铁建造(Iron Formation,IF)是形成于前寒武纪时期、以Fe(含量大于15%)和Si为主要成分的化学沉积岩。IF可以直接反映古海洋的物质组成和氧化还原状态,是研究前寒武纪水圈、大气圈和生物圈的组成和演化过程的重要岩石记录。IF在前寒武纪的规模、数量和成因机制与当时大地构造、火山活动以及表层环境的氧化还原状态密切相关。大氧化事件(Great Oxidation Event,GOE)后,由于地球表生环境发生突变,导致IF数量和规模急剧减少,最终在18-7.5亿年间几乎完全消失。与深海相IF的沉积记录在18-7.5亿年间的消失相反,中元古代早期的沉积岩中零星发育一类形成于海岸带浅水环境中的新型“铁建造”。在华北克拉通,其被称为黛眉寨式铁矿(或云梦山组“铁建造”)和“宣龙式”铁矿(或串岭沟组铁岩)。该类新型“铁建造”富含核形石、鲕粒,常见交错层理、局部发育叠层石;以赤铁矿为主要矿物,硅酸盐含量较少,不含黄铁矿和磁铁矿。此类新型“铁建造”的出现与IF的消失,表明18~7.5亿地球表生环境氧化还原状态和化学条件发生了突变。而对于这一环境突变事件的成因及其突变后地球表生环境的氧还原状态,一直存在争议。赋存于中元古代早期汝阳群底部云梦山组中的云梦山组“铁建造”作为古元古代至中元古代过渡时期沉积的少数富铁沉积岩之一,对云梦山组“铁建造”的Fe来源、Fe(Ⅱ)(二价铁,Fe²⁺)的氧化机制、表生环境氧化还原状态等方面的研究,有助于恢复前寒武纪关键时期地球表生环境氧化还原状态。本文利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、穆斯堡尔谱、电子探针分析、多接收器电感耦合等离子体质谱仪等技术,对华北克拉通南缘中元古代早期浅水沉积的云梦山组“铁建造”,综合开展了沉积学、岩相学、矿物学和地球化学的研究,取得以下认识:1)对黛眉山剖面云梦山组“铁建造”的沉积学研究表明,云梦山组“铁建造”沉积于潮间带-潮下带上部的浅水环境,为典型的海陆过渡相沉积岩。2)云梦山组“铁建造”全岩主微量元素和Fe同位素分析结果显示:全岩Si元素含量较低;所有样品均未显示Eu异常:Eu/Eu*=0.94~1.11,均值1.06。铁同位素δ⁵⁶Fe值显示明显负漂:δ⁵⁶Fe=-0.09‰~-0.46‰,均值-0.28‰。根据以上结果,本文认为云梦山组“铁建造”中的Fe主要源自近岸富铁岩石风化释放的Fe(Ⅱ)。3)云梦山组“铁建造”的形态特征、矿物组合、元素地球化学特征,介于前寒武纪深海沉积的铁建造与显生宙浅海环境形成的铁岩之间,说明云梦山组“铁建造”为前寒武纪铁建造和显生宙铁岩之间的过渡类型。4)云梦山组“铁建造”δ⁵³Cr_auth极高的正异常特征说明:~17亿年,地球出现一次脉冲式增氧事件,导致大气中O₂含量快速攀升,达到1%-10%PAL(Present Atmospheric Level,现今大气氧水平)。同时,较高的O₂含量使得该时期氧化风化作用长期保持在较高水平,Fe(II)源源不断地从岩石中释放,使得输入地表的Fe(II)通量不断增加,为Fe OB代谢和增值提供了物质基础。5)云梦山组“铁建造”微量元素、Fe-Cr同位素特征表明:“铁建造”沉积时的水环境O₂浓度极低,约为2.8~28.2μM。较低的O₂浓度使得Fe(Ⅱ)的化学氧化速率大大降低,甚至停滞。而以Gallionella sp.为代表的嗜中性微需氧铁氧化菌可以在此O₂浓度下通过自身新陈代谢作用,快速氧化Fe(Ⅱ)并生成Fe(Ⅲ)(三价铁,Fe³⁺)。因此,嗜中性微需氧铁氧化菌的生物氧化过程是云梦山组“铁建造”Fe(Ⅱ)氧化的主要机制。云梦山组“铁建造”记录了微需氧铁氧化菌在地质历史时期已知的最早繁盛。