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     

内蒙古固阳绿岩带三合明BIF型铁矿的形成时代、地球化学特征及地质意义

三合明BIF型铁矿位于华北克拉通西部陆块北缘,产出于固阳绿岩带。矿体赋存于新太古界色尔腾山群斜长角闪岩中。矿石主要呈粒状变晶结构、粒状-针柱状变晶结构,条带-条纹状构造;组成矿石的金属矿物主要为磁铁矿,非金属矿物主要为石英,次为角闪石等。对选自斜长角闪岩中的锆石进行SIMS U-Pb定年,具有核边结构、Th/U比大于0.4的锆石其核部给出了2562±14Ma的上交点年龄,可大致作为三合明BIF的形成时代。原岩恢复显示斜长角闪岩为正变质岩,Zr/Ti-Nb/Y图解显示为亚碱性玄武岩系列,Fe₂O₃^T+TiO₂-Al₂O₃-MgO图解落入高铁拉斑玄武岩区;斜长角闪岩主量元素特征与MORB相近,REE配分曲线和蛛网图都近于平坦,且介于N-MORB和E-MORB之间,LREE略微富集,Th、U相对亏损,Nb、Ta、Zr和Hf无明显异常;(La/Sm)_N和Nb/U分别为0.76和50,由此推断原岩可能为T-MORB。Ti-V、Th-Hf-Ta构造环境判别图解中,分别落入MORB和弧后盆地的重叠区、N-MORB区。结合T-MORB形成的构造环境以及前人提出的岛弧叠加地幔柱模式,本文认为三合明BIF形成于弧后盆地并有地幔柱叠加的构造环境。铁矿石化学组分主要为SiO₂、Fe₂O₃和FeO,较低的Al₂O₃(0.68%)、极低的TiO₂(0.04%)和HFSE表明只有极少量陆源碎屑物质的加入。铁矿石的球粒陨石标准化REE配分模式与固阳绿岩带底部的科马提岩极为相似,PAAS标准化的铁矿石REY配分模式与高温热液海水混合物相似,即LREE亏损,HREE富集((La/Yb)_SN=0.34),具有明显的正Eu异常(δEu=2.33)和微弱的正Y异常(δY=1.13),Y/Ho重量比29,摩尔比53。根据铁矿石兼具有与科马提岩和高温热液海水混合物相似的地球化学特征,本文推断海底高温热液淋滤科马提岩为三合明BIF型铁矿提供了大量的Fe和Si。     

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。     

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     

扬子陆块西缘乌拉溪花岗岩体SHRIMP锆石U-Pb定年及地质意义

乌拉溪花岗岩体位于扬子陆块西缘的江浪穹窿北侧,为精确厘定其形成时代并探讨岩石成因、构造意义及与里伍式铜矿的关系,对其进行了SHRIMP锆石U-Pb年代学研究。定年结果表明,乌拉溪花岗岩中发育940.3~199.6Ma的锆石,最年轻一组岩浆锆石206Pb/238U加权平均年龄为166.6±1.1Ma(MSWD=2.6,n=6)。结合前人研究成果,认为乌拉溪花岗岩体形成于~166.6Ma,接近邻近的文家坪花岗岩体结晶年龄(~161.5Ma),可能均是松潘—甘孜造山带伸展构造背景下里伍岩群部分熔融的产物。2个岩体年龄大致代表江浪穹窿的成穹时代,后者可能发生于166.6~161.5Ma。此外,花岗岩体结晶年龄与金属硫化物Re-Os定年结果相近,表明江浪穹窿的Cu、W成矿可能与岩浆热液作用相关。     

松潘—甘孜造山带南缘江浪穹窿文家坪花岗岩的成因及地质意义

为厘定江浪穹窿文家坪花岗岩的侵位时代并探讨岩石成因,开展了地球化学、锆石U Pb年代学和Hf同位素研究。文家坪花岗岩岩性为黑云母花岗岩,由石英(约40%)、钾长石(约35%)、黑云母(约15%)及斜长石(<10%)等矿物组成。主微量元素分析表明,江浪穹窿文家坪花岗岩具有高的SiO2含量(6770%~7009%)、Na2O+K2O含量(743%~784%)、Zr+Nb+Ce+Y含量(363×10-6~476×10-6)、Mg#指数(359~387)及10 000×Ga/Al比值(258~284),显示右倾的稀土配分型式,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素。锆石U Pb定年与Hf同位素示踪表明,花岗岩结晶年龄为(1646±09) Ma(n=21,MSWD=32),εHf(t)值介于-130~+14之间。综合研究提出,文家坪花岗岩属后造山A2型花岗岩,形成于岩石圈伸展构造背景,岩浆源区主要为江浪穹窿核部的中元古界里伍岩群及少量的幔源物质。结合其他地质成果,认为江浪穹窿成穹时代为早—中侏罗世,且区域Cu、W成矿作用很可能与约165 Ma花岗质岩浆活动具有成因联系。     

