0 引言
贺兰山北段地区位于华北陆块北缘断续延绵达千余公里的麻粒岩片麻岩带的西端,大地构造位置特殊,地质构造复杂,变形变质期长,新构造运动强烈,历来受到国内外地质学家的广泛关注[7]。调查区地质工作程度很高,但前人对该区矿产方面的研究较少。笔者认为,调查区地质背景和成矿条件十分有利,物化探异常特征显著,具有形成大型甚至超大型金、钨、锡、铜等多金属矿的成矿条件。通过开展1∶5万岩屑测量,首次在贺兰山岩群沉变质岩中发现了呈脉状分布的白钨矿。笔者通过总结岩屑测量在干旱低山丘陵荒漠区的工作方法、应用效果及矿床特征,特别是太古宙深变质岩中白钨矿的发现过程,验证岩屑地球化学测量在干旱低山丘陵荒漠区地质找矿中的指导作用,为下一步地质找矿提供依据。
1 区域地质背景
区域内出露地层主要为太古宇贺兰山岩群,由一套深变质岩系构成,构成该区的结晶基底。根据岩性组合特征,贺兰山岩群可划分为片麻岩组及变粒岩组两个岩组。变质建造属孔兹岩系建造,其主变质期的峰期为低压相系的角闪麻粒岩相环境,变质相属角闪岩相—麻粒岩相的过渡类型——角闪麻粒岩相,原岩属一套表壳岩石,主要为一套成分成熟度低的细碎屑岩和泥质岩[1]。其他各时代地层只在西南及东北部零星出露。
调查区构造形迹主要为现有基底变质变形形成的面状、线状构造及盖层构造。基底构造变形事件主要为由片麻理弯曲而显示的宽阔的南北向褶皱及伴生的脆性断裂。盖层构造变形属中、浅构造层次,主要发生脆性挤压变形,区内表现为脆性破裂。
调查区岩浆岩十分发育,除脉岩外,均为古元古代侵入岩,岩石类型主要有片麻状黑云母闪长岩、石榴石花岗岩及似斑状黑云母花岗岩。
2 1∶5万岩屑测量工作方法
2.1 地球化学景观特征
本次工作区位于贺兰山北段,属典型的大陆性气候,干旱、少雨、多风,蒸发量远大于降雨量,总体自然景观为干旱荒漠区,区内地形较复杂,西北部属荒漠戈壁区,东部属黄河阶地区,其他地区属贺兰山北段中山区(图1)。可以看出,工作区具有独特的地球化学景观条件。
图1
区内主要分布太古宇贺兰山岩群中深变质岩系及古元古代中酸性侵入岩体,岩石出露较好。土壤层不发育,缺失A、B层。风化作用小于剥蚀作用,植被不发育,区内大部分面积被风成沙不同程度的覆盖。
2.2 野外工作方法
此工作方法技术组合不仅能有效地排除风成物质的干扰,又能较好地反映不同元素在该粒级段中的元素含量,捕获更多、更丰富的地球化学异常信息。
经细加工后的样品,定量分析Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Cr、Ni、La、Nb、Th、U、Y等18种元素。分析方法为:Au采用泡塑吸附无火焰原子吸收法,As采用氢化物发生原子荧光分析法,Ag、Sn采用米平面光栅发射光谱法,其他元素采用电感耦合等离子体质谱仪。
3 地球化学异常分布特征
通过1∶5万岩屑地球化学测量,在工作区共圈定30 个综合异常,其中Au、W、As、Sn异常9个(图2)。
图2
Au、W、As、Sn异常在分布形态上具有相似特征,明显受地层及构造的控制,呈NE向带状分布于贺兰山岩群第二岩组变粒岩分布区,高含量区主要分布于石桩山—嘎拉斯台一带及干沟门—宗别立一带。在石桩山—嘎拉斯台一带基本上没有Sn异常分布,在干沟门—宗别立一带Sn异常规模大,强度高(图3)。同时,在断裂构造带及变质岩层间破破带上有明显的Au、As异常,这与调查区所发现的层控型钨矿及石英脉型及蚀变岩型金矿相吻合。
图3
图3
干沟门—嘎拉斯台一带Au、As、W、Sn组合异常
Fig.3
Combined anomaly of Au, As, W, and Sn in the Gangoumen-Galasitai area
Cu、Zn、Ni、Cr高含量背景场分布在基性—超基性岩脉分布区,高强度Ni、Cr异常与基性—超基性岩脉相吻合;Cu、Zn异常分布面积较大,除在基性—超基性岩区有较强显示外,异常高值区与构造带相吻合,反映构造控矿的特点。
Sn、Mo、Bi在测区分布规律性较强。除在贺兰山岩群第二岩组变粒岩分布区与W、Au、As相伴外,在古生界灰岩地层及中生界煤系地层中亦呈强显示。
Nb、La、Th、Y、U异常主要分布于片麻状闪长岩出露区,显示其独特的成矿性。
