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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 总被引：16，自引：1，他引：15
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。 相似文献
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国外前寒武纪铁建造的研究进展与有待深入探讨的问题 总被引：6，自引：2，他引：6
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。 相似文献
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国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状 总被引：4，自引：0，他引：4
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。 相似文献
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华北晚古生代煤中黄铁矿形成世代的硫同位素证据 总被引：2，自引：0，他引：2
煤中黄铁矿硫同位素研究表明,华北煤中黄铁矿形成于不同的演化阶段早期黄铁矿的δ34SP值更偏负值,晚期黄铁矿δ34SP更偏正值.同时,黄铁矿硫同位素的差异也能反映硫的来源. 相似文献
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广西新元古代BIF的铁同位素特征及其地质意义 总被引：10，自引：1，他引：9
通过分析广西三江地区新元古代条带状含铁建造的Fe同位素和主量元素组成,对海水的氧化还原状态提供了制约,为富禄期的地球处于间冰期提供了证据。相对于标准物质IRMM-014,新元古代含铁建造不同条带全岩样品的δ57Fe值变化范围1.60‰～2.20‰,平均值为1.85‰,表明BIF样品富集铁的重同位素。条带状含铁建造主要由Fe2O3和SiO2组成,但却具有较高的Al2O3含量。这表明条带状含铁建造样品不是纯净的化学沉积物,而是具有一定的碎屑物质输入。碎屑输入量的不同引起深色和浅色条带之间铁同位素组成存在着0.4‰的差别。剔除碎屑的影响,新元古代BIF从海水中沉淀的赤铁矿δ57Fe的平均值在2‰左右,略高于太古代条带状铁建造的Fe同位素组成,这表明当时海水的氧逸度可能比太古代还低。这说明在富禄期绝大部分海洋仍旧被冰盖覆盖,只在局部出现融化。因此,富禄期的地球可能出于冰期的相对温暖阶段,而不是间冰期。 相似文献
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河南经山寺铁矿位于华北板块南缘,矿体形态为似层状、透镜状,铁建造以条带状铁矿石为主,含有少量的块状矿石,其顶底板围岩及矿体夹层主要为太华群铁山庙组大理岩。为探讨矿床成矿物质来源,对铁矿床进行碳、氧、硅同位素特征进行分析和研究,研究结果表明,矿化样品方解石的碳、氧同位素组成为δ13CV-PDB=-5.2‰~-1.4‰,δ18OV-SMOW=8.5‰~16.9‰,围岩大理岩样品方解石的碳、氧同位素组成为δ13CV-PDB=-1.0‰~1.6‰,δ18OV-SMOW=20.3‰~23.4‰,说明在成矿流体与围岩发生了水-岩反应,且流体与围岩发生了同位素交换,碳同位素组成主要由海相沉积碳酸盐岩经溶解作用提供的,且受中低温蚀变作用的影响,δ18OH2O组成值变化范围较大,指示热液体系可能为岩浆水和海水的混合热液。石英辉石磁铁矿矿石中石英的硅同位素组成为δ30SiNBS-28=-1.9‰~-0.4‰,围岩浅粒岩中硅同位素组成为δ30SiNBS-28=0‰,表明条带状铁建造中硅质来源于火山喷气作用,在变质成矿作用过程中硅同位素发生了动力学分馏作用,条带状铁建造中硅质沉淀造成δ30Si显示负值,综合分析认为,经山寺铁矿应属前寒武纪海底火山-沉积环境中热水化学沉积产物。 相似文献
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对条带状铁建造（BIF）进行精确的年代学约束,具有非常重要的科学意义,可以获得BIF的时间分布趋势,反映对应时代的大气和海洋环境,准确建立与重大地质事件的对应关系,为铁建造的成因提供依据。本文在综合前人资料的基础上,重新绘制了全球BIF形成时代的分布图,结果表明BIF在3.6～1.6 Ga连续分布,在2.8～2.7 Ga、 2.5～2.4 Ga、 1.9～1.8 Ga的3个区间范围内形成高峰;Algoma型BIF主要集中于中-晚太古代,而Superior型BIF主要出现在古元古代。本文重点对前人关于BIF年代学的测试方法及其应用进行了介绍和评述,结果表明目前锆石U-Pb测年法依然为主要手段,而Sm-Nd等时线法和Re-Os等时线法尽管有效,但直接测定BIF条带的Sm-Nd等时线和磁铁矿的Re-Os等时线年龄仍存在较大问题,但可用来反映物质的来源以及后期构造热事件的改造等问题,而采取BIF相关单元的年龄来间接代表BIF的形成年龄是目前较为成熟的方法,其中测定铁建造火山岩夹层锆石U-Pb年龄是国际上测定BIF时代常用的手段。 相似文献
