北京密云地区沙厂组条带状磁铁石英岩SHRIMP锆石U—Pb年龄及其地质意义
史志强 石玉若
摘 要：通过对北京密云地区沙厂铁矿条带状磁铁石英岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年研究，主要获得两组锆石U-Pb年龄，分别为（1 806±13）、（2 464±18）Ma。结合其岩相学、阴极发光图像分析，这些锆石为变质成因锆石，因此，这两组年龄应代表条带状磁铁石英岩的两期变质作用时代，这与前人认为的华北克拉通东部陆块前寒武纪两期变质事件时间（约2.44 Ga和约1.82 Ga）相吻合。另外，在条带状磁铁石英岩中还发现了一颗年龄为（2 517±12）Ma的浑圆状锆石，代表了该磁铁石英岩中碎屑锆石的年龄，从而间接限定了该区条带状铁建造的形成时代为（2 464±18）～（2 517±12）Ma。结合前人研究资料，其可能形成于新太古代晚期。这些成果为该区乃至整个华北地区前寒武纪BIF型铁矿以及晚太古代至古元古代的构造演化提供了进一步详实的年代学资料。
关键词：条带状铁建造；U-Pb年龄；锆石；前寒武纪；变质事件；形成时代；华北克拉通
中图分类号：P597 文献标志码：A
Abstract： SHRIMP zircon U-Pb ages for the banded magnetite quartzite from Shachang iron deposit in Miyun area of Beijing were reported. Zircon U-Pb ages of the magnetite quartzite are （1 806±13）Ma and （2 464±18）Ma， respectively. Based on the CL images of zircons， together with the petrography of rocks， the ages should represent two stages of metamorphism of the banded magnetic quartzite， which are similar with the time of two large-scale metamorphic events （namely ～2.44 Ga and ～1.82 Ga） in the eastern block of North China Craton. Fortunately， a round zircon with the age of （2 517±12）Ma is found， representing the age of detrital zircon from the magnetite quartzite. It also indirectly constrains that the banded iron formation is formed at （2 464±18）-（2 517±12）Ma， most likely at the end of Neoarchean by combining previous data. The results also provide further detailed information for the study of Late Archean-Paleoproterozoic tectonic evolution and Precambrian BIF-type iron deposits in North China.
Key words： banded iron formation； U-Pb age； zircon； Precambrian； metamorphic event； formation age； North China Craton
0 引 言
条带状铁建造（BIF）是指全铁含量（质量分数，下同）大于15%，主要由互层的硅质条带和铁质条带组成的早前寒武纪特有的海相化学沉积岩 [1]。当条带状铁建造中的全铁含量达到工业品位时，即成为BIF型铁矿。国际上前寒武纪BIF型铁矿主要分布在俄罗斯、澳大利亚、巴西、加拿大、非洲、印度和美国等地，中国BIF型铁矿则主要分布在华北克拉通，包括辽宁北部、西部和鞍山—本溪，冀东，北京密云，内蒙古固阳、大青山，山西五台、吕梁，河南登封，安徽霍邱，鲁西和胶东等地，以辽宁鞍山—本溪和冀东地区BIF型铁矿分布规模最大。世界上BIF型铁矿形成时代主要为新太古代，大约80%的BIF型铁矿资源在这个时期形成[2-5]。其特点是矿床规模较大，类型单一。中国BIF型铁矿主要是与晚太古代海相火山作用关系密切的阿尔戈马型[6]。
条带状铁建造构成了铁矿的重要组成部分，其探明储量占全球铁矿产量的90%，占富铁矿储量的60%～70%[7]。作为世界上广泛分布的一种早前寒武纪特殊沉积岩[8-10]，条带状铁建造的形成时代始于3.8 Ga左右，结束于16 Ga，并以2.7～2.8、2.4～2.5、1.8～1.9 Ga为3个成矿高峰期[6]。条带状铁建造已经逐渐成为反演地球早期构造（地幔柱与早期板块构造）演化的重要载体[11-12]。尽管条带状铁建造经历了复杂的变形变质作用，但是其地球化学体系组构特征却存在不同程度的稳定性而或多或少地记录并保留了原始及后期改造的信息。随着研究的深入，磁铁石英岩的微区特征及其对形成过程的指示日益得到重视，在揭示条带状铁建造形成演化方面表现出了巨大潜力[13]。
北京密云地区是华北克拉通北缘太古宙变质岩广泛出露的地区之一。该地区太古界变质岩系以其丰富的BIF型铁矿资源和变质作用特征曾引起学者的关注。前人集中在20世纪八九十年代对该区铁矿做过大量的研究，但资料较老，尤其是高精度的年代学工作开展得较少。近年来的研究结果表明，北京密云地区所在的华北克拉通东部陆块在太古代陆壳增生过程中发生了一系列的岩浆活动，随后在新太古代到古元古代时期经历了3期变质作用。第一期变质作用大致在2.50 Ga左右；第二期变质作用发生在约2.44 Ga；第三期变质作用发生在约182 Ga[14]。结合前人研究成果，推测该区沉积变质铁矿的形成也应受到相应岩浆活动与变质作用的影响。针对这一问题，本文采集北京密云地区沙厂铁矿的磁铁石英岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年，从而限定了BIF型铁矿的形成和变质时代，并对其形成演化历史及地质构造背景进行了讨论。
1 地质背景
1.1 区域地质特征
华北克拉通位于欧亚大陆东部，地理位置为东经100°～130°、北纬32°～42°，总面积约为10×106 km2，北邻中亚造山带（兴蒙造山带），南接祁连—秦岭—大别造山带，东至朝鲜半岛，包括了整个华北地区和东北地区南部（图1），是中国面积最大、时代最古老的陆块。华北克拉通自初始陆核形成以来，经历了复杂的壳-幔作用和陆壳增生过程，记录了前寒武纪漫长而复杂的地质演化历史[15]。作为中国最大、最古老的克拉通，华北克拉通基底主要由25～38 Ga的TTG片麻岩、绿片岩相-麻粒岩相火山沉积岩组成[18-21]，其上则覆盖着中元古代长城系—蓟县系至中新生代盖层。
北京密云地区位于华北克拉通东北部燕山台褶带密怀隆起的东部，在古太古代到古中元古代经历了复杂的构造变质事件，并在此过程中形成了大量从角闪岩相到麻粒岩相的不同变质程度的变质岩，受到地质学家的长期关注。根据本区太古宙变质区的岩石特点，岩石地层单元可划分为非层状岩系和表壳岩系两大类。非层状岩系主要为TTG杂岩，表壳岩系为变质的火山-沉积岩系，条带状铁建造属于表壳岩系的组成部分。北京密云地区变质铁矿床集中产于密云群沙厂组、大槽组及四合堂群山神庙组，在四合堂群阳坡地组和西湾子组中亦有小型矿床（点）（图1）。本区已发现的变质铁矿床（点）共64处，已探明的铁矿床有40处（其中大型矿床2处，中型21处），该类型铁矿石储量占北京铁矿总储量的96%以上[22]。
沙厂组分布在北京密云水库以南，由一套辉石质麻粒岩相变质岩石组合组成。主要岩石类型为二辉石麻粒岩、黑云角闪辉石斜长片麻岩、黑云辉石变粒岩（呈韵律式互层），夹浅粒岩、斜长辉石岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、角闪二辉石岩透镜体等。变质相属于麻粒岩相，不排除局部为高角闪岩相。该组地层总厚度大于1 216 m[17]。
关于沙厂组的时代，金文山等在天津地质矿产研究所同位素室用单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法测得5个深变质岩样品的年龄为（2 362±31）～（2 553±74）Ma，考虑到古老锆石中Pb有所丢失，年龄值偏低，因此，推断其中（2 553±74）Ma为最接近实际表壳岩系遭受麻粒岩相变质作用的年龄[17]；另外，测得该区12个表壳岩样品Sm-Nd模式年龄为2 41500～4 049.48 Ma，表明该区可能还有古太古代源岩的存在。贺高品等测得由5个变质基性侵入岩样品组成的一条Sm-Nd等时线年龄为（2 825±189）Ma，5个样品的Sm-Nd模式年龄为2 183.58～2 686.21 Ma[23]。
1.2 矿床地质特征