总之,通过地球化学场的研究可以看出:贺兰山岩群中深变质岩中存在Au、W、As、Sn的强富集作用,是寻找W、Au 矿的有利部位。超基性岩区存在Cu、Cr、Ni的富集作用,是寻找Cu、Ni、Co等金属矿化有利部位。古元古代片麻状闪长岩是寻找Nb、La、Th等稀土稀有矿的有利部位。
通过对地球化学异常分布特征研究,并结合地质背景,初步认为Hs17、Hs18、Hs21、Hs26等异常具较好的找矿前景,各异常特征见表1。笔者重点对AS18异常进行查证和评价。
表1 贺兰山北段Hs17、Hs18、Hs21、Hs26异常特征
Table 1
| 异常编号 | 元素编号 | 平均值 | 峰值 | 异常下限 | 异常面积 | 衬度 | 异常规模 | 浓度分带 | 异常形态 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ag-28 | 0.25 | 0.26 | 0.1 | 0.6 | 2.45 | 1.47 | 中、外 | 近椭圆 | |
| Ag-29 | 0.3 | 0.3 | 0.1 | 0.32 | 3 | 0.96 | 中、外 | 近椭圆 | |
| As-26 | 15.74 | 34 | 8 | 1.55 | 1.97 | 3.05 | 中、外 | 不规则 | |
| As-27 | 11.43 | 11.9 | 8 | 0.5 | 1.43 | 0.72 | 外 | 不规则 | |
| Au-22 | 72.7 | 72.7 | 2.5 | 0.47 | 29.08 | 13.61 | 内、中、外 | 近椭圆 | |
| Au-31 | 7.3 | 7.3 | 2.5 | 0.38 | 2.92 | 1.1 | 中、外 | 不规则 | |
| Cr-16 | 110.19 | 130 | 90 | 1.76 | 1.22 | 2.16 | 外 | 不规则 | |
| Hs17 | Cu-7 | 53.7 | 75.8 | 30 | 0.48 | 1.79 | 0.87 | 中、外 | 不规则 |
| Cu-10 | 43.73 | 54.4 | 30 | 0.66 | 1.46 | 0.96 | 外 | 不规则 | |
| Zn-10 | 254.03 | 360 | 95 | 0.71 | 2.67 | 1.89 | 中、外 | 近椭圆 | |
| Zn-11 | 156.5 | 207 | 95 | 0.43 | 1.65 | 0.71 | 中、外 | 不规则 | |
| Mo-17 | 3.71 | 3.71 | 1 | 0.36 | 3.71 | 1.35 | 中、外 | 近椭圆 | |
| Ni-16 | 765.65 | 1493 | 30 | 0.92 | 25.52 | 23.43 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Pb-10 | 213.5 | 319 | 35 | 0.73 | 6.1 | 4.45 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Pb-13 | 874 | 874 | 35 | 0.53 | 24.97 | 13.12 | 内、中、外 | 近方形 | |
| As-41 | 35.79 | 102 | 8 | 1.93 | 4.47 | 8.61 | 内、中、外 | 不规则 | |
| As-43 | 59 | 59 | 8 | 0.25 | 7.38 | 1.82 | 内、中、外 | 近椭圆 | |
| Au-59 | 8 | 17.6 | 2.5 | 0.34 | 3.2 | 1.07 | 内、中、外 | 近椭圆 | |