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西秦岭寒武系金矿床中硫同位素组成及其地质意义 总被引：1，自引：0，他引：1
西秦岭寒武系硅岩建造中的金矿床 ,是我国境内发现的一种新的独特类型的层控金矿床。矿床中硫同位素组成的证据表明 ,含矿硅岩建造中沉积黄铁矿的δ3 4S值变化范围较大 ,并以富集重硫为特征。说明含矿硅岩建造中沉积黄铁矿的硫 ,主要来自封闭 -半封闭盆地海水硫酸盐的细菌分解。从东部的牙相金矿点至西部的拉尔玛金矿床 ,沉积黄铁矿的δ3 4S值有不断升高的趋势 ,表明盆地深度可能由东而西逐渐变浅。矿床中热液硫化物和重晶石的硫同位素组成变化范围也很宽。这些热液矿物的δ3 4S值虽有较大差别 ,但它们都有共同的硫源 ,即由寒武系硅岩建造的沉积硫所供给。 相似文献
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通过Fe同位素、稀土元素与主量元素相结合的方法,对辽宁省鞍山-本溪地区新太古代条带状铁建造(BIF)的成矿物质来源提出了有效制约.BIF的化学成分主要由TFe2O3和SiO2组成,并且具有较低的Al2O3和TiO2含量,表明该地区BIF型贫铁矿是由极少碎屑物质加入的化学沉积岩.稀土元素的总量较低,经页岩标准化后的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,这些特征表明该地区BIF是古海洋的化学沉积岩,同时具有明显的火山热液贡献特征.用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MCICP-MS)测定Fe同位素的结果表明,相对于标准IRMM-014,所测样品均显示Fe的重同位素富集,且Fe同位素组成与Eu异常存在明显的正相关关系,表明该地区BIF中铁的来源与海底火山热液活动密切相关,首次从成矿元素Fe本身为条带状铁建造的成矿物质来源提供了直接的证据. 相似文献
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峨口铁矿中硫化物的特征与成因研究 总被引：1，自引：0，他引：1
硫是铁矿中的有害元素。峨口铁矿中硫主要以磁黄铁矿和黄铁矿两种形式存在。本区硫化物有三个形成期次。第五期为变质作用形成的星点状硫化物；第二期为变质后热液阶段形成的脉状硫化物；第三期为后期热液阶段形成的裂隙充填式硫化物。 相似文献
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宁芜地区玢岩铁矿Pb同位素研究 总被引：13，自引：3，他引：13
本文对宁芜地区铁矿床中磷灰石和矿石进行了Pb同位素测定。磷灰石的208Pb-232Th等时线年龄为124Ma,与辉长闪长(玢)岩和钠长石岩的形成年龄均相吻合,为成矿时代与成岩时代相近提供了佐证。岩体长石Pb同位素显示,宁芜地区中生代火成岩的原始岩浆受到了大陆壳深部3.3Ga的古老岩系的混染。矿床中矿石铅主要来自赋矿母岩浆。成矿流体具有异常高的Th/U值,表明Th相对U的明显富集,这可能反映了流体中卤素为主要的矿物质迁移载体。 相似文献
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The Neoproterozoic banded iron formations(BIFs)were closely associated with the“Snowball Earth”during the breakup of the Rodinia,thus they played an important role in our understanding of the atmospheric and oceanic oxygen levels during this period.In this contribution,the Neoproterozoic(ca.737 Ma)Baijianshan BIF at Southeast Tarim,northwestern China was identified.Magnetite is the dominated iron-species,which occurs as the lamina interbedded with chert.The BIF contains low concentrations of trace elements,and is depleted in light rare earth elements(LREEs)based on comparison with the Post-Archean Australian