沙厂铁矿为华北克拉通典型的BIF型铁矿，位于北京密云水库南部。矿床区域所处位置在郝家庄复式背斜的东翼，其中发育有铁山头向斜、铁西背斜、四矿带向斜等次一级褶皱构造（图2）。铁山头向斜构造是褶皱构造的主要组成部分，向斜轴向为SN—NNE向（北段为NNE向，南段为SN向）；向斜两翼由Ⅱ、Ⅲ矿带组成，两翼铁矿层向北汇合于铁山头，向南逐渐展开，平面上呈倒“V”形（图2）；向斜转折端清晰，矿体厚度普遍加大（地表厚93 m，深部变厚至115 m）；向斜枢纽向南倾伏，倾伏角为20°～33°，轴面向西倾，倾角为80°～83°[22]。
沙厂铁矿规模较大，1970年投产后年处理矿石150×104 t[22]。铁矿矿体主要产出于沙厂组表壳岩系之中，沙厂组二段为主要含铁层位，是一套麻粒岩相岩石组合。主要变质岩石有二辉麻粒岩、透辉斜长片麻岩、石榴二辉斜长片麻岩、（石榴）辉石角闪斜长片麻岩、云辉斜长片麻岩等。矿体多呈似层状、透镜状、扁豆状，空间上成群成带分布，自东至西构成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿带。受区内褶皱构造的控制，各矿带在平面上呈“W”形排列，表现出不封闭的连续褶皱构造形态；其产状与褶皱一致，以Ⅱ、Ⅲ矿带及其组成的铁山头向斜规模及工业价值最大。
沙厂铁矿矿石成分以磁铁矿及石英为主，其次为透辉石、普通辉石、角闪石、石榴石、黑云母等，含少量斜长石、赤铁矿、磁赤铁矿、黄铁矿等。矿石多具粒状镶嵌变晶结构，呈条带状、片麻状、块状构造。副矿物主要有锆石及磷灰石等。铁矿石品位较好（TFe含量为26%～32%），矿石类型以辉石磁铁石英岩（包括磁铁石英岩及角闪磁铁石英岩）为主，其次为磁铁片麻岩。主要围岩组合为黑云辉石变粒岩-斜长片麻岩+辉石斜长片麻岩+麻粒岩+斜长辉石岩+斜长角闪岩。
2 样品特征
用于挑选锆石的样品编号为MY01（40°22′273″N，117°00′40.2″E），采自北京密云地区沙厂铁矿Ⅳ矿带（图2），根据其矿物组分含量可命名为透闪石化磁铁石英岩。该磁铁石英岩是沙厂铁矿的主要矿石类型。其围岩主要为片麻岩，样品新鲜，没有遭受分化，具中粗粒变晶结构、条带状构造[图3（a）、（b）]，主要由石英（体积分数约55%）、磁铁矿（约30%）和透闪石类矿物（15%）组成[图3（c）]；副矿物为锆石和磷灰石，主要赋存于石英内部[图3（d）]。样品中磁铁矿主要有细粒和粗粒两种：细粒磁铁矿多为分散状单颗粒定向分布，量较少，多分布于石英条带中；粗粒磁铁矿为细粒重结晶产物，大多呈集合体条状，平行分布，其中含有闪石类矿物。透闪石可能是紫苏辉石退变的产物，其内部有细粒灰色矿物集合体，有的内部可见少量细粒粉末状磁铁矿，局部似乎保留有原矿物平行解理纹或双晶纹。
3 分析方法
将约20 kg的样品人工粉碎后，采用重选及电磁选分离出锆石。将待测锆石与数粒锆石标样TEM 置于环氧树脂制成的样品靶上，将靶上的锆石磨去一半露出内部，用于透射光、反射光和阴极发光照相测量及SHRIMP锆石U-Pb定年，接着进行抛光、清洗、镀金等操作。
SHRIMP锆石U-Pb定年在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心的 SHRIMP Ⅱ上完成。一次流强度为 4.5 nA，离子束斑直径为25～30 μm。应用标准锆石 TEM（年龄为417 Ma）进行年龄校正。数据处理及U-Pb谐和曲线绘制采用Squid及ISOPLOT程序完成。普通铅根据实测的204Pb 进行校正，单个数据点误差类型为1σ，加权平均年龄误差类型为2σ。样品测试过程中选择无包裹体、无裂纹的锆石。
4 结果分析
锆石阴极发光（CL）图像在中国地质科学院北京离子探针中心实验室完成。图4为样品中锆石阴极发光图像。岩石样品中的SHRIMP锆石U-Pb定年结果列于表1。
样品MY01中大多数锆石呈不规则粒状，自形程度较低，无内部结构。阴极发光图像有亮白和暗灰两种，粒径较小，一般为50～150 μm（图4），颗粒无震荡韵律环带；有些颗粒还具有清晰的核边结构，部分锆石表面有溶蚀现象，说明锆石受到强烈变质作用改造，应属于变质成因锆石（如分析点21、131等）。对MY01样品18颗锆石中的23个分析点[图5（a）、（b）]进行分析，数据点构成的不一致线上交点年龄为（2 426±43）Ma，下交点年龄为（1 858±66）Ma（平均标准权重偏差（MSWD）为2.5）。其中6个靠近谐和曲线的数据点给出U-Pb年龄为（1 806±13）Ma，MSWD值为1.4 [图5（c）、（d）]，另外7个靠近谐和曲线的数据点给出U-Pb年龄为（2 464±18）Ma，MSWD值为2.0 [图5（e）、（f）]。这两组年龄均代表了该磁铁石英岩的两次变质时代，也就是该区条带状铁建造遭受后期变质作用的年龄。其中一颗锆石（图4中分析点11.1）的年龄较老（（2 517±12）Ma），磨圆较好，可知其经历了较长距离的搬运作用，可能代表该磁铁石英岩所含碎屑锆石的时代。另外，从年龄频数图可看出，该磁铁石英岩中还存在一期峰值约为2 325 Ma的年龄记录[图5（b）]，可能是由于铅丢失造成年龄偏低，其变质作用时间比较复杂，具体原因还有待进一步研究。
5 讨 论
考察华北克拉通从中太古代到古元古代的构造演化历史，前人研究认为太古代晚期是华北克拉通岩浆活动的重要时期[24-25]，是华北克拉通陆壳增生的高峰期，在此期间华北克拉通发生了强烈的构造热事件。此后，在太古代晚期到元古代早期，华北克拉通又伴随有一系列的变质变形作用，而北京密云地区所处的东部陆块变质作用分别在2 500、2 440、1 820 Ma等3个阶段达到峰值[14]。张连昌等研究表明，在3.0 Ga前后已有条带状铁建造生成，2.7 Ga和25～26 Ga是主要集中期，特别是在255 Ga前后最为发育，即在25 Ga之前发生条带状铁建造的沉积，随后在古元古代早期（245～250 Ga）发生了高级变质、花岗岩侵入以及基性岩墙群侵入等多期构造和岩浆作用的改造[6，26]。
表2列出了一些关于华北克拉通前寒武纪条带状硅铁建造形成和变质年龄的研究成果。由表2可以看出，华北克拉通条带状铁建造的形成时代普遍集中于太古代晚期，而随后在早元古代又普遍发生了两次大的区域变质作用。李厚民等对辽宁弓长岭铁矿围岩中含石榴石蚀变岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年，获得的上交点年龄为（1 850±16）Ma，10个分析点的加权平均年龄为（1 840±7）Ma，可能代表了条带状铁建造的变质年龄[27]；Li等对冀东迁西组条带状铁建造相关岩系进行SHRIMP锆石U-Pb定年，得出其沉积时代为2 520 Ma，变质年龄为2 485～2 511 Ma[28]；另外，金文山等在沙厂铁矿区及其附近围岩中提取的斜长二辉麻粒岩和细粒黑云二长岩的年龄分别为2 478、2 460 Ma[17]。
通过对选自北京密云地区沙厂铁矿的磁铁石英岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年研究，结果显示其主要存在两期变质锆石年龄记录，分别为（1 806±13）、（2 464±18）Ma。结合其野外勘查情况及样品的岩相学和锆石阴极发光图像，这两组年龄即分别代表了该区条带状铁建造的变质年龄。这两组变质年龄基本上与华北克拉通东部陆块古元古代时期的两次变质事件时间（约2.44 Ga和约1.82 Ga）[14]相一致。由此可见，该区条带状铁建造的变质作用与整个华北克拉通东部陆块在古元古代发生的两次大的变质事件有密切关系。
关于条带状铁建造的形成时代，由于其属于化学沉积成因，在形成后期普遍遭受了角闪岩相至麻粒岩相的变质作用，很多同位素封闭体系被破坏，能够准确记录硅铁建造形成年龄的对象以及对其进行同位素定年的方法都很少。很多硅铁建造的形成时代是根据岩浆岩的年代格架及硅铁建造与地层的地质关系推断出来的[43]。本次采自北京密云地区沙厂铁矿的条带状磁铁石英岩中发现了一颗年龄为（2 517±12）Ma的浑圆状锆石，推测其搬运距离较长，可能代表了该磁铁石英岩中碎屑锆石的年龄，从而限定了该区条带状铁建造的形成时代为（2 464±18）～（2 517±12）Ma。结合华北克拉通其他地区条带状铁建造的形成时代，推测其可能形成于新太古代晚期。
6 结 语
（1）北京密云地区沙厂组条带状磁铁石英岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为（1 806±13）、（2 464±18）Ma，与华北克拉通东部陆块两次大的变质事件时间（约244 Ga和约182 Ga）相吻合，均代表了该区条带状铁建造的变质时代，表明该区BIF型铁矿与该区广泛出露的太古代片麻岩一同遭受了后期两次变质作用的改造。
（2）该条带状磁铁石英岩中的一颗年龄为（2 517±12）Ma的碎屑锆石也进一步限定了该区条带状铁建造的形成时代为（2 464±18）～（2 517±12）Ma。结合前人研究资料，其可能形成于新太古代晚期。
（3）研究成果为该区乃至整个华北地区早期构造演化提供了进一步的详实资料，同时对于进一步开展中国BIF型铁矿资源研究也有重要意义。
中国地质科学院地质研究所李琳琳，中国地质大学（北京）侯晨阳、丁静帮助进行野外样品的采集，中国地质科学院地质研究所伍家善研究员帮助进行岩相学分析，中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心在样品制备和分析过程中给予了帮助，在此一并表示感谢。
参考文献：
References：
[1] JAMES H L.Sedimentary Facies of Iron-formation[J].Economic Geology，1954，49（3）：235-293.
