一、內(nèi)容概述前寒武紀條帶狀含鐵建造（banded iron formations，簡稱BIFs），主要賦存在新太古代到古、中元古代的沉積單元中，以富鐵為特征，同時表現(xiàn)出富鐵層和富硅層交替沉積的特點，互層的鐵和硅厚度從微米到米級等。前寒武紀BIFs的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造與顯生宙鐵礦明顯不同。BIFs最早形成于38億年前，25億年達到高峰，18億年結(jié)束。BIFs是在早前寒武紀獨特的地球早期環(huán)境下形成的特殊產(chǎn)物（Bekker et a1.，2010），其形成時間長、空間分布廣、規(guī)模大。該類型占世界鐵礦（圖1）總儲量的60%，占富鐵礦儲量的70%。除了鐵，BIFs中還含有較豐富的金、鈷、鉑族元素等。地球上主要的BIFs集中分布在3.5～1.8Ga（Klein，2005），產(chǎn)于新太古代—古元古代（約2.5Ga）的西澳Hamersley群。根據(jù)礦床的形成時代及含礦建造的不同，將BIFs分為主要產(chǎn)于太古宙的阿爾戈馬型（Algoma-type）和主要產(chǎn)于元古宙的蘇必利爾型（Superior-type）兩類。阿爾戈馬型BIFs主要與綠巖帶中上部的火山碎屑巖相伴生，并靠近濁積巖組合。高溫水-巖地球化學(xué)交換的標(biāo)志很普遍，礦床離熱液源很近，島弧/弧后盆地或克拉通內(nèi)部斷裂帶是阿爾戈馬型BIFs的古構(gòu)造環(huán)境。蘇比利爾型BIFs多數(shù)與沉積建造有關(guān)，它們沉積在海進的相對淺海環(huán)境中，沉積環(huán)境為大陸架被動大陸邊緣。就全球而言，蘇必利爾型鐵礦的規(guī)模及經(jīng)濟價值，遠比阿爾戈馬型鐵礦重要得多。有些蘇必利爾型BIFs達數(shù)百米厚；最大的蘇比利爾型BIFs，延伸超過105km2。阿爾戈馬型BIFs規(guī)模相對較小，延長小于10km，厚度在10～100m。其原始Fe含量很少超過1010t。在我國，BIFs鐵礦幾乎都屬阿爾戈馬型。條帶狀鐵建造中的富鐵礦床形態(tài)多種多樣，除了層狀、似層狀外，還有透鏡狀、柱狀和筒狀。富礦石與鐵建造的關(guān)系，既有過渡的，也有突變的，甚至超出了鐵建造。巴西卡臘賈斯礦區(qū)N4E礦床位于地表以下幾百米，硬質(zhì)赤鐵礦和軟質(zhì)赤鐵礦向下漸變?yōu)楦缓妓猁}巖的“礦胎”（圖1A）。西澳哈默斯利鐵礦區(qū)的Mt Tom Price礦床，平均含F(xiàn)e 65%的富鐵礦石產(chǎn)于礦床最深部位，其與條帶狀鐵建造呈突變接觸（圖1B）。在南非德巴齊姆比鐵礦區(qū)，8個高品位的赤鐵礦礦床都產(chǎn)在Penge鐵建造的底部，甚至在條帶狀鐵建造下面還延伸幾百米（圖1C）。烏克蘭克里沃羅格地區(qū)的鐵礦床，高品位的礦石可延伸到現(xiàn)在地表以下2000多米的深處，在條帶狀鐵建造的下面還存在著垂直柱狀和筒狀礦體（圖1D）。盡管對BIFs的沉積環(huán)境和沉積機制尚存爭議，但是從其在全球的廣泛分布和沉積鼎盛時期局限于2.65～1.85Ga的特點，可以認為：①BIFs是太古宙到古、中元古代巖石圈、水圈和大氣圈富氧環(huán)境下沉積的；②大洋熱液系統(tǒng)提供了大量的鐵物質(zhì)；③大洋有廣闊的大陸架作為鐵質(zhì)建造的場所。條帶狀鐵建造富鐵礦床共同的特點是經(jīng)受了多次地質(zhì)構(gòu)造事件，形成了復(fù)雜的褶皺系和斷裂系，這些褶皺和斷裂控制著富礦體的分布（Rosiere et al.，2006）。近年來的研究表明，條帶狀鐵建造中的高品位赤鐵礦礦床普遍發(fā)生了強烈的交代、淋濾作用，原始的燧石和碳酸鹽巖條帶在深成熱液或盆地?zé)猁u水的作用下被赤鐵礦和針鐵礦所交代，或者富含磁鐵礦的條帶被氧化成假象赤鐵礦和（或）被次生赤鐵礦所取代。這種交代、淋濾作用使礦石中鐵品位大大提高，形成了高品位富礦石。交代、淋濾過程中，圍巖也發(fā)生了蝕變，出現(xiàn)了綠泥石化、滑石化、赤鐵礦化。