华北克拉通前寒武纪BIF铁矿研究:进展与问题

研究表明,BIF铁矿在华北克拉通的分布具有一定规律性.大规模BIF铁矿主要发育在绿岩带分布区的鞍山-本溪、冀东、霍邱-舞阳、五台、鲁西和固阳等地;华北克拉通时代最古老的BIF形成于古太古代,最年轻BIF形成于古元古代早期,但BIF铁矿的峰期为新太古代晚期(2.52 ～2.56Ga);BIF铁矿类型可划分为阿尔戈马型和苏比利尔湖型两类,但华北以晚太古代绿岩带中的阿尔戈马型为主,仅吕梁的古元古代袁家村铁矿具典型苏比利尔湖型铁矿特征.根据BIF在绿岩带序列中的产出部位和岩石组合关系,可将华北BIF划分为:1)斜长角闪岩(夹角闪斜长片麻岩)-磁铁石英岩组合;2)斜长角闪岩-黑云变粒岩-云母石英片岩-磁铁石英岩组合;3)黑云变粒岩(夹黑云石英片岩)-磁铁石英岩组合;4)黑云变粒岩-绢云绿泥片岩-黑云石英片岩-磁铁石英岩组合;5)斜长角闪岩(片麻岩)-大理岩-磁铁石英岩组合等5种类型.华北克拉通BIF形成时代与早前寒武纪岩浆活动的时间基本一致(2.5～2.6Ga),但与华北克拉通陆壳增生的峰期(2.7～2.9Ga)有一定偏差,其原因可能与新太古代晚期华北克拉通构造-热事件十分强烈有关.华北克拉通新太古代BIF大多形成于岛弧环境,但局部地区(如固阳)BIF铁矿可能形成于深部有地幔柱叠加的岛弧环境.华北克拉通BIF富矿主要有三种类型:原始沉积、受后期构造-热液叠加改造和古风化壳等,但总体不发育富铁矿,国外发育的风化壳型富铁在我国甚为少见.本文认为在探讨BIF铁矿类型时,需要从绿岩带发育序列进行综合判别.阿尔戈马型铁矿一般产于克拉通基底(绿岩带)环境,苏比利尔湖型铁矿一般形成于稳定克拉通上的海相沉积盆地或被动大陆边缘.华北克拉通BIF铁矿地球化学研究结果表明,BIF铁矿无Ce负异常且Fe同位素为正值,从而暗示铁矿沉淀的环境为低氧或缺氧环境,而铕正异常可能指示BIFs为热水沉积成因,其机制可能为海水对流循环从新生镁铁质-超镁铁质洋壳中淋滤出F(e)和Si等元素,在海底排泄沉淀成矿,而条带状构造的形成可能归咎于成矿流体的脉动式喷溢.但对于BIF铁矿的物质来源、成矿条件和机制、富铁矿成因、华北克拉通不发育苏比利尔湖型铁矿的原因等方面,仍需深入研究.     

库鲁克塔格地区古元古界磁铁石英岩型铁矿的发现及找矿意义

通过塔里木地台北缘找矿研究,在库鲁克塔格地区首次发现磁铁石英岩型铁矿床,铁矿赋存于前寒武系兴地塔格群沙依提组地层中。对该矿床含矿岩系特征、岩矿石化学组成、微量元素、稀土元素组成与矿床地质特征的调查与研究表明,鲁克塔格地区古元古界兴地塔格群沙依提组含铁石英岩主要分布于兴地河—辛格尔一带,含铁建造呈东西向展布。在兴地河-辛格尔地区发现含铁石英岩建造出露长约160km,找矿前景可观。     

