山西新太古界柏芝岩组条带状铁建造中的菱铁矿:成因机制与古环境意义

菱铁矿是前寒武纪条带状铁建造(BIF)中重要的矿物组分和古海洋信息载体,但它可能具有原生、早期成岩和晚期成岩多种成因,这在一定程度上限制了其在古海洋条件分析中的应用。虽然前人对菱铁矿开展了广泛的地球化学分析,但在岩相学研究方面相对薄弱。为进一步揭示BIF中菱铁矿的成因机制,以山西代县羊角沟矿区新太古界柏芝岩组的BIF为研究对象,开展了系统的岩相学工作。研究表明,该BIF主要由厘米级交互的富铁与富硅条带构成,其中普遍缺少水体扰动沉积构造,偶见交错层理和风暴碎屑,表明主要沉积于风暴浪基面之下。菱铁矿的主要产出形式有3种:(1)亚毫米级条带,其内"悬浮"有风暴成因碎屑颗粒,具有水柱或沉积物/水界面的原生成因特征;(2)在富铁条带中的晶体间隙充填,可能为早期成岩成因;(3)富硅条带中存在绿泥石层间脉状充填或截切石英和铁白云石的脉体,具有晚期成岩成因。原生菱铁矿的产出,表明新太古代在风暴浪基面之下的海水强烈缺氧、富铁并具有低硫酸盐浓度的特征。尽管原生菱铁矿条带的产出表明菱铁矿具有反映海洋化学条件的潜力,但多种成因菱铁矿的同时产出,也要求在应用菱铁矿分析古海洋条件时应当分组构进行。     

山西新太古界柏芝岩组条带状铁建造中的菱铁矿:成因机制与古环境意义*

菱铁矿是前寒武纪条带状铁建造(BIF)中重要的矿物组分和古海洋信息载体,但它可能具有原生、早期成岩和晚期成岩多种成因,这在一定程度上限制了其在古海洋条件分析中的应用。虽然前人对菱铁矿开展了广泛的地球化学分析,但在岩相学研究方面相对薄弱。为进一步揭示BIF中菱铁矿的成因机制,以山西代县羊角沟矿区新太古界柏芝岩组的BIF为研究对象,开展了系统的岩相学工作。研究表明,该BIF主要由厘米级交互的富铁与富硅条带构成,其中普遍缺少水体扰动沉积构造,偶见交错层理和风暴碎屑,表明主要沉积于风暴浪基面之下。菱铁矿的主要产出形式有3种: (1)亚毫米级条带,其内“悬浮”有风暴成因碎屑颗粒,具有水柱或沉积物/水界面的原生成因特征;(2)在富铁条带中的晶体间隙充填,可能为早期成岩成因;(3)富硅条带中存在绿泥石层间脉状充填或截切石英和铁白云石的脉体,具有晚期成岩成因。原生菱铁矿的产出,表明新太古代在风暴浪基面之下的海水强烈缺氧、富铁并具有低硫酸盐浓度的特征。尽管原生菱铁矿条带的产出表明菱铁矿具有反映海洋化学条件的潜力,但多种成因菱铁矿的同时产出,也要求在应用菱铁矿分析古海洋条件时应当分组构进行。     

海相沉积型菱铁矿矿床的成矿地球化学

在沉积碳酸盐矿物中,最常见的是方解石和白云石,其次是菱铁矿和铁白云石.方解石(CaCO_3)组成石灰岩,白云石[CaMg(CO_3)_2]组成白云岩,菱铁矿(FeCO_3)组成菱铁矿岩,铁白云石[CaFe(CO_3)_2]则往往散布在上述碳酸盐岩中.菱铁矿岩的平均含铁量达到25%以上时(即含菱铁矿52%),就有工业价值.菱铁矿富矿石含铁量在35%以上,可直接进高炉炼铁.菱铁矿贫矿石含铁量介于25～35%,虽然不适于直接进高炉炼铁,但可经过焙烧和磁选获得高品位铁精矿.这是因为菱铁矿经过焙烧后,可转变成磁铁矿,其反应式为:     

化学物相分析方法测定菱铁矿的单矿物化学组成

本文报告了用化学物相分析方法测定菱铁矿单矿物的化学组成。可用富菱铁矿矿石直接测得菱铁矿单矿物的化学组成,从而解决了难以挑选得到较纯的菱铁矿单矿物的困难。根据碳酸盐矿物中铁、镁、锰和钙等元素形成类质同象置换的几项主要参数,提出了菱铁矿应具有(Fe,Mg,Nn)CO_3的组成。对国内21个菱铁矿矿床产出的菱铁矿石进行研究,其中有三个应定名为锰菱铁矿,五个应定名为镁菱铁矿。方法对菱铁矿矿床的地质研究和菱铁矿石选矿试验中精矿品位的估算具有实用意义。     

