摘要：前寒武纪条带状铁建造（BIFs）蕴含丰富的铁矿石资源，记录了早期地球演化的重要信息。鞍山—本溪地区发育巨量的太古宙BIFs。鞍山—本溪地区BIFs由互层的硅铁条带组成，金属矿物以磁铁矿为主，含少量赤铁矿、黄铁矿及菱铁矿等。围岩与BIFs呈整合接触，具有变火山岩的岩石学特征及地球化学特征，表明BIFs属于阿尔戈玛型，其变火山岩围岩年龄可大致代表BIFs沉积时代。锆石UPb年代学显示，鞍山—本溪地区至少发育约3.10 Ga及约2.55 Ga两期BIFs沉积成矿事件，后者在华北克拉通广泛发育。鞍山—本溪地区BIFs地球化学具有以下特征：①低的TiO2与Al2O3含量及高场强元素负异常，表明沉积过程中陆源碎屑物质加入量很少；②PAAS标准化REE配分模式显示重稀土元素富集，La、Y及Eu正异常，暗示BIFs沉积自海水与海底高温热液的混合溶液；③接近同时代亏损地幔的εNd（t）值（3.0～4.7），表明Fe可能来源于海底热液活动淋滤洋壳；④BIFs中仅发育少量黄铁矿，基本不显示Ce负异常且富集铁的重同位素（δ（57Fe）值为（0.13～2.73）×10-3），暗示古海洋整体处于低硫、缺氧环境，BIFs的沉淀可能与富Fe2+溶液遭遇环境突变有关。元素地球化学分析表明，大孤山与陈台沟围岩具有弧火山岩特征，南芬与歪头山围岩类似于弧后盆地玄武岩，因此，鞍山—本溪地区BIFs沉积于火山弧相关构造背景。
关键词：条带状铁建造；太古宙；物质来源；形成机制；构造背景；鞍山—本溪地区；华北克拉通
中图分类号：P618.31文献标志码：A
0引言
条带状铁建造（Banded Iron Formations，BIFs） 是指全铁含量（质量分数，下同）大于15%，由富铁矿物（以磁铁矿或赤铁矿为主）和脉石矿物（以石英为主）组成的具有条带状或条纹状构造的化学沉积岩[12]。BIFs多分布于前寒武纪古老克拉通内[34]，时代主要介于18～38 Ga[5]，尤其以20～27 Ga最为发育[6]。BIFs在全球广泛发育，主要分布在南美洲、北美洲、格陵兰、非洲、澳大利亚、俄罗斯、中国和印度等地。根据BIFs的形成时代及含矿建造，可将其分为阿尔戈玛（Algoma）型和苏比利尔湖（Superior Lake）型。阿尔戈玛型BIFs主要产于太古宙，通常形成于岛弧、弧后盆地或克拉通内裂谷带，与海底火山活动关系密切；苏比利尔湖型BIFs主要产于古元古代，一般发育于浅海环境且与沉积作用密切相关，其沉积规模多大于阿尔戈玛型[34]。
BIFs是早前寒武纪时期特殊环境的产物，记录了当时地球深部、大气、海洋和生物等方面的重要信息[7]。例如，Ribeiro等在研究巴西275 Ga Carajas BIFs时，发现硅铁条带分别具瓣状构造（直径5～10 μm）及管状构造（直径05～50 μm），其δ（13C）值为-245×10-3，这些构造的发育表明BIFs的形成与微生物活动有关[8]。前寒武纪BIFs是典型的无碎屑状岩屑化学沉积物，其稀土元素组成反映了当时海水的地球化学特征，进而可推测当时的大气圈氧化状态。其中：δ（·）表示同位素组成。
中国华北BIFs铁矿具有一些显著特点：以新太古代为主，古元古代次之；含矿岩系主要为新太古代火山岩和火山沉积岩系；矿石相对较贫，以磁铁矿为主；矿体遭受强烈变质变形影响，部分矿体产状陡，富矿在深部。同时，该地区BIFs铁矿还不同程度受到古生代和中生代构造叠加作用的影响，与加拿大、澳大利亚和南非等稳定克拉通地区铁矿的展布规律以及发育大量风化壳型富铁矿的特征明显不同[910]。中国矿床类型以产于绿岩带中（如冀东、鞍山—本溪、舞阳、固阳等地区）的阿尔戈玛型铁矿为主，少量为发育于克拉通盆地内（如吕梁）的苏比利尔湖型铁矿。BIFs铁矿的物质来源、成矿条件和机制、富铁矿成因以及华北克拉通不发育苏比利尔湖型铁矿的原因等方面还亟待深入研究[11]。鞍山—本溪地区（简称“鞍本地区”）铁矿是中国最具代表性的前寒武纪BIFs铁矿，对其开展科学研究将为解决上述问题提供有益依据。笔者依据近年开展的BIFs铁矿研究进展，综合介绍和探讨了鞍本地区BIFs铁矿的形成时代、物质来源、形成环境和构造背景等。
图件引自文献[10]，有所修改
1研究进展
中国BIFs主要分布于华北克拉通的鞍本、冀东、鲁西、五台—吕梁、内蒙古固阳、河南舞阳及安徽霍邱等地区（图1）。在中国，对BIFs的研究始于20世纪60年代[12]，之后一些地质学家对国内BIFs特征总结如下：①BIFs多分布于华北克拉通边缘及裂谷之中；②围岩主要产于新太古代，其次为古元古代；③围岩以变火山岩为主，兼含少量变沉积岩，铁矿床多属于阿尔戈玛型；④后期复杂的变质变形作用对BIFs改造强烈；⑤BIFs以贫矿为主，富矿少且多位于深部[911，1315]。随着试验测试技术的发展，近年国内学者在华北克拉通BIFs研究方面取得了许多新认识，主要包括年代学、物质来源及矿床成因等方面。
1.1年代学
华北克拉通绝大多数BIFs属于阿尔戈玛型，表明BIFs沉积作用与火山活动关系密切。BIFs与变火山岩夹层或围岩属于同一期火山沉积作用的产物，变火山岩年龄可以间接代表BIFs形成时代[1618]。近年来，国内学者对与华北克拉通BIFs相关的岩系做了大量锆石UPb年代学研究[1617，1922]。统计结果表明，这些BIFs多形成于约255 Ga，并经历了约250 Ga及185 Ga两期变质作用（图2）。同时，近期研究发现鞍山的大孤山铁矿可能形成于31 Ga左右[23]，吕梁的袁家村铁矿可能形成于23 Ga左右[24]。
1.2古海洋环境及物质来源
中国学者同样发现华北克拉通BIFs明显缺乏Ce负异常并富集铁的重同位素，认为当时的海洋整体处于缺氧环境；稀土元素示踪表明，BIFs沉积作用与海底高温热液具有成因联系[17，2325]。李志红等发现鞍本地区BIFs的δ（57Fe）值与Eu异常成正比，这为Fe来源与海底火山热液活动相关提供了直接证据[25]。李厚民等在弓长岭二矿区识别出一套与BIFs整合产出的白云质大理岩，在VPDB标准下的δ（13C）值为（-70～-60）×10-3，与地幔值一致；13C亏损的特征暗示大理岩为海底喷气沉积成因，亦表明该BIFs的发育与海底热液活动有关[20]。李延河等统计了华北克拉通不同时代、不同类型BIFs的硅同位素组成，δ（30Si）值介于（-20～-03）×10-3，平均-08×10-3[2627]；Si同位素分析结果暗示华北克拉通BIFs中的硅质属热液成因。
