BIF的形成时代及其研究方法

条带状铁建造(BIF)是一种含铁的硅质沉积岩,广泛分布于早前寒武纪沉积序列。BIF根据沉积构造环境划分为Algoma和Superior两种类型(Gross,1965)。二者岩性组合及反映的构造环境明显不同,前者被认为是形成于较深的海洋环境,与海底火山、热液活动密切相关,常与枕状安山岩、凝灰岩、火山碎屑岩等火山岩密切伴生,岛弧/弧后盆地或克拉通内部裂谷带是其主要的     

河北滦平周台子条带状铁矿地质特征、围岩时代及其地质意义

河北滦平县周台子铁矿位于华北克拉通北缘,是产于前寒武纪单塔子群变质岩系中的鞍山式铁矿,具有条带状铁建造(BIF)特征。矿石主要呈条带状构造,有的呈条纹和致密块状构造。矿石类型主要以石英磁铁矿型为主,含铁介于30%~35%。前寒武纪变质岩是矿床的主要围岩,出露有黑云母(角闪)斜长片麻岩和斜长角闪岩,局部见花岗片麻岩。原岩恢复表明,黑云母(角闪)斜长片麻岩的原岩为英安岩-流纹岩,斜长角闪岩原岩为玄武岩。花岗片麻岩的SiO₂含量大于56%,MgO含量小于3%,Al₂O₃含量大于15%,Sr含量大于500×10^-6,Yb含量均小于1.9×10^-6,轻重稀土元素分异明显,重稀土元素强烈亏损,并且Eu负异常不明显,表明该片麻岩具埃达克质岩石的地球化学特征。锆石U-Pb定年结果显示出几组年龄,分别是2512±21Ma, 2452±9.6Ma,2394±55Ma。大体看,2512Ma代表了火山喷发和周台子铁矿BIF沉淀年龄,2452Ma左右的锆石年龄代表了TTG质花岗片麻岩的侵位结晶年龄,2394Ma锆石年龄代表了周台子铁矿经历了一次变质作用,并对原有的岩石和矿石进行了改造。锆石Hf同位素特征显示斜长角闪岩和TTG质片麻岩的岩浆源区受到过古老地壳物质的混染。周台子铁矿构造环境可能是与裂谷有关的张性环境。     

北京密云沙厂BIF型铁矿地质地球化学特征与成矿时代

北京密云沙厂铁矿为产于太古宙密云岩群变质岩系中的鞍山式铁矿,具有条带状铁建造(BIF)特征。矿石主要呈条带状构造,致密块状结构;矿石类型以磁铁石英岩型铁矿石为主,w(Fe)=25%~30%。围岩主要有黑云母(角闪)斜长片麻岩、辉石变粒岩和斜长角闪岩,局部见英云闪长质片麻岩。对选自黑云斜长片麻岩中的锆石进行U-Pb定年,具有核边结构、Th/U0.4的锆石其核部2组年龄为2 619Ma±25Ma和2 544Ma±16Ma。锆石的2 619Ma±25Ma年龄代表原岩为基性火山岩的黑云斜长片麻岩的形成年龄,同时也代表火山喷发和沙厂铁矿BIF沉积年龄;2 544 Ma±16 Ma锆石年龄可能代表后期TTG特征的花岗质片麻岩的侵位、叠加改造年龄。岩石的主、微量元素特征表明黑云斜长片麻岩富集Rb、Ba、Sr,亏损Th、U,表明沙厂BIF沉积时可能存在新太古代(约2 550 Ma)地壳增生事件。认为沙厂铁矿属Algoma型BIF,是新太古代末华北陆块初步克拉通化和大规模岩浆热事件的代表之一。     

北京密云地区放马峪条带状铁建造的形成与变质时代:锆石SHRIMP U-Pb定年

通过对北京密云地区放马峪条带状铁矿矿石围岩中含磁铁矿石榴子石斜长片麻岩进行SHRIMP锆石U-Pb测年研究,主要获得3组锆石207Pb/206Pb年龄,分别为(1 817±13)Ma、(2 456±6)Ma和(2 529±8)Ma。结合其岩相学、阴极发光图像分析,其中具有变质成因的锆石年龄分别为(1 817±13)Ma和(2 456±6)Ma,代表了该区条带状铁建造的两期变质时代;而另外1组年龄为(2 529±8)Ma的锆石,具岩浆锆石韵律环带特征,代表了该含磁铁矿石榴子石斜长片麻岩中碎屑锆石的年龄,从而间接限定了该区条带状铁建造的形成时代为(2 456±6)Ma到(2 529±8)Ma之间。结合前人研究资料,认为其可能形成于新太古代晚期。这些成果为该区乃至整个华北地区前寒武纪BIF型铁矿以及晚太古代至古元古代的构造演化提供了进一步详实的年代学资料。     

