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王翔,马昌前等——华北克拉通东南缘BIF型铁矿变质火山岩夹层锆石U-Pb年龄及其对铁矿形成时限的制约

已有 176 次阅读 2021-7-15 14:32 |个人分类:论文推广|系统分类:论文交流

华北克拉通东南缘BIF型铁矿变质火山岩夹层锆石U-Pb年龄及其对铁矿形成时限的制约

王 翔1,2 马昌前1 邓佳良2

1. 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室 武汉 430074

2. 安徽省地质调查院(安徽省地质科学研究所) 合肥 230001

摘 要 霍邱BIF型铁矿位于华北克拉通东南缘,矿体均赋存于晚太古代霍邱岩群内,主要呈似层状,与围岩产状基本一致,界线较清晰,受地层层位控制明显,为典型的层控型矿床。本次工作采集霍邱铁矿周集铁矿床ZK2918、ZK2512两处钻孔中石英磁铁矿矿体内英安质片麻岩夹层。对片麻岩类的岩石学特征、原岩性质及同位素地质年代学等进行的研究表明,英安质片麻岩类的原岩为安山质火山岩,成岩年龄分别为2 750±15 Ma,2 740±7.2 Ma;表明在华北克拉通东南缘霍邱地区存在着~2.75 Ga的岩浆活动。此外,受变质火山岩年龄制约,霍邱岩群及赋存于其中的BIF铁矿的形成时代也应为~2.75 Ga

关键词 华北克拉通 BIF铁矿 霍邱岩群  变质火山岩 锆石U-Pb年龄

 doi: 10.12017/dzkx.2021.049

Zircon U-Pb ages of metamorphic volcanic interlayer in the BIF type iron ore at the southeastern margin of the North  China Craton and their constraints on the formation time of iron ore

Abstract:Huoqiu BIF type iron ore deposit is located in the southeast margin of North China Craton. The ore bodies are all hosted in the late Archean Huoqiu rock group. The ore body is mainly stratoid, basically consistent with the occurrence of surrounding rocks with clear boundary, and obviously controlled by stratigraphic horizon, which is a typical strata bound type deposit. In this work, the intercalation of felsic gneiss in quartz magnetic ore body is collected from ZK2918, ZK2512 of Zhouji iron deposit of Huoqiu iron mine. The study on the petrological characteristics, protolith properties and isotopic geochronology of gneisses shows that the protoliths of felsic gneiss are andesite volcanic rocks with crystallization ages of 2 750±15 Ma, and 2 740±7.2 Ma respectively, indicating that ~2.75 Ga magmatic activity exists in Huoqiu area, southeast margin of North China Craton. In addition, restricted by the age of metamorphic volcanic rocks, the formation age of Huoqiu group and the hosted BIF iron ore should be ~ 2.75Ga.

Keywords North China Craton, BIF iron ore, Houqiu Group, Meta-volcanic rocks,  Zircon, U-Pb ages

前寒武纪条带状铁建造(Banded Iron Formations,简称BIF)是早前寒武纪地球特殊环境的产物(Bekker et al., 2010),多赋存于早前寒武古老变质岩系之中,通常指全铁含量大于15%,具有由富铁矿物(以磁铁矿为主)和脉石矿物(以石英为主)组成的条带状、条纹状或细纹状等构造,由海底热液喷流作用形成的化学沉积含铁硅质岩(James, 1954,1983;沈保丰等,2006)。条带状铁建造(BIF)中拥有全球最重要的铁矿资源,BIF以及包括BIF在内的含铁岩系往往还含有丰富的金、铜、锌、钴、铂族等有用元素可供综合利用。根据 BIFs 与火山活动之间的关系,将其划分为Algoma型和Superior 型;Algoma 型与火山活动关系密切,火山物质含量较多;Superior型远离火山活动中心,火山物质含量较少或不见火山物质(Gross, 1980)。

全球 BIF 多发育于南美、北美、格陵兰、加拿大、南非、澳大利亚、俄罗斯、乌克兰、中国和印度等地的古老克拉通内(Hou et al., 2014) 。我国BIF多产自华北克拉通,分布于鞍山—本溪、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。成矿时代自太古代古元古代早期均有产出,新太古代晚期(2.5 Ga)为发育高峰期(万渝生等,2012BIF多产出在绿岩带中(图1),与变质火山岩关系密切(李碧乐等,2007)。铁矿石以条带状、条带浸染状的贫铁矿石为主,富矿很少且多埋藏深度大,铁矿床多属 Algoma 型(沈保丰等,2006。位于华北克拉通东南缘的霍邱铁矿是一个大型BIF铁矿田,矿体均赋存于一套新太古代中高级变质作用的含铁建造中,经过数10年的勘探,已经相继探明了周集、张庄、李老庄、周油坊、范桥、吴集、李楼等大型矿床10余处(安徽省地质矿产勘查局313地质队,1993) 对于霍邱铁矿含铁建造(BIF)的成因和形成的构造环境,存在3种主要观点:1)认为新太古代含铁岩系变质岩原岩为厚层砂泥类岩石和海相碳酸盐类(孙玉宝, 2007);2)认为霍邱铁矿含铁岩系变质原岩为中基性火山岩建造,属阿尔戈玛型(黄华, 2014);3)认为霍邱铁矿属阿尔戈玛型和苏必利尔型过渡类型(刘磊等,2013);构造环境上,认为当时的华北地台南缘属海相古地槽环境(黄华, 2013陆三明等,2014潘仙敏等,2016)。虽然上述研究中对于霍邱铁矿含铁建造(BIF)的成因及构造环境存在一定争议,但多认为霍邱铁矿的形成与火山岩建造关系密切。然而,霍邱铁矿含铁建造(BIF)的成矿时代至今尚未准确限定。前人所测得霍邱铁矿含铁建造(BIF)的形成年龄约为2.8~2.7 Ga左右(Wan et al.2010杨晓勇等,2012黄华, 2014),与世界范围内BIF铁矿的生成高峰期一致;但与华北克拉通中~2.7 Ga左右的岩浆事件记录较少,且与BIF多形成于~2.5 Ga左右的事实存在差异。因此,华北克拉通东南缘霍邱地区是否存在~2.7 Ga左右的岩浆活动及是否BIF与岩浆活动伴生,对于研究华北克拉通早期地质构造演化和BIF的形成具有重要意义。

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1 华北克拉通主要 BIF铁矿分布图(据张连昌等,2012修改)

Fig. 1 Distribution map of major BIF iron deposits in North China Craton (modified from Zhang et al., 2012)

 近年来,Algoma型铁矿夹层锆石U-Pb年龄能有效代表BIF形成时代得到越来越多的认同(Wilson et al.1995Zhang et al.2011张连昌等,2012)。本文选取霍邱铁矿周集铁矿床两处钻孔(ZK2918ZK2512)铁矿层中所夹变质火山岩夹层开展LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,并开展了岩石地球化学研究及原岩恢复,确定变质火山岩夹层的成岩时代,以期进一步约束BIF型铁矿的形成时限。

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