北山南部敦煌岩群铁矿化磁铁石英岩的变质成因①

北山南部地区敦煌岩群广泛分布着铁矿化磁铁石英岩,这些铁矿化磁铁石英岩沿片岩顺层分布,长度几米到一百多米不等,宽几十厘米到两米左右,浅灰色到肉红色,具强磁性。为了研究这种石英岩的成因,笔者对新疆与甘肃的交界处白山西南侧这套地层的斜长角闪片岩中具有代表性的磁铁石英岩完整采集样品,样品具石英、磁铁矿、白云母、黑云母和绿泥石五种矿物,TFe为12.60%~12.70%。根据野外磁铁石英岩产出地质特征、室内显微镜薄片鉴定结果和电子探针检测各矿物特征,结合化学简项分析和岩石化学分析结果,发现本文研究的磁铁石英岩与国内外BIF(Banded iron formation)型磁铁石英岩不同,不具有沉积特征,可能为单纯变质成因。北山地区敦煌岩群这套古老变质地层可能经历了晚太古代、古元古代两次重要的变质事件,本文研究的铁矿化磁铁石英岩可能是在其中一次变质事件过程中形成的。这套变质地层是铁、铜、金等金属元素富集的含矿地层,具有极其重要的研究意义和找矿意义。     

印度达尔瓦尔克拉通绿岩带BIF型铁矿地质特征及成因分析

印度铁矿储量约占全球的7%,矿石类型以前寒武纪BIF铁矿为主,其中产于绿岩带以及绿片岩相岩石中的BIF型铁矿是印度最重要的铁矿类型。南印度地盾达尔瓦尔克拉通发育众多绿岩带,绿岩带中发育大规模BIF铁矿,BIF铁矿属于不同的地层序列,有不同的岩石组合关系。笔者对吉德勒杜尔加绿岩带和库斯赫塔吉绿岩带BIF地球化学分析表明,根据Al_2O_3含量,BIF分为页岩BIF(Al_2O_3≥2%)和石英岩BIF(Al_2O_3≤2%),BIF呈石英氧化物相,碳酸盐相和硫化物相BIF主量和微量元素表明BIF为陆源碎屑沉积和火山碎屑沉积共同作用形成;稀土元素表明BIF铁矿呈Ce负异常和Eu正异常。达尔瓦尔克拉通测年数据表明,经过2.7~2.65Ga和2.58~2.54Ga两期主要的火山作用,2.7~2.6Ga和2.58~2.52Ga2个阶段的大陆增生作用,形成了达尔瓦尔克拉通和绿岩带。BIF成矿来源上,AMOR的高温热液提供大量的Fe和SiO_2,海洋中生物光合作用提供了O_2,在化学沉积和碎屑沉积共同作用下,形成了BIF铁矿。     

塔里木克拉通北缘库鲁克塔格地块太古宙基底组成与地壳演化

塔里木克拉通太古宙岩石主要出露在库鲁克塔格、北阿尔金、铁克里克和敦煌等四个边缘基底隆起带。库鲁克塔格地块位于塔里木克拉通东北缘，其中有可靠年代学报道的太古宙岩石主要出露在库尔勒、辛格尔、兴地和帕尔岗塔格四个地区。库鲁克塔格地块的太古宙岩石主要由长英质正片麻岩(含TTG片麻岩)和少量以包体产出的斜长角闪岩组成，真正的太古宙表壳岩较少见。本次研究在库尔勒地区对长英质正片麻岩和石英岩开展锆石SHRIMP U- Pb测年分析，2个长英质正片麻岩样品的年龄分别为2695±9 Ma和2705±8 Ma；石英岩样品中的碎屑锆石核最小年龄峰为2513 Ma，石英岩有可能是太古宙沉积岩；上述岩石样品都经历了古元古代早期 (1. 9~1. 8 Ga)高级变质作用。地球化学分析发现，库鲁克塔格地块新太古代长英质片麻岩的原岩有多种岩石类型，这些长英质岩石都形成于与俯冲作用有关的岛弧构造背景。基性的斜长角闪岩和变质辉长岩可能产出于不同的背景，一部分来源于岛弧地幔楔的部分熔融，另一部分则可能来自于大洋板内，以洋脊玄武岩为主。库鲁克塔格地块太古宙岩石具有2. 7 Ga和2. 5 Ga两个年龄峰值，2. 7 Ga岩浆事件主要发生在库鲁克塔格西部地区，锆石的εHf(t)值既有正值也有负值，表明这一时期地壳生长和改造同时并存；~2. 5 Ga的岩浆活动分布范围较为广泛，全岩εNd(t)和锆石εHf(t)值以正值为主，暗示这一时期可能存在显著的大陆地壳生长。     

