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.     

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。     

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.     

鞍山陈台沟BIF铁矿与太古代地壳增生：锆石U-Pb年龄与Hf同位素约束

新发现的陈台沟隐伏铁矿床位于辽宁鞍山附近,矿石类型以条带状铁矿石为主,铁矿层顶板围岩为绿泥石英片岩,底板围岩为黑云石英片岩.元素地球化学分析表明,铁矿石及磁铁矿单矿物均富集重稀土,具La、Eu及Y正异常,无明显Ce负异常,反映成矿物质来源于海底高温热液(约占0.1％)与海水的混合溶液,且BIF沉积时海水处于缺氧环境.标型组分分析显示铁矿石及磁铁矿属于沉积变质型或BIF型.原岩恢复表明,绿泥石英片岩原岩为酸性火山岩,黑云石英片岩原岩为泥砂质岩石,二者皆富集Rb、Th、U、LREE,亏损Nb、Ta、Ti.构造背景分析表明两类片岩的原岩均形成于岛弧背景,反映了陈台沟BIF沉积时的构造环境.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示铁矿体夹层绿泥石英片岩中岩浆锆石形成于2551±10Ma,代表陈台沟BIF形成时代;变质锆石形成于2469±23Ma,代表后期变质作用时代.Hf同位素分析显示大多数锆石具有正的εHf(t)值(-2.23 ～7.54),表明岩浆源区以亏损地幔物质为主,但明显受到古老地壳物质的混染;二阶段模式年龄(tDM2)主要介于3133～ 2580Ma之间.结合其他矿区Hf同位素资料,指示鞍本地区可能存在新太古代(～2.55Ga)地壳增生事件.综合分析认为,陈台沟铁矿属Algoma型BIF,是新太古代末华北克拉通大规模BIF成矿事件的代表之一.     

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。     

安徽新桥矿床矿相学与Fe同位素特征及其对矿床成因的制约

对安徽新桥矿床进行系统的野外地质调查和矿相学研究发现,层状矿体中的胶状黄铁矿交代矽卡岩磁铁矿矿体,为探讨层状硫化物矿床是早期沉积成因还是岩浆热液成因提供了新的地质约束。对铜陵矿集区内的新桥矿床层状菱铁矿矿体和凤凰山矽卡岩型矿体中的菱铁矿开展了Fe同位素组成的对比研究,结果显示：新桥矿床菱铁矿与典型低温热液脉型矿床和沉积铁矿中的菱铁矿在Fe同位素组成特征上有所不同,而与凤凰山矽卡岩型矿床中的菱铁矿更为接近;新桥矿床中胶状黄铁矿和菱铁矿相对于磁铁矿富集Fe的轻同位素,表明磁铁矿不是过去认为的由胶状黄铁矿和菱铁矿矿胚层经热液改造形成,而是与典型的岩浆热液有关。新桥矿区层状硫化物矿体和矽卡岩型矿体中,近岩体矽卡岩和最早形成的金属矿物磁铁矿比岩体更为富集Fe的轻同位素,而赋矿围岩比岩体更为富集Fe的重同位素。同时,不同矿化阶段形成的含铁矿物和不同空间位置的硫化物中的Fe同位素组成呈现出时空分带现象,Fe同位素组成的时空演化特征与流体出溶、流体演化非常一致,并且符合同位素分馏的基本理论,表明层状硫化物矿体和矽卡岩型矿体具有相同的成矿物质来源,为同一流体体系演化的产物。新桥矿区岩相学的研究结果和Fe同位素组成特征均表明,新桥层状硫化物矿床不是海西期喷流沉积成矿作用的产物,而是燕山期热液成矿作用的产物,为一个典型的热液成因矿床。     

前寒武纪VMS与BIF铁矿床共生组合研究进展

VMS和BIF铁矿作为两种重要的矿床类型,在前寒武纪常常以共生组合方式赋存于古老克拉通内的表壳岩系中,是早期地球构造和环境演化耦合作用的产物。该组合不仅记录了当时特定的构造及大气和海洋环境,而且两者也是全球铜、铁、铅、锌等金属的重要来源,因此,开展VMS与BIF共生组合的研究具有重大科学价值和经济意义。前人研究表明,前寒武纪VMS与BIF集中出现于~2.7 Ga和~1.9 Ga,与同时期地幔柱活动和地壳增生的高峰相对应,两者共生时BIF通常产出于VMS外围或上盘,但在矿体空间展布上具有此消彼长的关系;研究还认为,前寒武纪地幔柱活动诱发的海底扩张、海底和地表强烈的火山活动形成的多重热液系统,可同时为VMS和BIF提供物质来源,海水的硫逸度、氧逸度及大气的氧含量是影响VMS与BIF空间分布及VMS硫同位素组成的重要因素。目前,VMS与BIF共生组合研究取得了较大进展,但仍存在一些问题:缺乏典型共生实例的精细解剖,已有共生模型缺乏详细的矿床成因机制研究支撑,对两者共生组合产出的构造背景和古海洋环境仍存在不同认识。华北克拉通的清原和五台新太古代绿岩带发育有较大规模的VMS与BIF铁矿共生现象,对其开展详细研究工作将为解决上述问题提供借鉴。     

