印度西部达尔瓦尔克拉通条带状铁建造的地球化学特征与成因：对太古宙海洋氧化还原条件演化的启示

研究人员针对太古宙海洋氧化还原条件演化的关键科学问题，通过对印度西部达尔瓦尔克拉通条带状铁建造（BIFs）的系统研究，结合矿物学、地球化学及同位素分析，揭示了BIFs的Algoma型成因及热液主导的铁来源机制，提出太古宙海洋氧化作用比大氧化事件（GOE）早2亿年启动，为早期地球表面环境演化提供了重要证据。

　　

太古宙地球表面环境的演化一直是地质学研究的核心议题之一，其中条带状铁建造（Banded Iron Formations, BIFs）作为记录早期海洋氧化还原条件的关键载体，其成因与古海洋化学演化密切相关。尽管全球范围内BIFs研究已取得重要进展，但印度达尔瓦尔克拉通这一典型太古宙地体的BIFs仍缺乏系统性研究，尤其是其矿物相变、铁来源机制与海洋氧化进程的关联尚未明确。

针对这一科学缺口，中国科学院地质与地球物理研究所联合团队对印度西部达尔瓦尔克拉通3300-2600 Ma的BIFs展开多学科研究。通过整合野外调查、矿物学（SEM、X射线衍射）和地球化学分析，团队首次揭示了该区域BIFs的Algoma型特征，并发现其矿物相变（氧化物-硅酸盐-碳酸盐-硫化物）与海洋氧化还原条件波动直接相关。研究提出，达尔瓦尔克拉通BIFs的热液成因（Eu正异常、Y/Ho比值）和低陆源输入（ΣREE<20 ppm）特征，为理解太古宙海洋阶段性氧化提供了新证据，并将海洋初始氧化时间前推至大氧化事件（Great Oxidation Event, GOE）前2亿年。

关键技术方法包括：1）对Sargur群与Dharwar超群BIFs的野外采样与层序对比；2）X射线衍射（XRD）与扫描电镜（SEM）分析矿物相组成；3）主微量元素地球化学测试（SiO₂、Fe₂O₃、REE等）；4）氧化还原敏感元素（如Mo、U）与同位素指标的综合解析。

研究结果

1. 矿物学特征：Sargur群BIFs以厚燧石层与薄铁氧化物层交互为特征，含铁闪石（grunerite）指示低角闪岩相变质；Dharwar超群BIFs则发育氧化物-硅酸盐-碳酸盐-硫化物多相组合，绿泥石相变质反映更低温环境。
2. 地球化学分异：SiO₂（49-53 wt%）与Fe₂O₃（27-51.5 wt%）含量呈负相关，仅Chitradurga盆地样品显示高Al₂O₃（5.42 wt%）和CaO（9.56 wt%），暗示局部陆源混染。
3. REE模式：低ΣREE（<20 ppm）与Eu正异常支持热液主导成因，而Chitradurga两个样品ΣREE（30-53 ppm）升高与陆源输入一致。
4. 氧化还原指标：Sm/Yb与Eu/Sm比值指示热液流体贡献，结合矿物相变序列反映海洋从缺氧向局部氧化的过渡。

结论与意义
该研究通过多尺度证据链证实：1）达尔瓦尔克拉通BIFs为典型Algoma型，与弧后盆地火山-热液系统密切相关；2）矿物相变（如磁铁矿→赤铁矿）与稀土配分模式揭示太古宙海洋氧化还原条件的动态波动；3）将海洋初始氧化时间从传统GOE（~2400 Ma）前推至2600 Ma，为早期地球表面环境模型提供了关键约束。成果发表于《Geochemistry》，不仅填补了印度克拉通BIFs研究的空白，也为全球太古宙海洋化学演化对比建立了新标尺。