华北克拉通条带状铁建造中富铁矿成因类型的研究进展、远景和存在的科学问题

本文在查阅前人大量资料的基础上,对华北克拉通条带状铁建造中富铁矿的研究历史进行了回顾和总结,将研究历史分为1949年以前,1950~1965年期间,1978~1986年期间,1987~1994年期间和2009年以来5个阶段。重点介绍了鞍本地区、冀东-吕梁地区和河南舞阳地区富铁矿的基本地质特征以及典型富铁矿的研究概况,针对鞍本地区弓长岭二矿区磁铁富矿成因的复杂性,对不同成因观点以及目前已取得的共识进行了详细阐述。目前大多数学者不支持接触交代假说和菱铁矿经变质转化为富铁矿成矿假说,近半数学者支持变质热液成矿假说,半数学者支持混合岩化热液成矿假说。作者在综合分析前人大量资料后,认为变质热液成矿说依据不足,理由有四点:(1)磁铁富矿中往往见有磁铁贫矿的残体;(2)磁铁富矿与蚀变岩紧密伴生,蚀变矿物石榴子石、部分角闪石(透闪石)和部分绿泥石均属非变质热液成因;(3)研究区遭受区域高绿片岩相至低角闪岩相变质作用的时间为2500~2450Ma,而与蚀变矿物石榴石紧密伴生的热液锆石SHRIMP U-Pb定年结果为1840±7Ma,明显小于区域变质作用年龄,据此可将热液作用时间限定于古元古代晚期,相当于大陆地壳伸展阶段;(4)部分热液成因富铁矿利用Re-Os方法定年,除一种属原生沉积成矿外,年龄范围也在古元古代晚期,可作为参考。此种热液是否为混合岩化热液尚缺乏足够证据,故本文暂将其作为古元古代晚期热液。此外,本文对华北克拉通条带状铁建造中富铁矿成因类型及其远景进行了初步总结,认为古元古代晚期形成的磁铁富矿规模属大型矿床,有较好远景;原生较富贫铁矿因褶皱构造产生磁铁矿流变而形成的富铁矿(可能尚有热液叠加)规模较大,具有一定远景;其他类型均为小型规模,不具工业意义。最后,本文指出富铁矿成因研究中尚存在的主要问题,包括早元古代晚期热液的来源;热液的形成是一期还是多期;铁建造遭受区域变质达高绿片岩相时,贫铁矿的围岩变质演化机理等,尚需进一步探讨。     

华北克拉通的组成及其变质演化

华北克拉通早前寒武纪变质基底主要由五套不同类型的变质岩系组成。克拉通在形成过程中经历了多期构造活动、多期岩浆侵位、多期变质作用以及不同程度的混合岩化和深熔作用,岩石已遭受多次不同地质作用的叠加改造,因此华北克拉通具有复杂的演化历史。从太古宙到古元古代末的克拉通形成,华北克拉通主要经历了五期区域变质作用。鞍山地区的古—中太古代经历了角闪岩相变质作用改造,尚未获得变质年龄数据。但在TTG岩系中已获得3 560 Ma和3 000~3 300 Ma早期的变质年龄。河南鲁山太华杂岩的中太古代斜长角闪岩中获得2 776~2 792 Ma和2 671~2 651 Ma两期变质作用年龄信息,代表了新太古代早期的变质作用。新太古代麻粒岩-TTG岩系和新太古代花岗-绿岩系都经历了新太古代晚期—古元古代初的变质作用改造。在古元古代阶段,在华北克拉通北缘在1 965~1 900 Ma期间发生了中低压/高压麻粒岩相变质,局部发生超高温变质,这期变质作用与陆块间的俯冲碰撞及其后的地幔上涌有关。在古元古代晚期(1 890~1 800 Ma)在华北克拉通的中部及东部的胶—辽—吉带发生了高压麻粒岩相-角闪岩相的区域变质,代表了陆块间的碰撞拼合过程。不同变质岩系类型经历的变质作用反映了不同的构造背景。太古宙晚期大量的TTG岩系及呈面状分布的中/低压麻粒岩主要出露在华北克拉通的中北部,普遍具有逆时针的p-T轨迹,反映了地幔柱底板垫托的构造环境。新太古代的花岗-绿岩系在新太古代晚期—古元古代早期经历的变质作用多为顺时针的p-T演化轨迹,反映其发生可能与弧后+地幔柱联合作用的构造背景。古元古代晚期的两期变质作用多表现为高压麻粒岩相的顺时针p-T演化轨迹,反映了不同陆块(地块)之间碰撞拼合的过程,意味着类似显生宙的板块构造体制已经出现。     