Shale(PAAS).In addition,the BIF exhibits slightly positive La-Eu anomalies,negligible Ce anomalies,insignificant Y anomalies,chondritic Y/Ho ratios(23-32),and slightly chondritic initial εNd(t=737 Ma)values(?0.45 to 1.46,averaging 0.37).All these features indicate that the precipitation of Baijianshan BIF was closely related to the submarine low-T hydrothermal fluids with little detrital contribution.Moreover,the Baijianshan BIF is characterized by the significant enrichment of heavy Fe isotopes,with δ57FeIRMM-014 values ranging from 1.78‰ to 3.05‰,revealing the partial oxidation of Fe2+ into Fe3+ during the precipitation of this BIF.Our data suggest that the formation of Baijianshan BIF was closely associated with a significantly reducing ocean,which most likely was isolated from the oxidized atmosphere by a local ice sheet.This Neoproterozoic Baijianshan ocean has the initial oxygen levels as low as,or even lower than that of Archean and Paleoproterozoic oceans. 相似文献
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安徽庐江泥河铁矿矿床地球化学特征及其对成因的制约 总被引：6，自引：2，他引：4
泥河铁矿位于长江中下游成矿带庐枞中生代火山岩盆地中,矿床具有典型玢岩型铁矿的地质特征,是研究玢岩型铁矿成因的良好对象。本次工作在详细的野外观察及室内研究的基础上,对泥河铁矿主成矿期矿石矿物的稀土元素、硫同位素及铅同位素进行了分析测试工作。主成矿期磁铁矿、黄铁矿稀土元素配分模式呈现LREE富集、HREE曲线平直、Eu轻微负异常的特征,与赋矿砖桥组熔岩、闪长玢岩的稀土元素配分模式较为一致,结合矿石矿物与围岩的铅同位素特征,推测成矿金属元素主要来源于赋矿的火山-次火山岩,可能有少量壳源物质的加入。黄铁矿与硬石膏的硫同位素表现出双峰式分布的特征,说明岩浆活动与三叠纪膏盐层均对硫有所贡献。三叠纪膏盐层在泥河铁矿的成矿过程中,不仅仅是重要的矿化剂,同样是铁质沉淀的氧化剂。综合矿床地质与地球化学特征,认为泥河铁矿是由次火山岩体演化产生的含矿高温热液在闪长玢岩穹窿顶部,通过交代充填作用形成的玢岩型铁硫矿床。 相似文献
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辽宁鞍山－本溪地区铁矿床流体包裹体和硫、氢、氧同位素特征研究 总被引：2，自引：0，他引：2
鞍山-本溪地区是我国最大的铁矿集区,分布有诸多大型、特大型铁矿床,并且产出有弓长岭二矿区大型和齐大山、南芬中型磁铁富矿床。贫铁矿体与变质沉积岩和火山碎屑岩等围岩呈层状或似层状产于太古宙花岗岩中,富铁矿体(TFe50%)呈层状或透镜体状产于贫铁矿体和围岩及其附近的断裂带中,并可见明显的热液蚀变现象。为了探讨鞍本地区富铁矿的成因,为指导找富矿提供依据,本文主要对比研究了鞍本地区贫铁矿石和富铁矿石中流体包裹体、硫同位素和氢氧同位素特征。贫铁矿石(磁铁石英岩和假象赤铁石英岩)石英中含有大量的孤立分布负晶形气体包裹体(Ⅰc类包裹体),富铁矿石石英中主要以液体包裹体(Ⅰb类包裹体)为主,可见含子矿物的流体包裹体;贫铁矿石中黄铁矿的δ34S变化范围为-6.5‰~11.8‰,平均值为0.4‰,富铁矿石中黄铁矿的δ34S变化范围较大,为-7‰~14.4‰,平均值为2.0‰;贫铁矿石中磁铁矿δ18 O变化范围为3.4‰~10.4‰,平均值为7.1‰,石英δ18 O变化范围为11.8‰~15.1‰,平均值为13.4‰,富铁矿石中磁铁矿δ18 O变化范围为-1.4‰~6.5‰,平均值为2.3‰,富铁矿石中石英δ18 O变化范围为9.6‰~15.8‰,平均值为13.6‰,δD变化范围为-129‰~-75‰,平均值为-104‰。富铁矿石中石英流体包裹体、黄铁矿δ34S和磁铁矿δ18 O部分继承了贫铁矿石的特征,但是显示更多的后期热液特征,暗示鞍本地区富铁矿石是在贫铁矿石的基础上受后期热液改造形成的。富铁矿石中石英的氢氧同位素特征表明其热液流体主要为混合岩化热液,富铁矿的形成可能为去硅富铁模式,同时也可能有铁质活化再转移模式。 相似文献