| Au-61 | 15.26 | 18.3 | 2.5 | 1.4 | 6.1 | 8.53 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Au-64 | 6.36 | 13 | 2.5 | 0.76 | 2.54 | 1.94 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Bi-33 | 1.5 | 2.85 | 0.4 | 2.42 | 3.75 | 9.07 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Hs18 | Bi-35 | 1.73 | 4.78 | 0.4 | 1.49 | 4.33 | 6.47 | 内、中、外 | 不规则 |
| Bi-36 | 0.83 | 1.75 | 0.4 | 2.77 | 2.08 | 5.76 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Sn-26 | 3.7 | 6.38 | 2.5 | 1.47 | 1.48 | 2.17 | 中、外 | 不规则 | |
| Sn-35 | 4.58 | 7.4 | 2.5 | 0.35 | 1.83 | 0.65 | 中、外 | 不规则 | |
| Sn-39 | 3.26 | 5.13 | 2.5 | 0.28 | 1.3 | 0.37 | 中、外 | 不规则 | |
| W-20 | 12.5 | 20.4 | 2 | 1.11 | 6.25 | 6.97 | 内、中、外 | 不规则 | |
| W-23 | 11.9 | 17.8 | 2 | 0.36 | 5.95 | 2.16 | 内、中、外 | 不规则 | |
| La-8 | 132.38 | 333 | 95 | 17.24 | 1.39 | 24.03 | 中、外 | 不规则 | |
| Th-22 | 55.4 | 83.2 | 25 | 0.34 | 2.22 | 0.76 | 中、外 | 不规则 | |
| Th-23 | 55.35 | 73.4 | 25 | 0.5 | 2.21 | 1.12 | 中、外 | 不规则 | |
| Hs21 | Th-25 | 42.4 | 70.8 | 25 | 0.25 | 1.7 | 0.42 | 中、外 | 不规则 |
| Nb-17 | 18.63 | 29.9 | 15 | 13.34 | 1.24 | 16.57 | 中、外 | 不规则 | |
| U-24 | 3.43 | 5 | 3 | 0.9 | 1.14 | 1.03 | 外 | 不规则 | |
| Sn-40 | 3.61 | 5.6 | 2.5 | 2.19 | 1.45 | 3.16 | 中、外 | 不规则 | |
| Ag-60 | 0.14 | 0.16 | 0.1 | 0.33 | 1.4 | 0.46 | 外 | 不规则 | |
| As-56 | 16.66 | 101 | 8 | 31.7 | 2.08 | 66 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Au-78 | 13.5 | 13.5 | 2.5 | 0.22 | 5.4 | 1.2 | 内、中、外 | 不规则 | |
| Au-83 | 13.21 | 25.5 | 2.5 | 0.34 | 5.28 | 1.77 | 内、中、外 | 近椭圆 | |
| Au-84 | 65.2 | 65.2 | 2.5 | 0.31 | 26.08 | 8.09 | 内、中、外 | 近椭圆 | |
| Bi-66 | 1.65 | 2.85 | 0.4 | 0.42 | 4.11 | 1.74 | 内、中、外 | 近椭圆 | |
Hs26 | Cu-29 | 65.7 | 81.4 | 30 | 0.21 | 2.19 | 0.47 | 中、外 | 不规则 |
| Cu-30 | 62.3 | 85.8 | 30 | 0.27 | 2.08 | 0.56 | 中、外 | 不规则 | |
| Mo-27 | 1.16 | 1.3 | 1 | 0.38 | 1.16 | 0.44 | 中、外 | 不规则 | |
| Sn-65 | 4.41 | 6.6 | 2.5 | 1.19 | 1.76 | 2.1 | 中、外 | 不规则 | |
| Sn-70 | 5.16 | 7.11 | 2.5 | 0.37 | 2.06 | 0.76 | 中、外 | 不规则 | |
