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。     

鞍本地区大孤山条带状铁建造含铁矿物和相分带特征及形成环境分析

鞍山-本溪条带状铁建造(Banded Iron Formation,简称BIF)位于华北克拉通东北缘,是世界上典型BIF之一,也是我国最重要的铁矿资源基地。大孤山位于鞍山地区南部矿带,为新太古代典型的Algoma型BIF,与华北克拉通其它大多数BIF相比,具有较低变质程度(绿片岩相-低角闪岩相)和较完整的沉积相分布特征。因此,通过大孤山BIF的研究有利于追踪Algoma型BIF的原生矿物组成及其后期成岩-变质过程,进而通过分析原生矿物形成的物理化学条件探讨古海洋环境。依据原生矿物共生组合及产出特征,可将大孤山BIF沉积相划分为氧化物相(30%)、硅酸盐相(50%)和碳酸盐相(20%)。氧化物相主要分布于主矿体南部,主要矿物组成为磁铁矿和石英;硅酸盐相分布于主矿体中部,主要矿物组成除了石英和磁铁矿之外,还有黑硬绿泥石、绿泥石、镁铁闪石等;碳酸盐相分布于矿体北部,主要矿物组成为菱铁矿、磁铁矿和石英等。本文通过大孤山BIF岩相学观察和含铁矿物化学成分研究,推测原生沉积物的组成为无定形硅胶、三价铁氢氧化物和富铝粘土碎屑,在经历了成岩和低级变质作用后转变为具不同相带的条带状铁建造。通过分析磁铁矿、菱铁矿和黑硬绿泥石等矿物在不同P_(O_2)-P_(CO_2)和pH-Eh条件下的共生相图可知,这些矿物均是在较低氧逸度、中到弱碱性环境下形成。综合考虑矿物成分、共生组合及受变质作用较弱等信息,本文推测制约原生矿物形成的控制因素主要是古海水氧化还原状态、酸碱度、CO_2含量和硫逸度。     

BIF微量稀土元素分析方法及其在冀东司家营铁矿中的应用

以硅铁条带交替出现为特征的条带状铁建造(BIF)是世界上最重要的铁矿资源类型,精确分析磁铁矿的化学组成具有重要意义。本文开展了磁铁矿样品不同溶样方法分析结果的比对,并详细分析和讨论了冀东司家营铁矿磁铁矿与燧石单条带的微量及REE元素分析的地球化学特征。分析结果表明,对于磁铁矿样品,常规HF+HNO₃溶样法与HBr+HNO₃组合溶样法具有一致的溶样效果;司家营BIF的Zr,Sc,Th含量极低,表明未受陆源碎屑的污染;铁质与硅质具有低LREE、高HREE、La和Y正异常的海水REE特征,同时具有Eu正异常的热液REE特征;Ce负异常的缺乏,说明当时的古海洋是一个缺氧的环境。研究发现富铁条带的稀土总量大于富硅条带的稀土总量,这可能与硅、铁沉积物的地球化学习性相关,铁质沉积物更易吸收稀土元素。富矿和普通矿石具有原生的热液与海水的混合来源,部分富矿受到后期流体的强烈扰动,甚至表现出热液流体的特征。     

