辽冀地区条带状铁建造地球化学特征：Ⅰ.主量元素特征

辽冀地区(主要包括鞍山-本溪地区和冀东地区)位于华北克拉通东北部,产出有诸多BIFs型大型-特大型铁矿床。鞍山-本溪地区和冀东地区是我国最大的两个铁矿集区,其中鞍本地区铁矿储量占全国的24%左右,冀东地区铁矿资源储量占全国的10%以上。虽然辽冀地区BIFs大多为形成于新太古代绿岩带中的Algoma型BIFs,但不同矿区BIFs形成环境和受后期改造的程度不一致,鞍本地区BIFs变质级别为绿片岩相-角闪岩相,冀东地区BIFs经历了绿片岩相-麻粒岩相的变质作用,且辽冀地区普遍发育混合岩化。本文主要对比研究了辽冀地区28个铁矿床200件铁矿石的主量元素特征,为探讨辽冀地区BIFs的形成提供了更多的信息。BIFs样品主要由SiO2和Fe2O3T组成,其中鞍山-本溪地区SiO2+Fe2O3T平均为95.10%,冀东地区SiO2+Fe2O3T平均为88.06%,CaO和MgO含量仅次于SiO2和Fe2O3T,且大部分矿区具有正相关关系,Al2O3、TiO2、K2O、Na2O、MnO、P2O5含量很低,这暗示BIFs原岩为一种化学沉积岩,主要为含有少量碳酸盐泥的硅质和铁质的胶体沉积;辽冀地区Al2O3和TiO2均可见明显的正相关,这可能是由于BIFs沉积过程中有少量碎屑物质的加入,这种相关性在冀东地区更为明显,且除SiO2+Fe2O3T外,其它氧化物含量明显高于鞍本地区,说明冀东地区BIFs形成时沉积环境更为动荡,有更多的碎屑物质加入;虽然辽冀不同地区BIFs经历了不同级别的变质作用,形成了不同的矿物组合,但是氧化物含量却变化不大,这说明了变质反应主要为等化学反应;鞍本地区和冀东地区碱质含量也存在差异性,前者的Na2O和K2O含量均低于后者,且后者Na2OK2O,结合野外地质特征,可能暗示了混合岩化作用对冀东地区的影响更为显著。     

弓长岭铁矿二矿区蚀变岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

国外的富铁矿(TFe含量超过50%)主要来自长期稳定的古老克拉通上早前寒武纪铁建造(BIF)经过后期风化淋滤作用形成的赤铁矿石。虽然我国的华北克拉通等古老地块也发育早前寒武纪BIF,并经历了强烈的变质变形改造,但是由于地块活动性强导致缺乏充分风化淋滤作用的条件,因而赤铁富矿很少,铁矿石以TFe含量30%左右的沉积变质型磁铁贫矿为主。辽宁弓长岭铁矿床位于华北克拉通东北部,是一个大型沉积变质型铁矿床,总体以磁铁矿贫矿石为主,但其二矿区的磁铁富矿(TFe含量大于50%)达大型规模,是我国唯一的大型沉积变质型磁铁富矿。弓长岭二矿区富铁矿是条带状铁建造沉积后受后期叠加改造作用形成的,富矿体成矿时发生了强烈的围岩蚀变,形成以石榴石和镁铁闪石为特征矿物的蚀变岩,这种富含石榴石的蚀变岩在区域上乃至全国的沉积变质型磁铁矿矿床中都是独一无二的,表明其与磁铁矿富矿有密切的成因联系。该蚀变岩中与镁铁闪石、绿泥石、石英、钛铁矿共生有热液锆石。本文从该蚀变岩中分选出了锆石,锆石呈他形至半自形粒状,在阴极发光(CL)图像上呈多孔状、斑块状、补丁状,明暗极不均匀,可见不明显的环带;锆石内包体在背散射图像上呈暗色,长条状或片状自形晶,主要由MgO、FeO、SiO2、Al2O3组成,为绿泥石、铝直闪石和镁铁闪石;锆石LA-ICP-MS原位微量元素分析表明,Hf含量为10672×10-6~11822×10-6,Y为12.58×10-6~19.41×10-6,Th为0.32×10-6~1.48×10-6,U为425×10-6~663×10-6,Th/U为0.001~0.003,Ti为1.63×10-6~3.7×10-6,∑REE为10.37×10-6~20.15×10-6,球粒陨石标准化的稀土配分曲线上轻稀土强烈亏损,中、重稀土富集,重稀土较平坦,有弱的铕正异常,这些特点表明该锆石为与蚀变岩和富铁矿同时形成的热液成因锆石。利用SHRIMP U-Pb定年方法对该热液锆石进行了年龄测定,获得的上交点年龄为1850±16Ma,MSWD=2.1;10个测点加权平均年龄为1840±7Ma,MSWD=1.6。该年龄代表了富含石榴石的蚀变岩的成岩年龄,因而也可能代表了富铁矿石的形成年龄,因此推测磁铁富铁矿的形成是条带状磁铁石英岩在1.9~1.8Ga时华北克拉通基底隆升与裂谷-非造山岩浆事件所产生的热液交代作用的结果。