华北南缘古元古代早期铁沉积与富集的地质地球化学制约

The Precambrian banded iron formation (BIF) is the most important producer of iron in the world. They record important information regarding distinct tectonic settings, and oceanic and atmospheric conditions during the early time of the Earth. In the North China Craton, the BIFs are mostly Algoma-type, and Neoarchean in age, hosted in the Neoarchean greenstone belts, whereas the Paleoproterozoic BIFs were rarely exposed. Recent studies have identified some early Paleoproterozoic BIFs in the Wuyang - Lushan and northern Henan regions, southern margin of the North China Craton. They were constrained to be Superior-type BIF, and present in the metamorphic clastic - carbonate formations. However, these early Paleoproterozoic BIFs are not well-documentie. This project will conduct combined petrological and geochemistrical studies on the Paleoproterozoic BIF and associated strata in the Wuyang, Lushan and northern Henan regions. We will to date the BIF and associated strata by using zircon U-Pb measure, and explore the provenance of the BIF and strata, depositional conditions and tectonic settings of the BIFs based on in-situ mineral geochemical analyses and whole-rock Fe, Si, C, O, Hf and Nd isotopic analyses. The ultimate goal is to establish the early Paleoproterozoic spatial-temporal framework of the southern margin of the North China Craton and to provide further constraints on the geological evolution, supergene environmental variations and mineralization of BIF in this region during this period.

前寒武纪条带状铁建造(BIF)是世界上最主要的铁矿类型，它是地球早期构造、海洋和大气环境演化耦合的产物。在华北克拉通，BIF主要为赋存于新太古代绿岩带中的阿尔戈马型铁矿。最新研究表明，华北南缘(舞阳-鲁山和豫北地区)发育的BIF属古元古代早期，它们均赋存于一套变质碎屑岩-碳酸盐岩地层中，具有苏必利尔湖型BIF的特征，但相关的研究却较缺乏。本项目以舞阳、鲁山和豫北地区古元古代的BIF及其同期地层为研究对象，通过对比不同地区的沉积建造在岩石组合和化学组成上的异同，运用锆石U-Pb定年、矿物原位微区分析以和多种同位素(Fe、Si、C、O、Hf和Nd)示踪的综合研究，确定BIF和含铁沉积建造的形成时代、探讨其物质来源和沉积构造环境，查明古元古代早期铁沉积与富集的地球化学条件，建立华北南缘该时期年代-构造格架，进而揭示华北克拉通早前寒武纪构造演化、表生环境变迁和BIF的成矿规律。

前寒武纪条带状铁建造(BIF)是世界上最主要的铁矿类型，是地球早期构造、海洋和大气环境演化耦合的产物。华北克拉通BIF主要为赋存于新太古代绿岩带中的阿尔戈马型铁矿。而华北南部发育的古元古代BIF均赋存于一套变质碎屑岩-碳酸盐岩地层中，具有苏必利尔湖型BIF的特征，但相关的研究却较缺乏。本研究选取了华北南部舞阳、鲁山和豫北地区的BIF及其同期沉积地层，通过详细的野外观察和显微观察，运用锆石U-Pb定年、矿物原位微区分析以及元素-同位素(C、O、Hf、Nd)示踪的综合研究，获得以下主要认识： （1）华北南部舞阳、鲁山和豫北地区BIF均形成于古元古代早期，与全球大氧化事件发生时间一致或相对稍早。这些BIF形成于缺氧的海水环境，但微量元素含量变化已经响应了大氧化事件的发生；（2）华北南部舞阳、鲁山和豫北地区BIF均形成于长期稳定的盆地边缘，后期流体叠加，有利于Fe2+进一步富集，形成富矿；（3）还原性古海水在一定时期内稳定不变有利于Fe2+的富集；垂向水体上涌作用，使得Fe2+在水体不同层位中运移，最终在氧化还原变层中氧化沉淀成矿；（4）舞阳和鲁山地区古元古代大理岩的碳氧同位素组成表明，全球古元古代碳同位素正漂移事件在华北南部也有地质记录；（5）综合分析华北南部古元古代沉积作用方面的研究，我们认为华北南部古元古代时期经历了俯冲碰撞—伸展裂解—碰撞拼合的构造体制的转换。