[2] 沈保丰，翟安民，苗培森，等.华北陆块铁矿床地质特征和资源潜力展望[J].地质调查与研究，2006，29（4）：244-252.
SHEN Bao-feng，ZHAI An-min，MIAO Pei-sen，et al.Geological Character and Potential Resources of Iron Deposits in the North China Block[J].Geological Survey and Research，2006，29（4）：244-252.
[3] 张连昌，代堰锫，王长乐，等.鞍山—本溪地区前寒武纪条带状铁建造铁矿时代、物质来源与形成环境[J].地球科学与环境学报，2014，36（4）：1-15.
ZHANG Lian-chang，DAI Yan-pei，WANG Chang-le，et al.Age， Material Sources and Formation Setting of Procambrian BIFs Iron Deposits in Anshan-Benxi Area[J].Journal of Earth Sciences and Environment，2014，36（4）：1-15.
[4] 代堰锫，朱玉娣，张连昌，等.国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状[J].地质论评，2016，62（3）：735-757.
DAI Yan-pei，ZHU Yu-di，ZHANG Lian-chang，et al.An Overview of Studies on Precambrian Banded Iron Formations （BIFs） in China and Abroad[J].Geological Review，2016，62（3）：735-757.
[5] 王长乐，张连昌，刘 利，等.条带状铁建造（BIF）的形成时代及其研究方法[J].地质科学，2014，49（4）：588-597.
WANG Chang-le，ZHANG Lian-chang，LIU Li，et al.The Formation Era of BIF and Its Research Methods[J].Chinese Journal of Geology，2014，49（4）：588-597.
[6] 张连昌，翟明国，万渝生，等.华北克拉通前寒武纪BIF铁矿研究：进展与问题[J].岩石学报，2012，28（11）：3431-3445.
ZHANG Lian-chang，ZHAI Ming-guo，WAN Yu-sheng，et al.Study of the Precambrian BIF-iron Deposits in the North China Craton：Progresses and Questions[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3431-3445.
[7] ISLEY A E.Hydrothermal Plumes and the Delivery of Iron to Banded Iron Formation[J].Journal of Geology，1995，103（2）：169-185.
[8] ZHAI M G，WINDLEY B F.Banded Iron Formation in High-grade Gneisses in Northern China[J].Applied Earth Science：Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy，1989，98（81/82）：32-33.
[9] ZHAI M G，WINDLEY B F，SILLS J D.Archaean Gneisses，Amphibolites and Banded Iron-formations from the Anshan Area of Liaoning Province，NE China：Their Geochemistry，Metamorphism and Petrogenesis[J].Precambrian Research，1990，46（3）：195-216.
[10] ZHANG L C，ZHAI M G，ZHANG X J，et al.Formation Age and Tectonic Setting of the Shirengou Neoarchean Banded Iron Deposit in Eastern Hebei Province：Constraints from Geochemistry and SIMS Zircon U-Pb Dating[J].Precambrian Research，2012，222/223：325-338.
[11] POSTH N R，HEGLER F，KONHAUSER K O，et al.Alternating Si and Fe Deposition Caused by Temperature Fluctuations in Precambrian Oceans[J].Nature Geoscience，2008，1（10）：703-708.
[12] LI Y L，KONHAUSER K O，COLE D R，et al.Mineral Ecophysiological Data Provide Growing Evidence for Microbial Activity in Banded-iron Formations[J].Geology，2011，39（8）：707-710.
[13] 李红中，翟明国，张连昌，等.华北克拉通南缘舞阳地区太古代BIF中方解石的微区特征及地质意义研究[J].光谱学与光谱分析，2013，33（11）：3061-3065.
LI Hong-zhong，ZHAI Ming-guo，ZHANG Lian-chang，et al.Study on Microarea Characteristics of Calcite in Archean BIF from Wuyang Area in South Margin of North China Craton and Its Geological Significances[J].Spectroscopy and Spectral Analysis，2013，33（11）：3061-3065.
[14] SHI Y R，WILDE S A，ZHAO X T，et al.Late NeoArchean Magmatic and Subsequent Metamorphic Events in the Northern North China Craton：SHRIMP Zircon Dating and Hf Isotopes of Archean Rocks from Yunmengshan Geopark，Miyun，Beijing[J].Gondwana Research，2012，21（4）：785-800.
[15] 赵国春.华北克拉通基底主要构造单元变质作用演化及其若干问题讨论[J].岩石学报，2009，25（8）：1772-1792.
ZHAO Guo-chun.Metamorphic Evolution of Major Tectonic Units in the Basement of the North China Craton：Key Issues and Discussion[J].Acta Petrologica Sinica，2009，25（8）：1772-1792.
[16] ZHAO G C，SUN M，WILDE S A，et al.Late Archean to Paleoproterozoic Evolution of the North China Craton：Key Issues Revisited[J].Precambrian Research，2005，136（2）：177-202.
[17] 金文山，李双保，管爱莲.北京地区早前寒武纪结晶基底[M].北京：地质出版社，2000.
JIN Wen-shan，LI Shuang-bao，GUAN Ai-lian.Early Precambrian Basement in Beijing Area[M].Beijing：Geological Publishing House，2000.
[18] LIU D Y，SHEN Q H，ZHANG Z Q，et al.Archean Crustal Evolution in China：U-Pb Geochronology of Qianxi Complex[J].Precambrian Research，1990，48（3）：223-244.
[19] LIU D Y，NUTMAN A P，COMPSTON W，et al.Remnants of ≥3 800 Ma Crust in the Chinese Part of the Sino-Korean Craton[J].Geology，1992，20：339-342.
[20] ZHAO G C，WILDE S A，CAWOOD P A，et al.Archean Blocks and Their Boundaries in the North China Craton：Lithological，Geochemical，Structural and P-T Path Constraints and Tectonic Evolution[J].Precambrian Research，2001，107（1/2）：45-73.
[21] 万渝生，宋 彪，杨 淳，等.辽宁抚顺—清原地区太古宙岩石SHRIMP锆石U-Pb年代学及其地质意义[J].地质学报，2005，79（1）：78-87.
WAN Yu-sheng，SONG Biao，YANG Chun，et al.Zircon SHRIMP U-Pb Geochronology of Archaean Rocks from the Fushun-Qingyuan Area，Liaoning Province and Its Geological Significance[J].Acta Geologica Sinica，2005，79（1）：78-87.
[22] 周绍林，陈东明，李致瑞，等.北京早前寒武纪地质及铁矿[M].北京：地质出版社，1993.
