鞍山-本溪地区条带状硅铁建造的硫同位素非质量分馏对太古代大气氧水平和硫循环的制约

目前人们对地球早期大气氧浓度和硫循环还存在不同的认识.条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的沉积建造类型,真实地记录了当时大气和海洋的状态.测定了辽宁鞍山-本溪地区太古代(~2.7Ga)条带状硅铁建造(BIFs)中硫化物的多硫同位素组成(δ34S/δ33S/δ32S).?33S=?0.89‰^+1.21‰,非质量分馏明显.这种非零?33S值意味着太古代硫同位素循环与现在不同,气相光化学反应发挥了重要作用.与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造具有负的?33S值,而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造具有正的?33S值.δ34S的变化范围很大,?22.0‰^+11.8‰,指示当时海水硫酸盐的细菌还原活动已经存在,海水硫酸盐的浓度至少在局部地区已达1mmol/L.结合在条带状硅铁建造中同时出现的赤铁矿、磁铁矿和硫同位素非质量分馏产生和保存条件,推测太古代大气氧水平相当于现代大气氧水平的10?2~10?3.

Algoma型和Superior型硅铁建造地球化学对比研究

前寒武纪条带状硅铁建造(BIFs)是世界上最重要的铁矿资源类型和地球早期特有的化学沉积建造类型,广泛分布于太古代-古元古代(3.2～1.8Ga),记录了地球早期岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的状态及演化。前人根据BIFs的岩石组合和构造地质环境将其划分为Algoma型和Superior型。本文对比研究了Algoma型和Superior型BIFs的硅、氧、铁和多硫同位素特征。不同时代和不同类型BIFs的硅氧同位素组成非常相似,强烈亏损30Si,δ30SiNBS-28为较大的负值。二者的铁同位素和硫同位素非质量分馏效应明显不同。Algoma型BIF的Δ33S多为负值,而Superior型BIF的Δ33S多为正值;Algoma型BIF富集重铁同位素,δ56FeIRMM-144多为高正值,而Superior型BIF相对富集轻铁同位素,δ56FeIRMM-144多为负值或小正值。研究提出无论是Algoma型,还是Superior型BIFs都是由地球早期的海底火山热液喷气作用形成的,二者属于同一成矿系统,相对而言,Algoma型BIF与火山活动关系更密切,距离同期火山活动中心更近,多形成于深水盆地,环境更加还原。