闫斌、朱祥坤等- PR：新元古代成冰纪含铁建造的

成因机制取得新进展

　　经历了大约十亿年的沉积间断之后，全球性含铁建造在新元古代“雪球地球”事件中再次大规模出现。这些含铁建造主要发育在成冰纪斯图特冰期，既赋存在冰碛岩中，也产出于非冰期地层序列。根据“雪球地球”假说，“深部海水上涌”模式解释了冰期结束后形成的含铁建造，“冰融水成因”模式则解释了冰碛岩地层中伴生的含铁建造。但是，以上两种模式并不能解释斯图特冰期非冰期地层中出现的含铁建造，新元古代成冰纪含铁建造的形成机制仍是未解之谜。

　　扬子陆块以三江地区为代表的成冰系富禄组底部沉积序列总体被认为是非冰期沉积，其局部发育含铁建造。针对上述未解之谜，中国地质科学院地质研究所闫斌助理研究员、朱祥坤研究员等对三江地区富禄组含铁建造典型剖面开展了沉积序列以及元素和同位素地球化学研究（图1），综合对湖南江口地区含铁建造序列的认识，取得了以下研究进展：

图1 华南三江地区不同剖面富禄组含铁建造Fe同位素、主量和稀土元素演化特征

　　（1）华南地区含铁建造沉积于冰期中相对温暖时期。 三江地区富禄组含铁建造沉积序列整合覆盖在长安组冰碛岩之上，主要岩性为砂岩、粉砂岩以及富铁的粉砂岩和泥岩（图1），并未见有任何冰期沉积的特征，表明这些含铁建造沉积于无冰的海洋环境；而江口地区含铁建造层位可见砾石，表明这些含铁建造为冰筏沉积。综合认为扬子陆块含铁建造发育在冰期中比较温暖的阶段，此时全球性冰盖出现了局部的冰退。

　　（2）局部热液体系为含铁建造提供了主要物质来源。在三江地区，沉积于不同水深含铁建造的铁同位素组成特征（图1）并不支持铁源自于深部富铁海水。含铁建造的稀土元素特征显示三江地区的铁来自于沉积地点附近的低温热液体系，而江口地区的铁则源自于高温热液体系，表明富禄组的铁受控于局部热液系统。

　　（3）提出了含铁建造形成的新机制—“局部热液铁”模式（图2）。在成冰纪斯图特冰期（长安冰期）相对温暖的阶段，局部的冰退使大气与海洋物质循环重新联通，更多的氧被输送到海洋并恢复了海水的氧化还原分层结构；沉积地点附近剧烈的热液活动提供了充足的二价铁；当冰期温暖阶段与局部热液活动相耦合，热液中的二价铁被氧化为三价铁氧化物从而形成了含铁建造。 

图2 新元古代成冰纪含铁建造形成的“局部热液铁”模式图

　　该研究提出的“局部热液铁”模式不同于“深部海水上涌”以及“冰融水成因”的理论模式，揭示出局部热液铁是控制成冰纪含铁建造形成的关键因素。冰期气候阶段性变暖与局部热液活动的叠加导致了全球性含铁建造在成冰系冰碛岩和非冰期沉积序列中再次出现。该成果进一步深化了对新元古代含铁建造成因机制的理解，丰富了含铁建造的成矿理论，同时为研究前寒武纪表生系统演化过程中的成矿效应提供了新思路。

　　本研究受国家重点研发项目（2019YFA0708404）、国家自然科学基金委（41873027）、中国地质调查项目（DD20190002, DD20221649）联合资助。该研究成果发表在国际知名期刊Precambrian Research上：Yan, B., Zhu, X.K., Li, Z.H., Li, J., 2022. Origin of the Cryogenian iron formations: Climatic fluctuation coupling with local hydrothermal iron input. Precambrian Research, 382: 106885

　　原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301926822003291