| Zn-33 | 117.47 | 150 | 95 | 0.95 | 1.24 | 1.17 | 外 | 不规则 | |
| W-43 | 4.68 | 5.25 | 2 | 0.68 | 2.34 | 1.58 | 中、外 | 不规则 | |
| W-44 | 6.06 | 13.6 | 2 | 0.69 | 3.03 | 2.08 | 中、外 | 不规则 |
注:Au含量单位为10-9;其余元素含量单位为10-6;衬度=平均值/异常下限;异常规模=衬度×异常面积
4 异常查证及白钨矿的发现
4.1 Hs18异常地质特征
异常区位于阿拉善左旗宗别立镇西北约12 km的嘎拉斯台一带,面积36.79 km2。区内出露太古宇贺兰山群片麻岩岩组(Ar2w1)和变粒岩组(Ar2w2),早元古代灰白色石榴石花岗岩(Pt1γ1)分别从中北部侵入,似斑状黑云花岗岩(Pt1γβ3)从南部侵入。区内以NE向断裂为主,次为NW向、SN向断裂。辉绿岩脉、花岗岩脉及细小石英脉极为发育。
4.2 Hs18异常地球化学特征
异常呈NE向带状分布,异常元素组合为Au、As、Bi、W、Sn、U、Cu、Mo、Ag、Y、Nb,以Au异常为主,特征元素有As、Bi、W、Sn、U,异常整体套合较好,浓集中心明显,尤其在贺兰山群变粒岩组分布区Au、As、W、Bi套合极好。Au、As、Bi、W、Sn异常规模大、强度高(图4)。
图4
4.3 异常概略检查结果
通过1∶1万岩屑测量及地质综合剖面对该异常进行检查,圈出一条呈NEE向展布,长度大于3.3 km,宽约400 m的W、Au、As高值异常带,并伴有较强的Ag、Cu、Zn、Bi异常。Au最高达126×10-9,W最高达234×10-6,As最高达141×10-6。W异常由西向东逐渐增强,规模增大(图5)。由于该区基岩出露较好,在W、Au高值区通过对该高值带踏勘检查并采取拣块化学样,发现了乌苏沟钨矿点。另外,异常区石英脉较多,且基本都含金,含金脉体成分简单,主要为石英及以黄铁矿为主的硫化物;脉体通常为单脉、复脉及网脉共存,在走向、倾向上与蚀变带一致,大多呈舒缓波状摇摆不定,常见分支、复合及尖灭再现现象;脉体规模各不相同,长度从10余厘米到数百米,宽0.5~5 m,拣块样分析可知,石英脉金含量在0.6×10-6~1.9×10-6之间。
图5
4.4 异常重点检查结果
对该W、Au、As高值异常带布置1∶1万面积性岩屑测量进行重点查证,圈出一个与硅化浅粒岩分布范围相吻合的以W、Au、As、Sn异常为主,并伴有较强Mo、Bi、Cu、Zn异常的多元素综合异常,异常呈NEE向展布, W异常由西向东逐渐增强,规模增大,异常带东部主成矿元素均呈集中强显示,W最高达2 509×10-6,Au最高达126×10-9,As最高达1 782×10-6(图6)。
图6
图6
嘎拉斯台一带1∶1万岩屑测量综合异常
Fig.6
Anomaly of 1∶10 000 cuttings measurement of the Galasitai
4.5 地表工程揭露成果
在W异常峰值区经地表槽探工程揭露,圈出白钨矿矿体3条,矿化体4条(图7)。矿体长度在400~1 000 m,宽度0.5~7.1 m,钨品位(WO3)多在0.094%~0.12%之间,最高达0.5%,产状168°~177°
图7
图7
嘎拉斯台钨矿体地表采样平面
Fig.7
Surface sampling plan of the Galasitai tungsten ore body
∠52°~62°。白钨矿主要赋存于呈条带状分布的细粒黑云斜长变粒岩中的强硅化浅粒岩中,矿化与硅化强度呈正相关,硅化越强,含白钨矿越富(图8)。含钨硅化浅粒岩中普遍含金,金含量在0.6×10-6~1.3×10-6之间,最高1.9×10-6。
图8
矿石有用矿物组分主要为白钨矿及自然金,脉石矿物主要为长石、石英及少量黑云母。矿石呈致密块状构造,自形-半自型粒状结构。
根据异常分布推侧,该区在4 km长,1 km宽的范围内具有形成大型甚至超大型钨金多金属矿的良好成矿条件。
5 结语
