浅谈前寒武纪条带状铁建造的沉积-变质成矿过程

条带状铁建造(BIF)是3.5~1.8Ga前陆架和洋盆的常见沉积物。前寒武纪条带状铁建造构成了世界上重要的铁矿资源。虽然它们成矿过程及其演化的许多方面的问题仍未解决,但人们普遍认为,它们沉积方式的长期变化与地球的环境和地球化学演化有关。条带状铁建造记录了前寒武纪古海洋、古环境、大气条件和细菌代谢条件以及铁的来源和沉积过程。大型BIF沉积与大火成岩省有成因联系,其铁的来源与火山物质加入的海底热液体系有关,或有陆缘岩石风化的无机物产物加入,越靠近陆缘,陆源碎屑物质加入的越多。然而,在太古宙到古元古代期间,BIF沉积的深水盆地中陆源物质的加入很少。那时的铁建造沉积在缺氧的海洋中,通过微生物的光合作用、无氧光合氧化和紫外光线辐射氧化等机制对溶解的二价铁进行氧化,从而形成三价铁氢氧化物和氧化物的沉积。大多数BIF大型矿床,自其在沉积环境中形成以来,它们在从太古宙直至中生代的漫长的地质历史演化过程中经历了铁矿的品位由低到高转化的复杂地质过程,一般经历了深部交代变质作用的除硅、除碳酸岩矿物的富集成矿和浅部风化富集成矿过程。许多BIF铁矿经历了从绿片岩相到角闪岩相变质作用,但到达的压力条件都不是很高,这或许与俯冲的高密度BIF铁矿难以折返的动力学机制有关。迄今为止,变质作用、尤其是高级变质作用对成矿过程的影响研究较少,是今后值得关注的领域。     

早前寒武纪BIF原生矿物组成及演化、沉积相模式研究进展

条带状铁建造(BIF)原生矿物组成有助于约束其沉积相和沉积环境,当前主要认为三价铁氢氧化物或铁硅酸盐微粒(主要成分为铁蛇纹石或黑硬绿泥石)可能是BIF原生矿物的主要成分,在后期成岩或变质作用过程中转变为赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿等矿物。根据BIF的矿物组合可将其沉积相划分为氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相。通过沉积地层学和地球化学等方法研究,以古元古代大氧化事件为标志将沉积相总结为"缺氧还原"和"分层海洋"2种相模式:大氧化事件前,古海洋整体处于缺氧还原环境,BIF沉积相从远岸到近岸呈赤铁矿相—磁铁矿相—碳酸盐相分布,如南非West Rand群BIF(2.96~2.78 Ga)和Kuruman BIF(约2.46 Ga);大氧化事件期间及之后,古海洋上部氧化、下部还原,BIF沉积相与之前截然相反,从远岸到近岸呈碳酸盐相—磁铁矿相—赤铁矿相分布,如中国袁家村BIF(2.2~2.3 Ga)和加拿大Sokoman铁建造(约1.88 Ga)。总体看来,只有特定的沉积环境才能形成这种特殊的地质历史上不再重复出现的沉积建造,而原生矿物组成的甄别和推导、沉积相的形成机制、BIF沉淀条件的准确限定和微生物活动与BIF的关联等问题是推测古海洋环境的关键所在,也是目前亟待解决的问题。     

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。     

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。     

微生物参与前寒武纪条带状铁建造沉积的研究进展

地球演化早期太古代和早元古代大规模的条带状铁建造(BIF)是目前世界上最重要的铁矿资源。已有的稳定同位素组成、分子化石以及岩石磁学性质等证据支持早期微生物广泛参与了BIF的形成。本文评述了微生物参与BIF形成过程中铁搬运和沉淀及其同位素分馏、生物标志物和岩石磁学证据。深入地研究BIF成矿中的微生物矿化贡献,有助于解释BIF形成机制,反演前寒武纪大气-海洋环境演化,以及理解地球早期生命的过程。     

