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条带状铁建造的判据:毫米级硅铁互层加太古宙层位

崖壁上露出黑白相间的岩石,一条条平行延伸,黑条带薄的不足两毫米,厚的接近一厘米,敲下来压手。多数人当成条带状大理岩或硅质页岩。其实这是硅铁互层的条带状铁建造,判据就藏在条带本身,不在品位。

先看条带:黑白互层,单层厚度在毫米到厘米之间

条带状铁建造最醒目的特征是条带构造。富铁条带由磁铁矿或赤铁矿组成,富硅条带由燧石与微晶石英组成,两者交替叠置,单条厚 0.5–30 毫米,整层可以沿走向连续追出数十公里。

条带的连续性很强。它在走向上平行延伸,很少尖灭或分叉,被褶皱弯曲之后仍保持原有的厚度比,一层黑一层白地对到底。页岩的纹层容易被冲刷截断,条带状铁建造不会,这是区分变质条带与沉积层理的第一步。

条带的边界常是渐变的。铁质与硅质在几十微米内互相过渡,说明它是化学沉淀而非机械沉积;砂岩的层理由颗粒粗细变化形成,界面清楚,层面还常带云母片。本文判断:界面模糊、条带等比,就按化学沉积处理,不必再找碎屑颗粒。

再看成分:磁铁矿与燧石成对,几乎没有碎屑石英

黑色条带的主要矿物是磁铁矿,硬度 5.5–6.5,密度 5.1–5.2 克/立方厘米,磁铁一吸就粘,条带中常呈细粒自形晶,粒径多在 0.05–0.2 毫米;氧化后变成赤铁矿与针铁矿,岩石转为暗红,条痕樱红。

硅质条带是燧石,断口呈贝壳状,硬度 7,能划动玻璃。用放大镜看不到圆形的石英砂粒,也找不到长石与云母,说明它不是砂岩。这一条把条带状铁建造与几乎所有碎屑岩分开,比看颜色可靠。

最硬的一条在层位:它只出现在太古宙到古元古代

条带状铁建造的时代高度集中。全球绝大多数产于 3.8–1.8 Ga,峰值在 2.5 Ga 前后,2.4–2.3 Ga 的大氧化事件之后迅速减少,2.0 Ga 以后几乎绝迹。地层时代一对,这条几乎可以当成否决性判据。

伴生岩石也能佐证。阿尔戈马型与绿岩带火山岩共生,矿体小、数量多;苏必利尔型产在克拉通盆地的碎屑岩与白云岩序列中,单层厚度可由数米到上百米,延伸几十公里。两类在规模上差两个数量级。

混进来的是鲕状赤铁矿:它的颗粒是圆的

沉积鲕状铁矿同样产在沉积岩中,同样含铁,结构却完全不同。鲕粒是直径 0.2–2 毫米的同心圆球,一颗颗粘在一起,用十倍放大镜看断面,同心圈层一目了然;条带状铁建造的矿石致密块状,只有条带。

岩浆型钒钛磁铁矿也易混。它产在层状侵入体中,矿石呈块状或浸染状,含钛铁矿与尖晶石,磁性强但条带构造缺失,围岩是辉长岩,矿体边缘常见流动构造。见到矿体与火成岩呈渐变过渡,就应改按岩浆型处理。

关键数据

  • 原生矿石全铁 20%–35%,二氧化硅 40%–50%。
  • 风化淋滤后的富矿全铁 50%–65%。
  • 条带单层厚 0.5–30 毫米,走向延伸可达数十公里。
  • 主要成矿期 3.8–1.8 Ga,峰值在 2.5 Ga 前后。
  • 磁铁矿硬度 5.5–6.5,密度 5.1–5.2 克/立方厘米。
  • 苏必利尔型单个矿床矿石量可达 10 亿吨以上。
  • 阿尔戈马型单个矿床多在 1 亿吨以下。

边界

深变质区条带会被抹掉。角闪岩相以上,燧石重结晶为粗粒石英,磁铁矿与石英反应生成铁橄榄石、斜方辉石,条带模糊成块状,只剩磁铁矿的条痕与磁性可辨,原生的韵律再也对不上,恢复原岩要靠化学分析。

强烈风化同样破坏判据。热带风化壳上,条带状铁建造被淋滤成多孔的铁角砾,硅质流失、铁质富集,条带只剩隐约的色差。本文判断:见到富铁矿先找残余条带,找不到就不能只凭品位定类型,否则会把铁帽当成原生矿。

参考文献

  • 翟裕生, 姚书振, 蔡克勤.《矿床学》(第三版). 地质出版社, 2011.
  • Klein C. Some Precambrian banded iron-formations (BIFs) from around the world. American Mineralogist, 2005, 90: 1473–1499.
  • James H L. Sedimentary facies of iron-formation. Economic Geology, 1954, 49: 235–293.
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文章名称:条带状铁建造的判据:毫米级硅铁互层加太古宙层位
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