沉积变质型铁矿成矿条件及富铁矿形成机制

我国铁矿床类型有沉积变质型、岩浆型、接触交代 热液型(矽卡岩型)、火山岩型、沉积型和风化淋滤型6种,以沉积变质型最为重要。我国的沉积变质型铁矿床主要分布于华北克拉通,以鞍山式铁矿为代表,沉积时代为新太古代末,为阿尔果马型条带状铁建造 (BIF)变质而成;吕梁地区的袁家村式铁矿为苏比利尔型BIF变质而成,BIF沉积时代为2. 384~2. 210 Ga或新太古代末;舞阳、霍邱地区的沉积变质型铁矿可能为苏比利尔型BIF变质产物,BIF沉积时代分别为2. 473~2. 468 Ga、＜2. 54 Ga。BIF的形成与缺氧环境向大氧化事件初期的层化海洋环境过渡有关,海水中巨量溶解的铁质部分氧化,在初始层化海洋氧化还原界面附近的浅海环境以胶体形式沉淀。我国的BIF遭受区域变质变形作用,成为条带状磁铁石英岩,作为沉积变质型铁矿开发利用。BIF经历后期流体改造可形成富铁矿,形成机制有“去硅富铁”、“铁质活化再富集”和“去碳酸盐富铁”3种,弓长岭富铁矿的成矿年龄为1. 85 Ga左右,由BIF“去硅富铁”而成;齐大山富铁矿可能形成于2. 5 Ga,由BIF“铁质活化再富集”而成;袁家村富铁矿形成于1. 41~1. 34 Ga,可能由含碳酸盐的BIF“去碳酸盐富铁”而成。     

弓长岭铁矿床物质来源及沉积古地理环境研究

弓长岭沉积变质型铁矿床是中国鞍山式铁矿床的典型代表.研究表明,该铁矿床赋存于反S型褶皱中,局部矿体出现褶曲现象.矿体产于主要由磁铁石英岩、斜长角闪岩、黑云母变粒岩和“蚀变岩”组成的含铁岩系中.文章通过研究该地区铁矿石的构造、结构和矿物组合,结合常量、微量及稀土元素研究,揭示了该地区形成铁矿床的物质来源与海底热液活动密切相关,在其形成过程中,很少或者没有含铝碎屑物质的加入,是由海洋化学沉积形成的,形成于还原环境.通过研究与铁矿床空间关系密切的斜长角闪岩、黑云母变粒岩和“蚀变岩”的构造和结构等,并利用常量、微量及稀土元素的测试结果,对斜长角闪岩、黑云母变粒岩和“蚀变岩”进行了原岩恢复研究,研究结果显示,该区斜长角闪岩的原岩应为洋中脊拉斑玄武岩,黑云母变粒岩的原岩应为大陆岛弧的杂砂岩,而“蚀变岩”的形成则与磁铁石英岩有着密切的关系.最后,提出了该地区铁矿床沉积的古地理环境为洋壳边缘、大陆岛弧附近,其形成环境应相当于弧后盆地.     

塔里木新元古代盆地演化与下寒武统烃源岩发育的构造背景

下寒武统优质烃源岩的分布一直是塔里木盆地油气勘探的难点问题。在区域构造演化背景分析基础上,利用露头和新的钻井、地震资料,通过地层对比、构造解释和古地貌恢复,探讨了塔里木新元古代盆地原型、古构造及下寒武统烃源岩发育的构造背景。研究认为塔里木盆地西缘的柯坪和叶城地区,新元古代经历了陆内断陷到初始被动大陆边缘的盆地演化序列,而在塔东北的库鲁克塔格地区,主要以裂谷及其衰退期的拗陷为特征。地震反射特征进一步显示在塔里木陆内也具有相似的成盆作用,南华纪断陷具有清楚的垒、堑结构,震旦纪以后以拗陷阶段的均衡沉降为主。发生在晚震旦世末的柯坪运动造成全区抬升,奠定了塔里木盆地寒武系沉积前的构造古地貌,总体表现为西高东低,南高北低,控制了下寒武统烃源岩的形成、分布。塔西台地内中-下寒武统出现大面积增厚,可能与晚震旦世以后继承性的沉降作用有关,形成有利于玉尔吐斯组类型的碳酸盐质陆棚相烃源发育的沉积环境。而西山布拉克-西大山组类型的深水陆棚-盆地相的泥质烃源岩不仅在满加尔坳陷内发育,还可能在阿瓦提坳陷内分布。尽管中央隆起带大部分地区不利于优质烃源岩发育,但不能排除局部地区仍可能存在下寒武统泻湖相烃源岩。与盆地北部高碳酸盐岩含量的烃源岩不同,塔里木南缘改造边界附近具有形成高碎屑岩含量的深水泥质烃源岩的构造-沉积环境。     

