成矿作用过程中赤铁矿-磁铁矿之间非氧化还原转变.pdf

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1、地质论评GEOLOGICALREVIEWVo1．56NO．6年NOV．2010成矿作用过程中赤铁矿一磁铁矿之间非氧化还原转变翟德高，王建平，刘家军，张红雨，要梅娟，杨宗锋，常兆山1)中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国北京，100083；2)中国地质大学岩石圈构造、深部过程及探测技术教育部重点实验室，中国北京，100083；3)中国地质大学地学实验中心，中国北京，100083；4)塔斯马尼亚大学矿床研究中心，澳大利亚塔斯马尼亚，7001内容提要：自然界中铁氧化物的主要存在形式为赤铁矿和磁铁矿，两者之间的相互转变一直是人们关注和研究的热点。磁铁矿和赤铁矿之间的相

2、互转变一直被认为是一个氧化还原反应的结果，反应的发生与一定的氧化剂或还原剂密切相关。然而，近年来一个铁氧化物之间的非氧化还原反应机制被提出，这种非氧化还原反应机制对于认识和了解复杂的成矿作用具有重要的意义。本文阐述了自然界中铁氧化物之间的相互交代结构，对BIF研究和实验学两方面的证据进行了综述，认为这种非氧化还原反应可能存在于很多不同类型的成矿作用过程之中。这种赤铁矿和磁铁矿之间的非氧化还原反应机制具有重要的理论和实际意义：一方面，仅靠地质作用过程中出现磁铁矿或赤铁矿现象不一定就能判别其形成流体的氧化还原状态；另一方面，它可以为勘探含后生赤铁矿的铁矿床提供新的找矿思路，进一

3、步指导深埋在古风化面以下铁矿体的寻找。关键词：矿石结构；赤铁矿一磁铁矿；非氧化还原反应；成矿作用；铁矿床铁属于过渡元素之一，是自然界最为常见的变1999；Marschik，2001；Cornelleta1．，2003；Haller价元素。磁铁矿和赤铁矿广泛存在于各类岩石和矿eta1．，2009)。然而，近年来一些学者提出的“非氧床中。磁铁矿中的Fe原子是由三分之二的Fe抖和化还原机制”观点(Ohmoto，2003；Otakeeta1．，三分之一的Fe抖组成，而在赤铁矿中Fe原子均由2007；Mnckeeta1．，2005)，可能是解释成矿作用过Fe抖组成。人们一直认为自然界

4、中磁铁矿和赤铁程中铁氧化物之间相互转变的一个重要机制。其相矿之间的相互转换是氧化还原反应的结果，且反应应的反应表示如下：的发生与某种氧化还原性质的流体有密切联系。氧Fe；O3+Fe抖+H2O—Fe抖Fe；O4+2H化还原反应过程中，磁铁矿中的Fe抖被氧化为FeH(赤铁矿)(磁铁矿)(3)或者赤铁矿中三分之一的Fe”被还原为Fe抖。相FeFe：O4+2H一Fe；O3+Fe+H2O应的化学反应方程式可表示为：(磁铁矿)(赤铁矿)(4)2Fe抖FeiO4+0．502—3Fe；’。O3反应(3)的发生是通过在溶液中简单地加入Fe。便(磁铁矿)(赤铁矿)(1)可实现赤铁矿向磁铁矿的转

5、变，反应(4)的发生可通3F％aO3-+-H2—2FeFeiO4+H2O过淋滤Fe。便可实现磁铁矿向赤铁矿的转变。因(赤铁矿)(磁铁矿)(2)在反应(3)、(4)中，由于不存在Fe的价态变化，故正因如此，很多地质学家普遍认为自然系统中称之为非氧化还原反应。Ohmoto(2003)对条带状铁氧化物之间的转变总是发生在特定的氧化还原环铁建造(BIF)进行观察和研究后，认为非氧化还原境之中或者受氧化一还原作用的控制(Perryeta1．，反应是开放的自然系统中很多磁铁矿和赤铁矿之间1973；West，1986；Hemingway，199O；Barleyeta1．，相互转变的主要机

6、制。注：本文为国家重点基础研究发展规划(编号2006CB403500)、内蒙古自治区政府地质勘查项目、中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室科学基金项目(编号GPMR0944)、教育部长江学者和创新团队计划和高等学校科技创新引智计划(编号B07011)的成果。收稿日期：2009—12—09；改回日期：2010—07—13；责任编辑：章雨旭。作者简介：翟德高，男，1985年生。硕士研究生。主要从事矿床学及矿床地球化学研究通讯地址：100083，北京市海淀区学院路29号；Email：zhaidegaol98537@yahoo．corn．cn。通讯作者：刘家军，男，

7、教授，博士生导师。Email：liujiajun@cugb．edu．cn。地质论评建造(BIF)(图lb)(Tayloreta1．，2001)、印度l自然界赤铁矿和磁铁矿的相互交代Daitari矿床铁建造(图If)(Baumann，Leeder，在各类矿床中，广泛存在磁铁矿与赤铁矿的相1991)、德国Hagendorf伟晶岩矿床(图la)(Ohmoto，2003)、智利Candelaria-PuntadelCobre互交代作用。如澳大利亚TomPrice的条带状Fe第6期翟德高等：成矿作用过程中赤铁矿一磁铁矿之间非