华北克拉通早前寒武纪条带状铁建造形成时代——SHRIMP锆石U Pb定年

华北克拉通是我国早前寒武纪条带状铁建造(BIF)最重要的分布区。近年来大量锆石定年研究表明,华北克拉通BIF形成于始太古代到古元古代早期,但主要为新太古代晚期(2.50～2.55Ga)。最重要的BIF分布于华北克拉通东部的鞍本、冀东和鲁西地区,沉积环境相对稳定是大规模BIF形成的重要条件。华北克拉通新太古代晚期BIF形成的构造环境还不十分清楚,但可能为岛弧构造环境。BIF明显的时代专属性是地质和大气演化的结果。     

前寒武纪条带状硅铁建造的形成机制与地球早期的大气和海洋

前寒武纪条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的化学沉积建造类型,记录了当时大气和海洋的化学成分、氧化还原状态及演化。本文系统测定了华北地台条带状硅铁建造的硫硅氧同位素组成。不同时代和不同类型条带状硅铁建造中石英的硅同位素组成非常相似,强烈亏损30Si,δ30SiNBS-28大部分位于-2.0‰～-0.3‰之间,平均-0.8‰;硅铁建造中石英的δ18OV-SMOW相对较高,8.1‰～21.5‰,平均13.9‰;二者均与现代海底黑烟囱、泉华及热水沉积硅质岩的硅氧同位素组成相似。在同一样品中,磁铁矿条带中石英的δ30SiNBS-28普遍低于相邻硅质条带中石英的值,而δ18OV-SMOW刚好相反,反映了硅铁建造沉积时的初始特征。BIFs中硫化物的δ34SV-CDT变化范围很大,-22.0‰～+11.8‰,但大部分集中分布在0值附近。Δ33S=-0.89‰～+1.2‰,显示出了明显的硫同位素非质量分馏特征,说明当时大气氧浓度很低。与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造的Δ33S多为负值,而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造的Δ33S多为正值。提出无论是Algoma型,还是Superior型BIFs都是由海底热液喷气作用形成的。富含溶解硅和铁的热水溶液喷发到在海底以后,由于温度突然下降,硅酸H4SiO4在海水中达到过饱和状态,导致SiO2首先沉淀,形成硅质层;随着热水溶液与海水的不断混合,温度不断降低,Eh值不断升高,Fe2+逐渐被氧化生成Fe3+随后沉淀,形成富铁层。一套硅铁韵律层代表了一次大的海底喷气活动;海底热液喷气的周期性活动形成了规律性的硅铁韵律层。BIFs的广泛分布和硫同位素非质量分馏效应的普遍存在,表明当时大气氧水平很低,可能不足现在氧水平的1‰;火山和海底喷气活动非常强烈,海水温度较高,呈酸性,pH值在3.0～5.5之间;海洋中可溶解硅H4SiO4和Fe2+的浓度很高;而可溶硫酸盐的浓度极低,1mM。早元古代(1.8Ga)以后海洋硫酸盐浓度升高,由富铁海洋转化为富硫酸盐的海洋,是造成BIFs消失的根本原因。大规模火山喷发和海底喷气活动对海洋的成分和氧化还原状态影响很大,使海洋的氧化时间较大气至少推迟了6亿年。     

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。     

黄土湿陷性及其成因

本文根据甘肃17个剖面湿陷系数的测定,查明黄土湿陷性从上向下呈现波动变小,造成湿陷性垂向上变小的原因是土层自重压力,引起波动变化的原因是土层受成壤强弱的差异。作者根据镜下鉴定和湿陷性与成壤强弱关系的研究,将黄土微结构分为18种类型,指出湿陷性是在几种特定的成壤过程中产生的,是成壤作用弱的黄土所具有的特征,受风化成壤作用强的黄土不具湿陷性。      

金矿物统计研究中容易忽略的问题

当前的金矿物统计工作大多局限于颗粒数百分比计算,而且常常把粒比简单地等同于重量比,这在理论上的实践上均是错误的。金矿物配分的本质是重量上的配分。根据物质的三维尺度特性,在光片中可以用面积比代替重量比;而在重砂分析中应尽量直接测定金矿物的质量,否则只能用体积比代重量比。     