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使用AGMP-1氯化物型阴离子交换树脂(100--200目)对夏季贵州阿哈湖流域水体悬浮颗粒物等样品进行了化学分离,并在多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)上进行了铁同位素分析.分析结果表明,夏季阿哈湖湖水分层期间湖水悬浮颗粒物及各端员环境样品的铁同位素组成变化较大:湖水悬浮颗粒物的δ56Fe为负值,分布范围为-1.36‰～-0.10‰之间;各支流河水悬浮颗粒物的铁同位素组成在-0.88‰～-0.16‰之间;大气颗粒物的平均铁同位素组成为 0.06‰±0.02‰;而未经化学清洗的浮游藻类的铁同位素组成为 0.08‰.对比研究表明,湖水悬浮颗粒物的铁同位素组成不仅受各输入端员的影响,湖泊内部复杂的生物地球化学过程也对颗粒物的铁同位素组成产生了重要影响.陆源输入的颗粒有机结合态铁使得湖泊表层悬浮颗粒物的铁同位素组成偏低,而大气沉降颗粒物和湖泊表层的浮游藻类整体上对铁同位素组成的影响并不显著."ferrous wheel"铁循环对于氧化还原界面附近水层中铁同位素的重分配起到了主要的控制和影响作用.δ56Fe值与Fe/A1呈现良好的负相关关系,也显示出活性铁的循环迁移是造成氧化还原界面附近水层中悬浮颗粒物的铁同位素组成变化的重要原因,表明铁同位素与Fe/A1可能可以作为表征水体生物地球化学环境的良好指标. 相似文献
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宁芜地区凹山和太山铁矿床中磷灰石Sr同位素特征及意义 总被引：8，自引：0，他引：8
太山铁(磷)矿床和凹山铁矿床中磷灰石~(87)Sr/~(86)Sr值介于0.7071～0.7073,同辉长闪长(玢)岩、龙王山组粗安岩和大王山组安山岩Sr同位素初始比(0.7040～0.7077)基本接近。说明磷灰石由壳幔同熔型中基性岩浆不混溶和分异作用所形成,而磷灰石中熔融包裹体和气液二相包裹体共存表明,磷灰石由矿浆—热液过渡性流体充填、交代作用所形成。 相似文献
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碳酸盐岩和碳酸盐化岩石是俯冲带中碳的主要地质载体。俯冲- 折返的超高压变质岩记录了俯冲隧道中流体- 岩石的相互作用与元素迁移，是研究地球内部元素循环的重要媒介。本文采集了大别造山带罗家岭互层状产出的大理岩和榴辉岩，建立了横跨岩性界面的矿物组成、显微结构和Mg- Fe- C- O同位素剖面。大理岩中主要组成矿物为白云石，其次为方解石、石英、黑云母和绿帘石等。靠近榴辉岩，大理岩中的方解石含量逐渐升高，在大理岩和榴辉岩界面中方解石是主要的碳酸盐矿物。榴辉岩经历了角闪岩相的退变质作用，主要组成矿物为石榴子石、角闪石、石英和云母，含少量方解石和白云石。罗家岭大理岩的δ26Mg（相比于DSM- 3标样）值为-1. 66‰~-1. 51‰。相对于玄武质原岩（δ26Mg=-0. 25‰），罗家岭榴辉岩具有轻Mg同位素组成（δ26Mg=-1. 48‰~-1. 25‰）。大理岩的δ56Fe（相比于IRMM- 14标样）值为-0. 62‰~-0. 56‰，榴辉岩具有较重的Fe同位素组成（δ56Fe=0. 16‰~0. 45‰）。大理岩和榴辉岩中的碳酸盐矿物具有显著的C- O同位素变化（δ13C=-3. 4‰~2. 2‰，δ18O=7. 6‰~14. 3‰），且δ13C与δ18O呈正相关关系。研究结果表明：大理岩和榴辉岩界面的机械混合作用使榴辉岩中含有孤立的碳酸盐矿物，并促进了大理岩和榴辉岩之间的反应，但是机械混合作用影响范围只有几厘米。俯冲带中的流体活动促进了大理岩中白云石分解和元素迁移，使榴辉岩获得大理岩的轻Mg同位素信号，甚至直接携带碳酸盐矿物进入地幔。从大理岩到榴辉岩Fe同位素的扩散迁移可以导致榴辉岩具有较重的Fe同位素组成，而大理岩具有较轻的Fe同位素组成。碳酸盐化榴辉岩是驱动地球深部碳循环和造成地幔Mg同位素不均一性的重要载体。 相似文献
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首次研究了云南省勐腊县曼洒菱铁矿床碳酸盐岩层中菱铁矿的Fe同位素组成特征,并利用菱铁矿Fe同位素对矿床成因及成矿环境进行了制约。曼洒矿区菱铁矿δ~(56)Fe值变化范围为-0.337‰~-0.201‰,平均值为-0.261‰;δ~(57)Fe范围为-0.518‰~-0.289‰,平均值为-0.380‰。菱铁矿样品Fe同位素组成非常均一,富集铁的轻同位素。通过大量对比分析,提出曼洒铁矿床的成矿作用与海底热液活动有关,为含矿热水溶液喷溢出海底后快速堆积成矿,矿床形成于局限深水洼地的还原性环境。 相似文献