山西吕梁袁家村条带状铁建造沉积相与沉积环境分析

山西吕梁作为华北克拉通上条带状铁建造(BIF)的重要产区之一,位于华北中央构造带中。袁家村BIF分布于吕梁岚县袁家村一带,极有可能是华北克拉通内最为典型的Superior型BIF。与华北克拉通其他大多数BIF相比,袁家村BIF具有明显的差异性,其中包括它的形成时代(2.3~2.1Ga)、铁建造类型和低级变质程度(低绿片岩相)等。因此,研究袁家村BIF具有特殊的研究意义,可为探讨大氧化事件之后古海洋氧化还原状态以及国内Superior型BIF的成因提供研究基础。袁家村BIF产于吕梁群袁家村组变沉积岩系的下部,前人根据上覆和下伏含火山岩地层的时代,推测袁家村组的形成时代为2.3~2.1Ga。BIF整体产状陡倾,沿北北东-北东东向呈L形带状分布。依据原生矿物的共生组合及产出特征,可将BIF沉积相划分为氧化物相(60%)、硅酸盐相(30%)和碳酸盐相(10%)。氧化物相是本区BIF最主要的沉积相,主要矿物为赤铁矿、磁铁矿和石英,从而可进一步划分为赤铁矿(24%)和磁铁矿(36%)亚相;硅酸盐相BIF以大量硅酸盐矿物出现为特征,散布于研究区,主要矿物组成除了石英和磁铁矿之外,还有铁黑硬绿泥石、绿泥石、铁滑石、镁铁闪石和阳起石等。在与碳酸盐相BIF构成过渡相的BIF中,还可发现大量的铁白云石。而碳酸盐相主要矿物为菱铁矿、铁白云石和石英等,主要发育于研究区的南部。依据含铁岩系构造格局特点复原获得了原始沉积相分布略图,沉积相主要呈南北向延展,自东向西显示出相变规律,西边为碳酸盐相,东边为氧化物相,其间是过渡的硅酸盐相。通过袁家村BIF的岩相学和含铁矿物化学成分的研究,可大致推测原始沉积的矿物组成为无定形硅胶、水铁矿、与铁蛇纹石和黑硬绿泥石组成类似的铁硅酸盐凝胶、富Al的粘土碎屑和含铁、镁、钙的碳酸盐软泥。这些沉积物在随后的成岩期和绿片岩相的区域变质作用下发生矿物之间的相互转变。BIF中主要含铁矿物的PO-P-Eh 2CO2和pH相关图解说明除了赤铁矿之外,其他矿物均是在较低氧逸度环境中形成的,且所有矿物共存的水体系为中性到弱碱性。袁家村BIF氧化物相中发育豆粒、内碎屑结构和板状交错层理等原始沉积构造,指示氧化相部分是在相对高能的浅水环境下沉积的。但BIF大部分应该形成于浪基面以下(200m)较为深水的环境中,沉淀可能同时发生于上部氧化和下部还原的水体之中,由于还原弱酸性的深部富铁海水在海侵的过程中上升到浅部相对氧化和弱碱性的浅水环境中,因为Eh、pH及氧逸度等物化条件的骤然变化,最终导致铁质的沉淀和沉积相自上而下的变化。     

甘肃酒西盆地青西凹陷下白垩统下沟组湖相喷流岩物质组分与结构构造*

甘肃酒西盆地青西凹陷下白垩统下沟组广泛发育的暗色纹层状细粒岩,以其富含铁白云石、钠长石、重晶石、方沸石、黄铁矿和有机质,局部含有微量萤石、透闪石、石盐和呈碎屑状、浸染状产出的微量闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等矿物组分吸引着众多沉积地质学家和石油地质学家的高度关注。在以往的研究中,大多数研究者认为此类细粒岩的成因与火山活动有关,将其确定为火山物质蚀变作用的产物。通过地质背景、物质组分、岩石结构构造、包裹体和地球化学特征的研究,提出此类细粒岩属于新型的湖相“白烟型”喷流岩,可识别出6种热水矿物组合、3种主要结构类型和4种常见的原生沉积构造。6种热水矿物组合包括: Ⅰ钠长石—铁白云石(或铁白云石—钠长石)组合,Ⅱ重晶石—钠长石—铁白云石组合,Ⅲ石英—重晶石—钠长石—铁白云石组合,Ⅳ石英—方沸石—钠长石—铁白云石组合,Ⅴ地开石—铁白云石组合,Ⅵ单一铁白云石组合。3种主要结构类型包括: ①泥晶—微晶结构,②内碎屑结构,③石盐假晶结构。4种常见的原生沉积构造包括: ⅰ纹层状和条带状构造,ⅱ网脉状充填构造,ⅲ旋涡状喷管结构,ⅳ同生变形层理结构。在物质组分和岩石结构分析的基础上,划分出网脉状充填型、水爆型、盆地沉积型和区域扩散型4种喷流岩产状类型,建立了下沟组湖相喷流岩分带性沉积模式,探讨了喷流岩研究意义。     

古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋环境的变化: 来自华北条带状铁建造(BIF)岩相学和地球化学的证据*