ZHOU Shao-lin，CHEN Dong-ming，LI Zhi-rui，et al.The Early Precambrian Geology and Metamorphic Iron Ores[M].Beijing：Geological Publishing House，1993.
[23] 贺高品，叶慧文，夏胜利.北京密云地区变质基性岩墙的Sm-Nd同位素年龄及其地质意义[J].岩石学报，1993，9（3）：312-317.
HE Gao-pin，YE Hui-wen，XIA Sheng-li.Sm-Nd Isotopic Age of the Metamorphic Basic Dykes in Miyun，Beijing and Its Geological Significance[J].Acta Petrologica Sinica，1993，9（3）：312-317.
[24] WU F Y，ZHAO G C，WILDE S A，et al.Nd Isotopic Constrains on Crustal Formation in the North China Craton[J].Journal of Asian Earth Sciences，2005，24（5）：523-545.
[25] GENG Y S，LIU F L，YANG C H.Magmatic Event at the End of the Archean in Eastern Hebei Province and Its Geological Implication[J].Acta Geologica Sinica，2006，80（6）：819-833.
[26] 万渝生，董春艳，颉颃强，等.华北克拉通早前寒武纪条带状铁建造形成时代：SHRIMP锆石U-Pb定年[J].地质学报，2012，86（9）：1447-1478.
WAN Yu-sheng，DONG Chun-yan，XIE Hang-qiang，et al.Formation Ages of Early Precambrian BIFs in the North China Craton：SHRIMP Zircon U-Pb Dating[J].Acta Geologica Sinica，2012，86（9）：1447-1478.
[27] 李厚民，刘明军，李立兴，等.弓长岭铁矿二矿区蚀变岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义[J].岩石学报，2014，30（5）：1205-1217.
LI Hou-min，LIU Ming-jun，LI Li-xing，et al.SHRIMP U-Pb Geochronology of Zircons from the Garnet-rich Altered Rocks in the Mining Area II of the Gong-changling Iron Deposit：Constraints on the Ages of the High-grade Iron Deposit[J].Acta Petrologica Sinica，2014，30（5）：1205-1217.
[28] LI L X，LI H M，XU Y X，et al.Zircon Growth and Ages of Migmatites in the Algoma-type BIF-hosted Iron Deposits in Qianxi Group from Eastern Hebei Province，China：Timing of BIF Deposition and Anatexis[J].Journal of Asian Earth Sciences，2015，113（3）：1017-1034.
[29] 王长秋，崔文元，KRONER A，et al.辽西太古代建平变质杂岩中磁铁石英岩的锆石同位素年龄[J].科学通报，1999，44（15）：1666-1670.
WANG Chang-qiu，CUI Wen-yuan，KRONER A，et al.Zircon Isopote Iron Ages from Magnetite Quartzite of the Jianping Archean Metamorphic Complex，Western Liaoning Province[J].Chinese Science Bulletin，1999，44（15）：1666-1670.
[30] 代堰锫，张连昌，朱明田，等.鞍山陈台沟BIF铁矿与太古代地壳增生：锆石U-Pb年龄与Hf同位素约束[J].岩石学报，2013，29（7）：2537-2550.
DAI Yan-pei，ZHANG Lian-chang，ZHU Ming-tian，et al.Chentaigou BIF-type Iron Deposit，Anshan Area Associated with Archean Crustal Growth：Constraints from Zircon U-Pb Dating and Hf Isotope[J].Acta Petrologica Sinica，2013，29（7）：2537-2550.
[31] 杨秀清，李厚民，薛春纪，等.辽宁歪头山铁矿床两类矿石地球化学特征及其对成矿作用的制约[J].地质学报，2013，87（10）：1580-1592.
YANG Xiu-qing，LI Hou-min，XUE Chun-ji，et al.Geochemical Characteristics of Two Iron Ores from the Waitoushan Iron Deposit，Liaoning Province：Constraints on Ore-forming Mechinisam[J].Acta Geologica Sinica，2013，87（10）：1580-1592.
[32] 王守伦，张瑞华.齐大山铁矿黑云母变粒岩单锆石年龄及意义[J].矿床地质，1995，14（3）：216-219.
WANG Shou-lun，ZHANG Rui-hua.U-Pb Isotope Age of Individual Zircon from Biotite Leptynite in the Qidashan Iron Deposit and Its Significance[J].Mineral Deposits，1995，14（3）：216-219.
[33] 李延河，侯可军，万德芳，等.前寒武纪条带状硅铁建造的形成机制与地球早期的大气和海洋[J].地质学报，2010，84（9）：1359-1373.
LI Yan-he，HOU Ke-jun，WAN De-fang，et al.Formation Mechanism of Precambrian Banded Iron Formation and Atmosphere and Ocean During Early Stage of the Earth[J].Acta Geologica Sinica，2010，84（9）： 1359-1373.
[34] 万渝生.辽宁弓长岭含铁岩系的形成与演化[M].北京：北京科学技术出版社，1993.
WAN Yu-sheng.The Formation and Evolution of Banded Iron Formation in Gongchangling，Liaoling Province[M].Beijing：Beijing Science and Technology Press，1993.
[35] 李延河，侯可军，万德芳，等.Algoma型和Superior型硅铁建造地球化学对比研究[J].岩石学报，2012，28（11）：3513-3519.
LI Yan-he，HOU Ke-jun，WAN De-fang，et al.A Compare Geochemistry Study for Algoma- and Superior-type Banded Iron Formations[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3513-3519.
[36] 赖小东，杨晓勇.鲁西杨庄条带状铁建造特征及锆石年代学研究[J].岩石学报，2012，28（11）：3612-3622.
LAI Xiao-dong，YANG Xiao-yong.Characteristics of the Banded Iron Formation（BIF） and Its Zircon Chronology in Yangzhuang，Western Shandong[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3612-3622.
[37] 王世进，万渝生，张成基，等.山东早前寒武纪变质地层形成年代：锆石SHRIMP U-Pb测年的证据[J].山东国土资源，2009，25（10）：18-24.
WANG Shi-jin，WAN Yu-sheng，ZHANG Cheng-ji，et al.Forming Ages of Early Precambrian Metamorphic Stratain in Shandong Province：Proofs of Zircon SHRIMP U-Pb Dating[J].Shandong Land and Resources，2009，25（10）：18-24.
[38] ZHANG X J，ZHANG L C，XIANG P，et al.Zircon U-Pb Age，Hf Isotopes and Geochemistry of Shuichang Algoma-type Banded Iron-formation，North China Craton：Constraints on the Ore-forming Age and Tectonic Setting[J].Gondwana Research，2011，20（1）：137-148.
[39] 曲军峰，李锦轶，刘建峰.冀东地区王寺峪条带状铁矿的形成时代及意义[J].地质通报，2013，32（2/3）：260-266.
QU Jun-feng，LI Jin-yi，LIU Jian-feng.Formation Age of the BIF from the Wangsiyu Iron Deposit，Eastern Hebei Province，and Its Implication[J].Geological Bulletin of China，2013，32（2/3）：260-266.
[40] 相 鹏，崔敏利，吴华英，等.河北滦平周台子条带状铁矿地质特征、围岩时代及其地质意义[J].岩石学报，2012，28（11）：3655-3669.
XIANG Peng，CUI Min-li，WU Hua-ying，et al.Geological Characteristics，Ages of Host Rocks and Its Geological Significance of the Zhoutaizi Iron Deposit in Luanping，Hebei Province[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3655-3669.
[41] CUI M L，ZHANG L C，WU H Y，et al.Timing and Tectonic Setting of the Sijiaying Banded Iron Deposit in the Eastern Hebei Province，North China Craton：Constraints from Geochemistry and SIMS Zircon U-Pb Dating[J].Journal of Asian Earth Sciences，2014，94：240-251.
[42] NUTMAN A P，WAN Y S，DU L L，et al.Multistage Late Neoarchaean Crustal Evolution of the North China Craton，Eastern Hebei[J].Precambrian Research，2011，189（1/2）：43-65.
[43] 李延河，张增杰，伍家善，等.冀东马兰庄条带状硅铁建造的变质时代及地质意义[J].矿床地质，2011，30（4）：645-653.
LI Yan-he，ZHANG Zeng-jie，WU Jia-shan，et al.Metamorphic Chronology of the BIF in Malanzhuang of Eastern Hebei Province and Its Geological Implications[J].Mineral Deposits，2011，30（4）：645-653.