三价铁经验校正:必要性、前提条件及对所选用的地温压力计的影响

象石榴石、辉石、云母和角闪石这样的镁铁硅酸盐矿物可出现于各种地质温度计和地质压力计中。在可得到化学全分析结果及不改变总成分(变质泥质或镁铁质的)的情况下,前面提到的矿物普遍含有三价铁,在采用电子探针的矿物分析结果时,不能区分三价铁和二价铁,从而把全部铁作为Feo处理。在含三价铁的矿物中这样处理导致(1)低的分析总额和(2)矿物化学式中的超额阳离子。假定为理想的化学计量法时(理想化学式阳离子和氧),则使我们可以直接地估算石榴石和辉石中的三价铁;角闪石则要求关于占位率的额外假定条件,而对云母,关于三价铁估算则尚无令人满意的条件。根据对某些变质镁铁硅酸盐的三价铁测定结果,在较高的X_(Mg)条件下三价铁对全铁的比率增大。三价铁估算值对T和P计算的影响取决于所采用的模型的三价铁改变端员的相对比率的程度。若干实例说明,一般说来,如果做三价铁估算(或测定),则应对所有的有关矿物都进行估算。     

鞍山-本溪地区条带状铁建造沉积环境

<正>条带状铁建造(BIF)是早前寒武纪特殊环境的产物,记录了当时地壳演化、大气、海洋和生物等方面的重要信息(Bekker et al.,2010)。同时,BIF形成高潮与地壳增生、地幔柱活动和VMS矿床的峰期存在对应关系(Isley and Abbott,1999;Rasmussen et al.,2012)。其原因可能是早前寒武纪地壳快速生长、镁铁质-超镁铁质岩浆广泛发育、海底火山-热液大规模活动,为海洋中溶解-沉淀巨量BIF铁矿提供了物质来源和环     

华北克拉通BIF铁矿形成时代与构造环境

条带状铁矿(BIF)主要形成于中晚太古代-早元古代,是地质演化和环境变化耦合作用的产物,在地质历史上具有不可重复性。BIF铁建造及相关火山沉积记录了早前寒武纪丰富的地质、环境和生物演化的信息,一直是前寒武纪研究的重要主题。同时,前寒武纪条带状铁建造是世界上最重要的铁矿类型,也是中国最重要的铁矿资     

条带状铁建造:特征、成因及其对地球环境的制约

条带状铁建造(BIF)是由硅质和铁质组成的化学沉积岩,通常具有典型的薄层或薄板状构造。BIF不仅记录了丰富的岩石圈、大气圈、水圈和生物圈状态及演化的信息,而且与其相关的铁矿也是世界上最重要的铁矿资源类型。虽然对BIF的研究已取得了丰富的成果,近年来若干新颖的观点和重要的发现对进一步深入研究BIF成因提供了重要思考途径和研究线索。文章总结了BIF类型、矿物学和地球化学特征,分析了BIF形成条件及大规模缺失机理,阐述了BIF的形成和大气圈两次重大氧化事件(古元古代大氧化事件,2.4～2.1 Ga,新元古代氧化事件,0.8～0.55 Ga?)之间的关系,认为BIF与海底岩浆-热液活动具有密切的成因联系。最后,提出BIF的沉积和消亡与重大地质事件密切相关,这些重大地质事件也相互作用,共同制约着大气海洋环境演化、地球生物学和地球动力学过程。关于BIF精细成矿时代、条带/条纹形成的机制、重大地质事件对BIF形成的制约和BIF微生物成因等方面仍存在较多问题。随着大数据、精细成矿年代学、模拟实验、非传统稳定同位素(Fe、Cr、U、Mo和Cu同位素等)新技术方法的进步,及对现代洋底热液系统的深入认识,将有助于揭开BIF成因的神秘面纱。     

胶东变质超镁铁—镁铁质岩石的地球化学特征及地幔源区性质

本文以地球化学方法为研究手段,结合野外宏观地质特征,论述了胶东地区前寒武纪变质建造中超镁铁—镁铁质岩石的地球化学性质及其成因。研究结果表明,该区超镁铁—镁铁质岩石为地幔不同程度熔融的产物,超镁铁质岩石相当于科马提岩类;镁铁质岩石为拉斑玄武岩类,并按橄榄质科马提岩→玄武质科马提岩→拉斑玄武岩演化系列的化学组成表现出连续的变化趋势。 拉斑玄武岩中的微量元素(主要是稀土元素)地球化学特征表明,其形成环境与现代板块构造的典型火山(岛)孤或孤后盆地环境相类似,并反映出地幔源区具有“富集型”地幔的特点,且存在着地幔不均一性。     