条带状铁建造(BIF)是形成于前寒武纪海洋中的化学沉积岩,记录了古海洋氧化还原状态的重要信息。华北克拉通广泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化还原环境变化的理想对象。初步研究表明,华北克拉通新太古代BIF主要为磁铁矿型氧化物相和硅酸盐相,极少数出现碳酸盐相;古元古代BIF包括赤铁矿型和磁铁矿型氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相,其中赤铁矿相是古元古代BIF独有的。以上矿物学特征表明,新太古代和古元古代水体的氧化还原条件是不同的。华北克拉通新太古代BIF的稀土元素组成缺乏强烈的负Ce异常,反映同期海水氧含量非常低,为缺氧状态; 但少量BIF也包含有负Ce异常,同时具有较大变化范围的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水体氧含量相对较高,呈弱氧化状态。与新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce异常变化较大,包括无异常、正异常和负异常,尤其是赤铁矿相BIF具明显的负Ce异常,表明古元古代水体的氧含量和氧化还原结构已发生了明显变化; 结合华北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,认为古元古代海洋呈次氧化—氧化环境。新太古代BIF 强烈富集重铁同位素,S同位素非质量分馏效应较为明显;而古元古代BIF相对富集轻铁同位素,S同位素非质量分馏效应不明显。综上,新太古代海洋环境整体缺氧,但局部可能存在氧气“绿洲”,暗示光合产氧作用在太古代晚期已经存在;大氧化事件期间及之后的古海洋总体具上部氧化、下部还原的分层特征。     

峡东地区埃迪卡拉系灯影组风暴岩的发现 及其环境意义

本文首次报道了峡东地区埃迪卡拉系灯影组石板滩段地层中的风暴岩。通过详细的剖面观察、测制和室内研究,识别出石板滩段典型的风暴沉积标志,包括各种丘状交错层理、粒序层理、冲刷 充填构造、平行层理及变形层理等。结合各类风暴沉积标志在剖面上的组合关系将研究区风暴岩划分出4个风暴沉积序列类型：其中类型Ⅰ为风暴流成因的滞留沉积与底面的冲刷面、丘状层理、波状层理、水平层理的组合,属形成于正常浪基面附近的近原地风暴岩; 类型Ⅱ为具颗粒流性质的块状内碎屑灰岩与丘状交错层理的组合,常见变形层理,形成于斜坡上部;类型Ⅲ为以渠模、丘状交错层理与水平层理的频繁叠加为特征,出现在风暴浪基面与正常浪基面之间;类型Ⅳ为具粒序层理的砂 砾屑浊积灰岩,形成于风暴浪基面以下,划归为风暴成因的远源浊流沉积。研究区风暴岩的特征表明：风暴层蕴含了强烈的气候信息,风暴频发是灯影期气候转型的重要响应;该时期构造相对活跃、海底地形复杂化是风暴沉积形成的原因之一;研究风暴岩的特征对等时地层对比研究也具有重要意义。     

富磷矿三阶段动态成矿模式:黔中开阳式高品位磷矿成矿机制

震旦系陡山沱组沉积期形成的黔中开阳、瓮安富磷矿沉积区,矿石产量大、品位高,是国内外重要的磷矿资源产区。黔中磷矿主要分布于黔中古陆周缘的滨浅海环境中,矿石类型以碎屑状磷块岩为主,间夹原生泥晶磷块岩、生物结构磷块岩和次生土状结构磷块岩。开阳式高品位磷块岩的动态沉积成矿过程通常为“三阶段成矿”: 第一阶段为初始成磷作用阶段,在新元古代大规模成磷背景下,上升洋流携带深部富磷海水进入滨浅海地区,并通过生物化学作用使磷质聚集并形成原生磷块岩沉积;第二阶段为簸选成矿作用阶段,高能波浪、风暴水流对原生磷块岩持续的破碎、磨蚀、搬运和再沉积过程中,簸选去除了原生沉积物中的陆源细碎屑、砂泥质成分,保留并聚集磷质碎屑颗粒,形成品位较高的碎屑状矿石;第三阶段为淋滤作用阶段,海平面升降变化使之前形成矿石受暴露事件影响,遭受强烈的风化淋滤作用,碎屑状磷矿石内的碳酸盐岩胶结物和白云石条带被淋滤运移,导致矿层发育大量溶蚀孔洞,甚至形成土状磷块岩,矿石品位再次得到大幅度提升。三阶段成矿作用随古地理条件和海平面变化在沉积成岩过程中多期次、动态进行,最终形成工业价值极高的磷矿石。     