摘 要：通过对北京密云地区沙厂铁矿条带状磁铁石英岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年研究，主要获得两组锆石U-Pb年龄，分别为（1 806±13）、（2 464±18）Ma。结合其岩相学、阴极发光图像分析，这些锆石为变质成因锆石，因此，这两组年龄应代表条带状磁铁石英岩的两期变质作用时代，这与前人认为的华北克拉通东部陆块前寒武纪两期变质事件时间（约2.44 Ga和约1.82 Ga）相吻合。另外，在条带状磁铁石英岩中还发现了一颗年龄为（2 517±12）Ma的浑圆状锆石，代表了该磁铁石英岩中碎屑锆石的年龄，从而间接限定了该区条带状铁建造的形成时代为（2 464±18）～（2 517±12）Ma。结合前人研究资料，其可能形成于新太古代晚期。这些成果为该区乃至整个华北地区前寒武纪BIF型铁矿以及晚太古代至古元古代的构造演化提供了进一步详实的年代学资料。
关键词：条带状铁建造；U-Pb年龄；锆石；前寒武纪；变质事件；形成时代；华北克拉通
中图分类号：P597 文献标志码：A
Abstract： SHRIMP zircon U-Pb ages for the banded magnetite quartzite from Shachang iron deposit in Miyun area of Beijing were reported. Zircon U-Pb ages of the magnetite quartzite are （1 806±13）Ma and （2 464±18）Ma， respectively. Based on the CL images of zircons， together with the petrography of rocks， the ages should represent two stages of metamorphism of the banded magnetic quartzite， which are similar with the time of two large-scale metamorphic events （namely ～2.44 Ga and ～1.82 Ga） in the eastern block of North China Craton. Fortunately， a round zircon with the age of （2 517±12）Ma is found， representing the age of detrital zircon from the magnetite quartzite. It also indirectly constrains that the banded iron formation is formed at （2 464±18）-（2 517±12）Ma， most likely at the end of Neoarchean by combining previous data. The results also provide further detailed information for the study of Late Archean-Paleoproterozoic tectonic evolution and Precambrian BIF-type iron deposits in North China.
Key words： banded iron formation； U-Pb age； zircon； Precambrian； metamorphic event； formation age； North China Craton
0 引 言
条带状铁建造（BIF）是指全铁含量（质量分数，下同）大于15%，主要由互层的硅质条带和铁质条带组成的早前寒武纪特有的海相化学沉积岩 [1]。当条带状铁建造中的全铁含量达到工业品位时，即成为BIF型铁矿。国际上前寒武纪BIF型铁矿主要分布在俄罗斯、澳大利亚、巴西、加拿大、非洲、印度和美国等地，中国BIF型铁矿则主要分布在华北克拉通，包括辽宁北部、西部和鞍山—本溪，冀东，北京密云，内蒙古固阳、大青山，山西五台、吕梁，河南登封，安徽霍邱，鲁西和胶东等地，以辽宁鞍山—本溪和冀东地区BIF型铁矿分布规模最大。世界上BIF型铁矿形成时代主要为新太古代，大约80%的BIF型铁矿资源在这个时期形成[2-5]。其特点是矿床规模较大，类型单一。中国BIF型铁矿主要是与晚太古代海相火山作用关系密切的阿尔戈马型[6]。
条带状铁建造构成了铁矿的重要组成部分，其探明储量占全球铁矿产量的90%，占富铁矿储量的60%～70%[7]。作为世界上广泛分布的一种早前寒武纪特殊沉积岩[8-10]，条带状铁建造的形成时代始于3.8 Ga左右，结束于16 Ga，并以2.7～2.8、2.4～2.5、1.8～1.9 Ga为3个成矿高峰期[6]。条带状铁建造已经逐渐成为反演地球早期构造（地幔柱与早期板块构造）演化的重要载体[11-12]。尽管条带状铁建造经历了复杂的变形变质作用，但是其地球化学体系组构特征却存在不同程度的稳定性而或多或少地记录并保留了原始及后期改造的信息。随着研究的深入，磁铁石英岩的微区特征及其对形成过程的指示日益得到重视，在揭示条带状铁建造形成演化方面表现出了巨大潜力[13]。
北京密云地区是华北克拉通北缘太古宙变质岩广泛出露的地区之一。该地区太古界变质岩系以其丰富的BIF型铁矿资源和变质作用特征曾引起学者的关注。前人集中在20世纪八九十年代对该区铁矿做过大量的研究，但资料较老，尤其是高精度的年代学工作开展得较少。近年来的研究结果表明，北京密云地区所在的华北克拉通东部陆块在太古代陆壳增生过程中发生了一系列的岩浆活动，随后在新太古代到古元古代时期经历了3期变质作用。第一期变质作用大致在2.50 Ga左右；第二期变质作用发生在约2.44 Ga；第三期变质作用发生在约182 Ga[14]。结合前人研究成果，推测该区沉积变质铁矿的形成也应受到相应岩浆活动与变质作用的影响。针对这一问题，本文采集北京密云地区沙厂铁矿的磁铁石英岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年，从而限定了BIF型铁矿的形成和变质时代，并对其形成演化历史及地质构造背景进行了讨论。
1 地质背景
1.1 区域地质特征
华北克拉通位于欧亚大陆东部，地理位置为东经100°～130°、北纬32°～42°，总面积约为10×106 km2，北邻中亚造山带（兴蒙造山带），南接祁连—秦岭—大别造山带，东至朝鲜半岛，包括了整个华北地区和东北地区南部（图1），是中国面积最大、时代最古老的陆块。华北克拉通自初始陆核形成以来，经历了复杂的壳-幔作用和陆壳增生过程，记录了前寒武纪漫长而复杂的地质演化历史[15]。作为中国最大、最古老的克拉通，华北克拉通基底主要由25～38 Ga的TTG片麻岩、绿片岩相-麻粒岩相火山沉积岩组成[18-21]，其上则覆盖着中元古代长城系—蓟县系至中新生代盖层。
北京密云地区位于华北克拉通东北部燕山台褶带密怀隆起的东部，在古太古代到古中元古代经历了复杂的构造变质事件，并在此过程中形成了大量从角闪岩相到麻粒岩相的不同变质程度的变质岩，受到地质学家的长期关注。根据本区太古宙变质区的岩石特点，岩石地层单元可划分为非层状岩系和表壳岩系两大类。非层状岩系主要为TTG杂岩，表壳岩系为变质的火山-沉积岩系，条带状铁建造属于表壳岩系的组成部分。北京密云地区变质铁矿床集中产于密云群沙厂组、大槽组及四合堂群山神庙组，在四合堂群阳坡地组和西湾子组中亦有小型矿床（点）（图1）。本区已发现的变质铁矿床（点）共64处，已探明的铁矿床有40处（其中大型矿床2处，中型21处），该类型铁矿石储量占北京铁矿总储量的96%以上[22]。
沙厂组分布在北京密云水库以南，由一套辉石质麻粒岩相变质岩石组合组成。主要岩石类型为二辉石麻粒岩、黑云角闪辉石斜长片麻岩、黑云辉石变粒岩（呈韵律式互层），夹浅粒岩、斜长辉石岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、角闪二辉石岩透镜体等。变质相属于麻粒岩相，不排除局部为高角闪岩相。该组地层总厚度大于1 216 m[17]。
关于沙厂组的时代，金文山等在天津地质矿产研究所同位素室用单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法测得5个深变质岩样品的年龄为（2 362±31）～（2 553±74）Ma，考虑到古老锆石中Pb有所丢失，年龄值偏低，因此，推断其中（2 553±74）Ma为最接近实际表壳岩系遭受麻粒岩相变质作用的年龄[17]；另外，测得该区12个表壳岩样品Sm-Nd模式年龄为2 41500～4 049.48 Ma，表明该区可能还有古太古代源岩的存在。贺高品等测得由5个变质基性侵入岩样品组成的一条Sm-Nd等时线年龄为（2 825±189）Ma，5个样品的Sm-Nd模式年龄为2 183.58～2 686.21 Ma[23]。
1.2 矿床地质特征
