说起BIF型铁矿,那可是鼎鼎有名。作为全球分布广泛、储量巨大的铁矿,BIF型铁矿单个矿床储量可达数十亿吨至数百亿吨,该类型铁矿占世界铁矿总储量的60%,占富铁矿储量的70%,是世界上最主要的铁矿资源,从古至今,为人类生存发展提供了大量的铁,是铁矿家族中当之无愧的传奇。

说它传奇,可绝不仅仅因为它分布广储量大,更是因为它的曲折的“成长史”。现在就让我带大家走进传奇的BIF。

BIF为Banded Iron Formation的英文首字母缩写,意为条带状含铁建造,又叫条带状硅铁建造,是指全铁含量大于15%,由硅质矿物和富铁质矿物所组成的条带状化学沉积岩。

BIF型铁矿

BIF型铁矿最早形成于38亿年前,主要集中在28亿年前-18亿年前,而后却突然消失了,8亿年前-5.4亿年前又再次少量出现。BIF型铁矿为何会时而出现又时而消失呢?这就不得不讲讲它的形成条件和大气环境了。

BIF型铁矿形成主要与从无氧向有氧的大气环境变化有关,Fe2+被氧化转变为Fe3+是BIF形成的必要条件。首先,地球原始大气环境是缺氧的,大气中充满了二氧化碳、甲烷、氨气、水蒸气等,导致当时的海洋也是缺氧的。洋中脊、海底火山、黑烟囱、大陆岩石等来源的铁进入海洋,在缺氧状态下,以Fe2+的形式溶解在海水中。

30亿年前地球上出现了以蓝藻为代表的原核生物,其生长在海洋表层透光区域,通过进行光合作用使海洋上部产生较薄的氧化带,而海洋下部为含有大量Fe2+的缺氧区域,两者之间为氧化还原界面。海水的循环导致下部海水中的Fe2+运移至表层氧化带,并且被氧化为Fe3+,由于Fe3+溶解度远远低于Fe2+,最终Fe3+沉淀成矿。

BIF型铁矿形成过程

由此可见,BIF型铁矿形成时,大气环境必须是有氧环境,而且有充足的Fe2+,才能使Fe2+被氧化转变为Fe3+而成矿。

研究发现地球大气圈中氧气的含量在古元古代早期(距今约24亿年前)明显增加并持续升至现代水平,称之为大氧化事件。到18.5亿年前左右地球上的海水基本已被全部氧化,海水中Fe2+含量极低,导致了18亿年前 BIF的消失。

雪球事件发生时的地球

研究发现地球大气圈中氧气的含量在古元古代早期(距今约24亿年前)明显增加并持续升至现代水平,称之为大氧化事件。到18.5亿年前左右地球上的海水基本已被全部氧化,海水中Fe2+含量极低,导致了18亿年前 BIF的消失。

而8亿年前BIF型铁矿却又再次出现,这跟当时的“雪球事件”息息相关。“雪球事件”通俗来讲就是地球进入了“大冰期”,从宇宙看当时的地球,表面被冰雪所包裹,就像一个大雪球。由于海水表层冷冻结冰,阻止了大气中的氧进入海水中,使得冰下海洋处于缺氧状态,海底喷发出来的含铁岩浆热液使海水中再次富集Fe2+,到了间冰期(两次冰期间的温暖期)冰层融化,大气中的氧再次进入海水中将Fe2+氧化成Fe3+并最终沉淀成矿。

从5.4亿年前开始直至今天,地球上的海水已基本全部被氧化,且再未出现过类似“雪球事件”的全球性“大冰期”,使得Fe2+无法在海水中富集,最终导致BIF的消失。

BIF型铁矿,从最早出现到中间突然消失,而后再次出现直至最终消失,是不是充满了传奇色彩?地球在赋予人类生命的同时,也赠予了人类生存发展必需的大量资源,正如BIF型铁矿。但任何资源都不是无限的,人类在发展的同时,也应该学会合理有度的利用资源,只有如此,人类才会走得更远。而BIF型铁矿的传奇仍在延续……

来源: 区调院地学科普