Rauakivimoodustised (BIF): definitsioon, koostis ja teke
Rauakivimoodustised (BIF): põhjalik ülevaade definitsioonist, koostisest ja tekeprotsessidest – rihmilised raudkihid, mineralogia ja geoloogiline tähendus.
Rauakivimoodustised (BIF) on eriline settekivimitüüp, mida sageli leidub (prekambriumi) settekivimites. Need kivimid koosnevad korduvatest õhukestest raua- ja ränioksiidi kihtidest: rauaoksüüdid võivad olla kas magnetiit (Fe3 O4) või hematiit (Fe2 O3), mis vahelduvad ränirikka põlevkivi-laadse või põlevkivikillustiku ribastikuga. Strukturilt on tegemist tugeva rihmilisusega — sellest ka ingliskeelne nimetus "banded iron formations".
Koostis ja tekstuur
BIF-id on peamiselt kahe komponendi segu:
- raudoksiidikihid — hematiit või magnetiit, vahel ka mikrokristalne raudoksiid; need kihid annavad kivimile tihti punaka või tumeda värvuse;
- ränioksiidikihid (silikaat või kvarsitlik ränioksiid, sageli jaspiliidi ehk jasperi-sarnane materjal) — moodustavad vahelduvad helbed või ribad rauakihiga.
Kihtide paksus võib varieeruda millimeetritest kuni mitme meetrini; laiuselt võivad BIF-id ulatuda paikades kilomeetrite kaupa. Diageenesil ja metamorfismil võivad algsed kihid sulanduda, tekib tihti kristalliline jaspiliit või räni- ja rauaeraldumine tihedamalt.
Teke ja looduslikud tingimused
BIF-ide teke on seotud varase Maa merede keemilise koostise ja hapnikutaseme muutustega. Peamised tekkemehhanismid hõlmavad:
- keemiline sadestumine — raua(II)-ioon (Fe2+) rikas merevesi sai oksüdeeritud ja raud sadestus rauaoksüüdina (Fe3+ vormina);
- bioloogiline mõju — bakteriaalne või fotosünteetiline oxidatsioon (näiteks tsüanobakterid või anoksüfütilised fotoferrotroofsed bakterid) võisid põhjustada raua sadestumist;
- hüpergene ja hüdrotermiline sisend — raua sisaldus võis saada lisatoetust meresiseste hüdrotermiliste väljapõhjade (upwelling/hydrothermal vents) kaudu, kus raudlahused segunesid hapnikurikkama veega ja sadestusid.
BIF-id on levinud eriti Archaeanist (üle 2,5 miljardi aasta tagasi) kuni varases Proterozoikumis — perioodidel, mil ookeanid olid rauarikad ja atmosfäär/hüdrosfäär hapnikuvaesed. Suured BIF-i moodustised seostuvad sageli Maailma hapnikusisalduse järkjärgulise suurenemise (nt suure oksüdeneeringu sündmus) eelsel ja ajaloolisel perioodil.
Vanus ja maine geoloogiline tähtsus
Mõned vanimad teadaolevad BIF-id on vanemad kui 3700 miljonit aastat (mya). Suur osa tuntud BIF-idest pärineb Archaeanist (3,8–2,5 Ga) ja vanast Proterozoikumist (2,5–1,8 Ga). Need kivimid annavad olulist infot Maa varasema keskkonna, ookeani keemia ja elutegevuse kohta — eriti selle kohta, millal ja kuidas hakkas atmosfääris ja meredes suurenema oksügeenisisaldus.
Metamorfism ja diagenesis
Pärast algset sadestumist võivad BIF-id läbida diagenetilisi ja metamorfseid protsesse. Metamorfism võib tekitada tihkeid magnetiidi- või hematiidirikkaid kihte, tekib jaspiliit ning muutuvad mineraalikoostised. Paljud kaevandatavad rauavarud on metamorfiseerunud või osaliselt ümberruhelnud BIF-id.