冀东司家营BIF铁矿流体包裹体及氧同位素研究

司家营BIF是冀东地区最大的铁矿床,赋存于一套绿帘-角闪岩相变质的新太古代变质岩中,可划分出5个演化期次,分别为沉积期、绿帘-角闪岩相变质期、褶皱变形期、韧性剪切和热液蚀变期以及抬升氧化期。其中绿帘-角闪岩相变质期形成的条纹状阳起磁铁石英岩以及韧性剪切和热液蚀变期形成的条带状磁铁石英岩、块状磁铁石英岩和黄铁矿石英脉的石英中广泛发育流体包裹体,可分为次生包裹体(Ⅰ类)、假次生包裹体(Ⅱ类)、原生包裹体(Ⅲ类)、含子矿物包裹体(Ⅳ类)和含CO2三相包裹体(Ⅴ类)。分布于条纹状磁铁石英岩石英-1中Ⅱ和Ⅲ类包裹体以及条带状磁铁石英岩石英-1Ⅴ类包裹体的均一温度为352~560℃、流体压力为0.11~0.20GPa、盐度为0.4%~3.3%NaCleqv,流体温压特征可代表绿帘-角闪岩相变质作用的温压条件;分布于条带状磁铁石英岩、块状磁铁石英岩和黄铁矿石英脉石英-2中Ⅱ和Ⅲ类包裹体均一温度集中于153~211.8℃,盐度为0.5%~22.6%NaCleqv,条纹状磁铁石英岩中磁铁矿-1的δ18O值为1.4‰~2.8‰,条带状和块状磁铁石英岩中磁铁矿-2的δ18O值为1.7‰~6.2‰。流体包裹体和氧同位素特征表明低温热液流体是铁矿床发生"去硅富铁"的主要原因;在不同类型矿石的石英中均产出有较多的气液两相和赤铁矿共生的Ⅰ类包裹体,可反映抬升氧化期流体特征,均一温度介于117~223℃,盐度集中分布于0.4%~5.0%NaCleqv,较低的氧化作用是司家营BIF无法形成假象赤铁矿-细板状赤铁矿型富铁矿体的直接原因。     

古特提斯洋的闭合时代的古地磁分析:松潘复理石杂岩形成的构造背景

对华南地块、塔里木地块和基墨里大陆(包括保山、缅泰和羌塘地块)进行了古纬度和纬度运移量的对比分析,以确定古特提斯洋盆的闭合时代。结果表明：①保山与华南地块于晚二叠世碰撞,然后继续和华南地块、缅泰地块一起向北漂移,直到晚三叠世,并导致华南地块与华北地块碰撞和秦岭—大别造山带的形成;②羌塘地块与塔里木地块碰撞发生在晚三叠世;古特提斯洋沿着保山地块东缘和羌塘地块北缘的闭合是不同时的,东早西晚;③华南地块向北漂移,可能引起了华南地块西部和东昆仑—柴达木地块南部的古特提斯洋北岸的凹入,这为松潘—甘孜海底扇的发育提供了空间;古特提斯洋闭合引起的俯冲造成了华南地块西部大陆边缘的裂离,也共同为海底扇的发育提供了空间。包括塔里木地块、华南地块、东昆仑—柴达木地块和羌塘地块在内的几个地块的合围,导致了松潘—甘孜地块三角形的构造形状。支持以前的假设：松潘—甘孜三叠纪复理石杂岩的物源来自华北地块南缘或秦岭—大别造山带。