Лентови железни формации (BIF) — определение, състав и произход

Лентови железни формации (BIF): какво са, състав (магнетит, хематит) и произход — древни докамбрийски слоеве, разкриващи атмосферата и геоложката еволюция на Земята.

Желязните формации (или BIF) са характерен тип седиментни скали, които най-често се срещат в докамбрийските седиментни скали. Те представляват редуващи се, ясно слоести пакети от желязо-обогатени и бедни на желязо материали и са един от най-важните геоложки архиви за ранната история на Земята.

Състав и строеж

Лентовите желязни формации се състоят от повтарящи се, тънки до дебели слоеве, в които железните оксиди — главно магнетит (Fe₃O₄) или хематит (Fe₂O₃) — се редуват с ивици от бедни на желязо утайки като шисти, пясъци и чакъли. Размерите на ивиците варират от милиметри до метри, а отделните метални слоеве често са много непрекъснати и се простират на големи площи.

• Минерален състав: магнетит и/или хематит, често със силно променящи се количества силикатни фракции (кварц, актинолит, хлорит и др.).
• Текстура: слоестост, понякога микробиални структури (строматели), тънки ламинации и място-местно метаморфни ре-кристализации.
• Химични маркери: характерни профили на желязо, кремък и окисни елементи; често специфични повишения в редки земни елементи и редки метали.

Произход и механизми на формиране

Най-широко приетият модел за формирането на BIF е свързан с черговане на редокс условия в древните океани. В къснокембрийски и докамбрийски океани разтворимото двувалентно желязо (Fe2+) циркулираше във водната колона при аноксични условия. Когато локално се появяваше свободен кислород — най-вероятно в резултат на фотосинтеза от цианобактерии — разтворимото желязо се окислявало до неразтворими оксиди (Fe3+), които утаяваха като желязо-обогатени слоеве.

Фактори, които определят редуването на слоевете:

• циклични промени в биологичната продукция (сезонни или дългопериодни вариации);
• хидроложки и климатични колебания;
• локални вулканични или хидротермални източници на разтворимо желязо (особено за т.нар. Algoma тип BIF);
• промени в доставката на силиций и органични материали, които влияят на утаяването на кремък и желязо.

Класификация

• Algoma-type — асоциирани с вулканични арени и често по-тесни, по-непостоянни; образувани в оцелващи морски басейни близо до вулканични източници.
• Superior-type — по-широкоразпространени, образувани в големи континентални морета и характерни с големи обеми и висока стратиграфска последователност (например Lake Superior, Кан.)

Геоложко време и разпространение

Някои от най-старите познати BIF са на възраст над 3,7 милиарда години (mya), а много от големите находища са формирани през архей и протерозой. Ивичестите слоеве са доминиращ феномен в седиментите през ранните етапи на развитието на Земята и да дават важна информация за промените в океанската химия и атмосферата.

Големи находища се срещат в Австралия (Pilbara, Hamersley), Канада (около Lake Superior), Бразилия (Carajás, Quadrilátero Ferrífero), Русия (Kursk), Южна Африка (Transvaal) и други региони.

Значение и приложения

• Научно значение: BIF са ключов доказателствен материал за реконструкция на ранната атмосферна и океанска химия, включително ролята на кислорода (Great Oxidation Event) и еволюцията на ранния живот.
• Икономическо значение: много BIF представляват основни залежи на желязна руда и са важни за минната индустрия и производството на стомана.
• Палеоекологични индикатори: геохимичните и изотопни състави (вкл. Fe-изотопи, редки земни елементи) служат като прокси за реконструкция на условията на утаяване.

Промени след утаяването

След първичното утаяване BIF често претърпяват метаморфизъм, деформация и хидротермална промяна, които могат да променят първичната минералогия и текстури. Въпреки това характерната лентовидност и геохимични сигнатури често се запазват и позволяват интерпретации за първичните условия на формиране.

Като цяло, лентовите желязни формации са един от най-важните геоложки свидетели на ранната планетарна история, свързващи геохимията, биологията и климатичните промени в дълбокия геологичен архив.

Връзка с атмосферното насищане с кислород

Образуванията са в изобилие около времето на Голямото кислородно събитие, 2400 миа. Те стават по-рядко срещани след 1 800 миа.

Общото количество кислород, заключено в железните пластове, се оценява на двадесет пъти по-голямо от количеството кислород, съдържащо се в съвременната атмосфера на Земята. Бандовите железни пластове са важен търговски източник на желязна руда, като например регионът Пилбара в Западна Австралия, групата Анимики в Минесота и минералната провинция Караджас в Бразилия.

 
Близък план на образец на формация от лентово желязо от Горен Мичиган. Мащабът е 5,0 mm.  

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представляват лентовите образувания от желязо?

Въпрос: На колко години са лентовите железни образувания?

В: Кои елементи съставляват ивичестите железни формации?

В: Често срещани ли са лентовите железни образувания в ранната история на Земята?

В: Каква е химическата формула на магнетита?

В: Каква е химическата формула на хематита?

Търсене по буква