Полосчатая формация железа

редактировать

Характерные слоистые образования богатых железом осадочных пород, которые почти всегда имеют докембрийский возраст

Пластинчатые образования железа
Осадочные порода
Banded iron formation Dales Gorge.jpg полосчатая формация железа, национальный парк Кариджини, Западная Австралия
Состав
Первичныеоксиды железа, кремни
ВторичныеДругой
Порода возрастом 2,1 миллиарда лет из Северной Америки, показывающая полосчатое железообразование, показанная в Дрездене, Саксония, Германия

Полосчатые железные образования (также известные как пласты железистого камня или BIF s) представляют собой отличительные единицы осадочной породы, состоящей из чередующихся слоев оксиды железа и маложелезистые кремни. Они могут достигать нескольких сотен метров в толщину и вытягиваться в поперечном направлении на несколько сотен километров. Почти все эти образования имеют докембрийский возраст и, как считается, фиксируют насыщение океанов Земли кислородом.

Полосатые железные образования, как полагают, образовались в морской воде, поскольку результат производства кислорода фотосинтетическими цианобактериями. Кислород в сочетании с растворенным железом в океанах Земли образует нерастворимые оксиды железа, которые выпадают в осадок, образуя тонкий слой на дне океана. Каждая полоса похожа на varve, что является результатом циклических изменений производства кислорода.

Некоторые из старейших скальных образований Земли, которые образовались около 3700 миллионов лет назад (млн лет назад ), связаны с пластинчатыми железными образованиями. Впервые они были обнаружены в северном Мичигане в 1844 году. Сланцевидные железные образования составляют более 60% мировых запасов железа и обеспечивают большую часть железной руды, добываемой в настоящее время. Большинство образований можно найти в Австралии, Бразилии, Канаде, Индии, России, Южной Африке, Украине и США.

Содержание

  • 1 Описание
  • 2 Происхождение
  • 3 Происхождение
    • 3.1 Процессы образования
      • 3.1.1 Источник восстановленного железа
      • 3.1.2 Отсутствие кислорода или сероводорода
      • 3.1.3 Окисление
        • 3.1.3.1 Кислородный фотосинтез
        • 3.1.3.2 Аноксигенный фотосинтез
        • 3.1.3.3 Абиогенные механизмы
      • 3.1.4 Диагенез
    • 3.2 Великое окислительное событие
    • 3.3 Гипотеза Земли снежного кома
  • 4 Экономическая геология
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Дополнительная литература
  • 8 Внешние ссылки

Описание

Полосчатая формация железа из пояса Барбертон Гринстоун, Южная Африка

Типичное полосчатое образование железа состоит из повторяющихся тонких слоев (от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров толщиной) от серебра до черного оксидов железа, либо магнетита ( Fe 3O4) или гематит (Fe 2O3), чередующиеся с полосами бедного железом кремня, часто красного цвета, аналогичной толщины. Одиночная полосчатая формация железа может иметь толщину до нескольких сотен метров и простираться в поперечном направлении на несколько сотен километров.

Пластовая формация железа более точно определяется как химически осажденная осадочная порода, содержащая более 15 % железо. Однако большинство BIF имеют более высокое содержание железа, обычно около 30% по массе, так что примерно половина породы состоит из оксидов железа, а другая половина - из кремнезема. Железо в BIF примерно поровну делится между более окисленной формой трехвалентного железа, Fe (III), и более восстановленной формой двухвалентного железа, Fe (II), так что соотношение Fe ( III) / Fe (II + III) обычно составляет от 0,3 до 0,6. Это указывает на преобладание магнетита, в котором соотношение составляет 0,67, над гематитом, для которого соотношение равно 1. Помимо оксидов железа (гематита и магнетита) осадок железа может содержать богатые железом карбонаты, сидерит и анкерит или силикаты, богатые железом, миннесотит и гриналит. Большинство BIF являются химически простыми и содержат мало оксидов железа, диоксида кремния и незначительного количества карбоната, хотя некоторые содержат значительное количество кальция и магния, до 9% и 6,7% в виде оксидов соответственно.

