CV-PDB为-2.7～-0.3‰,δ18OV-SMOW为12.09～14.23‰、C-O关系系数为0.61,显示砂屑泥晶灰岩和钙质构造角砾岩经历多期次岩浆热液作用。砂屑泥晶灰岩形成时的古温度为3.44℃～38.57℃,盐度为118.53～130.12‰,Sr/Cu平均值为142,Rb/Sr平均值为0.08,表明砂屑泥晶灰岩应形成于浅海、相对温暖、富氧环境。白云鄂博主、东矿体赋矿碳酸岩属于火成碳酸岩的范畴,稀土矿物多形成于热液晚期阶段,稀土矿物中的独居石稀土元素含量和（La/Yb）N比值最高（29258688～621588 ppm;90～9307）,脉石矿物中霓辉石稀土元素含量为6.24～43.7 ppm,脉石矿物均显示出较低的（La/Yb）N比值及Eu*与Y/Ho比值的可变异常。赋矿碳酸岩中的萤石、钠铁闪石和氟碳铈矿的(87Sr/86Sr)i和εNd（t）值分别为（0.70352-0.70478、0.70620和0.70346;-3.68～1.78、-5.54和0.05）,表明矿物中的稀土元素是由HIMU地幔（高μ地幔）和海洋沉积物共同提供的。白云鄂博中心花园、矿体北部和东南部以及排土场采集的花岗岩类岩体样品的锆石SHRIMP U-Pb年龄被圈定在260.9±4.9至266.9±4.7 Ma（n=36）之间,峰值年龄为268.5 Ma,其Si O2与K2O图解显示出花岗岩类岩体属于高钾钙碱性I型花岗岩。具有较低的Sr（56.9～401 ppm）、Y（13.7～-27.6 ppm）、Yb（1.36～3.38 ppm）,具有较高的（La/Yb）N值（5.51～20.7）。花岗岩类岩体的Sr-Nd-Pb-Hf同位素特征显示具有高初始Sr同位素比值（0.705392～0.709688）与较低的εNd（t）值（-11.74至-15.60）,其岩浆来源应为古老下地壳的部分熔融,且其源区应存在壳幔混合作用。海西期花岗质岩浆的侵入,导致中元古代形成的稀土矿床受到热扰动产生活化,说明花岗质岩浆对稀土矿床的形成有促进作用。综上研究,早元古代晚期至中元古代早期受到哥伦比亚超大陆裂解作用的影响,伴随着超级地幔柱活动白云鄂博裂谷系形成,白云鄂博群在强烈拗陷中快速堆积,此时应处于浅海,相对温暖且富氧环境。中元古代中期随着华北板块与西伯利亚板块的持续拼合,引发大规模碳酸岩浆上涌,富含稀土元素的流体由于温度和压力的改变从碳酸岩浆中分异结晶形成稀土矿物。古生代晚期,古亚洲洋的闭合作用引发白云鄂博地区大规模花岗岩类岩浆作用,花岗质岩浆的分异演化促使不相容组分沿着上升通道上涌并完成最终侵位,对白云鄂博矿床中的稀土矿物产生热扰动,迫使部分同位素体系发生重置,多期次的岩浆热液活动均对矿床具有明显的改造作用并最终形成超大型的碳酸岩型稀土矿床。