Juostinės geležies formacijos (BIF): kas tai, kilmė ir geologinė reikšmė
Juostinės geležies formacijos (arba BIF) – tai savitas uolienų tipas, dažnai aptinkamas (prekambro) nuosėdinėse uolienose. Jos susideda iš pasikartojančių sluoksnių, kuriuose geležies oksidai persikeičia su silikatinėmis ar angliškesnėmis tarpinėmis priemaišomis.
Dažniausiai juos sudaro ploni geležies oksidų sluoksniai — magnetito (Fe3O4) arba hematito (Fe2O3) dominuojantys sluoksniai — kurie besikeičia su geležies neturinčių skalūnų ir šertų juostomis. Juostų storis ir ritmas gali labai skirtis: nuo kelių milimetrų iki kelių metrų, o bendras formacijos storis — nuo dešimčių metrų iki kelių kilometrų.
Formavimosi mechanizmai
Juostinių geležies formacijų susidarymo svarbiausias momentas yra senosios, anoksinės (be laisvo deguonies) vandenų būsena, kurioje ištirpęs geležies(II) jonas (Fe2+) buvo gausus. Kai prasidėjo deguonies gamyba arba pasikeitė vandens cheminės sąlygos, Fe2+ oksidavosi ir krito iš tirpalo kaip geležies oksidai. Galimi oksidacijos keliai:
- biologinis – mikroorganizmai (pvz., ankstyvosios fotosintetinės bakterijos) oksidavo Fe2+ arba gamino deguonį, kuris oksidavo geležį;
- abiotinis – cheminė oksidacija dėl foto-chemijos arba mišinio su deguonimi turinčiu vandeniu;
- hidroterminis indėlis – geležingų tirpalų išvandenijimas iš jūros dugno šaltinių, po kurio mišinyje ir esant tinkamoms pH bei oksidacijos sąlygoms susidarė nusėdai.
Mineralogija ir struktūra
BIF mineralogiškai dažnai sudaryti iš magnetito, hematito ir kvarco (šertų, chert). Metamorfizmas gali pakeisti pirmines mineralo formas — pvz., geležies karbonatai (sideritas) arba kita geležies mineralinė frakcija gali transformuotis į magnetitą ar hematitą. Juostinė struktūra atspindi periodinius aplinkos pokyčius (pvz., biologinės veiklos bangas, klimato variacijas ar vulkaninę veiklą).
Amžius ir paplitimas
Vieni seniausių žinomų tokių uolienų darinių — juostinės geležies sluoksniai — susiformavo prieš daugiau kaip 3 700 mln. metų (3,7 mlrd. metų). Dauguma BIF yra Archejaus ir Paleoproterozojaus amžiaus, ypač gausu nuosėdų, susiformavusių 2,7–1,8 mlrd. metų laikotarpiu. Juostiniai sluoksniai yra dažnas nuosėdų bruožas, būdingas didžiąją ankstyvosios Žemės istorijos dalį.
Pasaulyje svarbiausi BIF telkiniai randami: Australijoje (Hamersley/Pilbara), Brazilijoje (Carajás), Pietų Afrikoje (Transvaal), Šiaurės Amerikoje (Lake Superior regionas) ir Grenlandijoje (pvz., Isua), kur kai kurie dariniai yra tarp seniausių planetos uolienų.
Geologinė ir ekonominė reikšmė
Geologiškai BIF leidžia rekonstruoti ankstyvųjų vandenynų cheminę sudėtį ir atmosferos oksidacijos raidą. Ypač svarbu, kad masiniai BIF nusėdai sutapo su Didžiojo deguonies įvykio (angl. Great Oxidation Event) laikotarpiu (~2,4–2,1 mlrd. metų), kai atmosferoje pradėjo rastis stabilus laisvas deguonis — tai liudija žymų planetos aplinkos pokytį.