冀东杏山沉积变质型铁矿床富铁矿成因探讨

本文在野外勘查和岩(矿)相学基础上,对杏山铁矿块状富矿和条带状普通矿石进行主量元素、微量元素和稀土元素等系统研究。杏山铁矿石主要由磁铁矿和石英组成,其中块状富铁矿石相较于条带状普通矿石含有较多的镁铁质矿物,另外块状富矿(XS-60)手标本可见绿泥石化,但镜下蚀变程度较弱,其富矿成因与后期热液蚀变相关度不高;条带状贫矿(XS-10)遭受较强的后期热液蚀变,有一定程度的铁质富集,但仅限于富铁条带,富硅条带未蚀变。矿石中低Al2O3+Na2O含量和Zr、Sc、Th、Hf等含量特征表明杏山铁矿在沉积过程中很少有陆源碎屑加入。微量元素和稀土元素配分模式表明条带状普通矿石和块状富铁矿有共同的成矿物质来源,富铁矿和贫矿都是在缺氧环境下,通过海底热液与海水混合后同沉积形成的,而后期褶皱变形作用使贫矿层加厚的同时,也使富铁层加厚。     

徐州地区震旦系贾园组的风暴沉积

徐州地区震旦系下部的贾园组具有丰富典型的风暴沉积标志,包括各种冲刷－充填构造、丘状交错层理、碎屑流沉积、粒序层理及卷曲层理等。通过详细的野外观测及室内研究,根据风暴沉积标志的组合可划分出6种风暴沉积序列类型。其中,类型Ⅰ为具粒序层理的薄层含粉砂灰岩,形成于风暴浪基面以下的远源风暴浊流的末梢;类型Ⅱ以渠模与丘状交错层理的组合为特征,出现在风暴浪基面与晴天浪基面之间;类型Ⅲ为风暴流成因的碎屑流沉积内碎屑灰岩与底面的冲刷沟槽、丘状交错层理的组合,是形成于晴天浪基面附近的槽道碎屑流型风暴沉积;类型Ⅳ为具颗粒流沉积特征的内碎屑灰岩与冲刷面构造及丘状交错层理的组合,丘状纹层段中常见卷曲层理,形成于滩前陆棚斜坡的上部;类型Ⅴ为夹于湖相薄层灰岩中的鲕粒砾屑灰岩,为风暴水流冲越鲕滩,在滩后湖近滩一侧的风暴沉积;类型Ⅵ为湖相风暴岩,由冲刷面构造、薄层内碎屑灰岩及丘状交错层理的组合,顶部具晴天沉积。各种序列在垂向上叠置,构成向上变浅序列。风暴沉积的研究对于深化区域古地理及地层对比研究具有重要的理论和现实意义。     

蓟县下马岭组富菱铁矿地层的基本地质特征

天津蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,本文从野外产出特征、岩石学特征及常量元素特征等3个方面对这一富菱铁矿地层的基本地质特征进行了报道.该剖面地层主要以黑色页岩、粉砂质富铁层/菱铁矿结核层互层产出为特征,夹有少量粉砂岩.部分富铁层由于风化严重,野外露头以褐铁矿层出现.菱铁矿为地层中主要的铁矿物相,可以形成菱铁矿结核,显微镜下具泥晶或微晶结构;也可以与含量相当的石英粉砂一起,构成致密粉砂质富铁层;亦或呈颗粒状零星分布于黑色页岩、粉砂岩中;另外褐铁矿层中亦存在极少量的菱铁矿残余.地层的常量元素特征整体表现为富含SiO2、TFe及有机质,而贫MnO、CaO、MgO、P2O5及S元素,且除风化层位中的铁多呈三价外,其余多呈二价.总有机碳(TOC)含量由高到低依次为菱铁矿结核、粉砂质富铁层、黑色页岩、粉砂岩.TFe与Al2O3含量的相关性图解显示,在富铁地层中,二者呈现出很好的负相关关系,而在正常的黑色页岩和粉砂岩中,二者则呈现一定的正相关关系,表明富铁地层中的铁主要为海洋自身铁的化学沉积,而正常的黑色页岩和粉砂岩中的铁主要源自陆源碎屑.同时新鲜样品中FeO与TOC含量呈现出很好的正相关关系,表明菱铁矿的形成可能与有机质有关.     

