江西新余条带状铁建造形成机制及沉积环境的同位素地球化学研究

Banded iron formations (BIF) are the most important Fe deposit type and particular chemical sediment deposits in the early history, which have large scale and wide distribution. They recorded the environmental information and the redoxomorphic stage of the contemporary atmosphere and ocean as well as their evolution. Xinyu iron deposit is one of the youngest BIF, which is associated with glacial deposits attributed to the "snowball" Earth interval. Primary chemical signatures are well recorded in these little-metamorphosed BIF. Regarding "Xinyu BIF" as the research subject, Zircon U-Pb age, geochemical compositons, micro-scale Fe, Si, O and muti-sulfur isotopic compositions will be systemic measured. Based on these analysis results and the previous research data on the Archean and Paleoproterozoic BIFs, this study will investigate the formation mechanism and the sedimentary atmospheric and oceanic environments of Xinyu BIF, research the formation mechanism of the silicon-iron cyclothems in BIFs, explore the impact of large-scale volcanic activity on the Earth's early atmosphere and ocean redox state.

条带状铁建造（BIFs）规模大分布广，是全球最重要的铁矿资源类型和地球早期特有的化学建造类型，记录了其形成时的环境信息和地球大气、海洋的氧化还原状态及演化。新余条带状铁建造是我国最年轻的，与新元古代雪球事件有关的BIF型铁矿，变质程度低，较好的保存了其形成时的初始特征。本项目以 "新余式"铁建造为对象，采用锆石年代学、元素地球化学、微区Fe、Si、O同位素分析技术和S同位素非质量分馏示踪方法，结合已有对"鞍山式"BIF的研究成果，探讨新余BIF的形成机制和沉积时的大气海洋环境，探讨BIF硅铁韵律层的形成机制，探讨大规模火山活动对地球早期大气和海洋氧化还原状态的影响。

对新余BIF各矿区进行了详细的野外地质考察和采样，对与铁建造同期的火山凝灰岩等样品，采用LA-MC-ICP-MS和SHRIMP锆石微区U-Pb定年方法获得其形成年龄为718~709Ma, 限定了BIF的形成时代。通过对矿区石英硅氧同位素，磁铁矿和黄铁矿等Fe同位素，硫化物S同位素等以及围岩和矿石的地球化学分析，结合前人和本团队之前的研究认为，华北克拉通Algoma型和Superior型BIFs因而提出无论是Algoma型，还是Superior型BIFs都是由地球早期的海底火山热液喷气作用在大气氧浓度不足现在大气氧水平1%的还原条件下形成的，海水仍处于缺氧状态，二者属于同一成矿系统；相对而言，Algoma型BIF与火山活动关系更密切，距离同期火山活动中心更近，形成时间稍早，多形成于环境更加还原的深水盆地，Superior型BIF远离同期火山活动中心，形成时间稍晚，多分布于环境更加氧化的大陆斜坡浅水盆地；在有利环境和条件下，则二者密切共生，空间上相互过渡。与华北BIF相比，新余Rapitan型铁矿具有更高的Al2O3和TiO2含量、微量元素含量、稀土总量，以及更低的Eu异常和Y/Ho比值，这些特征均表明新余铁矿的成矿物质为海底低温热液和陆源组分的混合，表明新余铁矿可能形成于雪球地球后，离火山活动较远，靠近大陆边缘的浅海盆地。新余铁矿样品也缺乏明显的Ce负异常，并具有重Fe同位素富集特征，表明当时的海水仍处于低氧逸度状态，但较太古代和早元古代已有明显升高。但是这种低氧逸度是由于冰雪覆盖下的海洋缺氧还是整个大气处于还原状态仍值得探讨。