全球冥古宙的研究进展和存在问题

冥古宙是地球上最老的一个地质历史时期,由于缺少可靠的岩石记录一直没有得到国际地学界的重视和承认,到2004年才在建议的国际地层表中使用了冥古宙这一术语,定义从地球形成到出现地球最老岩石这段地球历史。但冥古宙与太古宙没有明确的地质界线,一些研究者提出了不同的年代界线(3.85Ga,4.0Ga,4.03Ga),目前还存在较大分歧。目前已知残存的冥古宙岩石只有两处,一处是加拿大的阿卡斯塔片麻岩(Acasta gneiss)中两个英云闪长岩和一个变质花岗闪长岩。前者锆石U-Pb年龄为4002±4Ma和4012±6Ma,后者为4031±1Ma。另一处是东南极索尼山(Mount Sones)的麻粒岩相英云闪长质片麻岩,已获得U-Pb年龄为3927±10Ma。世界上最老的表壳岩(≥3870Ma)出露在格陵兰。冥古宙年代久远,地球形成最初的600~700Ma的初始岩石经历了陨石撞击、地壳再循环、重熔等改造,甚至再循环到地幔,几乎已经消失殆尽。目前主要以年轻岩石中的碎屑锆石或继承锆石作为桥梁,来追索这些古老锆石原来母岩的类型、特征及成因。3800Ma的碎屑锆石已在全球十多个地区发现,而以西澳伊尔岗克拉通的杰克山最多最全,从3800Ma到4404Ma都有,在3840Ma,3900~3920Ma,4000~4200Ma,4260~4300Ma和4404Ma显示峰值,其中以3900~4200Ma最为发育,4404Ma是目前世界公认的最老碎屑锆石。此外在北美克拉通、南非克拉通、华北克拉通等古老克拉通以及一些年轻造山带中都发现有冥古宙的碎屑锆石,这些锆石是追索冥古宙地质事件的重要桥梁。通过对冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多值得重视和进一步研究的课题和内容。包括早期地壳的性质,一些锆石具有与太古宙之后岩浆锆石特征相似的环带结构,因此这些碎屑锆石的母岩大部分被认为相当花岗质,来自老地壳的重熔。冥古宙碎屑锆石的Hf同位素等综合分析表明这些碎屑锆石来源于中性熔岩的结晶,或许表明早期地壳具有中性成分特征。冥古宙锆石的成因也是一个重要的课题,根据锆石中钛的含量、锆石Ti饱和温度计计算的温度以及锆石的一些结构特征,有的研究者提出冥古宙相当一部分碎屑锆石是陨石撞击导致的岩石熔融结晶产生的,是追溯地球早期撞击事件的重要手段。在4300Ma的碎屑锆石中包裹有金刚石和石墨晶体,前者表明锆石的母岩曾处于高压条件,而后者石墨的碳同位素接近有机碳,有人认为可能为生命起源的迹象。多个地区的碎屑锆石的边部Th/U比值低,U-Pb年龄为4000Ma左右,属于变质作用的产物,表明当时地壳已具有一定厚度。冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多重要的问题,但是由于资料有限,有些认识还存在矛盾,还需要获得更多实际资料,才能对冥古宙的地质事件过程取得更可靠的科学认识。因此今后应加强可能赋存古老碎屑锆石地区的寻找,并发现更多古老碎屑锆石。对现有的古老碎屑锆石加强综合研究以及各地区的对比研究。     