我国菱铁矿矿床的基本地质特征及成矿规律

菱铁矿矿床,无论是从它的工业利用价值还是从我国铁矿成矿地质条件来看,都是一个值得重视的铁矿工业类型。迄今我国已发现的菱铁矿矿床,可以划分出沉积和沉积变质两个主要工业类型(见表)。沉积型菱铁矿矿床,有一部分和赤铁矿共生。两类矿     

内蒙古东升庙多金属硫铁矿床中菱铁矿地质特征及成因探讨

菱铁矿层产生在中元古界狼山群二组三段(Pt_2ls_2~3),独立成层,其顶、底板多是块状白云石大理岩,亦有块状硫铁矿体。其FeO 含量为26.25%～41.20%。经不同测试手段测定矿石矿物为镁菱铁矿。根据区域成矿背景、矿体赋存部位、矿床地质特征及某些地化特征综合分析表明,菱铁矿属海底火山喷发沉积变质而成。它与硫、铅、锌、铜矿有互为消长的关系,矿区东部(尤其是三贵口一带)菱铁矿层更有远景。     

贵州西部菜园子菱铁矿的交代、改造特征

菜园子菱铁矿具明显的交代、改造特征,炭质菱铁矿(灰矿)是菱铁矿交代成岩炭质白云岩的产物,米黄色菱铁矿(黄矿)是在灰矿的基础上,经过多次迭加改造的产物。 一、原始沉积岩 菱铁矿化的原始沉积岩,是一种富含炭质的泥品生物碎屑灰岩、生物泥晶灰岩。生物主     

国外菱铁矿床概述

菱铁矿矿床,大部分是由菱铁矿与赤铁矿(镜铁矿)——褐铁矿及磁铁矿组成的混合型铁矿床,有少部分为由菱铁矿或以菱铁矿为主的单一型铁矿床。其地表部分极易氧化成褐铁矿。长期以来,这一类型铁矿,在世界铁矿类型中只占次要地位。一般认为沉积菱铁矿在世界上分布广泛,但矿层很薄,稳定性较差,品位很低,不具工业价值,只有在铁矿资源贫乏的德国、英国才进行开采;在内生作用过程中,菱铁矿主要产于岩浆期后低温热液及火山作用后期,其储量和开采量多不被人们重视。事实上世界许多重要铁矿如北美上湖铁矿及仅次于上湖的中欧侏罗系而状铁矿,其矿物成分除赤铁矿、磁铁矿与褐铁矿外,菱铁矿也占一定比例,部分地区则以菱铁矿为主。在碳酸盐岩中的菱铁矿矿床,多属单一型菱铁矿,其成因有沉积与热液两种不同的看法。下面介绍几个规模     

初论层状菱铁矿矿床的沉积环境和形成作用

近十余年来,我国陆续发现并成功地勘探了一批大、中型菱铁矿矿床.这些矿床大多产于一定时代的特定地层中,属典型的层状、层控矿床.矿体通常由两部分组成,一是呈层状产出的青灰色细晶菱铁矿;二是呈脉状产出的米黄色粗晶菱铁矿.这两种菱铁矿通常代表两种具有不同成因的、相继或连续的成矿过程.米黄色粗晶菱铁矿除结晶粗大,有机质被净化外,在成分上与伴生的青灰色细晶菱铁矿无异,显然是后生阶段分异,重结晶作用的产物.由于铁的活动性较弱,而且在特定的碳酸盐岩环境中不利于铁的迁移,故米黄色粗晶菱铁矿常呈脉状赋存在层状青灰色细晶菱铁矿矿体内或其附近.青灰色细晶菱铁矿则均为成岩阶段的产物,     

层控菱铁矿的氧、碳同位素组成及其成因意义

自然界中碳酸盐的氧和碳同位素组成取决于形成这种碳酸盐的水体同位素组成,水体的氧、碳同位素组成又直接反映了成岩或含矿流体的性质和来源。菱铁矿是仅次于方解石和白云石的常见碳酸盐矿物,它作为成岩成矿的多相作用产物,在地层中广泛发育。本文试图通过它们的氧、碳同位素组成,探讨我国不同时代地层内层状和层控菱铁矿的成因问题,着重研究菱铁矿的形成环境和成矿作用。     

