廣州地化所在黛眉山地區的云夢山組“鐵建造”研究方面取得進展
鐵建造是指含鐵礦物層和富Si礦物層交互產出，具條帶狀、層狀或薄板狀構造，鐵含量高于15%的化學沉積巖（圖1）。鐵建造作為地質歷史時期主要的富鐵沉積巖之一，其中鐵的運移、轉化和沉淀過程記錄了當時地球表生環境的氧化還原狀態，因此成為研究前寒武紀地球環境及鐵地球化學循環的重要載體之一。然而，鐵建造記錄在18-8億年內消失，促使學者尋找其它富鐵沉積巖研究表生環境中鐵的循環過程。
18-8億年期間，鐵常以另一種形式賦存于沉積巖中，即在全球范圍內廣泛發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約17億年汝陽群云夢山組地層中發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山組地層中，未見富硅-富鐵的互層構造，異于18億年前形成的傳統意義上的鐵建造（圖2）。深入研究云夢山組“鐵建造”的結構、組成與形成環境，對認識18-8億年地球表生環境的氧化還原狀態、真核生物起源與早期演化過程具有重大意義。
中國科學院廣州地球化學研究所礦物學與成礦學重點實驗室的博士研究生仇一凡，在趙太平研究員和香港大學李一良副教授的指導下，基于沉積學和礦物學，對黛眉山地區的云夢山組“鐵建造”的沉積環境、礦物組合及物質來源進行了探討。
黛眉山地區的云夢山組“鐵建造”主要由鐵氧化物相和硅酸鹽相組成，不具條帶狀、層狀或薄板狀構造，富含鐵質核形石，見水平紋層。沉積學研究表明，云夢山組“鐵建造”形成于間歇性暴露的潮上帶-潮間帶淺水環境。礦物學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，未見早前寒武紀鐵建造中常見的石英/燧石、磁鐵礦、黃鐵礦等礦物，暗示云夢山組“鐵建造”中的鐵來源于陸地巖石風化產生的可溶性Fe2+，而非海底熱液。礦物共生組合和微觀形貌特征表明，云夢山組“鐵建造”形成于低氧環境中，鐵氧化菌代謝活動可能是Fe2+氧化的主要方式。上述云夢山組“鐵建造”異于早前寒武紀鐵建造和顯生宙鐵巖的特征，指示云夢山組“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和高分辨率礦物學研究確定了云夢山組“鐵建造”的礦物學特征和巖石學特征。研究結果表明，陸地巖石的風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，同時該時期廣泛發育的鐵氧化菌等微生物代謝活動成為鐵在表生環境循環轉換的重要驅動力。此外，云夢山組“鐵建造”的過渡特征表明，伴隨著18億年全球表生環境的突變，鐵在表生環境中的地球化學循環過程發生變化，使得形成于深海環境中的條帶狀鐵建造逐步轉化為以云夢山組類“鐵建造”為代表的新型富鐵沉積巖。
本研究對于理解18-8億年大氣、海洋和生物圈的狀態及其相互作用具有重要意義，為全面認識前寒武紀鐵的生物地球化學循環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條帶狀硅鐵建造，可見明顯富硅層-富鐵層交替生長的條帶狀構造
圖2 云夢山組類“鐵建造”，以夾層或透鏡體形式賦存于云夢山組地層中
本研究受到中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金重點項目聯合資助，相關研究成果已經發表于國際學術期刊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