扬子西缘江浪穹窿核部里伍岩群的形成时代及构造背景

江浪穹窿位于扬子陆块西缘,核部地层里伍岩群为一套变质的火山-沉积岩系。为精确厘定里伍岩群的形成时代并探讨其成岩构造背景,本文进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学以及岩石地球化学研究。定年结果表明变沉积岩中碎屑锆石年龄介于2521~262 Ma,其中最年轻一组岩浆成因锆石的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为552.8±5.7 Ma(MSWD=2.1,n=6)。变沉积岩SiO_2含量变化很大(53.48%~96.08%),显示明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.50~0.67),相对富集大离子亲石元素(Rb、Ba和U等)、亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf和Ti等),其稀土、微量配分模式与大陆上地壳完全一致。变基性火山岩具有很低的SiO_2含量(39.92%~48.27%),其稀土、微量配分模式平坦,类似于E-MORB。结合变基性火山岩的锆石U-Pb定年结果(542±9.0 Ma),本文指出里伍岩群应当形成于新元古代晚期(553~542 Ma),而并非前人所认为的古元古代或中元古代。变沉积岩的物源区主要为扬子西缘新元古代地质体,与变基性火山岩均形成于Gondwana超大陆聚合之后的板片俯冲环境。此外,碎屑锆石的年龄谱反映江浪穹窿可能存在太古宙—古元古代变质基底,并且具有Rodinia超大陆的会聚-裂解事件以及加里东运动的地质年龄记录。     

辽宁本溪歪头山条带状铁矿的成因类型、形成时代及构造背景

辽宁鞍本地区位于华北克拉通东北缘,分布有诸多大型-特大型条带状铁矿床。本文对该区歪头山铁矿进行了岩石学、矿物学及年代学研究。歪头山铁建造以条带状铁矿石为主,兼含有少量的块状矿石,其顶底板围岩及矿体夹层主要为太古界鞍山群斜长角闪岩。元素地球化学分析表明,铁矿石富集重稀土[(La/Yb)_PAAS=0.24~0.33],具La正异常(La/La^*=1.43~1.61)、Eu正异常(Eu/Eu^*=2.40~4.54)及Y正异常(Y/Y^*=1.10~1.30),Y/Ho值平均30.59,Sr/Ba值平均17.62,Ti/V值平均19.45,反映成矿物质可能来源于由海底火山活动带来的高温热液与海水的混合溶液。铁矿石无明显Ce负异常(Ce/Ce^*=0.92~1.06),暗示BIF沉积时海水处于缺氧环境。除Fe₂O₃^T与SiO₂外,铁矿石中其它氧化物含量均非常低,且贫Th、U、Zr等具有陆源性质的元素,表明大陆碎屑物质对BIF贡献极少。斜长角闪岩稀土元素配分型式近于平坦[(La/Yb)_N=0.80~1.10],无明显Ce异常(Ce/Ce^*=0.95~0.99)与Eu异常(Eu/Eu^*=0.88~1.16);其大离子亲石元素富集,高场强元素无明显亏损。地球化学分析表明,斜长角闪岩原岩可能为产于弧后盆地的玄武质火山岩。锆石形态与微量元素分析显示,斜长角闪岩中的锆石均属岩浆成因。SIMS锆石U-Pb定年显示斜长角闪岩原岩形成于2533±11Ma,代表了歪头山BIF的成矿年龄;在玄武质岩浆喷发过程中,还捕获了一组年龄为2610±5Ma的锆石。电子探针分析显示磁铁矿成分纯净(FeO^T=92.04%~93.05%),其标型组分特征暗示歪头山BIF属沉积变质型铁矿。综合分析认为,歪头山铁矿属Algoma型BIF,成矿与弧后盆地岩浆活动密切相关,指示了新太古代末华北克拉通普遍发育的一期BIF成矿事件。     

川西里伍式铜矿床早石炭世成矿事件——以里伍和中咀矿床为例

川西里伍式富铜矿位于扬子地台西缘和松潘-甘孜造山带接合带的江浪穹窿中。矿体大体上呈层状-似层状或透镜状。前期的矿床地质特征调查及矿相学研究结果表明,里伍铜矿的矿体至少经历了两期富集过程:早期硫化物构造变形特征明显,成典型的条带状构造,而晚期的矿化不具变形特征,主要呈块状、团块-浸染状及脉状矿构造叠加改造于前者之上。本文对里伍和中咀矿床中早期条带状黄铜矿进行了Re-Os同位素定年,获得一个良好的等时线年龄为343±11 Ma(n=4,2σ),初始~(187)Os/~(188)Os比值为~2.37。本文据此认为里伍式富铜矿早期成矿事件始于早石炭世,明显晚于赋矿围岩——元古界里伍岩群,该时期的成矿物质主要来源于大陆上地壳。     

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.