古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋環境的變化:來自華北條帶狀鐵建造(BIF)巖相學和地球化學的證據

作者：張連昌,蘭彩云,王長樂,彭自棟,佟小雪,李文君,董志國

摘要：條帶狀鐵建造(BIF)是形成于前寒武紀海洋中的化學沉積巖,記錄了古海洋氧化還原狀態的重要信息。華北克拉通廣泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化還原環境變化的理想對象。初步研究表明,華北克拉通新太古代BIF主要為磁鐵礦型氧化物相和硅酸鹽相,極少數出現碳酸鹽相;古元古代BIF包括赤鐵礦型和磁鐵礦型氧化物相、硅酸鹽相和碳酸鹽相,其中赤鐵礦相是古元古代BIF獨有的。以上礦物學特征表明,新太古代和古元古代水體的氧化還原條件是不同的。華北克拉通新太古代BIF的稀土元素組成缺乏強烈的負Ce異常,反映同期海水氧含量非常低,為缺氧狀態;但少量BIF也包含有負Ce異常,同時具有較大變化范圍的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水體氧含量相對較高,呈弱氧化狀態。與新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce異常變化較大,包括無異常、正異常和負異常,尤其是赤鐵礦相BIF具明顯的負Ce異常,表明古元古代水體的氧含量和氧化還原結構已發生了明顯變化;結合華北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,認為古元古代海洋呈次氧化—氧化環境。新太古代BIF強烈富集重鐵同位素,S同位素非質量分餾效應較為明顯;而古元古代BIF相對富集輕鐵同位素,S同位素非質量分餾效應不明顯。綜上,新太古代海洋環境整體缺氧,但局部可能存在氧氣“綠洲”,暗示光合產氧作用在太古代晚期已經存在;大氧化事件期間及之后的古海洋總體具上部氧化、下部還原的分層特征。

發文機構：中國科學院地質與地球物理研究所 中國科學院大學 西北大學地質學系

關鍵詞：條帶狀鐵建造前寒武紀大氧化事件海洋環境華北克拉通banded iron formationPrecambrianGreat Oxidation Eventocean environmentNorth China Craton

分類號： P588.24+2[天文地球—巖石學]