国际地学权威学术期刊《Precambrian Research》在线发表了题为“Trace element and isotope (C, S, Sr, Nd, Fe) geochemistry constraints on the sedimentary environment of the early Neoproterozoic Shilu BIF and associated dolostones, South China”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室胡军副教授、李三忠教授和中国地质调查局武汉地质调查中心杨文武工程师等合作完成。

图1 基于Ce/Ce_anom数据估算氧气分压的热力学模型

图2 Fe²⁺氧化的扩散反应模型

条带状铁建造(BIFs)是一种富铁，呈薄层状产出的特有化学沉积建造类型，其不仅是世界上最重要的铁矿资源，同时也是了解地球早期构造演化、大气和海洋化学成分、氧化还原状态及演化的重要载体。

BIFs最早形成在3.8Ga，3.5 ~ 1.8 Ga期间出现多个间歇发育高峰期，1.8 ~ 0.8 Ga (boring billion) 期间普遍贫乏，0.8 Ga之后发生了复苏。继而，BIFs消失之谜成了国内外学者关注的热点。此外，“boring billion”时期大气-海洋氧含量，以及深海古环境(富氧、硫化和缺氧富铁)，一直以来也争议不断。

近年来，学者们在海南岛识别出了早新元古代 (0.96 ~ 0.83 Ga)大型石碌BIF矿床，该BIF为“boring billion”时期古环境演化研究提供了独特的机会。

该成果对BIF中铁矿石和上覆白云岩开展了系统的岩相学、元素和同位素(C, S, Sr, Nd, Fe)地球化学研究，利用Ce/Ce_anom热力学(图1)和Fe²⁺氧化的扩散反应模型(图2)，重构石碌BIF的沉积环境，探讨“boring billion”时期大气-海洋氧化还原状态。取得了以下主要认识：(1)海水、热液和大陆风化产物共同为石碌BIF和上覆白云岩提供了物源；(2)石碌BIF沉积陆缘盆地古海水具有分层结构特征，白云岩沉积在浅部氧化的水体中，石碌BIF主要发育在深部富Fe²⁺缺氧的水体中，且富Fe²⁺体系中共存有硫酸盐；(3) 石碌BIF沉积盆地中表层海水到深部海水氧气浓度发生了递减，分别为< 1% PAL (现代大气氧含量) (图1)、< 0.01% PAL和 < 0.0001% PAL(图2)；(4) 在上述沉积环境中，Fe²⁺主要通过非生物氧化途径转变为Fe³⁺，但是Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺以及Eu²⁺氧化为Eu³⁺的进程并不普遍。

Hu, J., Yang, W.W., Li, S.Z., Zhao, Y.Y., M. Santosh, Zhang, H.J., Zhang, C.H., Tan, J.J., Shao, X., Cai, Y.X., 2022. Trace element and isotope (C, S, Sr, Nd, Fe) geochemistry constraints on the sedimentary environment of the early Neoproterozoic Shilu BIF and associated dolostones, South China. Precambrian Research 372, 106610.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.precamres.2022.106610