Majanduslik tähendus
BIF-id on maailmas üheks peamiseks rauamaagi allikaks. Suured ja püsivad rauakihid on majanduslikult tähtsad — tuntud kaevandusaladeks on näiteks Austraalia (Pilbara, Hamersley), Kanadas ja Ameerika Ühendriikides (Mesabi Range), samuti Venemaal (Kurski piirkond). Raua saamine neist kivimitest on olnud paljude riikide olulise majandustegevuse alus.
Tõendav geokeemia ja uurimismeetodid
Uurijad kasutavad BIF-ide vanuse määramiseks radiomeetrilisi meetodeid, tekkeolukorra rekonstruktsiooniks aga raua‑isotoopide, haruldaste muldmetallide (REE) ja teiste redox‑tundlike elementide mustrite analüüsi. Kihtide vaheldumine võib peegeldada muutusi ookeani redoks‑tingimustes (nt hooajaline, tsükliline või episoodiline muutus) ning võimalikku mikrobioloogilist tegevust.
Tüüpilised näited
- Hamersley ja Pilbara (Austraalia) — suured Proterozoikumiajast pärit BIF-id;
- Mesabi Range (Põhja‑Ameerika) — tähtis rauamaardla;
- Kurski magnetiline anomaalia (Venemaa) — väga ulatuslikud rauavarud.
Kokkuvõtlikult on rauakivimoodustised (BIF) nii geoloogiliselt kui majanduslikult olulised kivimid: nad kannavad teavet Maa varajase atmosfääri ja ookeani tingimuste kohta ning on endiselt paljude riikide rauavarude peamine allikas.
Rauamoodustus, Karijini rahvuspark, Lääne-Austraalia
2,1 miljardi aasta vanune rauakivimoodustus
Origins
Tavapärane arusaam on, et rauast rihmased kihid tekkisid merevees fotosünteetiliste tsüanobakterite poolt vabaneva hapniku tulemusena. See ühines Maa ookeanides lahustunud rauaga, moodustades lahustumatuid raudoksiide. Need sadestusid välja, moodustades õhukese kihi aluspinnal, mis võis olla anoksiline muda (moodustades põlevkivi ja põlevkivi). Iga riba on sarnane varve'ile: eeldatakse, et riba on tingitud kättesaadava hapniku tsüklilisest muutumisest.
Eeldatakse, et Maa alustas oma tegevust suurte koguste rauaga, mis oli lahustunud maailma happelistes meredes. Raud on palju paremini lahustuv kui selle oksiidid.
Lõpuks, kui fotosünteetilised organismid tekitasid hapnikku, sadestus Maa ookeanides olemasolev raud raudoksiididena välja.
Murdepunktis, kus ookeanid muutusid püsivalt hapnikurikkaks, tekitasid väikesed hapnikutootmise kõikumised pinnavees vaba hapniku impulsse, mis vaheldusid rauaoksiidide sadestumise impulssidega.
Küsimused ja vastused
Küsimus: Mis on bandeeritud rauakujundused?
V: Bändi rauavormid (BIF) on kivimitüüp, mida leidub prekambriumi settekivimites. Need koosnevad vaheldumisi õhukestest raudoksiidide, näiteks magnetiidi ja hematiidi kihtidest, ning põlevkivi ja kivikivi ribadest.
K: Kui vanad on rauakivimoodustised?
V: Mõned vanimad teadaolevad rauast rihmamoodustised tekkisid üle 3700 miljoni aasta (mya) tagasi.
K: Millistest elementidest koosnevad paelrohelised rauavormid?
V: Rauakivimoodustised koosnevad vaheldumisi õhukestest raudoksiidide, nagu magnetiit ja hematiit, ning põlevkivi ja kivimikivi ribadest.
K: Kas rihmased rauavormid on Maa varajases ajaloos levinud?
V: Jah, need on sademetes tavaline nähtus suure osa Maa varase ajaloo jooksul.
K: Milline on magnetiidi keemiline valem?
V: Magnetiidi keemiline valem on Fe3O4.
K: Milline on hematiidi keemiline valem?
V: Hematiidi keemiline valem on Fe2O3.
K: Kus leidub rauast rihmamoodustisi? V: Bandiitraudseid moodustisi võib leida prekambriumi settekivimites.
Otsige