贺兰山北段地区残坡积物中Au、As、W、Sn、Mo、Cu、Zn不同程度的发生了富集,可能形成矿床,W、Au、As、Sn组合异常可作为寻找钨金多金属矿的地球化学标志,其中W主要受贺兰山群变质岩系地层和构造控矿。通过逐级地球化学测量,圈定了成矿有利部位,进而发现了钨矿化体,说明1∶5万岩屑测量在贺兰山北段干旱低山丘陵荒漠区的找矿勘查中具有良好的应用价值。
近年来,内蒙古自治区在中西部地区相继发现了白乃庙铜—钼—金矿床、大苏计钼矿床、西沙德盖钼矿床、柳坝沟金—钼矿床、哈达门沟金—钼矿床、查干花钼—钨矿床和流沙山钼—金矿床等一系列钼、钨、金多金属矿床。而柳坝沟、哈达门沟和白乃庙矿床均在前寒武系变质岩地层中产出,成矿作用与板块消减、碰撞和缝合过程中所诱发的构造—岩浆事件密切相关,是地壳特定演化阶段构造—岩浆活动的产物[4]。嘎拉斯台钨金矿的发现,说明在贺兰山地区前寒武系变质岩地层中,具有形成大型钨锡钼金多金属矿的良好成矿条件和找矿前景,通过对矿点及次生晕异常的检查验证,将会取得显著的地质找矿效果。
值得注意的是,嘎拉斯台钨金矿产于中太古界贺兰山群高级变质岩区,其变质程度达麻粒岩相。我国太古宙麻粒岩片麻岩区出露十分广泛, 它们遍布于全国18个省、市、自治区, 尤其在华北陆块最为发育, 其中分布最广的是内蒙古、河北、北京、山西和辽宁。在华北陆块北缘从内蒙古乌海市的千里山, 经包头、卓资、凉城, 山西大同、阳高, 河北怀安、宣化, 北京密云, 河北迁安、迁西, 辽宁建平、清原直至吉林桦甸, 断续延绵达千余公里的麻粒岩片麻岩带甚为醒目, 世界少见。近年来, 研究者们发现从东昆仑、阿尔金、柴北缘、甘肃北山, 经秦岭、大别山、苏鲁长达数千公里的中央造山带内断续出露有麻粒岩片麻岩相带, 更引起了国内外地质学家的关注[5]。本次嘎拉斯台钨金矿的发现,对太古宙麻粒岩相片麻岩区寻找同类型矿床具有一定的参考意义。
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在东天山特殊景观地球化学条件下,采用特定粒级(2~10mm)、多点采样(采样点距内等距、等量筛取五处残积岩屑)的方法,开展了康古尔区1∶5万岩屑地球化学普查,相继在C 3、J2-4、J5异常内发现了铜、金、银等地表矿(化)体,显示出该方法在东天山戈壁荒漠特殊景观区普查找矿中良好的找矿效果。
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内蒙古贺兰山地区古元古代晚期的花岗岩浆事件及其地质意义:同位素年代学的证据
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The tectonic pattern and the distribution of regional minerals of the Phanerozoic in Helan Mountain[D].Xi'an:
宁夏贺兰山北段金成矿类型及构造控矿规律
[J].贺兰山北段是中国新兴的金找矿潜力区。在分析矿体地质的基础上，结合野外地质调查，从找矿角 度详细划分了区内金的成矿类型，并系统分析了断裂构造体系对成矿的具体控制作用。综合成矿构造应力场、矿体（带）空间构型及成矿流体一物质场结构分析，指 出了区内下一步找矿方向，强调勘查工作应以低缓石英脉型金矿床为重点对象，兼顾F1中构造破碎带蚀变岩型金矿床。
Mineralization type and structural ore-controlling regularities of gold deposits in northern part of Helan Mountain
[J].
对华南钨矿床研究的几点建议
[J].正 一、应加强区域地球化学工作华南钨矿床的分布与华南加里东地槽褶皱带有密切关系.据江西、湖南、广东、广西的统计,不同类型的钨矿床大部分产于地槽区的前 震旦及震旦纪、寒武纪、泥盆纪、石炭纪等地层或燕山期花岗岩中.据分析,与钨矿床分布相关的地层及花岗岩中钨的含量均比克拉克值高10倍至数百倍.华南加 里东褶皱带可称为世界钨异常省,而湖南的板溪群,赣南的寒武系底部,湖南的中、上泥盆统及赣南石灰系梓山组等地层可作为矿源层来研究.