鞍本太古代条带状铁建造（BIF）的稀土及微量元素特征

本区围岩和BIF具有完全相同的地球化学性质。BIF有低S、CO_2和Al_2O_3,特别低的TiO_2和Zr含量,其REE特征是低的∑REE含量和强的正Eu异常。推测鞍本地区的BIF属于晚太古代陆壳盆地内的化学沉积变质矿床。在沉积过程中,有极少量泥质组分加入,成矿物质与火山活动无明显关系。     

鲁西杨庄条带状铁建造特征及锆石年代学研究

泰山群主要分布于鲁西地区中部,是鲁西花岗-绿岩带的一个重要组成部分。近年来,在沂水县杨庄发现了一定规模的沉积变质铁矿,铁矿层位赋存于柳杭岩组上段的斜长角闪岩段内。本文对杨庄铁矿BIF及侵入地层的岩浆岩进行锆石年代学测定,测定的含磁铁矿斜长角闪岩中锆石U-Pb年龄数据主要集中在2.6Ga附近,确定斜长角闪岩的形成年龄为2615±61Ma;铁矿顶板黑云母石英片岩的形成年龄小于2527±66Ma,该岩段又被晚期混合花岗岩穿插,其锆石年龄测定结果为2469±34Ma,所以推测黑云母石英片岩的形成年龄在2.5Ga附近。据此我们认为鲁西地区的"柳杭岩组"似可近一步解体为新太古的斜长角闪岩段(含磁铁矿建造)和古元古的表壳岩段(以片岩系为主)。混合花岗岩的形成年龄属于古元古代早期,似乎可以填补全球地质演化的静寂期 (2.3~2.5Ga)。以泰山群为代表的变质岩系在地下较深部位出现或者被中晚元古代盖层覆盖,为探讨华北克拉通早期演化和开展华北克拉通BIF型铁矿研究具有重要意义。     

论华北克拉通南缘霍邱群变质作用、形成时代及霍邱BIF铁矿成矿机制

安徽霍邱铁矿位于华北克拉通南缘,是一个大型BIF铁矿田,矿体均赋存于一套新太古代中高级变质作用的含铁建造中,自下而上可分为A+B矿带和D矿带:前者为变粒岩-片岩-磁铁石英岩建造;后者为片岩-大理岩-赤铁(镜)铁石英岩建造.本文利用现有的矿床勘查、物化探和地质科研资料,对该矿田的地质背景、矿体赋存条件、构造型式进行深入剖析,推断矿区周边及深部构造格局与控矿因素,研究分析霍邱铁矿含铁岩系特征,进行含矿层位的准确划分、厘定和对比,深入研究含铁岩系的平面分布范围和延深,对矿田控矿构造进行综合分析.运用LA-ICP-MS技术获得霍邱群斜长角闪岩最老年龄为2.8Ga左右,代表原岩形成年代.同时获得晚期混合花岗岩的侵入年龄为1.8Ga左右.通过Hf同位素测定,获得各变质岩系锆石的Hf同位素组成,表明最老的锆石Hf模式年龄可达3.5Ca前后.根据区域年代学资料和霍邱铁矿含铁岩系特征,本文正式提出“霍颍运动”这一概念,作为皖西北新太古代2.7Ga前后在霍邱-颍上-寿县-蒙城一带发生的构造事件和成矿作用,以区别于以往沿用蚌埠运动描述本区霍邱群变质作用和成矿事件的提法.最后结合本区含铁建造特征,初步判定霍邱铁矿为一种介于阿尔戈玛和苏必利尔型之间的过渡类型铁建造.     

内蒙古合教BIF型铁矿的形成时代、地球化学特征及地质意义

内蒙古合教铁矿位于华北克拉通西部陆块北缘阴山地块,是固阳绿岩带内的一例具有中型规模的BIF型铁矿床.本文对矿区斜长角闪岩、铁矿石开展了年代学和岩石地球化学研究.对斜长角闪岩夹层进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,锆石普遍发育振荡环带,Th/U比值均大于0.1（0.27~1.00）,得到上交点年龄为2 549±29 Ma（MSWD=0.51）,可大致代表合教BIF铁矿的形成时代,该时期是华北克拉通早寒武纪构造-变质-热事件和BIF（banded iron formation）形成最为强烈的时期（2.52~2.60 Ga）.斜长角闪岩原岩可能为玄武岩,表明合教铁矿为与火山活动关系密切的Algoma型BIF.斜长角闪岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线近于平坦,与E-MORB和弧后盆地玄武岩（BABB）曲线相似,原始地幔标准化蛛网图与BABB曲线相似,均存在Rb、Ba、Sr、K等大离子亲石元素的富集和Nb、Ta、U、Th等高场强元素的亏损,显示了岛弧岩浆岩的特征,结合前人提出的岛弧叠加地幔柱构造模式,认为合教斜长角闪岩原岩形成于弧后盆地构造环境,并有地幔柱的叠加作用,代表了合教BIF沉积时的构造环境.铁矿石LREE亏损,HREE富集[（La/Yb）_PAAS=0.29~0.50],具有轻微的La正异常（La/La*=1.00~1.13）,不明显的Ce负异常（Ce/Ce*=0.90~0.95）,明显的Eu正异常（Eu/Eu*=1.54~2.27）和较明显的Y正异常（Y/Y*=1.07~1.42）.铁矿石的稀土配分曲线与固阳绿岩带科马提岩和海底热液海水混合物均极为相似,表明合教BIF的形成与海底热液活动有关,认为合教BIF型铁矿的Fe主要由海底高温热液淋滤科马提岩提供.      