黔西织金矿区乐平世煤系菱铁矿成因探讨

黔西织金矿区乐平世煤系中的菱铁矿以多种微观形态产出,基于镜下薄片观测、泥岩微量元素分析,探讨了菱铁矿 成因及演化。研究表明菱铁矿可划分为第一世代的胶状集合体、第二世代圈层结构发育不良的球粒及第三世代圈层结构发 育完好的鲕粒与菱面体三个成岩世代产物。菱铁矿胶状集合体是在成矿组分（Fe2+ 与CO32-） 浓度达到超饱和状态时快速结 晶形成的;圈层结构发育不良的菱铁矿球粒是成矿物质围绕第一世代形成的菱铁矿胶粒聚集而成;圈层结构发育完好的菱 铁矿鲕粒是大量放射状菱铁矿线晶以第二世代的球粒为核心连续共轴生长而成,晚二叠世脉动式的海侵可能是菱铁矿在结 晶非平衡态与平衡态与之间往复循环驱动因素,最终形成了同心圈层结构,而同心圈层发育完好的菱面体状菱铁矿可能是 成矿条件的变化促使鲕粒从放射状生长向自形菱面体生长而成。     

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。     

Significance of the chemistry and morphology of diagenetic siderite in clastic rocks of the Mesozoic Scotian Basin

Siderite (FeCO₃) is a widespread minor diagenetic mineral in clastic sedimentary basins. Although eodiagenetic authigenesis of siderite is well-known, siderite formed during burial diagenesis shows habits and chemical compositions that are poorly understood. This study tests the hypothesis that diagenetic siderite cements in sandstones in the Scotian Basin, offshore eastern Canada, show systematic variability in chemistry and habit that is a response to recrystallization and changing composition of basinal fluids. Mineral textures were determined from backscattered electron images, and chemistry mostly from electron microprobe analyses. Five chemical types of siderite are identified using k-means cluster analysis, based on the amount of substitution of Ca, Mg and Mn for Fe. Eodiagenetic microcrystalline coated grains, concretions and intraclasts in sandstones are principally Fe-rich siderite and locally have recrystallised to blocky equant crystals. Mesodiagenetic Mg-rich siderite partly replaced these equant crystals and also framework mica and K-feldspar grains, showing textural evidence for coupled dissolution–reprecipitation. Slender Mg-rich siderite rhombs (lozenges, bladed or wheat-seed siderite) have precipitated before and after the formation of quartz overgrowths in geochemical microenvironments. Magnesium substitution reflects Mg-rich formation waters resulting from smectite to illite conversion. Equivalent Ca-rich siderite occurs where sandstones overlie a Jurassic carbonate bank. Late Mn-rich siderite has complex textures resembling those of Mississippi-Valley type ores, with spheroidal rims, a honeycomb-like mesh and concentric infill around secondary pores. It also occurs in veins or replacing intraclasts, post-dating late ferroan-calcite cements in sandstones that show strong dissolution by hot basinal brines. The Ca, Mg and Mn content of diagenetic siderite, coupled with textural evidence for recrystallization, can thus be used to track changes in ambient formation fluids. Siderite habits and chemistry described from the Scotian Basin are found in many clastic basins, suggesting that the observed recrystallization textures and variation in chemical type are of broad application.     

论“太湖冲击坑溅射物”——来自太湖现代沉积物中铁质结核的证据

针对太湖发现由菱铁矿组成的“铁质溅射物”和“贫铁溅射物”是太湖形成于陨石冲击的观点,本文对这些实为铁
质结核样品进行了详细的矿物学、地球化学和年代学测试。数据表明,这些样品是在太湖现代沉积淤泥层中形成的菱铁矿
和褐铁矿结核。结核中含有大量水生植物碎片、植物蛋白石、细菌和少量动物壳体碎片。菱铁矿高温灼烧后全部变成赤铁
矿,说明太湖地区不存在菱铁矿熔融状的高温相。菱铁矿14C测年结果表明各个样品形成于年代,不是瞬间形成的。δ13C 数
据指示为淡水无机碳来源,并非湖区碳酸盐岩直接来源。所谓的“贫铁溅射物”实际是黄土层的成岩钙结核。这些证据表明,
太湖发现的这些结核是沉积成岩期的产物,并非冲击高温溅射熔融形成的溅射物。     

Micro-scale tracing of Fe and Si isotope signatures in banded iron formation using femtosecond laser ablation