五台地区早前寒武纪金矿床类型及其地质特征

综合对比不同矿床产出的基本地质地球化学特征 ,五台地区典型早前寒武纪金矿床可划分出三种不同的类型 ,即小板峪式铁建造型金矿床、东腰庄型金矿床和康家沟型金矿床。小板峪式铁建造型金矿床赋存于条带状铁建造中 ,属后生叠加成因 ,矿石矿物组成除继承原铁建造矿物磁铁矿、赤铁矿外 ,主要为黄铁矿、少量黄铜矿和微量金、银 ,矿体随铁建造一起遭受了两期褶皱变形作用的改造 ,成矿时代早于 2 .3Ga。东腰庄型金矿床受控于韧 -脆性剪切带构造 ,具有复杂的矿物组成如黄铁矿、毒砂、黄铜矿、辉钼矿、电气石等 ,矿化具多阶段性 ,黄铁矿化、碳酸盐化、硅化围岩蚀变发育 ,成矿时代为 2 4 5 1Ma。康家沟型金矿床赋矿围岩主要为侵入成因碳酸岩 ,矿化产物为含黄铁矿、黄铜矿的碳酸盐石英脉或石英脉 ,成矿时代晚于 (2 140± 3)Ma。本区早前寒武纪多类型金矿床的形成 ,表明了五台地区早前寒武纪金矿成矿作用的复杂性和矿床成因的多样性 ,也为认识我国早前寒武纪金矿成矿作用特点创造了极为有利的条件。     

新疆阿尔泰天德Ⅱ号铁矿床矿物学特征及其指示意义

铁建造（IFs）主要形成于前寒武纪,其不仅记录了丰富的岩石圈、大气圈、水圈和生物圈状态及演化的信息,而且也是世界上最重要的铁矿资源类型。最新研究发现,中国新疆阿尔泰地区产出有早古生代IFs,文章以天德Ⅱ号铁矿为典型矿床开展了深入的矿物学研究。天德Ⅱ号铁矿呈层状、似层状赋存于变质火山-沉积岩系中,IFs主要组成矿物为磁铁矿和石英,角闪石和石榴子石次之。此外,可见少量斜长石、黑云母、钛铁矿以及金红石等矿物。片岩中矿物组合与IF类似,但磁铁矿含量较低,而硅酸盐矿物含量较高。IFs和片岩中磁铁矿均较为纯净;角闪石属于镁角闪石-镁钙闪石,斜长石主要为中长石;黑云母为镁黑云母;ⅠFs中石榴子石主要属于铁铝榴石-锰铝榴石系列,与前寒武纪IFs矿物组合一致,这些矿物均为变质成因。据此,笔者推测天德Ⅱ号铁矿原始沉积物为无定形二氧化硅、碎屑物质、碳酸盐以及Fe(Ⅲ)-氢氧化物,其经历了角闪岩相变质作用,根据Grt-Bt地质温度计计算其变质温度为592～617℃,依据Hbl-Pl-Qtz地质压力计获得压力为3.06～3.23 kbar。结合前人研究,笔者认为天德Ⅱ号铁矿可能与前寒武纪阿尔戈马型IFs类似,早...     

缅甸莫苇塘红土型镍矿矿物学特征

莫苇塘红土型镍矿分为土状矿和岩状矿,矿物成分基本相同,但量上有差异。矿石主要由蛇纹石类硅酸盐矿物和褐铁矿、赤铁矿等氧化物、氢氧化物矿物组成,有用组份镍主要赋存于硅酸盐类矿物和氧化物、氢氧化物类矿物中。     

鞍本地区太古代BIF成矿作用、地壳增生及富矿成因

<正>前寒武纪条带状铁建造(banded iron formation,简称BIF)是指全铁含量大于15%,具有硅质条带与铁质条带互层的化学沉积岩(James,1954)。BIF可分为Algoma型及Superior型:前者多产于太古代绿岩带,与海底火山活动密切相关;后者多产于早元古代克拉通盆地,与沉积作用联系紧密(Gross,1980)。BIF是早期地     