甘肃省黑河干流细土平原区灌溉水入渗运移的初步研究

西北干旱地带农业区的灌溉水入渗是地下水补给的重要途径。在甘肃省黑河干流细土平原区，利用中子仪和负压计观测了灌溉水入渗时包气带的含水率和土水势的变化，初步分析了灌溉水入渗运移规律，确定了灌溉水入渗补给系数随地下水埋深的变化，为本区进行地下水资源评价奠定了基础。     

软土路基沉降与软土层厚度及填土高度的关系分析

本文就路基沉降观测资料进行深入分析,总结出路基沉降与软土层厚度及填土高度的关系和规律,并分析了原因,推导出计算路基沉降的公式,提出了判断填土速率快慢和填土高度变化大小的新方法。     

水系沉积物成矿元素的丰度在矿产资源量预测中的应用

统计资料表明,湘南地区32个有色金属矿区的矿产储量与其所形成的水系沉积物成矿元素的丰度之间,存在一定的线性关系。当用矿上元素组与矿下元素组的垒加衬度比值对异常丰度进行修正即相乘后,这种线性关系更为明显。这就是区域化探扫面应用丰度模型法的依据。     

湖南矿产资源形势分析与对策研究

湖南省不少矿产按地均资源占有量,高于全国平均水平,是国内矿产资源丰富和矿产最多的省份之一。从湖南的自然条件、经济条件、区位优势、资源地位、发展水平等方面分析,利用丰富的矿产资源发展湖南经济不失为一条重要的途径。要获取资源开发的总体效益和最佳效益的关键,是实现勘查、开采、加工三位一体化,发展多种形式,多层次的开发网络,面向国内、国外两大市场,加强资源综合利用、综合治理,才能把矿产資源优势转化为经济优势。     

张家口北部铅锌银多金属矿床区域剥蚀程度分析

张家口北部是河北省重要的铅锌银多金属矿床富集区.区内多金属矿床成矿作用和控矿因素相似,矿化形成均与燕山期酸性小岩体侵入变质结晶基底有关.区域多金属矿床化探异常具可对比性.化探异常图显示区内多金属矿床与化探异常在地表总体呈现无偏性空间分布特征,化探数据因子分析结果表明成矿元素相关性在水系沉积物中未发生改变.据此可将原生晕中依据不同元素组合识别矿体剥蚀程度的思路运用于1:20万化探数据,以此识别区域多金属矿床剥蚀程度.本文以张家口研究程度较高的蔡家营多金属矿床为例,选用可有效识别矿体剥蚀程度的(Bi+V+Ba)/(B+Sb+U)、(U/Th)元素比值,将区域化探数据用于多金属矿床剥蚀程度分析,结果显示区内多金属矿床均出露于剥蚀强度较高区域,受到不同程度的剥蚀.累加NAP值方法显示兰闫多金属矿床剥蚀程度最高,蔡家营、青羊沟矿床剥蚀程度明显降低.区内多金属矿床多分布于岩石风化程度较高的变质结晶基底出露区域及其周边.火山岩盖层下伏变质岩中多金属矿床多呈隐伏-半隐伏状态分布,应是区内下步多金属矿床找矿方向.     

徐州龟山汉墓病害及其产生原因分析

通过介绍徐州龟山汉墓的建筑特点及病害特征,分析了汉墓病害的产生原因,为治理病害的施工图设计及具体文物加固保护方案提供了极为有益的借鉴资料.     

青藏高原北缘银石山地区地貌年代学初步研究

青藏高原北缘银石山地区可划分出7类一级地貌类型：强抬升断块区、弱抬升断块区、低丘区、早期夷平面残留区、晚期准夷平面分布区、冲洪积平原、残积缓丘区等。通过相关沉积物的光释光和石英电子自旋共振年龄以及覆于早期夷平面、后期山丘、夷平低地或堆积台面等之上的火山岩年龄测年,重塑了晚新生代以来的地貌演化过程：中新世中晚期—上新世中期为主夷平面发育时期,上新世晚期(3．7Ma)主夷平面解体,强(弱)抬升断块区和低丘山地等开始形成。早更新世早期在低丘区中形成夷平低地或堆积台面,中后期抬升断块区与低丘区相间的地表形貌特征进一步强化。中更新世早期(0．64Ma)残积缓丘区形成,中期(0．43Ma)嵩华山北面形成一级冰斗,中后期(0．365Ma)低丘区主要斜坡地貌成型,末期(0．178Ma)强抬升断块区的主要沟谷地貌基本成型。晚更新世以来主要河流阶地形成,其间在0．037Ma前后冲洪积平原形成。     

吉林省东部山区新构造找水分析

根据新构造运动的分带性与富水的相关性,指明吉林省东部山区找水方向和工作方法,并以实际资料阐述了地下水的形成和分布,主要受不同力学性质控制的机理,这对今后寻找新的水源地很有指导意义。