Ekonomiškai juostinės geležies formacijos yra vienas pagrindinių pasaulio geležies rūdos (Fe) šaltinių. Didelės formacijos suteikia pradines medžiagas plieno pramonei, todėl jas intensyviai eksploatuoja ir tiriami jų išteklių kiekiai bei kokybė.
Tipai ir variacijos
Dažnai skiriami du pagrindiniai genetiniai BIF tipai:
- Algoma tipo — mažesni, susiję su vulkaninėmis nuosėdomis ir hidroterminiu aktyvumu; dažni Archejuje;
- Superior tipo — didesni, platus ištisinis nusėdimas, susiję su stabiliais pakrantės platformų sluoksniais, būdingi vėlesniam Paleoproterozojaus laikotarpiui.
Apibendrinant, juostinės geležies formacijos yra tiek geologinis rekordas apie senąją Žemę ir ankstyvąją biosferą, tiek svarbus ekonominis išteklius. Jų tyrimai apima sedimentologiją, geocheminę analizę, paleobiologiją ir metalourginį vertinimą, todėl BIF lieka vienu iš pagrindinių šaltinių informacijos apie planetos ankstyvąją evoliuciją.
Juostinės geležies darinys, Karijinio nacionalinis parkas, Vakarų Australija
2,1 mlrd. metų senumo juostinės geležies darinys
Kilmė
Įprastai manoma, kad juostiniai geležies sluoksniai susidarė jūros vandenyje dėl fotosintetinančių cianobakterijų išskiriamo deguonies. Šis susijungė su Žemės vandenynuose ištirpusia geležimi ir sudarė netirpius geležies oksidus. Šie nusėdo ir suformavo ploną sluoksnį ant substrato, kuris galėjo būti anoksinis dumblas (iš kurio susidarė skalūnai ir šertai). Kiekviena juosta yra panaši į varvą: manoma, kad juostos susidarė dėl ciklinių deguonies kiekio svyravimų.
Manoma, kad Žemėje iš pradžių buvo daug geležies, ištirpusios rūgščiose pasaulio jūrose. Geležis yra daug labiau tirpi nei jos oksidai.
Ilgainiui, fotosintetinantiems organizmams gaminant deguonį, Žemės vandenynuose esanti geležis nusėdo kaip geležies oksidai.
Ties lūžio tašku, kai vandenynai nuolat prisotinti deguonies, dėl nedidelių deguonies gamybos svyravimų paviršiniuose vandenyse atsirado laisvojo deguonies impulsų, kurie kaitaliojosi su geležies oksido nusėdimo impulsais.
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra juostinės geležies dariniai?
A: Juostinės geležies formacijos (BIF) - tai uolienos, randamos prekambro nuosėdinėse uolienose. Jas sudaro pakaitomis ploni geležies oksidų, tokių kaip magnetitas ir hematitas, sluoksniai su skalūnų ir šertų juostomis.
Klausimas: Kiek senumo yra juostinės geležies dariniai?
A.: Kai kurie iš seniausių žinomų juostinės geležies darinių susiformavo prieš daugiau kaip 3700 mln. metų.
K: Kokie elementai sudaro juostinės geležies darinius?
A.: Juostinės geležies formacijos susideda iš besikeičiančių plonų geležies oksidų, tokių kaip magnetitas ir hematitas, sluoksnių, taip pat skalūnų ir šertų juostų.
K: Ar juostinės geležies formacijos buvo paplitusios ankstyvojoje Žemės istorijoje?
Atsakymas: Taip, jie yra įprastas nuosėdų elementas ankstyvojoje Žemės istorijoje.
K: Kokia yra magnetito cheminė formulė?
A: Magnetito cheminė formulė yra Fe3O4.
K: Kokia yra hematito cheminė formulė?
A: Cheminė hematito formulė yra Fe2O3.
K: Kur galima rasti juostinės geležies darinių? A: Juostinės geležies darinių galima rasti prekambro nuosėdinėse uolienose.