При использовании в единственном числе Термин "полосчатое образование железа" относится к только что описанной литологии осадочных пород. Форма множественного числа, полосчатые железные образования, неформально используется для обозначения стратиграфических единиц, которые состоят в основном из полосчатых железных образований.

Хорошо сохранившиеся полосчатые железные образования обычно состоят из макрополос толщиной в несколько метров, разделенных тонкими сланцы пласты. Макрополосы, в свою очередь, состоят из характерных чередующихся слоев кремня и оксидов железа, называемых мезополосами, толщиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Многие из мезополос кремния содержат микрополосы оксидов железа толщиной менее миллиметра, в то время как мезополосы железа относительно невыразительны. БИФы, как правило, чрезвычайно твердые, прочные и плотные, что делает их очень устойчивыми к эрозии, и они демонстрируют мелкие детали расслоения на больших расстояниях, что позволяет предположить, что они были отложены в среде с очень низким энергопотреблением; то есть в относительно глубокой воде, не подверженной волновым движениям или течениям. BIF лишь изредка соприкасаются с другими типами горных пород, стремясь образовать четко ограниченные дискретные единицы, которые никогда не переходят по горизонтали в другие типы горных пород.

Крупный план образца полосчатого железного пласта из Верхнего Мичигана. Район Великих озер и формация Фрере на западе Австралии несколько отличаются по своему характеру и иногда описываются как гранулированные железные образования или GIF. Их железные отложения имеют характер от зернистых до оолитовых, образующих дискретные зерна около миллиметра в диаметре, и в их мезополосах кремня отсутствует микропояснение. Они также демонстрируют более нерегулярную мезополосность с признаками ряби и других осадочных структур, а их мезополосы не могут быть прослежены на большом расстоянии. Хотя они образуют четко определенные, дискретные единицы, они обычно переслаиваются с крупнозернистыми и среднезернистыми эпикластическими отложениями (отложениями, образованными в результате выветривания горных пород). Эти особенности предполагают более высокую среду осадконакопления на мелководье, нарушенном волновыми движениями. Однако в остальном они напоминают другие пласты полосчатого железа.

Тонкий разрез неопротерозойских полосчатых железных образований из Австралии

Подавляющее большинство полосчатых железных образований архейских или Палеопротерозой по возрасту. Однако небольшое количество BIF имеют неопротерозойский возраст и часто, если не повсеместно, связаны с ледниковыми отложениями, часто содержащими ледниковые дропстоуны. Они также имеют тенденцию демонстрировать более высокий уровень окисления, при этом гематит преобладает над магнетитом, и они обычно содержат небольшое количество фосфата, около 1% по массе. Мезопространство часто бывает слабым или вовсе отсутствует, и деформируемые структуры мягкого осадка являются обычным явлением. Это говорит об очень быстром осаждении. Однако, как и гранулированные железные образования Великих озер, неопротерозойские образования широко описываются как полосчатые железные образования.

Полосчатые железные образования отличаются от большинства фанерозойских железных камней. Железные камни относительно редки и, как полагают, откладывались во время морских бескислородных явлений, в которых осадочный бассейн стал обедненным свободным кислородом. Они состоят из силикатов и оксидов железа без заметного кремня, но со значительным содержанием фосфора, которого не хватает в BIF.