黔西上二叠统龙潭组菱铁矿层的沉积成因及地质意义

基于黔西地区晚二叠世含煤地层钻井岩心观察及样品分析测试结果,研究了煤系中含菱铁矿与黄铁矿层的岩石学特征,划分了6种含菱铁矿与黄铁矿层的垂向沉积序列,归纳总结了5种菱铁矿与黄铁矿的发育模式,指出含菱铁矿层的发育对"多层叠置独立含煤层气系统"的发育具显著的控制作用。研究结果表明,研究区内菱铁矿中CO_2的来源与沉积有机质和海相碳酸盐岩有关,其中,形成于海平面上升背景下的菱铁矿中CO_2的同位素特征与海相碳酸盐岩同位素特征相似,形成于海平面下降背景下菱铁矿中的CO_2主要来源于沉积有机质,海平面持续较高背景下的发育的菱铁矿则受沉积有机质与海水的共同影响,此外成岩环境的改变导致形成菱铁矿与黄铁矿的共生组合。含煤岩系中含菱铁质(黄铁矿)的泥岩及粉-细砂岩具低孔、低渗特征,可作为含气单元间的隔水阻气层,这种岩层的分布受控于沉积环境及区域海平面变化,对"多层叠置独立含煤层气系统"的形成具有分划性的阻隔作用。     

沉积改造型菱铁矿矿床改造作用中CO_2的来源及其成矿意义——以黄梅菱铁矿矿床为例

国内外矿床地质工作证实,中-大型菱铁矿矿床多为沉积-改造成因,湖北黄梅菱铁矿矿床可谓典型。其矿石常有青灰色菱铁矿(以下简称“灰矿”)和米黄色菱铁矿(以下简称“黄矿”)两种类型,后者系由前者转变而来,二者在矿物学特征上基本一致,只是灰矿含有较多的有机质,而黄矿有机质含量甚微,黄梅铁矿灰矿的有机碳含量高达2.62％(表1)。因此,两种菱铁矿的转变(改造作用)是一个“排碳”过程,而无其它成分的显著变化。 实现上述转变的前提,是有富含CO_2的地下水。水文地球化学研究证实,地下水的基本成     

台湾国姓地区中新世海相菱铁矿的成因

菱铁矿很好地记录了过去地质流体的信息,能够用于示踪生物地球化学反应相关的成岩作用带。台湾国姓地区中新世海相泥页岩中发育自生的菱铁矿结核,其成因尚未厘清。野外观察发现菱铁矿以不连续透镜体平行散布于泥页岩中,主要由自生碳酸盐菱铁矿（78.63%）等矿物组成。菱铁矿的稀土元素配分模式为轻稀土亏损、中稀土富集,无Ce异常,指示菱铁矿形成于弱氧化的沉积环境,弱氧化的环境促进了菱铁矿在次氧化带的沉淀。菱铁矿的δ13C_VPDB和δ18O_VPDB值分别为-3.69‰~+0.08‰和-1.09‰~+0.25‰,指示菱铁矿形成于次氧化带,碳源很可能是海水和有机质降解混合产生。研究表明自生菱铁矿能够被用于识别沉积物中的生物地球化学过程和指示成岩作用带。     

菱铁矿矿石野外鉴定方法

菱铁矿矿石有白、灰、黑、棕及黄等颜色,在结构构造上,分别与灰岩、白云岩、大理岩、方解石、钟乳石、葡萄石、粘土岩、粉砂岩、砂岩及千枚岩等相似,有的还与玄武岩相似.在野外找矿石时,常常把菱铁矿矿石当作岩石而漏掉.菱铁矿矿石有沉积的、热液的和再生的.沉积菱铁矿又有陆相的和海相的两种.菱铁矿矿床分布很广,近年来,已成为重要的找矿、研究对象.在近几年的找矿研究工作中,人们曾把菱铁矿石误认为石灰岩或白云岩;砂岩或粉     

贵州铁矿山沉积改造菱铁矿床的成矿方式及沉积改造机理的探讨

贵州铁矿山菱铁矿床过去认为是热液菱铁矿床。近年来一些人提出为沉积改造菱铁矿床。作者等进一步研究以后,也认为应是碳酸盐岩中沉积改造菱铁矿床,属层控矿床这个范畴。一、矿床地质概况及三种成矿方式的地质特征该矿床有工业价值的菱铁矿体多赋存在隆起区与沉降区的过渡带,并在古断裂的近古海域一     