圖1 A—巴西卡臘賈斯N4E礦床的700N橫剖面；B—澳大利亞Mt Tom Price礦床13962E橫剖面；C—南非德巴齊姆比的Donkerpoort West礦床的橫剖面；D—烏克蘭克里奧羅格Saksagan礦田的長剖面（據(jù)Dalstra et al.，2004）長期以來，關(guān)于條帶狀鐵建造富鐵礦礦床的成因，一直有爭論，主要有下列幾種成因模式：①同生說：認為產(chǎn)在鐵質(zhì)建造中的礦石是碎屑成因的，可能經(jīng)過成巖富集，甚至經(jīng)受過后來變質(zhì)作用、火成活動或表生作用的改造，但最初富含磁鐵礦的鐵建造本質(zhì)上是由同生作用提供的。②表生說：認為礦石是殘余富集，它是由現(xiàn)在或過去侵蝕面以下的地下水循環(huán)淋濾掉鐵建造中的脈石礦物形成的。③表生礦石埋藏變質(zhì)說：認為老的假象赤鐵礦-針鐵礦表生礦石經(jīng)受了成巖時的埋藏變質(zhì)作用（約100℃），脫水作用將表生的針鐵礦部分或全部轉(zhuǎn)變成微板狀赤鐵礦。④深成礦石表生改造說：該模式目前得到了廣泛支持，經(jīng)過對澳大利亞和巴西高品位赤鐵礦的研究，認為深成熱液將鐵質(zhì)建造提升為高品位的赤鐵礦礦石，這種高品位礦石又為近代的表生作用所改造，品位進一步提高。隨著研究的深入，大量證據(jù)表明，條帶狀鐵建造中的高品位赤鐵礦礦床是多種作用相結(jié)合的產(chǎn)物。Dalstra et al.（2004）通過對卡臘賈斯、哈默斯利、克里奧羅格等高品位赤鐵礦礦床的對比認為，這些礦床的形成是個連續(xù)的統(tǒng)一體，其“礦胎”中的礦物成分和圍巖蝕變有一定的規(guī)律，反映了礦石形成時的深度和溫度（圖2）。近期有研究表明，BIFs沉積與前寒武紀微生物活動密切相關(guān)，微生物廣泛參與了鐵元素的生物地球化學(xué)循環(huán)（Konhauser et a1.，2011）。最近Li et a1.（2011）在BIFs中觀察到生物成因磷，并根據(jù)礦物學(xué)證據(jù)發(fā)現(xiàn)BIFs中的磁鐵礦顆粒具有與生物成因磁鐵礦類似的晶格參數(shù)。圖2 高品位赤鐵礦礦床可能的成因及其“礦胎”的連續(xù)關(guān)系（據(jù)Dalstra et al.，2004）最深的礦床（克里沃羅格）被解釋為是在高溫下形成的，在其“礦胎”中有磁鐵礦-角閃石或磁鐵礦-碳酸鹽集合體，在其圍巖中有黑硬綠泥石蝕變；中等深度的礦床（Mt Tom Price）在其“礦胎”中有磁鐵礦-碳酸鹽或赤鐵礦-碳酸鹽集合體，在其圍巖中有綠泥石＋滑石蝕變，并顯示出深部有還原流體，也有氧化的大氣水；最淺和最“冷”的礦床（卡臘賈斯）在其“礦胎”中有赤鐵礦-白云石或赤鐵礦-方解石集合體，在其圍巖中有綠泥石＋碳酸鹽蝕變?？傊?，條帶狀鐵建造在現(xiàn)代風(fēng)化作用下可形成假象赤鐵礦-針鐵礦風(fēng)化殼，但是意義最大的還是鐵建造深部的高品位赤鐵礦礦石，它們受熱液（盆地鹵水）作用和構(gòu)造控制明顯。這種礦石有時向深部延伸數(shù)百米，甚至數(shù)千米，規(guī)模巨大，是勘查的主要對象。二、應(yīng)用范圍及應(yīng)用實例巴西卡臘賈斯（Carajas）位于巴西東北部亞馬孫河兩個直流即興古河和托坎延斯之間，礦區(qū)西南部-中東部地區(qū)分別發(fā)育普盧姆雜巖、埃斯特雷拉花崗巖，在區(qū)域上為一構(gòu)造褶皺系，褶皺系被幾條與軸面近于平行的走滑斷層所切穿。SEE-NWW向的脆性-韌性卡臘賈斯剪切帶和辛津托剪切帶與東西向褶皺的軸面近于平行，巨型的Serra Norte礦床就發(fā)育在延伸10 km的背斜樞紐帶中。大型的Serra Sul礦床發(fā)育在延伸數(shù)百到上千米的一些次級褶皺中（圖3）。除褶皺作用之外，還發(fā)育斷塊作用和褶皺的倒轉(zhuǎn)。容礦巖石為Carajas組，鐵礦含量為Fe 35%～38%。主要礦石類型為脆性赤鐵礦，含鐵量Fe 66%～68%。