绝版了，BIF老铁

条带状铁矿（摄影：周江）

展品档案

名称：条带状铁矿

产地：澳大利亚

地质年代：古元古代，距今约20亿年前

简介：含铁沉积岩，富铁层氧化后呈艳丽的红色，与灰色的硅酸盐层相间形成条纹状，所含矿物有赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、石英，可能含有碳酸盐矿物

BIF，一种含铁矿物形成的构造（供图：叶山）

先从水里沉淀

条带状铁矿是一种漂亮的条带状分层的沉积岩构造，形成于海洋环境里，由红色和灰色相间的条带状分层结构组成。其中，红色的是富铁层，一般由赤铁矿、磁铁矿及菱铁矿等含铁矿物组成，红色来自赤铁矿;而灰色的是一种硅酸盐层，可以看作是一种特别的石英矿物。氧化铁层和硅酸盐层交替出现，组成了这种条带状沉积岩。

虽然条带状铁矿广泛地分布于世界各地，但在今天的海洋里，我们无法找到任何新近形成或正在形成中的条带状铁矿，这表明它们形成于古代的海洋里，那时海洋的条件与今天大不相同。根据推测，条带状铁矿中的富铁层，是溶解在海水中的二价铁离子遇到了含氧量较高的海水之后，发生氧化反应而析出的沉淀物;而硅酸盐层则是溶解在海水中的二氧化硅和大量的氧气接触后形成的微晶石英沉淀。

它们的共同点是，这两种沉积层的形成，都和海水中氧含量的上升密切相关。因此，地质学家们认为，条带状铁矿的出现和地球历史上的大氧化事件有关，是大海中的二价铁离子在完成了一段“有氧运动”之后形成的 。

微生物、火山活动……全是“助攻”

在地球诞生之初，原始的大气层里氧含量极少。34亿年前，早期的陆地形成，当时暴露于空气中的岩石铁含量普遍较高，风化时会释放出铁。由于在地表缺乏足够的氧气与之发生反应，铁会以二价铁离子的形式溶于水中并进入海洋。大约32亿年前，以蓝细菌为代表的一些微生物学会了光合作用，并向大气层释放氧气，使早期的大气成分发生了显著的变化。又过了2亿年，地球上的板块活动已经启动，火山开始变得活跃。在海底也有许多火山系统，它们会释放一些富含各种化学成分的热液，其中就包括铁和硅等元素，这些元素再加上海水中已有的二价铁离子，为条带状铁矿的形成提供了原材料。

到了26亿年前，大气层中的氧含量明显升高，科学家将这一段时间称为大氧化事件。虽然那时大气层的氧含量并不如現在高，但和更早的极度缺氧时期相比，已经有了质的飞跃。在大氧化事件发生的时期内，地球的方方面面都被迅速增加的氧气所改造。比如，对岩石圈来说，目前人们已知的4000多种矿物里，有至少2500种是在大氧化事件之后才有条件形成的，它们作为“砖头”，构建出了地球上的成百上千种岩石。

绝版的沉积方式

氧气的升高对生物圈的影响就更大了。对一些早期的微生物来说，如此高的含氧量是有剧毒的，因为活性氧物质能让这些微生物产生氧化应激反应。与此同时，当时的强紫外线照射等其他环境因素与升高的含氧量发生了协同作用，这些都彻底改变了微生物的生存环境。为了适应新的环境，一部分微生物发生了进化，第一批真核生物诞生了，生命迈出了进化史上的关键一步。

富余的氧气同样也改变了海洋。大量的氧气进入了原本缺氧的海水，让海洋变成了促进氧化反应的温床，随后氧化铁类矿物和硅酸盐开始从海水中析出。由于一些复杂的原因，海洋环境会发生一些周期性的变化，富铁层和贫铁的硅酸盐层会进行有节奏地交替沉积，最终形成了今天人们能够看到的红色和灰色相互交替的条带状铁矿。条带状铁矿的形成在25亿-23亿年前达到顶峰，地质学家们将这一段时间命名为成铁纪。

适宜条带状铁矿生长的环境在19亿年前结束。那时候，一些种类的蓝细菌迅速繁衍，它们在进行光合作用时，会消耗海水中的二价铁离子。因为它们爆炸性地生长，海洋中剩下的二价铁离子基本上被耗尽了。失去了二价铁离子这个重要的原料，条带状铁矿便难以继续形成。从那以后，除了在8亿年前的“第二次雪球地球”期间，因大气氧含量再度骤升而形成过少量的条带状铁矿之外，这种特殊的沉积方式就在地球上消失了。