砂岩、粉砂岩中的菱铁矿胶结特征

在碎屑岩中研究胶结物成分、结构、胶结类型,是了解成岩次生变化,确定沉积环境和物理化学条件的良好标志。然而,作为最常见胶结物,其中以方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿、石英最为重要。近来我们在川西晚三迭世小塘子组(T_3t)一须家河组(T_3X)以及湘中雷呜桥泥盆系余田桥组(D_3s)的一些砂岩粉砂岩中相继见到菱铁矿胶结物,其产出特征别具一格。现将菱铁矿的结构及胶结类型分别描述如下:(参看插图)     

菱铁矿野外鉴定的有效方法

菱铁矿(成分Fe[Co_3]在含煤地层中多呈结核状或薄层状出现.在非氧化范围内的菱铁矿野外鉴定方法:1.菱铁矿比重大,一般为3.7～3.9,石灰岩约2.6～2.8,因此,在岩心中手掂着碳酸盐类岩石,比较重的有可能是菱铁     

克拉玛依侏罗纪橄榄玄武岩中菱铁矿的成因

克拉玛依市西盆山交界处发育体罗纪杏仁玄武岩-橄榄玄武岩-含菱铁矿橄榄玄武岩组合,主要由橄榄石、单斜辉石、斜长石(中长石—拉长石为主)、钛铁矿、玄武玻璃及少量磷灰石组成,含菱铁矿橄榄玄武岩中存在原生菱铁矿(≈10%)和少量碱性长石。橄榄石及单斜辉石的Mg~#为≈70,单斜辉石属于富Ti普通辉石。含菱铁矿橄榄玄武岩中的菱铁矿常常包裹浑圆状斜长石,且与斜长石呈锯齿状接触。本文提供的岩相学观察表明,菱铁矿与玄武玻璃、斜长石、单斜辉石和钛铁矿呈明显的共生关系。在有些情况下观察到玄武玻璃与菱铁矿充填在斜长石格架的现象。含菱铁矿橄榄玄武岩玻璃中FeO含量最高至29.2%,CaO含量<1.5%,即熔体具有富Fe贫Ca的特点。早结晶的碳酸盐矿物是以菱铁矿为主的菱铁矿-白云石固溶体(另含少量菱锰矿)。斜长石大量结晶促使熔体不断亏损CaO,并导致较晚结晶的碳酸盐矿物向菱铁矿端元演化。菱铁矿发育有明显的成分梯变带(FeO和CaO含量表现出突变)。玄武玻璃的Mg~#普遍较低且变化范围大,橄榄玄武岩中玻璃的Mg~#值最高为64,含菱铁矿橄榄玄武岩中玻璃的Mg~#值最低至≈23。依据地质温压计,克拉玛依侏罗纪玄武岩浆的形成温度为1300℃～1340℃,压力为3.0～4.0GPa。基于本文的研究,我们认为克拉玛依侏罗纪含菱铁矿橄榄玄武岩岩浆由含CO_2,橄榄岩在软流圈中经极低程度部分熔融形成,该岩浆在快速上升过程中通过结晶分异作用形成了菱铁矿。     

梅山铁矿床菱铁矿的地质特征及成因探讨

对梅山铁矿中菱铁矿的空间分布、矿物共生组合、物理性质、化学成分以及菱铁矿矿石(混合矿石)的结构、构造进行了分析。结果显示：菱铁矿在矿床北西部相对集中，并主要产在斑点状和浸染状矿石中；菱铁矿多数属镁菱铁矿，其成因为近地表的陆相火山高温气液交代型。     

高压下天然菱铁矿的压缩性和电子结构研究

采用同步辐射光源和金刚石对顶砧(DAC)技术,对天然菱铁矿的压缩性和电子结构进行了原位X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构谱(XANES)测试研究。在室温下随着压力逐渐升高至50.2 GPa,菱铁矿保持方解石型结构不变,但是逐渐向Na Cl型结构转变;刚性[CO3]2-基团平行于ab-平面定向排列使c轴的压缩性大于a轴。菱铁矿在44.6~47.1 GPa之间发生电子由高自旋态(HS)向低自旋态(LS)的转变,表现为体积塌陷8%。HS菱铁矿的等温状态方程参数为K0=112(5)GPa和K'0=4.6(3)。首次采用XANES技术对菱铁矿中Fe2+的电子结构进行了研究,结果表明:随着压力升高至37.3 GPa,Fe2+的配位和局域对称并未发生明显变化;此后电子结构开始转变,Fe2+的3d轨道分裂能降低,电子跃迁概率增大,呈现LS特性。