Никакая схема классификации полосчатых железных пластов не получила полного признания. В 1954 году Гарольд Ллойд Джеймс выступил за классификацию, основанную на четырех литологических фациях (оксидная, карбонатная, силикатная и сульфидная), которые, как предполагалось, представляют разную глубину отложений, но эта умозрительная модель не выдержала испытания. В 1980 году Гордон А. Гросс выступил за двойное разделение BIF на тип Algoma и тип Lake Superior, основываясь на характере осадочного бассейна. Альгомские BIF встречаются в относительно небольших бассейнах в ассоциации с грейвакками и другими вулканическими породами и, как предполагается, связаны с вулканическими центрами. BIF озера Верхнее обнаружены в более крупных бассейнах в ассоциации с черными сланцами, кварцитами и доломитами, с относительно небольшими туфами или другими вулканическими породами, и, как предполагается, сформировались на континентальном шельфе. Эта классификация получила более широкое признание, но непонимание того, что она основана исключительно на характеристиках осадочного бассейна, а не на литологии самого BIF, привело к путанице, и некоторые геологи выступили за отказ от нее. Тем не менее, классификация на типы Альгома и Верхнее озеро продолжает использоваться.

Происхождение

Обилие полосчатых железных образований в геологической летописи. Цвет указывает на доминирующий тип. Светло-желтый = древние архейские образования; темно-желтый = образования Великой Гондваны; коричневый = гранулированные образования железа; красный = Снежок Земля формации. Адаптировано из Trendall 2002. Banded iron formation is located in Earth Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formationBanded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Banded iron formation Место возникновения. Цвет указывает на доминирующий тип. Светло-желтый = древние архейские образования; темно-желтый = образования Великой Гондваны; коричневый = гранулированные образования железа; красный = образования Земли снежного кома.

Полосчатые железные образования почти всегда имеют докембрийский возраст, при этом большинство отложений относятся к позднему архею (2500-2800 млн лет назад) с вторичным пиком отложений в Орозирий период палеопротерозоя (1850 млн лет назад). Незначительные количества отложились в раннем архее и в неопротерозое (750 млн лет назад). Самая молодая известная пластовая формация из полосатого железа - это формация раннего кембрия в западном Китае. Поскольку процессы, посредством которых формируются BIF, по-видимому, ограничены ранним геологическим временем и могут отражать уникальные условия докембрийского мира, они интенсивно изучаются геологами.

Полосчатые железные образования встречаются во всем мире, во всех континентальный щит каждого континента. Самые старые BIF связаны с зелено-каменными поясами и включают BIF зеленокаменного пояса Исуа, самого старого из известных, возраст которых оценивается от 3700 до 3800 млн лет назад. Темагами полосчатые залежи железа сформировались в течение 50 миллионов лет, с 2736 до 2687 млн ​​лет назад, и достигли толщины 60 метров (200 футов). Другие примеры раннеархейских BIF можно найти в зеленокаменных поясах Абитиби, зеленокаменных поясах Йилгарн и кратонах Пилбара, Балтийском щите, а также кратоны Амазонки, северного Китая и юга и запада Африки.

обширные полосатые железные образования принадлежат к тому, что AF Trendall называет Великой Гондванской BIF. Они относятся к позднему архейскому возрасту и не связаны с зеленокаменными поясами. Они относительно недеформированы и образуют обширные топографические плато, такие как хребет Хамерсли. Полосчатые железные образования здесь образовались в период от 2470 до 2450 млн лет назад и являются самыми толстыми и обширными в мире, их максимальная толщина превышает 900 метров (3000 футов). Подобные BIFs найдены в кратоне Амазонки, на кратоне Сан-Франциско, в Южной Африке и в Индии.

Палеопротерозойские полосчатые железные образования обнаружены в Железный хребет и другие части Канадского щита. Железный хребет - это группа из четырех основных месторождений: хребет Месаби, хребет Вермилион, хребет Ганфлинт и хребет Куюна <5.>. Все они являются частью Animikie Group и были отложены между 2500 и 1800 млн лет назад. Эти BIF представляют собой преимущественно гранулированные железные образования.

Неопротерозойские полосчатые железные образования включают Урукум в Бразилии, Рапитан на Юконе и пояс Дамара в южной Африке. Они относительно ограничены по размеру, с горизонтальной протяженностью не более нескольких десятков километров и толщиной не более 10 метров (33 футов). Широко распространено мнение, что они были отложены в необычных бескислородных океанических условиях, связанных с "Землей Снежка."