We have detected micrometre-scale differences in Fe and Si stable isotope ratios between coexisting minerals and between layers of banded iron formation (BIF) using an UV femtosecond laser ablation system connected to a MC-ICP-MS. In the magnetite–carbonate–chert BIF from the Archean Old Wanderer Formation in the Shurugwi Greenstone Belt (Zimbabwe), magnetite shows neither intra- nor inter-layer trends giving overall uniform δ⁵⁶Fe values of 0.9‰, but exhibits intra-crystal zonation. Bulk iron carbonates are also relatively uniform at near-zero values, however, their individual δ⁵⁶Fe value is highly composition-dependent: both siderite and ankerite and mixtures between both are present, and δ⁵⁶Fe end member values are 0.4‰ for siderite and −0.7‰ for ankerite. The data suggest either an early diagenetic origin of magnetite and iron carbonates by the reaction of organic matter with ferric oxyhydroxides catalysed by Fe(III)-reducing bacteria; or more likely an abiotic reaction of organic carbon and Fe(III) during low-grade metamorphism. Si isotope composition of the Old Wanderer BIF also shows significant variations with δ³⁰Si values that range between −1.0‰ and −2.6‰ for bulk layers. These isotope compositions suggest rapid precipitation of the silicate phases from hydrothermal-rich waters. Interestingly, Fe and Si isotope compositions of bulk layers are covariant and are interpreted as largely primary signatures. Moreover, the changes of Fe and Si isotope signatures between bulk layers directly reflect the upwelling dynamics of hydrothermal-rich water which govern the rates of Fe and Si precipitation and therefore also the development of layering. During periods of low hydrothermal activity, precipitation of only small amounts of ferric oxyhydroxide was followed by complete reduction with organic carbon during diagenesis resulting in carbonate–chert layers. During periods of intensive hydrothermal activity, precipitation rates of ferric oxyhydroxide were high, and subsequent diagenesis triggered only partial reduction, forming magnetite–carbonate–chert layers. We are confident that our micro-analytical technique is able to detect both the solute flux history into the sedimentary BIF precursor, and the BIF’s diagenetic history from the comparison between coexisting minerals and their predicted fractionation factors.     

国外前寒武纪铁建造的研究进展与有待深入探讨的问题

形成于早前寒武纪的铁建造,是一种富铁〔w(TFe)>15%〕的硅质化学沉积岩,其主要矿物组成是铁氧化物(磁铁矿和赤铁矿)及石英。根据铁建造的岩相学特征,将其划分为条带状铁建造和粒状铁建造;根据铁建造的沉积环境,将条带状铁建造划分为与火山岩有关的Algoma型和与细碎屑-碳酸盐岩有关的Superior型2种类型。铁建造的出现,起始于38亿年前,主要集中于28～18亿年,在18亿年之后有一个连续的缺失,但在8亿年左右因雪球事件而重新少量出现。Algoma型铁建造主要发育于中-新太古代,而Superior型则集中出现于古元古代;前者多形成于前寒武纪克拉通化之前,与海相火山活动和陆壳巨量增生密切相关,而后者多形成于克拉通化之后,与稳定发育的克拉通盆地和大气氧含量增加有关。Algoma型铁矿具有单个矿体规模较小、品位较低和多层发育等特征,而Superior型铁矿则具有单个矿体规模较大、品位较高、层位稳定等特征。由于铁建造在地质历史上大规模发育且不重复出现,所以,开展铁建造的研究不仅具有经济价值,而且具有重要的科学意义。铁建造的研究趋势是,在世界范围内进一步深化地球早期构造(地幔柱与早期板块构造)演化、水圈及大气圈组成与演化、地球早期生物活动,以及铁建造成因和时空分布规律等方面的研究。     

Geochemistry of the Hepworth Carboniferous sediment sequence and origin of the diagenetic iron minerals and concretions

The major element geochemistry of a mudstone sequence of Westphalian age has been studied in detail and mineralogical distributions calculated. Quartz and zircon trends indicate the energy of the depositional environment and this is closely reflected in the clay mineralogical composition. Of the detrital clays kaolinite is concentrated in the finer-grained sediments relative to illite. Chlorite and interstratified illite-smectite probably underwent diagenetic modification and small amounts of authigenic clays may have formed.Siderite, which occurs in both concretionary and disseminated form, and pyrite developed during diagenesis under reducing conditions and account for most of the iron present. Pyrite grew first deriving its iron partly from detrital clays. Carbon isotopic evidence suggests that early siderite precipitated in pore space as nodules and later in dispersed form. A second concretionary phase, pistomesite, grew during late dewatering. Siderite iron was derived mainly from Mn-rich oxidate phases.Titanium occurs as anatase uniformly distributed through the sequence. Phosphorus is mainly in diagenetic apatite and the $\text{sodium}\text{potassium}$ ratio is controlled by the micas. Adsorbed water is closely related to grain size and clay content.