沙厂铁矿为华北克拉通典型的BIF型铁矿，位于北京密云水库南部。矿床区域所处位置在郝家庄复式背斜的东翼，其中发育有铁山头向斜、铁西背斜、四矿带向斜等次一级褶皱构造（图2）。铁山头向斜构造是褶皱构造的主要组成部分，向斜轴向为SN—NNE向（北段为NNE向，南段为SN向）；向斜两翼由Ⅱ、Ⅲ矿带组成，两翼铁矿层向北汇合于铁山头，向南逐渐展开，平面上呈倒“V”形（图2）；向斜转折端清晰，矿体厚度普遍加大（地表厚93 m，深部变厚至115 m）；向斜枢纽向南倾伏，倾伏角为20°～33°，轴面向西倾，倾角为80°～83°[22]。
沙厂铁矿规模较大，1970年投产后年处理矿石150×104 t[22]。铁矿矿体主要产出于沙厂组表壳岩系之中，沙厂组二段为主要含铁层位，是一套麻粒岩相岩石组合。主要变质岩石有二辉麻粒岩、透辉斜长片麻岩、石榴二辉斜长片麻岩、（石榴）辉石角闪斜长片麻岩、云辉斜长片麻岩等。矿体多呈似层状、透镜状、扁豆状，空间上成群成带分布，自东至西构成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿带。受区内褶皱构造的控制，各矿带在平面上呈“W”形排列，表现出不封闭的连续褶皱构造形态；其产状与褶皱一致，以Ⅱ、Ⅲ矿带及其组成的铁山头向斜规模及工业价值最大。
沙厂铁矿矿石成分以磁铁矿及石英为主，其次为透辉石、普通辉石、角闪石、石榴石、黑云母等，含少量斜长石、赤铁矿、磁赤铁矿、黄铁矿等。矿石多具粒状镶嵌变晶结构，呈条带状、片麻状、块状构造。副矿物主要有锆石及磷灰石等。铁矿石品位较好（TFe含量为26%～32%），矿石类型以辉石磁铁石英岩（包括磁铁石英岩及角闪磁铁石英岩）为主，其次为磁铁片麻岩。主要围岩组合为黑云辉石变粒岩-斜长片麻岩+辉石斜长片麻岩+麻粒岩+斜长辉石岩+斜长角闪岩。
2 样品特征
用于挑选锆石的样品编号为MY01（40°22′273″N，117°00′40.2″E），采自北京密云地区沙厂铁矿Ⅳ矿带（图2），根据其矿物组分含量可命名为透闪石化磁铁石英岩。该磁铁石英岩是沙厂铁矿的主要矿石类型。其围岩主要为片麻岩，样品新鲜，没有遭受分化，具中粗粒变晶结构、条带状构造[图3（a）、（b）]，主要由石英（体积分数约55%）、磁铁矿（约30%）和透闪石类矿物（15%）组成[图3（c）]；副矿物为锆石和磷灰石，主要赋存于石英内部[图3（d）]。样品中磁铁矿主要有细粒和粗粒两种：细粒磁铁矿多为分散状单颗粒定向分布，量较少，多分布于石英条带中；粗粒磁铁矿为细粒重结晶产物，大多呈集合体条状，平行分布，其中含有闪石类矿物。透闪石可能是紫苏辉石退变的产物，其内部有细粒灰色矿物集合体，有的内部可见少量细粒粉末状磁铁矿，局部似乎保留有原矿物平行解理纹或双晶纹。
3 分析方法
将约20 kg的样品人工粉碎后，采用重选及电磁选分离出锆石。将待测锆石与数粒锆石标样TEM 置于环氧树脂制成的样品靶上，将靶上的锆石磨去一半露出内部，用于透射光、反射光和阴极发光照相测量及SHRIMP锆石U-Pb定年，接着进行抛光、清洗、镀金等操作。
SHRIMP锆石U-Pb定年在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心的 SHRIMP Ⅱ上完成。一次流强度为 4.5 nA，离子束斑直径为25～30 μm。应用标准锆石 TEM（年龄为417 Ma）进行年龄校正。数据处理及U-Pb谐和曲线绘制采用Squid及ISOPLOT程序完成。普通铅根据实测的204Pb 进行校正，单个数据点误差类型为1σ，加权平均年龄误差类型为2σ。样品测试过程中选择无包裹体、无裂纹的锆石。
4 结果分析
锆石阴极发光（CL）图像在中国地质科学院北京离子探针中心实验室完成。图4为样品中锆石阴极发光图像。岩石样品中的SHRIMP锆石U-Pb定年结果列于表1。
样品MY01中大多数锆石呈不规则粒状，自形程度较低，无内部结构。阴极发光图像有亮白和暗灰两种，粒径较小，一般为50～150 μm（图4），颗粒无震荡韵律环带；有些颗粒还具有清晰的核边结构，部分锆石表面有溶蚀现象，说明锆石受到强烈变质作用改造，应属于变质成因锆石（如分析点21、131等）。对MY01样品18颗锆石中的23个分析点[图5（a）、（b）]进行分析，数据点构成的不一致线上交点年龄为（2 426±43）Ma，下交点年龄为（1 858±66）Ma（平均标准权重偏差（MSWD）为2.5）。其中6个靠近谐和曲线的数据点给出U-Pb年龄为（1 806±13）Ma，MSWD值为1.4 [图5（c）、（d）]，另外7个靠近谐和曲线的数据点给出U-Pb年龄为（2 464±18）Ma，MSWD值为2.0 [图5（e）、（f）]。这两组年龄均代表了该磁铁石英岩的两次变质时代，也就是该区条带状铁建造遭受后期变质作用的年龄。其中一颗锆石（图4中分析点11.1）的年龄较老（（2 517±12）Ma），磨圆较好，可知其经历了较长距离的搬运作用，可能代表该磁铁石英岩所含碎屑锆石的时代。另外，从年龄频数图可看出，该磁铁石英岩中还存在一期峰值约为2 325 Ma的年龄记录[图5（b）]，可能是由于铅丢失造成年龄偏低，其变质作用时间比较复杂，具体原因还有待进一步研究。
5 讨 论
考察华北克拉通从中太古代到古元古代的构造演化历史，前人研究认为太古代晚期是华北克拉通岩浆活动的重要时期[24-25]，是华北克拉通陆壳增生的高峰期，在此期间华北克拉通发生了强烈的构造热事件。此后，在太古代晚期到元古代早期，华北克拉通又伴随有一系列的变质变形作用，而北京密云地区所处的东部陆块变质作用分别在2 500、2 440、1 820 Ma等3个阶段达到峰值[14]。张连昌等研究表明，在3.0 Ga前后已有条带状铁建造生成，2.7 Ga和25～26 Ga是主要集中期，特别是在255 Ga前后最为发育，即在25 Ga之前发生条带状铁建造的沉积，随后在古元古代早期（245～250 Ga）发生了高级变质、花岗岩侵入以及基性岩墙群侵入等多期构造和岩浆作用的改造[6，26]。
表2列出了一些关于华北克拉通前寒武纪条带状硅铁建造形成和变质年龄的研究成果。由表2可以看出，华北克拉通条带状铁建造的形成时代普遍集中于太古代晚期，而随后在早元古代又普遍发生了两次大的区域变质作用。李厚民等对辽宁弓长岭铁矿围岩中含石榴石蚀变岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年，获得的上交点年龄为（1 850±16）Ma，10个分析点的加权平均年龄为（1 840±7）Ma，可能代表了条带状铁建造的变质年龄[27]；Li等对冀东迁西组条带状铁建造相关岩系进行SHRIMP锆石U-Pb定年，得出其沉积时代为2 520 Ma，变质年龄为2 485～2 511 Ma[28]；另外，金文山等在沙厂铁矿区及其附近围岩中提取的斜长二辉麻粒岩和细粒黑云二长岩的年龄分别为2 478、2 460 Ma[17]。
通过对选自北京密云地区沙厂铁矿的磁铁石英岩进行SHRIMP锆石U-Pb定年研究，结果显示其主要存在两期变质锆石年龄记录，分别为（1 806±13）、（2 464±18）Ma。结合其野外勘查情况及样品的岩相学和锆石阴极发光图像，这两组年龄即分别代表了该区条带状铁建造的变质年龄。这两组变质年龄基本上与华北克拉通东部陆块古元古代时期的两次变质事件时间（约2.44 Ga和约1.82 Ga）[14]相一致。由此可见，该区条带状铁建造的变质作用与整个华北克拉通东部陆块在古元古代发生的两次大的变质事件有密切关系。
关于条带状铁建造的形成时代，由于其属于化学沉积成因，在形成后期普遍遭受了角闪岩相至麻粒岩相的变质作用，很多同位素封闭体系被破坏，能够准确记录硅铁建造形成年龄的对象以及对其进行同位素定年的方法都很少。很多硅铁建造的形成时代是根据岩浆岩的年代格架及硅铁建造与地层的地质关系推断出来的[43]。本次采自北京密云地区沙厂铁矿的条带状磁铁石英岩中发现了一颗年龄为（2 517±12）Ma的浑圆状锆石，推测其搬运距离较长，可能代表了该磁铁石英岩中碎屑锆石的年龄，从而限定了该区条带状铁建造的形成时代为（2 464±18）～（2 517±12）Ma。结合华北克拉通其他地区条带状铁建造的形成时代，推测其可能形成于新太古代晚期。
6 结 语
（1）北京密云地区沙厂组条带状磁铁石英岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为（1 806±13）、（2 464±18）Ma，与华北克拉通东部陆块两次大的变质事件时间（约244 Ga和约182 Ga）相吻合，均代表了该区条带状铁建造的变质时代，表明该区BIF型铁矿与该区广泛出露的太古代片麻岩一同遭受了后期两次变质作用的改造。
（2）该条带状磁铁石英岩中的一颗年龄为（2 517±12）Ma的碎屑锆石也进一步限定了该区条带状铁建造的形成时代为（2 464±18）～（2 517±12）Ma。结合前人研究资料，其可能形成于新太古代晚期。
（3）研究成果为该区乃至整个华北地区早期构造演化提供了进一步的详实资料，同时对于进一步开展中国BIF型铁矿资源研究也有重要意义。
中国地质科学院地质研究所李琳琳，中国地质大学（北京）侯晨阳、丁静帮助进行野外样品的采集，中国地质科学院地质研究所伍家善研究员帮助进行岩相学分析，中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心在样品制备和分析过程中给予了帮助，在此一并表示感谢。
参考文献：
References：
[1] JAMES H L.Sedimentary Facies of Iron-formation[J].Economic Geology，1954，49（3）：235-293.