Происхождение

Пепельницей, вырезанной из мягкой формы полосатого железного камня из Супергруппы Барбетон в Южной Африке. Красные слои образовались, когда архейские фотосинтезирующие цианобактерии производили кислород, который реагировал с растворенными в воде соединениями железа с образованием нерастворимого оксида железа (ржавчины). представляют собой отложения, которые оседали, когда в воде не было кислорода.

Полосчатое железообразование предоставило одно из первых свидетельств времени Великого события оксигенации, 2400 млн лет назад. В его статье 1968 года о начале атмосферы и океанов земли, Престон Клауд установил общую схему, которая была широко, если не повсеместно, принята для понимания отложения BIF.

Клауд постулировал, что полосчатые железные образования были последствия бескислородных, богатых железом вод из глубокого океана, которые мы заполнение световой зоны, населенной цианобактериями, которые развили способность осуществлять фотосинтез, производящий кислород, но которые еще не выработали ферменты (такие как супероксиддисмутаза ) для жизни в насыщенная кислородом среда. Такие организмы были бы защищены от собственных кислородных отходов благодаря их быстрому удалению через резервуар восстановленного двухвалентного железа, Fe (II), в раннем океане. Кислород, выделившийся в процессе фотосинтеза, окислял Fe (II) до трехвалентного железа, Fe (III), которое выпало из морской воды в виде нерастворимых оксидов железа, осевших на дне океана.

Клауд предположил, что образование полос возникло в результате колебаний в популяции цианобактерий из-за повреждения свободными радикалами кислородом. Это также объясняет относительно ограниченную протяженность раннеархейских отложений. Большой пик отложения BIF в конце архея считался результатом эволюции механизмов жизни с кислородом. Это положило конец самоотравлению и привело к популяционному взрыву цианобактерий, который быстро истощил оставшиеся запасы восстановленного железа и положил конец большинству отложений BIF. Затем в атмосфере начал накапливаться кислород.

Некоторые детали исходной модели Клауда были оставлены. Например, улучшенное датирование докембрийских слоев показало, что поздний архейский пик отложения BIF растянулся на десятки миллионов лет, а не произошел в очень короткий промежуток времени после эволюции механизмов борьбы с кислородом. Однако его общие концепции продолжают формировать представления о происхождении полосчатых железных образований. В частности, концепция апвеллинга глубоководных океанических вод, богатых восстановленным железом, в насыщенный кислородом поверхностный слой, бедный железом, остается ключевым элементом большинства теорий отложений.

Немногочисленные образования, образовавшиеся после 1800 Ma может указывать на периодические низкие уровни свободного атмосферного кислорода, в то время как небольшой пик в 750 миллионов лет назад может быть связан с гипотетической Землей-снежком.

Процессы образования

Микрополосы в слоях кремня, скорее всего, вари, образовавшиеся в результате годового изменения производства кислорода. Суточное микропокрытие потребует очень высокой скорости осаждения - 2 метра в год или 5 км / млн лет. Оценки скорости осаждения, основанные на различных моделях отложений и SHRIMP оценки возраста связанных туфовых пластов, предполагают скорость осаждения в типичных BIF от 19 до 270 м / млн лет, которые согласуются либо с годовыми колебаниями, либо ритмиты, производимые приливными циклами.

Клауд предположил, что мезобандинг был результатом самоотравления ранними цианобактериями, поскольку запасы восстановленного железа периодически истощались. Мезопандирование также интерпретировалось как вторичная структура, не присутствующая в отложениях в том виде, в котором они изначально были заложены, но возникающая во время уплотнения отложений. Другая теория состоит в том, что мезополосы - это первичные структуры, возникающие в результате импульсов активности вдоль срединно-океанических хребтов, которые изменяют доступность восстановленного железа во временных масштабах в десятилетия. В случае гранулированных железных образований мезополосы связаны с рассеянием отложений на мелководье, при котором волновое воздействие имеет тенденцию разделять частицы разного размера и состава.