国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状

条带状铁建造(BIFs)主要发育于早前寒武纪时期(3.8~1.8Ga),记录了早期地球演化的重要信息且蕴含丰富的铁矿石资源。本文梳理总结了国内外BIF相关领域的研究认识及存在问题:1统计对比显示,BIF沉积事件与地幔柱、地壳增生等重大地质事件相关;2稀土元素及Nd同位素示踪表明,Fe来源于海水与海底高温热液的混合溶液,其中高温热液与海水比例为1:1000;3 BIFs缺乏负Ce异常且富集重Fe同位素,暗示沉积时古海洋整体处于缺氧环境以避免Fe~(2+)发生氧化;4一些重要科学问题尚未解决,例如Si的主要来源、沉淀机制及条带成因等;5华北克拉通BIFs多形成于约2.54Ga,BIF类型、形成时代与富矿成因等问题有待深入研究。本文认为,加强国内外典型BIFs的对比研究并适当应用现代先进测试技术,有利于探索BIF沉积的精细过程及古老克拉通的早期演化。     

冀东司家营条带状含铁建造铁矿石铁同位素特征及其地质意义

司家营条带状含铁建造（Banded iron formation,BIF）型铁矿床是冀东地区规模最大的铁矿床,前人对其进行了大量的年代学、岩石学和元素地球化学工作,但目前尚未对其进行Fe同位素研究。本文通过Fe同位素和主微量、稀土元素相结合的方法对司家营BIF的成矿物质来源和形成背景提出了有效制约,同时对司家营BIF的锆石U- Pb年龄数据进行补充。锆石U- Pb年代学显示,司家营BIF形成于2537~2531Ma。地球化学数据显示司家营BIF矿石主要由TFe2O3和SiO2组成,具有较低的Al2O3和TiO2含量,富集Fe重同位素（δ56Fe=0.341‰~0.525‰）;稀土元素配分模式呈现轻稀土亏损、重稀土富集的特征,具有明显的Eu、Y、La正异常,Y/Ho比率较高（Y/Ho=34.96~45.84）。这些特征表明司家营BIF是基本无碎屑物质参与的化学沉积岩,稀土元素来源于高温热液和海水的混合溶液,铁质来源于海相热液流体。司家营BIF缺乏真正的Ce负异常和Fe同位素组成均为正值指示其形成于缺氧环境。综合对比世界上其他地区太古宙BIF的Fe同位素特征,本文认为新太古代时期地球海洋含氧量逐步上升,此时海洋总体属于缺氧环境,但部分地区氧气含量较高。     

华北克拉通～2.7Ga的BIF:来自莱州-昌邑地区含铁建造的年代学证据

越来越多的研究资料显示~2.7Ga是华北克拉通陆壳生长的一个重要阶段,但缺少同时期的世界主要克拉通上广泛发育的BIF铁矿。胶北莱州-昌邑地区的BIF铁矿赋存在原划分的粉子山群小宋组含铁建造中,含铁建造的岩石组合主要为黑云斜长变粒岩、斜长角闪岩、含石榴黑云片岩夹角闪磁铁石英岩,磁铁浅粒岩。岩石地球化学分析显示,斜长角闪岩具有岛弧玄武岩的地球化学特点,变质酸性火山岩具有埃达克质岩的地球化学特点,故推测莱州-昌邑地区的含铁建造形成于与岛弧相关的构造环境,而与粉子山群形成的裂谷构造背景无关。锆石同位素年代学研究表明,含铁建造中变质酸性火山岩(埃达克质火山岩)的岩浆结晶年龄为2726±10Ma,在变质泥砂岩中获得了~2.73Ga和~2.9Ga两组碎屑锆石U-Pb年龄,并缺少新太古代晚期(~2.5Ga)的构造岩浆热事件信息;在斜长角闪岩中获得的变质锆石年龄为~1850Ma,并有2.68Ga的继承或捕获锆石年龄信息;因此推断莱州-昌邑地区的BIF铁建造有可能形成于新太古代早期(~2.7Ga),而在新太古代晚期(~2.5Ga)则处于相对稳定的构造背景。含铁建造被~2.17Ga的二长花岗岩侵入,并共同卷入胶北古元古代晚期(~1.85Ga)的变质变形作用改造。莱州-昌邑地区含铁建造的岩石组合和锆石年龄信息与胶北地块栖霞地区比较有所不同,这可能揭示出胶北地块在新太古代早期(~2.7Ga)构造环境差异和古板块构造演化的重要信息。     

