Plasti trakastega železa: nastanek, sestava in geološki pomen
Plasti trakastega železa: nastanek, mineralna sestava in njihov geološki pomen v zgodovini Zemlje — starost, procesi in pomen za rudarstvo.
Plasti trakastega železa so posebna in prepoznavna vrsta kamnin, ki jo pogosto najdemo v (prekambrijskih) sedimentnih kamninah. Gre za izmenjujoče se tanke, izrazite sloje bogate z oksidi železa in sloje, v katerih prevladujejo kremen (jasper), drobni členi ali glina ter skrilavec.
Sestava je običajno preprosta: plasti bogate z železovimi oksidi — bodisi magnetita (Fe3O4) bodisi hematita (Fe2O3) — se izmenjujejo s pasovi z železom revnega skrilavca in skrilavca. Poleg oksidov in kremenčevih pasov se v nekaterih primerih pojavljajo tudi manjše količine karbonatov, sulfidi in organski ogljik; pri kasnejši diagenezi ali metamorfizmu se iz originalnih mineralov pogosto razvijejo bolj kompaktni magnetit in hematit.
Nastanek
Plasti trakastega železa so nastajale zločinljivo v povezavi z razmerami v prekambrijskih oceanih. Razširjena razlaga vključuje oksidacijo raztopljenega železa (Fe2+) v oceanu do Fe3+, ki izloči kot hidroxidi in kasneje preide v okside železa. Ta oksidacija se lahko dogaja:
- abiozno, ob mešanju železnih hidrotermalnih izlivov z oksidiranim morskim vodam, ali
- biološko, preko delovanja mikroorganizmov — npr. pojav fotosintetičnih cianobakterij, ki so proizvajale kisik, ali preko anoksigenih bakterij, ki oksidirajo železo brez prostega kisika.
Izmeničnost slojev (železo-riko / železo-revno) verjetno odraža nihanja v dobavi raztopljenega železa, stopnji kisika v vodi ali spremembe v morski cirkulaciji, občasne hidrotremalne vnose in sezonske ali tektonske vplive.
Videz in značilnosti
Plasti so pogosto zelo tanke (od milimetrov do nekaj centimetrov), lahko pa tvorijo tudi debelejše enote (metrskih razsežnosti). Zelo značilno je izrazito pasovno (trakasto) izmenjevanje temnejših železovih pasov in svetlejših kremenčevih (jasper) ali skrilavčnih pasov. V prerezu so pogosto dobro ohranjene ploskve, laminacije in lokalne pregibe, odvisno od stopnje deformacije oziroma metamorfizma.
Geološki pomen
Plasti trakastega železa so izjemno pomemben zapis zgodnjega zemeljskega okolja. Nekatere ključne točke:
- So glavni arhiv o razmerah v oceanih in atmosferi v arheju in proterozoiku: množična kopičenja BIF-ov sovpadajo s obdobji, ko je bila razpoložljiva količina raztopljenega železa v oceanskem vodnem stolpcu velika in je prihajalo do sprememb v oksidacijskem režimu.
- Padec sedimentacije plasti trakastega železa po zgodnjem proterozoiku povezujemo z Great Oxidation Event (GOE), ko se je koncentracija prostega kisika v atmosferi in površinskih oceanih povečala, zaradi česar se raztopljeno železo hitreje porabila in odložila.
- Zaradi svoje starosti (nekateri primerki so stari preko 3,7 milijarde let) predstavljajo med najstarejšimi ohranjenimi sedimentnimi sledmi življenja in biokemičnih procesov na Zemlji; med najstarejše znane kamnine tega tipa, ki so nastale pred več kot 3.700 milijoni let, spadajo plasti trakastega železa. Te plasti so pogosta značilnost sedimentov v večjem delu zgodnje zgodovine Zemlje.
Gospodarska vrednost in primeri
Plasti trakastega železa so tudi glavni izvor rud železa v svetu — iz njih se rudarijo velike zaloge magnetitnih in hematitnih rud. Znane svetovne koncentracije so npr. v Hamersley Range (Avstralija), Transvaal in okolica (Južna Afrika), železna polja ob jezeru Superior (Severna Amerika) in druge. Količina in kakovost rude sta odvisni od izvorne sestave in stopnje kasnejšega preoblikovanja (metamorfizma, oksidacije, verižnih tektonskih dogajanj).
Za geologe in geokronologe so plasti trakastega železa nepogrešljiv vir informacij o razvoju Zemljinega površinskega okolja in o zgodnjem razvoju biosfere, obenem pa so tudi pomemben ekonomski vir železovega koncentrata.
Oblikovanje železovih trakov, narodni park Karijini, Zahodna Avstralija
2,1 milijarde let stara formacija pasastega železa
Izvor
Običajno se domneva, da so železove plasti nastale v morski vodi zaradi kisika, ki so ga sprostile fotosintetične cianobakterije. Ta se je združil z raztopljenim železom v zemeljskih oceanih in tvoril netopne železove okside. Ti so se oborili in tvorili tanko plast na podlagi, ki je bila morda anoksično blato (iz katerega sta nastala skrilavec in kreda). Vsak pas je podoben varvam: domnevamo, da je nastanek pasu posledica cikličnih sprememb razpoložljivega kisika.
Domneva se, da je Zemlja na začetku imela velike količine železa, raztopljenega v kislih svetovnih morjih. Železo je veliko bolj topno kot njegovi oksidi.
Ko so fotosintetični organizmi proizvajali kisik, se je razpoložljivo železo v zemeljskih oceanih izločilo v obliki železovih oksidov.
Na prelomni točki, ko so oceani postali trajno nasičeni s kisikom, so majhne spremembe v proizvodnji kisika povzročile impulze prostega kisika v površinskih vodah, ki so se izmenjevali z impulzi odlaganja železovega oksida.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj so pasovne oblike železa?
O: Ppasovne železove formacije (BIF) so vrsta kamnin, ki jih najdemo v prekambrijskih sedimentnih kamninah. Sestavljene so iz izmenjujočih se tankih plasti železovih oksidov, kot sta magnetit in hematit, s pasovi skrilavca in krede.
V: Kako stare so pasovne železove formacije?
O: Nekatere od najstarejših znanih pasovnih železovih formacij so nastale pred več kot 3700 milijoni let (mya).
V: Kateri elementi sestavljajo pasovite železove formacije?
O: Železove pasove sestavljajo izmenjujoče se tanke plasti železovih oksidov, kot sta magnetit in hematit, skupaj s pasovi skrilavca in skrilavca.
V: Ali so železovi pasovi pogosti v zgodnji zgodovini Zemlje?
O: Da, so pogosta značilnost sedimentov v večjem delu zgodnje zgodovine Zemlje.
V: Kakšna je kemijska formula magnetita?
O: Kemijska formula magnetita je Fe3O4.
V: Kakšna je kemijska formula hematita?
O: Kemijska formula hematita je Fe2O3.
V: Kje lahko najdemo pasovite železove formacije? O: Ppasovite železove formacije lahko najdemo v prekambrijskih sedimentnih kamninah.
Iskati