Для полосчатых железных образований. для депонирования должны быть выполнены несколько предварительных условий.

  1. Бассейн для отложений должен содержать железистые воды (богатые железом ).
  2. Это означает, что они также являются бескислородными, поскольку двухвалентное железо окисляется до трехвалентного железа в течение нескольких часов или дней в присутствии растворенного кислорода. Это предотвратит перенос больших количеств железа из его источников в бассейн отложения.
  3. Воды не должны быть эвксеновыми (богатыми сероводородом ), поскольку это приведет к выпадению двухвалентного железа в осадок в виде пирита.
  4. . Должен существовать механизм окисления, активный в пределах отложения отложения, который постоянно преобразует резервуар двухвалентного железа в трехвалентное железо.

Источник восстановленного железа

Гидротермальные источники были одним из важных источников восстановленное железо, которое позже окислилось с образованием полосчатых железных образований.

Должен быть достаточный источник восстановленного железа, которое могло бы свободно циркулировать в бассейне для отложения. Вероятные источники железа включают гидротермальные источники вдоль срединно-океанических хребтов, переносимую ветрами пыль, реки, ледниковый лед и утечку с окраин континентов.

Важность различных источников восстановленного железа, вероятно, резко изменилось за геологическое время. Это находит отражение в разделении БИФов на месторождения типа Алгома и Верхнее озеро. БИФ альгомского типа сформировались преимущественно в архее. Эти более старые BIF имеют тенденцию демонстрировать положительную аномалию европия, соответствующую гидротермальному источнику железа. Напротив, полосчатые железные образования типа озера Верхнее сформировались в основном в палеопротерозойскую эру, и в них отсутствуют европиевые аномалии более древних BIF альгомского типа, что свидетельствует о гораздо большем поступлении железа, выветриваемого с континентов.

Отсутствие кислорода или сероводорода

Отсутствие сероводорода в бескислородной океанской воде может быть объяснено либо уменьшенным потоком серы в глубину океана, либо отсутствием диссимиляционного восстановления сульфата ( DSR), процесс, при котором микроорганизмы используют сульфат вместо кислорода для дыхания. Продуктом DSR является сероводород, который легко осаждает железо из раствора в виде пирита.

Требование бескислородного, но не эвксенного, глубокого океана для отложения полосчатого образования железа предлагает две модели, объясняющие конец Отложение BIF 1,8 миллиарда лет назад. Модель «Голландского океана» предполагает, что в то время глубокий океан стал достаточно насыщенным кислородом, чтобы прекратить перенос восстановленного железа. Генрих Холланд утверждает, что отсутствие залежей марганца во время паузы между палеопротерозойскими и неопротерозойскими BIF является доказательством того, что глубоководный океан стал хотя бы слегка насыщенным кислородом. Модель «Океан Кэнфилда» предполагает, что, наоборот, глубоководные глубины океана стали эвксеническими, а перенос восстановленного железа был заблокирован осадками в виде пирита.

Пластинчатые железные образования в северной Миннесоте перекрываются толстым слоем выбросов от удара бассейн Садбери. Астероид (оценивается в 10 км в поперечнике) врезался в воду глубиной около 1000 м 1,849 миллиарда лет назад, что совпало с паузой в отложениях BIF. Компьютерные модели предполагают, что удар вызвал бы цунами высотой не менее 1000 метров в точке удара и 100 метров высотой на расстоянии 3000 километров. Было высказано предположение, что огромные волны и большие подводные оползни, вызванные ударом, вызвали перемешивание ранее стратифицированного океана, насыщение кислородом глубинного океана и прекращение отложения BIF вскоре после удара.

Окисление

Хотя Клауд утверждал, что микробная активность была ключевым процессом в отложении полосчатого образования железа, роль оксигенного по сравнению с аноксигенным фотосинтезом продолжает обсуждаться, и также были предложены небиогенные процессы.