华北克拉通东南缘BIF型铁矿变质火山岩夹层锆石U-Pb年龄及其对铁矿形成时限的制约

霍邱BIF型铁矿位于华北克拉通东南缘,矿体均赋存于晚太古代霍邱岩群内,主要呈似层状,与围岩产状基本一致,界线较清晰,受地层层位控制明显,为典型的层控型矿床。本次工作采集霍邱铁矿周集铁矿床ZK2918、ZK2512两处钻孔中石英磁铁矿矿体内英安质片麻岩夹层。对片麻岩类的岩石学特征、原岩性质及同位素地质年代学等进行的研究表明,英安质片麻岩类的原岩为安山质火山岩,成岩年龄分别为2 750±15 Ma,2 740±7.2 Ma;表明在华北克拉通东南缘霍邱地区存在着～2.75 Ga的岩浆活动。此外,受变质火山岩年龄制约,霍邱岩群及赋存于其中的BIF铁矿的形成时代也应为～2.75 Ga。     

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。     

冀东马兰庄条带状硅铁建造的变质时代及地质意义

前寒武纪条带状硅铁建造(BIF)是世界,也是中国最重要的铁矿资源类型,无论是储量,还是开采量,均居首位.前寒武纪条带状硅铁建造是地球早期特有的化学沉积建造类型,广泛分布于太古代—早元古代(3.2～1.8 Ga),记录了地球早期大气和海洋的化学成分、氧化还原状态及演化,是广大地质工作者长期关注的焦点之一.在国外,与BIF...     

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。     

黑龙江佳木斯地区羊鼻山BIF型铁矿床的形成时代及地质意义

羊鼻山铁矿位于佳木斯地块中部,铁建造主要产于兴东群大盘道组第一岩段,含铁建造为一套由石榴石云母石英片岩、矽线石黑云母石英片岩和片麻岩等组成的孔兹岩系,其原岩形成于浅海陆棚沉积环境。矿石中金属矿物主要为磁铁矿,并被少量后期黄铁矿交代,非金属矿物主要为石英与矽线石,二者均呈定向排列,矿石构造以条带状构造为主,少量呈块状构造。据成矿地质条件和矿床特征,结合区域矿床对比研究,认为羊鼻山铁矿成因属BIF型,初步划归Superior型。含铁建造中矽线石黑云母石英片岩中碎屑锆石U-Pb年龄可分为4组,分别为1 006~1 212 Ma、1 238~1 480 Ma、1 521~1 742 Ma以及1 800 Ma,据最小年龄可推断羊鼻山铁矿含铁建造的沉积上限年龄为1 006Ma;1 238~1 480 Ma年龄组丰度最大,反映铁建造与围岩的剥蚀区岩石以中元古界岩浆岩为主;而最大年龄组中的2 672 Ma与2 711 Ma样品为佳木斯地块最古老的锆石之一,说明佳木斯地块存在太古代结晶基底。结合同样被认为是佳木斯地块结晶基底的麻山群近期年代学研究结果,认为兴东群应为麻山群的下伏地层。     

Major element distribution in Archean banded iron formation (BIF): influence of metamorphic differentiation

The Archean (2.8 Ga) Banded Iron Formation (BIF) of the Bell Lake region of Yellowknife greenstone belt, Canada is recrystallized to metamorphic assemblages of the amphibolite facies. This BIF is characterized by centimetre‐scale Fe‐rich and Si‐rich mesobands. In the Si‐rich mesobands, thin layers of magnetite microbands are developed in a quartz matrix. The Fe‐rich mesobands are composed mainly of Ca‐amphibole (hornblende), Fe–Mg amphibole (grunerite), and magnetite. The metamorphic foliation locally cuts across the mesoband boundaries, indicating the mesobanding was formed prior to peak metamorphism. Variations in mineral modal proportions between Fe‐rich mesobands and microbands are diagnostic of depositional compositional differences between beds. Micro‐X‐ray fluorescence imaging reveals metamorphic differentiation within Fe‐rich mesobands, with segregation of Fe–Mg amphibole, and the incompatible element Mn is concentrated at the margins of the Fe‐rich mesobands during the amphibole‐forming reactions. Ti was relatively immobile during metamorphic segregation and its distribution provides a record of the original structures in the Fe‐rich mesobands.