华北克拉通南缘舞阳地区铁山庙组BIF的微区特征及地质意义

<正>铁建造(Iron Formation,简称IF,TFe>15%)的概念由James(1954)首次正式提出,它最早是指美国Superior地区前寒武纪地层中的一类富铁的沉积岩(Van Hise&Leith,1911)。条带状的铁建造成为BIF(Banded Iron Formation),它曾被称为铁英岩、条带状赤铁石英岩和碧玉铁质岩等。BIF建造构成了铁矿的重要组成部分,其探明储量占全球铁矿产量的90%和富铁矿储量的     

目前国外前寒武纪地质研究的热点和前沿

该文概述了目前国外前寒武纪地质研究的热点和前沿:(1)地球早期地壳演化;(2)研究前寒武纪成矿怍用的新思路;(3)地球上最古老的矿物岩石年龄和前寒武纪同位素年代地质学;(4)大陆下地壳麻粒岩研究。在此基础上对我国前寒武纪地质研究提出了建议。     

Algoma型和Superior型硅铁建造地球化学对比研究

前寒武纪条带状硅铁建造(BIFs)是世界上最重要的铁矿资源类型和地球早期特有的化学沉积建造类型,广泛分布于太古代-古元古代(3.2～ 1.8Ga),记录了地球早期岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的状态及演化.前人根据BIFs的岩石组合和构造地质环境将其划分为Algoma型和Superior型.本文对比研究了Algoma型和Superior型BIFs的硅、氧、铁和多硫同位素特征.不同时代和不同类型BIFs的硅氧同位素组成非常相似,强烈亏损30Si,δ30SiNBS-28为较大的负值.二者的铁同位素和硫同位素非质量分馏效应明显不同.Algoma型BIF的△33S多为负值,而Superior型BIF的△33S多为正值;Algoma型BIF富集重铁同位素,δ56FeIRMM-144多为高正值,而Superior型BIF相对富集轻铁同位素,δ56FeIRMM.144多为负值或小正值.研究提出无论是Algoma型,还是Superior型BIFs都是由地球早期的海底火山热液喷气作用形成的,二者属于同一成矿系统,相对而言,Algoma型BIF与火山活动关系更密切,距离同期火山活动中心更近,多形成于深水盆地,环境更加还原.     

海水中钢铁锈层的微生物成因及其环境效应

研究了海水环境中钢铁腐蚀产物即锈层中的厌氧微生物群落和锈层矿物特征及其相关性。微生物富集培养和初步的分子生物学分析结果表明,海水钢铁锈层中至少生存有硫酸盐还原细菌和铁还原细菌两种厌氧细菌。使用扫描电子显微镜和电子能谱、X-射线衍射仪等对锈层样品进行了矿物学观察和分析。在外锈层和中间锈层,主要是α,β,γ-FeOOH等铁(水合)氧化物。铁水合硫酸盐即绿锈则主要出现在内锈层。初步讨论了厌氧细菌作用下的铁腐蚀矿物生成和转化过程,并提出钢铁锈层微生物和矿物在海洋环境的微生物修复中可能具有重要作用。     

辽宁早前寒武纪变质岩元素地球化学特征及富集模式

早前寒武纪变质岩系是辽宁地区古老变质岩系的重要组成部分,变质程度高于绿片岩相,局部可达麻粒岩相.通过研究辽宁早前寒武纪变质岩系元素地球化学特征,计算了辽宁地区早前寒武纪变质岩系元素原始浓集系数,建立了不同构造单元和地层单元元素的原始浓集模型.     

地幔流体的交代作用——来自碱性正长岩及其深源岩石包体的证据

滇西玉龙县小桥头硅化霓辉正长斑岩中,含有较多镁铁-超镁铁质深源包体岩石。经岩相学和电子探针及扫描电镜分析发现,伴随交代蚀变,寄主岩和各类镁铁-超镁铁质包体岩石中,普遍发育沿粒间和矿物晶体裂隙或解理纹贯入或穿插的黑色不透明物质,主要由微晶硅酸盐矿物和磁铁矿组成。本文研究认为,硅酸盐矿物与磁铁矿在背散射电子图像中表现为熔离特征,这种在透光显微镜下呈黑色不透明的微晶固体,是引发交代蚀变、具熔浆流体特点和超临界流体性质的地幔流体交代作用的一种微观表现。