[2] 沈保丰，翟安民，苗培森，等.华北陆块铁矿床地质特征和资源潜力展望[J].地质调查与研究，2006，29（4）：244-252.
SHEN Bao-feng，ZHAI An-min，MIAO Pei-sen，et al.Geological Character and Potential Resources of Iron Deposits in the North China Block[J].Geological Survey and Research，2006，29（4）：244-252.
[3] 张连昌，代堰锫，王长乐，等.鞍山—本溪地区前寒武纪条带状铁建造铁矿时代、物质来源与形成环境[J].地球科学与环境学报，2014，36（4）：1-15.
ZHANG Lian-chang，DAI Yan-pei，WANG Chang-le，et al.Age， Material Sources and Formation Setting of Procambrian BIFs Iron Deposits in Anshan-Benxi Area[J].Journal of Earth Sciences and Environment，2014，36（4）：1-15.
[4] 代堰锫，朱玉娣，张连昌，等.国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状[J].地质论评，2016，62（3）：735-757.
DAI Yan-pei，ZHU Yu-di，ZHANG Lian-chang，et al.An Overview of Studies on Precambrian Banded Iron Formations （BIFs） in China and Abroad[J].Geological Review，2016，62（3）：735-757.
[5] 王长乐，张连昌，刘 利，等.条带状铁建造（BIF）的形成时代及其研究方法[J].地质科学，2014，49（4）：588-597.
WANG Chang-le，ZHANG Lian-chang，LIU Li，et al.The Formation Era of BIF and Its Research Methods[J].Chinese Journal of Geology，2014，49（4）：588-597.
[6] 张连昌，翟明国，万渝生，等.华北克拉通前寒武纪BIF铁矿研究：进展与问题[J].岩石学报，2012，28（11）：3431-3445.
ZHANG Lian-chang，ZHAI Ming-guo，WAN Yu-sheng，et al.Study of the Precambrian BIF-iron Deposits in the North China Craton：Progresses and Questions[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3431-3445.
[7] ISLEY A E.Hydrothermal Plumes and the Delivery of Iron to Banded Iron Formation[J].Journal of Geology，1995，103（2）：169-185.
[8] ZHAI M G，WINDLEY B F.Banded Iron Formation in High-grade Gneisses in Northern China[J].Applied Earth Science：Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy，1989，98（81/82）：32-33.
[9] ZHAI M G，WINDLEY B F，SILLS J D.Archaean Gneisses，Amphibolites and Banded Iron-formations from the Anshan Area of Liaoning Province，NE China：Their Geochemistry，Metamorphism and Petrogenesis[J].Precambrian Research，1990，46（3）：195-216.
[10] ZHANG L C，ZHAI M G，ZHANG X J，et al.Formation Age and Tectonic Setting of the Shirengou Neoarchean Banded Iron Deposit in Eastern Hebei Province：Constraints from Geochemistry and SIMS Zircon U-Pb Dating[J].Precambrian Research，2012，222/223：325-338.
[11] POSTH N R，HEGLER F，KONHAUSER K O，et al.Alternating Si and Fe Deposition Caused by Temperature Fluctuations in Precambrian Oceans[J].Nature Geoscience，2008，1（10）：703-708.
[12] LI Y L，KONHAUSER K O，COLE D R，et al.Mineral Ecophysiological Data Provide Growing Evidence for Microbial Activity in Banded-iron Formations[J].Geology，2011，39（8）：707-710.
[13] 李红中，翟明国，张连昌，等.华北克拉通南缘舞阳地区太古代BIF中方解石的微区特征及地质意义研究[J].光谱学与光谱分析，2013，33（11）：3061-3065.
LI Hong-zhong，ZHAI Ming-guo，ZHANG Lian-chang，et al.Study on Microarea Characteristics of Calcite in Archean BIF from Wuyang Area in South Margin of North China Craton and Its Geological Significances[J].Spectroscopy and Spectral Analysis，2013，33（11）：3061-3065.
[14] SHI Y R，WILDE S A，ZHAO X T，et al.Late NeoArchean Magmatic and Subsequent Metamorphic Events in the Northern North China Craton：SHRIMP Zircon Dating and Hf Isotopes of Archean Rocks from Yunmengshan Geopark，Miyun，Beijing[J].Gondwana Research，2012，21（4）：785-800.
[15] 赵国春.华北克拉通基底主要构造单元变质作用演化及其若干问题讨论[J].岩石学报，2009，25（8）：1772-1792.
ZHAO Guo-chun.Metamorphic Evolution of Major Tectonic Units in the Basement of the North China Craton：Key Issues and Discussion[J].Acta Petrologica Sinica，2009，25（8）：1772-1792.
[16] ZHAO G C，SUN M，WILDE S A，et al.Late Archean to Paleoproterozoic Evolution of the North China Craton：Key Issues Revisited[J].Precambrian Research，2005，136（2）：177-202.
[17] 金文山，李双保，管爱莲.北京地区早前寒武纪结晶基底[M].北京：地质出版社，2000.
JIN Wen-shan，LI Shuang-bao，GUAN Ai-lian.Early Precambrian Basement in Beijing Area[M].Beijing：Geological Publishing House，2000.
[18] LIU D Y，SHEN Q H，ZHANG Z Q，et al.Archean Crustal Evolution in China：U-Pb Geochronology of Qianxi Complex[J].Precambrian Research，1990，48（3）：223-244.
[19] LIU D Y，NUTMAN A P，COMPSTON W，et al.Remnants of ≥3 800 Ma Crust in the Chinese Part of the Sino-Korean Craton[J].Geology，1992，20：339-342.
[20] ZHAO G C，WILDE S A，CAWOOD P A，et al.Archean Blocks and Their Boundaries in the North China Craton：Lithological，Geochemical，Structural and P-T Path Constraints and Tectonic Evolution[J].Precambrian Research，2001，107（1/2）：45-73.
[21] 万渝生，宋 彪，杨 淳，等.辽宁抚顺—清原地区太古宙岩石SHRIMP锆石U-Pb年代学及其地质意义[J].地质学报，2005，79（1）：78-87.
WAN Yu-sheng，SONG Biao，YANG Chun，et al.Zircon SHRIMP U-Pb Geochronology of Archaean Rocks from the Fushun-Qingyuan Area，Liaoning Province and Its Geological Significance[J].Acta Geologica Sinica，2005，79（1）：78-87.
[22] 周绍林，陈东明，李致瑞，等.北京早前寒武纪地质及铁矿[M].北京：地质出版社，1993.