次要礦石類型為脆性赤鐵礦-白云石，紋層狀赤鐵礦-白云石（Fe 32%），賦礦圍巖為玄武巖，礦化類型為赤鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化、滑石化（Mg、Fe富集，Si、Ca、Na虧損），成礦溫度為146～306℃。上述礦床的形成是在早或中前寒武紀從淺水盆地中周期性地沉積和二氧化硅及泥質(zhì)沉積物交替出現(xiàn)的含鐵化學(xué)沉積開始的，未硬結(jié)的含鐵沉積物后來被淹沒壓實，后經(jīng)中前寒武紀造山階段，經(jīng)褶皺、斷裂及變質(zhì)作用形成。最近研究表明， Carajas條帶狀鐵建造中的高品位赤鐵礦礦床是多種作用相結(jié)合的產(chǎn)物。圖3 巴西卡臘賈斯及周邊地區(qū)區(qū)域構(gòu)造示意圖（據(jù)Rosiere et al.， 2006）該礦床主要特點為：①前寒武紀化學(xué)-陸源沉積的條帶狀鐵質(zhì)建造是高品位鐵礦形成的重要基礎(chǔ)，巨厚的鐵質(zhì)建造對形成富鐵礦床最為有利；②礦床發(fā)育受構(gòu)造控制，褶皺和斷裂控制了Carajas富礦體的分布，其中褶皺背斜樞紐、斷層接觸帶對富礦體的形成最有意義；③鐵鎂質(zhì)火山巖在一定程度上控制著礦體的自然界線，兩者之間交代蝕變作用強烈，綠泥石化、碳酸鹽化、赤鐵礦化為主要蝕變類型；④礦石類型主要為假象赤鐵礦、針鐵礦、三水鋁石和很少量的絹云母；⑤富鐵礦石與含礦建造之間為漸變過渡關(guān)系。三、資料來源李碧樂，霍亮，李永勝.2007.條帶狀鐵建造（BIFs）研究的幾個問題.礦物學(xué)報，27（2）：205～210吳文芳，李一良，潘永信.2012.微生物參與前寒武紀條帶鐵建造沉積的研究進展.地質(zhì)科學(xué)，47（2）：548～560Bekker A，Slack J F，Planavsky N et al 2010.Iron formation：The sedimentary product of a complex interplay among mantle，tectonic，oceanic，and biospheric processes.Economic Geology，105（3）：467～508Dalstra H，Guedes S.2004.Giant hydrothermal hematite deposits with Mg⁃Fe metasomatism：a comparison of the Carajás，Hamersley，and other iron ores.Economic Geology，99（8）：1793～1800Johnson C M，Beard B L，Klein C et al.2008.Iron isotopes constrain biologic and abiologic processes in baned iron formation genesis.Geochemical et Cosmochimica Acta，72（1）：151～169Klein C.2005.Some Precambrian banded iron⁃formations（BIFs）from around the world：Their age，geologicetting，mineralogy metamorphism.geochemistry，and origin.American Mineralogist，90（10）：1473～1499Konhauser K O.Kappler A，Roden E E.2011.Iron in microbial metabolism.Elements，7（2）：89～93Rosiere C A，Rios F J.2006.Specularitic iron ores and shear zones in the Quadrilatero Ferrifero District.Applied Earth Science（Trans，Inst.Min.metall.B），115（4）：134～138
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。