【导读】
条带状铁建造的成因一直存在争议。近日《地质学》期刊发表文章，对西澳大利亚铁矿群的岩石进行钐-钕同位素分析，发现下层熔岩溢流玄武岩和
铁建造
底部页岩位于同一条等时线上，年龄约为34.2亿年，表明两者具有共同的起源，可能是
条带状铁建造的铁源
。研究人员推测，火山喷发将大量铁元素带入海洋，形成富铁页岩，随后在特定氧化还原环境和微生物活动作用下，页岩中的铁被溶解、迁移并再次沉淀，最终形成了巨大的
条带状铁建造
。
条带状铁建造（BIF）是一种独特的沉积岩，由富铁层和富硅层交替组成，是前寒武纪时期（Precambrian）地球上重要的铁矿资源。它们记录了早期地球海洋化学和大气环境的信息，对理解地球早期生命演化也至关重要。长期以来，科学家们对 BIF 的成因提出了多种假说，其中最主要的两种观点认为其铁来源分别为深海热液喷口和火山活动。
这项新研究聚焦于西澳大利亚铁矿群（W-IOG），它保存了极其完整的古太古代（Paleoarchean）地质历史记录，为研究 BIF 成因提供了绝佳场所。研究人员对该地区的岩石进行了详细的岩石学、地球化学和同位素分析，特别是对布鲁克曼铁矿及其上下地层——下页岩（Lower Shale）和上页岩（Upper Shale）进行了对比研究。
研究的关键在于一种名为钐-钕（Sm-Nd）同位素测年法的运用。这种方法可以用来确定岩石的年龄以及其来源。结果显示，下层熔岩溢流玄武岩（Lower Lava flood basalts）和其上方的下层页岩位于同一条 Sm-Nd 等时线上，表明它们具有相同的年龄和物质来源——约 34.2 亿年前。这意味着这些富含铁的下层页岩很可能源于火山喷发带来的物质沉积。更重要的是，下层页岩的钕同位素组成与上覆的 BIF 非常相似，却与更晚期形成的上页岩以及该地区其他古老的变质岩（Old Metamorphic Tonalite，OMTG）截然不同。这有力地证明了 BIF 的铁并非直接来自深海热液喷口或其他古老岩石，而是来自下层页岩，最终指向火山喷发。
研究人员推测，在距今约 34.2 亿年前，大规模的火山喷发将巨量的铁元素带入海洋，这些铁元素与其他沉积物一起形成了富铁的下层页岩。随后，在地球早期独特的氧化还原环境和微生物活动的影响下，下层页岩中的铁元素被溶解、迁移并再次沉淀，最终形成了规模巨大的 BIF。
在距今约 34 亿年前的古太古代，地球大气中的氧气含量远低于现在。BIF 的形成与大气氧含量密切相关，其巨大的规模暗示着当时大气氧含量可能存在显著波动，并非此前认为的始终保持极低水平。
此外，上下页岩不同的钕同位素组成也反映了地壳物质来源的变化。下层页岩的物质主要来自高度亏损的地幔源，而上页岩的物质则来自亏损程度较低的地幔源，这种转变可能与当时的地壳构造运动，例如穹隆和盆地的形成有关。
参考文献
：
Jordan K. Wright
,
Asish R. Basu
,
Yogmaya Shukla; Flood basalt origin for Earth’s largest Paleoarchean banded iron formation.
Geology
2024; doi:
https://doi.org/10.1130/G52728.1
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