Кислородный фотосинтез
Виды цианобактерий Cylindrospermum sp. при увеличении

Первоначальная гипотеза Клауда заключалась в том, что двухвалентное железо окисляется молекулярным кислородом, присутствующим в воде:

4Fe + O. 2 + 10H. 2O → 4 Fe (OH). 3 + 8H +.

Кислород поступает в результате фотосинтетической деятельности цианобактерий. Окисление двухвалентного железа могло быть ускорено аэробными железоокисляющими бактериями, которые могут увеличивать скорость окисления в 50 раз в условиях низкого содержания кислорода.

Аноксигенный фотосинтез
A ожог в Шотландии с железоокисляющие бактерии.

Кислородный фотосинтез - не единственный биогенный механизм отложения полосчатых железных образований. Некоторые геохимики предположили, что полосчатые образования железа могут образовываться путем прямого окисления железа микробными аноксигенными фототрофами. Концентрации фосфора и микроэлементов в BIF согласуются с осаждением в результате деятельности железоокисляющих бактерий.

Соотношения изотопов железа в самых старых полосчатых формациях железа (3700-3800 млн лет назад) в Исуа, Гренландия, являются лучше всего объясняется допущением чрезвычайно низкого уровня кислорода (<0.001% of modern O2уровни в фотической зоне) и аноксигенного фотосинтетического окисления Fe (II):

4Fe +. 2 + 11H. 2O + CO. 2 + hv → CH. 2O + 4Fe (OH). 3 + 8H +.

Это требует, чтобы диссимиляционное восстановление железа, биологический процесс, в котором микроорганизмы заменяют кислород Fe (III) при дыхании, еще не получил широкого распространения. В отличие от этого, полосчатые образования железа типа озера Верхнее показывают соотношения изотопов железа, которые предполагают, что диссимиляционное восстановление железа значительно расширилось в этот период.

Альтернативный путь - окисление анаэробными денитрифицирующими бактериями. Для этого необходимо, чтобы азотфиксация микроорганизмами также была активной.

10Fe +. 2 + 2NO−. 3 + 24H. 2O → 10Fe (OH). 3 + N. 2 + 18H +.
Абиогенные механизмы

Отсутствие органического углерода в образовании полосчатого железа свидетельствует против микробного контроля отложения BIF. С другой стороны, имеются ископаемые свидетельства обилия фотосинтезирующих цианобактерий в начале отложения BIF и углеводородных маркеров в сланцах в пределах полосчатого железного образования кратона Пилбара. Углерод, который присутствует в полосчатых железных образованиях, обогащен легким изотопом С, индикатором биологического происхождения. Если бы значительная часть исходных оксидов железа была в форме гематита, то любой углерод в отложениях мог быть окислен в результате реакции декарбонизации:

6 Fe. 2O. 3 + C ⇌ 4 Fe. 3O. 4 + CO. 2

Trendall и JG Блокли предложил, но позже отверг гипотезу о том, что полосчатое железо может быть своеобразным видом докембрийских эвапоритов. Другие предложенные абиогенные процессы включают радиолиз радиоактивным изотопом калия, K или годовой оборот воды бассейна в сочетании с подъемом богатой железом воды в стратифицированном океан.

Другой абиогенный механизм - это фотоокисление железа солнечным светом. Лабораторные эксперименты показывают, что это может привести к достаточно высокой скорости осаждения при вероятных условиях pH и солнечного света. Однако, если железо поступало из неглубокого гидротермального источника, другие лабораторные эксперименты предполагают, что осаждение двухвалентного железа в виде карбонатов или силикатов могло серьезно конкурировать с фотоокислением.

Диагенез

Независимо от точного механизма возникновения При окислении, окисление двухвалентного железа до трехвалентного железа, вероятно, вызывало осаждение железа в виде геля гидроксида железа 5. Точно так же кремнеземный компонент полосчатых железных образований, вероятно, осаждался в виде водного силикагеля. Превращение гидроксида железа и силикагелей в полосчатое образование железа является примером диагенеза, превращения отложений в твердую породу.

