世界超大型富铁矿床多为前寒武纪条带状铁建造(BIF)。其中, 70%以上的铁形成于成铁纪(2.5~2.3 Ga), 规模超过105Gt的铁建造也主要形成于成铁纪, 且为Superior型。然而, 华北克拉通BIF总体被视为太古宙(>2.5 Ga) Algoma型, 缺乏成铁纪甚至古元古代Superior型BIF。
本文系统搜集和分析了华北克拉通BIF的锆石年龄数据, 初步确定太华群铁山庙组、荡泽河群铁山岭组、济宁群颜店组、五台群金岗库组、文溪组、柏枝岩组、大青山地区表壳岩系中的BIF形成于成铁纪; 粉子山群小宋组、霍邱群吴集组、周集组中的BIF年龄数据跨越了成铁纪-层侵纪界线, 但可能属成铁纪; 吕梁群袁家村组、水底沟群孔兹岩系中的BIF形成于层侵纪; 嵩山群五指岭组、阜平湾子群中BIF形成于造山纪。五台群中BIF属于Algoma型, 其他属于Superior型。古元古代早期, 生命活动和生物光合作用显著增强, 海洋整体由还原向氧化状态过渡, 导致大量Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ), 全球BIF爆发式沉积。华北克拉通BIF赋矿地层碎屑锆石记录了2.99~2.94 Ga、2.76 Ga、2.54 Ga三次主要的岩浆活动及陆壳增生事件, 以2.54 Ga岩浆活动最强烈。华北克拉通新太古代末期及古元古代早期稳定性较差, 不利于大规模克拉通盆地形成, 造成了华北克拉通成铁纪BIF铁矿规模小、品位低。
结论及展望
山西五台地区五台群中的BIF形成于2.49~2.44Ga (2494±29Ma~ 2435±64Ma)，河南舞阳-鲁山地区孔兹岩系之下的BIF形成于2.48~2.39Ga(2484±21Ma~2386±29Ma)，均属于古元古代成铁纪。胶北地区BIF形成在2.42~2.19Ga (2418±21Ma~2193±11Ma)，安徽霍邱群BIF形成在2.38~1.92Ga (2383±10Ma~1916±42Ma)，虽然时间范围跨越了成铁纪-层侵纪界线年龄2.3Ga，但属于成铁纪的可能性较大。
山西吕梁群BIF形成于2.20~2.15Ga(2202±7Ma~2152±15Ma)，属于层侵纪。河南嵩山群BIF形成于1.95~1.80Ga(1947±7Ma~1795±11Ma)，属于造山纪。
古元古代早期生命活动繁盛，生物光合作用增强，古海洋整体由还原向氧化-次氧化状态过渡。在水圈氧化阶段(2.5~2.3Ga)，海水中Fe2+迅速被氧化为Fe3+，BIF爆发式沉积；在大气圈氧化阶段(2.3~2.22Ga)及其以后，海水中Fe2+已经大量氧化、沉淀，BIF沉积减弱。因此，华北克拉通的重要BIF型铁矿主要形成在成铁纪(2.5~2.3Ga)，少量形成在层侵纪(吕梁群、水底沟群)和造山纪(嵩山群、湾子群)。
华北克拉通在新太古代末期(~2.54Ga)经历了强烈的陆壳增生及再造事件，在全球构造静寂期(2.45~2.22Ga)内岩浆活动异常活跃，整体稳定性较差。这种与众不同的地质环境不利于发育大型稳定克拉通盆地，自然不利于形成规模大、厚度大、层位稳定的苏必利尔湖型BIF。因此，与世界著名克拉通相比，华北克拉通古元古代早期的BIF型铁矿储量小、品位低。
古元古代早期Superior型铁建造具有重要经济意义。华北克拉通古元古代五台地区BIF铁矿属于Algoma型，胶北、霍邱、舞阳、吕梁、嵩山、济宁、大青山、阜平湾子地区属于Superior型。
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