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科学研究

孙龙飞:BIF中的六边形磁铁矿:绿锈参与太古宙铁循环的证据?【AM,2022】
2022-05-30 阅读:27927

前寒武纪条带状铁建造(BIF)是一种富铁的海洋化学沉积岩,构成了全球最重要的铁矿资源。它们由富铁层和富硅层交互沉积而成,其矿物学和地球化学特征具有反映海洋化学条件演变和生物演化的重要作用。磁铁矿是这些BIF的主要富铁矿物之一(尤其是在太古宙),但其成因解释多样,有原生、早期成岩或变质成因。这些不同的成因解释将导致对早期海洋化学条件演变的不同认识。

针对上述科学问题,我校“深时生命与环境演化”求真研究群体博士研究生孙龙飞在导师汤冬杰副教授和史晓颖教授指导下,与加拿大麦吉尔大学Lechte博士合作,并在中国科学院周锡强副研究员和国家地质实验测试中心周利敏博士的帮助下,以山西代县羊角沟地区2.52 Ga柏枝岩组BIF为研究对象,开展了详细的沉积学、矿物学和地球化学研究工作,取得了以下创新性成果:

1)在柏枝岩组BIF的富硅层中发现了具有六边形晶体形态的磁铁矿,它们代表了前驱矿物绿锈(green rust)的假晶;快速硅化可能为保存绿锈的六边形片状晶体形态提供了可能(1);

2)由于绿锈是一种混合价态的铁盐,它们的出现表明在大氧化事件之前的海水中存在铁的氧化还原循环(2);混合价态的富铁矿物(绿锈/磁铁矿)与之前报导的氧化态(如铁氢氧化物)和还原态(如铁蛇纹石)富铁矿物共同构成了前寒,武纪BIF的重要原生富铁矿物类型;

3)绿锈具有较铁氢氧化物和铁蛇纹石更强的吸附能力,其对海水中生命营养元素(如P)的吸附有可能导致透光带P水平的显著降低,从而限制海洋初级生产力产氧和有机质埋藏;这可能是古元古代早期大氧化事件(GOE)显著滞后于产氧光合作用起源的重要原因。

                       

                     

图1 柏枝岩组BIF的显微特征



图2 太古宙铁化海水中磁铁矿成因模型,前驱矿物为不同成因的绿锈

 

上述成果发表在矿物学权威期刊《American Mineralogist》上:Longfei Sun, Maxwell Lechte, Xiaoying Shi, Xiqiang Zhou, Limin Zhou, Hao Fang, Baozeng Xie, Mengting Wu, Dongjie Tang*., 2022. Hexagonal magnetite in Algoma-type banded iron formations of the ca. 2.52 Ga Baizhiyan Formation (Wutai Group, North China): evidence for a green rust precursor? American Mineralogist, 107: 970–984. [IF2020 = 3.003]

全文链接:https://doi.org/10.2138/am-2022-7981

https://elib.cugb.edu.cn/https/77726476706e69737468656265737421e0e2438f69376d5f6d0b80a99656262212c101b3a68a83bd/msa/ammin/article/107/5/970/613406/Hexagonal-magnetite-in-Algoma-type-banded-iron?searchresult=1