太古宙地层研究中应注意的几个问题

太古宙地层与显生宙地层相比,具有很大的复杂性,研究难度大。研究太古宙地层,在学术思路上应以岩石、地层、构造和地质事件综合研究为基础,配合多种新技术新方法特别是同位素年代学定年为依托。另外,要注意解决好如下6个方面的问题：（1）在“单斜”地层中注意研究有无复杂同斜褶皱;（2）正确判定岩石类型及其属性;（3）多次变形叠加如何与区域变质作用相联系的问题;（4）地层定年中应该注意的问题;（5）特殊岩石单位的定名问题;（6）正确区分变质火山－沉积地层层序和构造接触问题。     

阿拉善地区前寒武纪斜长角闪岩的岩石学、地球化学、形成环境和年代学

阿拉善地区前寒武纪不同岩群、岩组和杂岩中的斜长角闪岩均呈层状产出 ,其原岩多为高铁拉斑玄武岩 ,普遍具有高钾高钛、稀土元素含量高、轻稀土元素富集的地球化学特征 ,与典型的大洋拉斑玄武岩、太古宙的TH1型和TH2 型拉斑玄武岩有较明显的区别。岩石组合特征和多种地球化学判别图解均表明 ,该区的斜长角闪岩主要形成于板内环境 ,属于板内裂陷或大陆边缘裂陷的大地构造环境。初步的同位素年代学研究表明 ,叠布斯格岩群中斜长角闪岩的原岩形成于新太古代 ,含黑云斜长角闪岩中的角闪石3 9Ar_40 Ar坪年龄和等时线年龄分别为 1918Ma和1919Ma ,说明其曾经历了古元古代角闪岩相变质作用的叠加。巴彦乌拉山岩组中斜长角闪岩形成于 2 2 71Ma～2 2 6 4Ma。波罗斯坦庙片麻杂岩中的斜长角闪岩已被 1818Ma和 1839Ma花岗片麻岩侵入 ,根据该杂岩体中斜长角闪岩与巴彦乌拉山岩组中同类岩石的地球化学特征 ,推断其形成于古元古代早期。阿拉善群德尔和通特组中的斜长角闪岩目前尚无确切的同位素年代学数据 ,但相同层位的石榴石二云母石英片岩中锆石离子探针定年已获得平均同位素年龄值为 136 3Ma ,推测它有可能形成于中元古代     

孔兹岩系——山西吕梁地区界河口群的年代学和地球化学

吕梁地区界河口群主要由变泥砂质岩石和一定数量的大理岩及少量斜长角闪岩等类岩石组成。7个变泥砂质岩石样品分析,ΣREE=152～322 μg/g,Eu/Eu     

冀东迁西—迁安地区紫苏花岗岩的地球化学特征及其成因

本文根据地质和地球化学的研究提出本区紫苏花岗岩主要是由英云闪长质、花岗闪长质岩浆侵位之后经麻粒岩相变质而形成的。根据地球化学特征,本区的紫苏花岗岩可分为大离子亲石元素亏损的北区(太平寨—三屯营)和大离子亲石元素较富集的南区(水厂—松汀),它们的地球化学差异反映了其形成时构造条件的不同。     

怀念李兆鼐同志 ——追记他在岩石学专业委员会工作中的业绩C

李兆鼐同志是我国著名的火山岩地质和火山岩金矿地质专家，他在火山岩、岩浆作用及其与资源环境关系等领域造诣颇深，曾先后承担国家和省部级多个重点项目，建树颇多。他是南极长城站中、新生代火山岩研究的早期开拓者之一，是火山岩研究的优秀的学术带头人。他在世时，除全身心投入各项科研工作外，还积极参加地质学会及岩石学专业委员会的群众性学术交流工作，曾先后担任中国地质学会理事、岩石学专业委员会秘书长和第2届岩石学专业委员会主任，在任期间，专业委员会的工作取得了很大成绩。他的不幸逝世，对岩石学界和专业委员会，都是不可弥补的重大损失。现从两个方面加以追记，以兹纪念。     

吕梁五台一带部分岩石绝对年龄数据的讨论

1958—1960年间,作者等曾在山西省的五台、繁峙、灵邱、静乐、兴县等地前寒武系分布区进行地质研究,并采取了一定数量的绝对年龄样品。部分测定结果已先后由屠格林诺夫等和王曰伦等发表,并著文进行了讨论。这些数据已被各方面广泛应用。但原来样品的产出特征以及具体地质情况,他们未及作详细的叙述,应用者难免产