ZHOU Shao-lin，CHEN Dong-ming，LI Zhi-rui，et al.The Early Precambrian Geology and Metamorphic Iron Ores[M].Beijing：Geological Publishing House，1993.
[23] 贺高品，叶慧文，夏胜利.北京密云地区变质基性岩墙的Sm-Nd同位素年龄及其地质意义[J].岩石学报，1993，9（3）：312-317.
HE Gao-pin，YE Hui-wen，XIA Sheng-li.Sm-Nd Isotopic Age of the Metamorphic Basic Dykes in Miyun，Beijing and Its Geological Significance[J].Acta Petrologica Sinica，1993，9（3）：312-317.
[24] WU F Y，ZHAO G C，WILDE S A，et al.Nd Isotopic Constrains on Crustal Formation in the North China Craton[J].Journal of Asian Earth Sciences，2005，24（5）：523-545.
[25] GENG Y S，LIU F L，YANG C H.Magmatic Event at the End of the Archean in Eastern Hebei Province and Its Geological Implication[J].Acta Geologica Sinica，2006，80（6）：819-833.
[26] 万渝生，董春艳，颉颃强，等.华北克拉通早前寒武纪条带状铁建造形成时代：SHRIMP锆石U-Pb定年[J].地质学报，2012，86（9）：1447-1478.
WAN Yu-sheng，DONG Chun-yan，XIE Hang-qiang，et al.Formation Ages of Early Precambrian BIFs in the North China Craton：SHRIMP Zircon U-Pb Dating[J].Acta Geologica Sinica，2012，86（9）：1447-1478.
[27] 李厚民，刘明军，李立兴，等.弓长岭铁矿二矿区蚀变岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义[J].岩石学报，2014，30（5）：1205-1217.
LI Hou-min，LIU Ming-jun，LI Li-xing，et al.SHRIMP U-Pb Geochronology of Zircons from the Garnet-rich Altered Rocks in the Mining Area II of the Gong-changling Iron Deposit：Constraints on the Ages of the High-grade Iron Deposit[J].Acta Petrologica Sinica，2014，30（5）：1205-1217.
[28] LI L X，LI H M，XU Y X，et al.Zircon Growth and Ages of Migmatites in the Algoma-type BIF-hosted Iron Deposits in Qianxi Group from Eastern Hebei Province，China：Timing of BIF Deposition and Anatexis[J].Journal of Asian Earth Sciences，2015，113（3）：1017-1034.
[29] 王长秋，崔文元，KRONER A，et al.辽西太古代建平变质杂岩中磁铁石英岩的锆石同位素年龄[J].科学通报，1999，44（15）：1666-1670.
WANG Chang-qiu，CUI Wen-yuan，KRONER A，et al.Zircon Isopote Iron Ages from Magnetite Quartzite of the Jianping Archean Metamorphic Complex，Western Liaoning Province[J].Chinese Science Bulletin，1999，44（15）：1666-1670.
[30] 代堰锫，张连昌，朱明田，等.鞍山陈台沟BIF铁矿与太古代地壳增生：锆石U-Pb年龄与Hf同位素约束[J].岩石学报，2013，29（7）：2537-2550.
DAI Yan-pei，ZHANG Lian-chang，ZHU Ming-tian，et al.Chentaigou BIF-type Iron Deposit，Anshan Area Associated with Archean Crustal Growth：Constraints from Zircon U-Pb Dating and Hf Isotope[J].Acta Petrologica Sinica，2013，29（7）：2537-2550.
[31] 杨秀清，李厚民，薛春纪，等.辽宁歪头山铁矿床两类矿石地球化学特征及其对成矿作用的制约[J].地质学报，2013，87（10）：1580-1592.
YANG Xiu-qing，LI Hou-min，XUE Chun-ji，et al.Geochemical Characteristics of Two Iron Ores from the Waitoushan Iron Deposit，Liaoning Province：Constraints on Ore-forming Mechinisam[J].Acta Geologica Sinica，2013，87（10）：1580-1592.
[32] 王守伦，张瑞华.齐大山铁矿黑云母变粒岩单锆石年龄及意义[J].矿床地质，1995，14（3）：216-219.
WANG Shou-lun，ZHANG Rui-hua.U-Pb Isotope Age of Individual Zircon from Biotite Leptynite in the Qidashan Iron Deposit and Its Significance[J].Mineral Deposits，1995，14（3）：216-219.
[33] 李延河，侯可军，万德芳，等.前寒武纪条带状硅铁建造的形成机制与地球早期的大气和海洋[J].地质学报，2010，84（9）：1359-1373.
LI Yan-he，HOU Ke-jun，WAN De-fang，et al.Formation Mechanism of Precambrian Banded Iron Formation and Atmosphere and Ocean During Early Stage of the Earth[J].Acta Geologica Sinica，2010，84（9）： 1359-1373.
[34] 万渝生.辽宁弓长岭含铁岩系的形成与演化[M].北京：北京科学技术出版社，1993.
WAN Yu-sheng.The Formation and Evolution of Banded Iron Formation in Gongchangling，Liaoling Province[M].Beijing：Beijing Science and Technology Press，1993.
[35] 李延河，侯可军，万德芳，等.Algoma型和Superior型硅铁建造地球化学对比研究[J].岩石学报，2012，28（11）：3513-3519.
LI Yan-he，HOU Ke-jun，WAN De-fang，et al.A Compare Geochemistry Study for Algoma- and Superior-type Banded Iron Formations[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3513-3519.
[36] 赖小东，杨晓勇.鲁西杨庄条带状铁建造特征及锆石年代学研究[J].岩石学报，2012，28（11）：3612-3622.
LAI Xiao-dong，YANG Xiao-yong.Characteristics of the Banded Iron Formation（BIF） and Its Zircon Chronology in Yangzhuang，Western Shandong[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3612-3622.
[37] 王世进，万渝生，张成基，等.山东早前寒武纪变质地层形成年代：锆石SHRIMP U-Pb测年的证据[J].山东国土资源，2009，25（10）：18-24.
WANG Shi-jin，WAN Yu-sheng，ZHANG Cheng-ji，et al.Forming Ages of Early Precambrian Metamorphic Stratain in Shandong Province：Proofs of Zircon SHRIMP U-Pb Dating[J].Shandong Land and Resources，2009，25（10）：18-24.
[38] ZHANG X J，ZHANG L C，XIANG P，et al.Zircon U-Pb Age，Hf Isotopes and Geochemistry of Shuichang Algoma-type Banded Iron-formation，North China Craton：Constraints on the Ore-forming Age and Tectonic Setting[J].Gondwana Research，2011，20（1）：137-148.
[39] 曲军峰，李锦轶，刘建峰.冀东地区王寺峪条带状铁矿的形成时代及意义[J].地质通报，2013，32（2/3）：260-266.
QU Jun-feng，LI Jin-yi，LIU Jian-feng.Formation Age of the BIF from the Wangsiyu Iron Deposit，Eastern Hebei Province，and Its Implication[J].Geological Bulletin of China，2013，32（2/3）：260-266.
[40] 相 鹏，崔敏利，吴华英，等.河北滦平周台子条带状铁矿地质特征、围岩时代及其地质意义[J].岩石学报，2012，28（11）：3655-3669.
XIANG Peng，CUI Min-li，WU Hua-ying，et al.Geological Characteristics，Ages of Host Rocks and Its Geological Significance of the Zhoutaizi Iron Deposit in Luanping，Hebei Province[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28（11）：3655-3669.
[41] CUI M L，ZHANG L C，WU H Y，et al.Timing and Tectonic Setting of the Sijiaying Banded Iron Deposit in the Eastern Hebei Province，North China Craton：Constraints from Geochemistry and SIMS Zircon U-Pb Dating[J].Journal of Asian Earth Sciences，2014，94：240-251.
[42] NUTMAN A P，WAN Y S，DU L L，et al.Multistage Late Neoarchaean Crustal Evolution of the North China Craton，Eastern Hebei[J].Precambrian Research，2011，189（1/2）：43-65.
[43] 李延河，张增杰，伍家善，等.冀东马兰庄条带状硅铁建造的变质时代及地质意义[J].矿床地质，2011，30（4）：645-653.
LI Yan-he，ZHANG Zeng-jie，WU Jia-shan，et al.Metamorphic Chronology of the BIF in Malanzhuang of Eastern Hebei Province and Its Geological Implications[J].Mineral Deposits，2011，30（4）：645-653.