Suggestions on the study of tungsten deposits in South China
[J].
青海省互助县白山坡钨矿地质特征及找矿前景
[J].青海省互助县白山坡钨矿是近年来发现的钨矿床，位于祁连地槽褶皱系和松潘甘孜褶皱系两个亚一级构造单元交汇部位，属夕卡岩型白钨矿。文章在对白山坡钨矿的成矿地质条件及矿区地质特征系统研究的基础上，对该区的矿床成因及找矿前景进行了分析，从而推断出该区具有良好的钨钼铅锌多金属成矿条件。
Geological characteristics and prospects of Baishanpo tungsten in Huzhu country, Qinghai Province
[J].
宁夏贺兰山北段牛头沟金矿地质地球化学特征和矿床成因探讨
[J].Abstract:The Niutougou gold deposit lies in the basal complex belt,northern Helan Shan rift,the western margin of the Ordos block in North China.The ore-bearing strata are a set of intermedium-highly metamorphic rocks of the second subgroup(Pt1 Z2 ) in the Lower Proterozoic Zongbieli Group. Theore body was controlled by the subsidiary fault(F1 ) of a deep and large fault (Zhengyiguan fault),which was formed in the Hercynian-Indo-China peri od. This fault experienced early thrust extrusion and late local tensile rupture during multi-stage activities. The altered rock-type gold mineralization oc curred in tensile rupture stage. The quartz vein-type gold body was formed in the secondary tensile fissures associated with the main fault. Both deposittypes are different,but have same mineralization mechanism,i. e. the metamorphic hot fluid produced by dynamic effect caused replacement-filling miner alization at favorable positions or fissures. The study on sulfide sulfur isotopic composition and ore-fluid inclusions indicates that the altered rock-type goldmineralization and ore-forming fluids stemmed from a variety of sources.
Geological and geochemical features and ore genesis of the Niutougou gold deposit in the northern Helan Shan Mountains, Ningxia
[J].
贺兰山小松山基性—超基性杂岩体岩石地球化学特征
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1672-6561.2008.04.004
贺兰山小松山岩体的岩石地球化学研究表明,基性岩的Mg#为0.71~0.76,接近原生岩浆的值,超基性岩的Mg#为0.80~0.89,具有岩浆早期堆晶的特征,稀土总量ΣREE为(13.03~82.66)×10-6;δ(Eu)为1.08~1.61,具弱正异常;(La/Yb)N为2.49~5.24,(Ce/Yb)N为3.01~4.97,配分曲线表现为轻稀土相对富集的右倾型。微量元素配分曲线图表现为大离子亲石元素富集。岩石地球化学数据综合分析证明,该岩体产于板内拉张环境,岩体形成过程中经历了岩浆分离结晶作用,后期发生了同化混染,岩体具有寻找铬-铜-镍型岩浆矿床的潜力。
Lithogochemical characteristics of basic-ultrabasic intrusion,Xiaosongshan,Helanshan
[J].
内蒙古白云鄂博地区晚古生代闪长质花岗质岩石年代学框架及其地质意义
[J].华北克拉通北缘的内蒙古白云鄂博地区分布着由辉长岩、辉长闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、黑云母花岗岩及钾长花岗岩等基性-中酸性-碱性花岗岩组成的闪长质-花岗质杂岩体,它们曾被认为是泥盆纪至侏罗纪多期次侵位的产物,而新的年代学资料揭示这些侵入体都是在晚古生代形成的。白云鄂博地区15件不同岩性的锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,其侵位年龄具有很好的一致性,仅发生在263～281Ma狭窄时间段内,峰期年龄269Ma。这表明白云鄂博矿床的形成与这些闪长质-花岗质岩石的侵入活动没有直接的成因联系,也为重新认识华北克拉通北缘晚古生代构造环境及演化史提供了新的年代学资料。
Geochronology framework of late Paleozoic dioritic-granitic plutons in the Bayan Obo area,Inner Mongolia,and tectonic significance
[J].