Полосчатые железные образования, скорее всего, образовались из отложений с почти таким же химическим составом, как сегодня в BIF. Хотя было высказано предположение, что BIF был изменен из карбонатной породы или из гидротермального ила, BIF в хребте Хамерсли демонстрируют большую химическую однородность и латеральную однородность, без каких-либо признаков породы-предшественника, которая могла быть изменена до текущего состава. Таким образом, помимо дегидратации и декарбонизации исходного гидроксида железа и силикагелей, диагенез, вероятно, оставил состав неизменным и состоял из кристаллизации исходных гелей.

Декарбонизация может объяснить недостаток углерода и преобладание магнетита в более старые железистые пласты. Относительно высокое содержание гематита в неопротерозойских BIFs предполагает, что они откладывались очень быстро и в результате процесса, который не производил больших количеств биомассы, поэтому присутствовало небольшое количество углерода для восстановления гематита до магнетита.

Великое событие окисления.

Накопление кислорода (O 2) в атмосфере Земли. Красные и зеленые линии представляют диапазон оценок, в то время как время измеряется в миллиардах лет назад (млрд лет назад).. Пики отложения железа в полосчатых формациях достигаются в начале этапа 2 и приостанавливаются в начале этапа 3.

пик отложения полосчатых железных образований в позднем архее и конец отложения в орозирийском периоде были интерпретированы как маркеры Великого события оксигенации. До 2,45 миллиарда лет назад высокая степень масс-независимого фракционирования серы (MIF-S) указывает на чрезвычайно бедную кислородом атмосферу. Пик образования полосчатого образования железа совпадает с исчезновением сигнала MIF-S, что интерпретируется как постоянное появление кислорода в атмосфере между 2,41 и 2,35 миллиардами лет назад. Это сопровождалось развитием стратифицированного океана с глубоким бескислородным слоем и мелким окисленным слоем. Конец отложения BIF 1,85 миллиарда лет назад приписывают окислению глубин океана.

Гипотеза Земли снежного кома

Неоархейское полосчатое образование железа на северо-востоке Миннесота

До 1992 года это было Предполагается, что редкие, более поздние (более молодые) полосчатые отложения железа представляют собой необычные условия, в которых кислород был локально истощен. Богатые железом воды образуются изолированно и впоследствии вступают в контакт с насыщенной кислородом водой. Гипотеза Земли снежного кома дала альтернативное объяснение этим более молодым месторождениям. В состоянии Земли-снежного кома континенты и, возможно, моря в низких широтах были подвержены суровому ледниковому периоду около 750–580 млн лет назад, который почти или полностью истощил свободный кислород. Растворенное железо затем накапливалось в бедных кислородом океанах (возможно, из гидротермальных источников на морском дне). После таяния Земли моря снова наполнились кислородом, что привело к выпадению железа в осадок. Пластинчатые железные образования этого периода преимущественно связаны с Стуртовским оледенением.

Альтернативный механизм полосчатых железных образований в эпоху Снежного кома предполагает, что железо откладывалось из богатых металлами рассолов поблизости гидротермально активных рифтовых зон из-за термального переворота, вызванного ледниками. Ограниченная протяженность этих BIF по сравнению с соответствующими ледниковыми отложениями, их связь с вулканическими образованиями, а также различия в мощности и фациальности подтверждают эту гипотезу. Такой способ образования не требует глобального бескислородного океана, но согласуется с моделью Snowball Earth или Slushball Earth.

Экономическая геология

карьер Hull-Rust-Mahoning Железный рудник в Железном хребте

Прослоенные железные пласты обеспечивают большую часть железной руды, добываемой в настоящее время. Более 60% мировых запасов железа находится в виде полосчатых железных пластов, большая часть которых находится в Австралии, Бразилии, Канаде, Индии, России, Южной Африке, Украине и США.

