条带状含铁建造

沉积岩岩石学专有名词

条带状铁建造属于富铁岩（iron-rich rock），即化学成分中含不少于21.4%的Fe2O3或19.3%的FeO，或以元素计，含不少于15%的铁的沉积岩（James， 1992）。

释文

单层厚可达几厘米，层内又显毫米级的层纹。薄层和层纹之间以及其内部，往往由物质成分的突变和渐变，显示递变层特征。可能是由于稳定浅水盆地中细小岩屑沉积期间的有机化学作用形成的，因而是一种同生矿床。在太古宙许多麻粒岩—片麻岩区产有一些透镜状和层状变质变形的条带状含铁建造，规模较小，常同云母片岩、大理岩、斜长角闪岩和副片麻岩共生，它们的原岩组合为浅水石英岩—泥质岩—碳酸盐岩、变质达角闪岩相到麻粒岩相，可能形成于早期的陆棚环境，称之为原苏必利尔型（proto-Superior type）。最古老的条带状铁建造产于西格陵兰，围岩为经历绿片岩相到角闪岩相变质的钙质石英岩和斜长角闪岩，从中已获得了37.7亿年的Pb-Pb年龄。太古宙绿岩带常产条带状含铁建造，同各种变质火山岩、硬砂岩和片岩等共生，在火山岩系中形成透镜体。就世界范围而论，古元古代为条带状含铁建造产出的高峰期，发育于邻近太古宙克拉通边界的古元古代盆地或地槽，主要的发育时期在26亿～18亿年之间，其中有相当一部分赤铁矿变为磁铁矿。元古宙的条带状含铁建造属苏必利尔型，其中很少会有碎屑物质，多与燧石、白云岩、石英岩、含炭黑色页岩和泥质板岩共生，较少与火山岩共生。走向延伸可达几百千米，并可作远距离对比。

分布

在加拿大苏必利尔湖区，有世界最著名的条带状铁建造，其放射性同位素定年结果为18~22亿年，长达数千公里，宽几公里，厚度约为600米，未曾变质（或极轻微变质）。中国的情况则有所不同，从中太古界（如冀东地区）到新太古界（如鞍本地区、冀东地区）分布区，均产出巨大的条带状含铁建造矿床，呈现出不同于世界各地太古宙地质的显著特色。条带状含铁建造主要分两种类型：阿尔戈马型和苏必利尔型。这两类矿床，是世界上最主要的铁矿资源，如西澳大利亚的哈默斯利、美国的苏必利尔湖、加拿大的拉布拉多、俄罗斯、乌克兰和巴西等地的矿床。

反映重大地质事件

元古宙跨越时间尺度很大，几乎占地质历史的四分之一时间，这段时间里发生了一系列的重要事件，对地球表层生物生态产生了深远影响，其中比较著名的，就包括了大氧化事件，条带状铁建造沉积物的出现就是其重要证据之一。

前人研究表明，早期地球海洋缺氧，海洋中分布有大量游离态二价铁离子（Fe2+），由于大氧化事件的出现，海洋中的铁被氧化为三价铁离子（Fe3+），因而沉积形成红色条带状的沉积岩。

条带状铁建造消失之谜

条带状铁建造从38亿年前就在古代地球海洋中开始沉积，在距今25亿年前达到沉积高峰，大规模的条带状铁建造沉积在18亿年前消结束。大约十亿年之后，全球性的条带状铁建造沉积事件在距今6.5亿年左右的“雪球地球”事件中又重新出现，这被认为与海洋被全球性的冰层覆盖，海水转为还原状态从而富集二价铁有关。在“雪球地球”事件之后，全球性的条带状铁建造沉积骤然终止，成为寒武纪生命大爆发的前奏曲。

一种普遍的观点认为，雪球地球事件以后，地球发生了第二次全球性氧化事件，大气和海水的氧含量增加，海水中的二价铁无法在海洋中运移和积累，导致条带状铁建造无法沉积，就如现代海洋的情况一样。

中国学者以江西新余铁矿为研究突破口，综合地质与多种同位素地球化学证据，揭示出海水的硫化、而非海水的氧化，是前寒武纪海洋中条带状铁建造消亡的原因。

同位素信号的变化反映了新元古代海洋里，条带状铁建造沉积时，海水的氧化还原分层逐渐加强，使得新余铁矿层中的Fe同位素从下至上逐渐变重。氧化还原分层的加强，是由于海洋表层生物繁盛造成的，死亡的生物在向海底掉落的过程中，被异养微生物利用从而消耗了中层海水的氧气。剩余的生物有机质随即有更大的机会输入至洋底，并产生了沉积物中更低的C同位素信号。而海洋表层生物的繁盛，则是由于“雪球地球”事件终结以后，大陆冰川融化向海洋输入了大量营养物质导致。大陆冰川的融化，同时向海洋输入了大量硫酸盐，而硫酸盐在富有机质的还原性海水中，启动了“硫酸盐还原”微生物新陈代谢机制，产生了H2S。而H2S可与海水中的二价铁结合形成硫化亚铁的沉淀，从而取代了铁氧化物的沉淀，并导致条带状铁建造的终结。

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