新聞動(dòng)態(tài)廣州地化所在黛眉山地區(qū)的云夢(mèng)山組“鐵建造”研究方面取得進(jìn)展
鐵建造是指含鐵礦物層和富Si礦物層交互產(chǎn)出，具條帶狀、層狀或薄板狀構(gòu)造，鐵含量高于15%的化學(xué)沉積巖（圖1）。鐵建造作為地質(zhì)歷史時(shí)期主要的富鐵沉積巖之一，其中鐵的運(yùn)移、轉(zhuǎn)化和沉淀過程記錄了當(dāng)時(shí)地球表生環(huán)境的氧化還原狀態(tài)，因此成為研究前寒武紀(jì)地球環(huán)境及鐵地球化學(xué)循環(huán)的重要載體之一。然而，鐵建造記錄在18-8億年內(nèi)消失，促使學(xué)者尋找其它富鐵沉積巖研究表生環(huán)境中鐵的循環(huán)過程。
18-8億年期間，鐵常以另一種形式賦存于沉積巖中，即在全球范圍內(nèi)廣泛發(fā)育的一套富赤鐵礦的紅色-粉紅色-棕色碎屑沉積巖——“紅層”沉積。此外，華北克拉通南緣黛眉山地區(qū)約17億年汝陽群云夢(mèng)山組地層中發(fā)育了一套以赤鐵礦為主的“鐵建造”，以夾層或透鏡體的形式賦存于云夢(mèng)山組地層中，未見富硅-富鐵的互層構(gòu)造，異于18億年前形成的傳統(tǒng)意義上的鐵建造（圖2）。深入研究云夢(mèng)山組“鐵建造”的結(jié)構(gòu)、組成與形成環(huán)境，對(duì)認(rèn)識(shí)18-8億年地球表生環(huán)境的氧化還原狀態(tài)、真核生物起源與早期演化過程具有重大意義。
中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的博士研究生仇一凡，在趙太平研究員和香港大學(xué)李一良副教授的指導(dǎo)下，基于沉積學(xué)和礦物學(xué)，對(duì)黛眉山地區(qū)的云夢(mèng)山組“鐵建造”的沉積環(huán)境、礦物組合及物質(zhì)來源進(jìn)行了探討。
黛眉山地區(qū)的云夢(mèng)山組“鐵建造”主要由鐵氧化物相和硅酸鹽相組成，不具條帶狀、層狀或薄板狀構(gòu)造，富含鐵質(zhì)核形石，見水平紋層。沉積學(xué)研究表明，云夢(mèng)山組“鐵建造”形成于間歇性暴露的潮上帶-潮間帶淺水環(huán)境。礦物學(xué)研究表明主要礦物為赤鐵礦，含有少量伊利石及微量Fe2+硅酸鹽礦物——黑硬綠泥石和鐵滑石，未見早前寒武紀(jì)鐵建造中常見的石英/燧石、磁鐵礦、黃鐵礦等礦物，暗示云夢(mèng)山組“鐵建造”中的鐵來源于陸地巖石風(fēng)化產(chǎn)生的可溶性Fe2+，而非海底熱液。礦物共生組合和微觀形貌特征表明，云夢(mèng)山組“鐵建造”形成于低氧環(huán)境中，鐵氧化菌代謝活動(dòng)可能是Fe2+氧化的主要方式。上述云夢(mèng)山組“鐵建造”異于早前寒武紀(jì)鐵建造和顯生宙鐵巖的特征，指示云夢(mèng)山組“鐵建造”為這兩類重要富鐵沉積的過渡類型。
作為鐵建造消失后在華北克拉通出現(xiàn)的已知最古老的類“鐵建造”富鐵沉積，本研究通過詳盡的沉積學(xué)和高分辨率礦物學(xué)研究確定了云夢(mèng)山組“鐵建造”的礦物學(xué)特征和巖石學(xué)特征。研究結(jié)果表明，陸地巖石的風(fēng)化也可以為鐵建造等富鐵沉積提供大量鐵，并且可能是部分富鐵沉積的主要乃至唯一來源，同時(shí)該時(shí)期廣泛發(fā)育的鐵氧化菌等微生物代謝活動(dòng)成為鐵在表生環(huán)境循環(huán)轉(zhuǎn)換的重要驅(qū)動(dòng)力。此外，云夢(mèng)山組“鐵建造”的過渡特征表明，伴隨著18億年全球表生環(huán)境的突變，鐵在表生環(huán)境中的地球化學(xué)循環(huán)過程發(fā)生變化，使得形成于深海環(huán)境中的條帶狀鐵建造逐步轉(zhuǎn)化為以云夢(mèng)山組類“鐵建造”為代表的新型富鐵沉積巖。
本研究對(duì)于理解18-8億年大氣、海洋和生物圈的狀態(tài)及其相互作用具有重要意義，為全面認(rèn)識(shí)前寒武紀(jì)鐵的生物地球化學(xué)循環(huán)過程提供了新的思路。
圖1澳大利亞西北部約24.6億年的典型早前寒武紀(jì)條帶狀硅鐵建造，可見明顯富硅層-富鐵層交替生長(zhǎng)的條帶狀構(gòu)造
圖2 云夢(mèng)山組類“鐵建造”，以夾層或透鏡體形式賦存于云夢(mèng)山組地層中
本研究受到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）子課題“俯沖帶熔/流體性質(zhì)與島弧巖漿分帶的成因”（XDB18020102）、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“華北南部18-16億年巖漿-沉積序列及其對(duì)構(gòu)造環(huán)境和古/中元古代界線的制約”（批準(zhǔn)號(hào)：41630211）及中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）子課題“類地行星的形成演化及其宜居性”（XDB41000000）聯(lián)合資助，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Applied Clay Science上。
文章信息：Qiu, Y., Zhao, T., and Li, Y., 2020. The Yunmengshan iron formation at the end of the Paleoproterozoic era. Applied Clay Science. 199. https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105888
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169131720304531?via%3Dihub
（中國(guó)科學(xué)院礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供稿）