Различные горнодобывающие районы придумали свои названия для BIF. Термин «полосчатая формация железа» был придуман в железных районах озера Верхнее, где находятся рудные месторождения Месаби, Маркетт, Куюна, Гогебич и Меномини диапазоны железа также были известны как «яшма», «джеспилит», «железосодержащая формация» или таконит. Полосчатые железные образования были описаны как «итабарит» в Бразилии, как «железный камень» в Южной Африке и как «BHQ» (полосчатый гематитовый кварцит) в Индии.

Полосчатые железные образования были впервые обнаружены на севере Мичиган в 1844 г., и разработка этих месторождений побудила к самым ранним исследованиям BIF, например, к исследованиям Чарльза Р. Ван Хайза и Чарльза Кеннета Лейта. Добыча железа на хребтах Месаби и Куюна превратилась в огромные открытые карьеры, где паровые лопаты и другие промышленные машины могли извлекать огромное количество руды. Первоначально на рудниках разрабатывались большие пласты гематита и гетита, выветриваемые из полосчатых железных пластов, и к 1980 году было извлечено около 2,5 миллиардов тонн этой «природной руды». К 1956 году крупномасштабная промышленная добыча из Сам BIF начинался на руднике Питера Митчелла около Бэббита, Миннесота. В 2016 году производство в Миннесоте составило 40 миллионов тонн рудного концентрата в год, что составляет около 75% от общего объема добычи в США. Богатое магнетитом полосчатое железо, известное как таконит, измельчается до порошка, и магнетит отделяется с помощью мощных магнитов и гранулируется для отправки и плавки.

Том Прайс. Шахта, Хэмерсли, Австралия

Железная руда стала мировым товаром после Второй мировой войны, и с окончанием эмбарго на экспорт железной руды из Австралии в 1960 году Хэмерсли стал крупным горнодобывающим районом. Полосчатые железные образования здесь самые толстые и обширные в мире, первоначально они занимали площадь в 150 000 квадратных километров (58 000 квадратных миль) и содержат около 300 триллионов метрических тонн железа. Диапазон содержит 80 процентов всех выявленных запасов железной руды в Австралии. Ежегодно из полигона удаляется более 100 миллионов метрических тонн железной руды.

Полосчатые железные образования итабарита в Бразилии покрывают не менее 80 000 квадратных километров (31 000 квадратных миль) и составляют до 600 метров (2000 футов). толстый. Они образуют Quadrilatero Ferrifero или железный четырехугольник, который напоминает рудники Iron Range в Соединенных Штатах тем, что предпочтительной рудой является гематит, выветриваемый из BIF. Производство железного четырехугольника помогает Бразилии стать вторым по величине производителем железной руды после Австралии, с ежемесячным экспортом в среднем 139 299 метрических тонн с декабря 2007 по май 2018 года.

Кыдашанский карьер по добыче чугуна, один из трех крупных карьеров, окружающих город Аншань.

Mining of ore from banded iron formations at Anshan in north China began in 1918. When Japan occupied Northeast China in 1931, these mills were turned into a Japanese-owned monopoly, and the city became a significant strategic industrial hub during the Second World War. Total production of processed iron in Manchuria reached 1,000,000 metric tons in 1931–32. By 1942, Anshan's Shōwa Steel Works total production capacity reached 3,600,000 metric tons per annum, making it one of the major iron and steel centers in the world. Production was severely disrupted during the Soviet occupation of Manchuria in 1945 and the subsequent Chinese Civil War. However, from 1948 to 2001, the steel works produced 290 million tons of steel, 284 million tons of pig iron and 192 million tons of rolled steel. Annual production capacity as of 2006 is 10 million tons of pig iron, 10 million tons of steel and 9.5 million tons of rolled steel. A quarter of China's total iron ore reserves, about 10 billion tons, are located in Anshan.

See also

References

Further reading

External links

The Wikibook Historical Geology has a page on the topic of: Banded iron formations

Последняя правка сделана 2021-05-11 09:23:44
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте