絕版了，BIF老鐵

條帶狀鐵礦（攝影：周江）

展品檔案

名稱：條帶狀鐵礦

產地：澳大利亞

地質年代：古元古代，距今約20億年前

簡介：含鐵沉積巖，富鐵層氧化后呈艷麗的紅色，與灰色的硅酸鹽層相間形成條紋狀，所含礦物有赤鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦、石英，可能含有碳酸鹽礦物

BIF，一種含鐵礦物形成的構造（供圖：葉山）

先從水里沉淀

條帶狀鐵礦是一種漂亮的條帶狀分層的沉積巖構造，形成于海洋環境里，由紅色和灰色相間的條帶狀分層結構組成。其中，紅色的是富鐵層，一般由赤鐵礦、磁鐵礦及菱鐵礦等含鐵礦物組成，紅色來自赤鐵礦;而灰色的是一種硅酸鹽層，可以看作是一種特別的石英礦物。氧化鐵層和硅酸鹽層交替出現，組成了這種條帶狀沉積巖。

雖然條帶狀鐵礦廣泛地分布于世界各地，但在今天的海洋里，我們無法找到任何新近形成或正在形成中的條帶狀鐵礦，這表明它們形成于古代的海洋里，那時海洋的條件與今天大不相同。根據推測，條帶狀鐵礦中的富鐵層，是溶解在海水中的二價鐵離子遇到了含氧量較高的海水之后，發生氧化反應而析出的沉淀物;而硅酸鹽層則是溶解在海水中的二氧化硅和大量的氧氣接觸后形成的微晶石英沉淀。

它們的共同點是，這兩種沉積層的形成，都和海水中氧含量的上升密切相關。因此，地質學家們認為，條帶狀鐵礦的出現和地球歷史上的大氧化事件有關，是大海中的二價鐵離子在完成了一段“有氧運動”之后形成的 。

微生物、火山活動……全是“助攻”

在地球誕生之初，原始的大氣層里氧含量極少。34億年前，早期的陸地形成，當時暴露于空氣中的巖石鐵含量普遍較高，風化時會釋放出鐵。由于在地表缺乏足夠的氧氣與之發生反應，鐵會以二價鐵離子的形式溶于水中并進入海洋。大約32億年前，以藍細菌為代表的一些微生物學會了光合作用，并向大氣層釋放氧氣，使早期的大氣成分發生了顯著的變化。又過了2億年，地球上的板塊活動已經啟動，火山開始變得活躍。在海底也有許多火山系統，它們會釋放一些富含各種化學成分的熱液，其中就包括鐵和硅等元素，這些元素再加上海水中已有的二價鐵離子，為條帶狀鐵礦的形成提供了原材料。

到了26億年前，大氣層中的氧含量明顯升高，科學家將這一段時間稱為大氧化事件。雖然那時大氣層的氧含量并不如現在高，但和更早的極度缺氧時期相比，已經有了質的飛躍。在大氧化事件發生的時期內，地球的方方面面都被迅速增加的氧氣所改造。比如，對巖石圈來說，目前人們已知的4000多種礦物里，有至少2500種是在大氧化事件之后才有條件形成的，它們作為“磚頭”，構建出了地球上的成百上千種巖石。

絕版的沉積方式

氧氣的升高對生物圈的影響就更大了。對一些早期的微生物來說，如此高的含氧量是有劇毒的，因為活性氧物質能讓這些微生物產生氧化應激反應。與此同時，當時的強紫外線照射等其他環境因素與升高的含氧量發生了協同作用，這些都徹底改變了微生物的生存環境。為了適應新的環境，一部分微生物發生了進化，第一批真核生物誕生了，生命邁出了進化史上的關鍵一步。

富余的氧氣同樣也改變了海洋。大量的氧氣進入了原本缺氧的海水，讓海洋變成了促進氧化反應的溫床，隨后氧化鐵類礦物和硅酸鹽開始從海水中析出。由于一些復雜的原因，海洋環境會發生一些周期性的變化，富鐵層和貧鐵的硅酸鹽層會進行有節奏地交替沉積，最終形成了今天人們能夠看到的紅色和灰色相互交替的條帶狀鐵礦。條帶狀鐵礦的形成在25億-23億年前達到頂峰，地質學家們將這一段時間命名為成鐵紀。

適宜條帶狀鐵礦生長的環境在19億年前結束。那時候，一些種類的藍細菌迅速繁衍，它們在進行光合作用時，會消耗海水中的二價鐵離子。因為它們爆炸性地生長，海洋中剩下的二價鐵離子基本上被耗盡了。失去了二價鐵離子這個重要的原料，條帶狀鐵礦便難以繼續形成。從那以后，除了在8億年前的“第二次雪球地球”期間，因大氣氧含量再度驟升而形成過少量的條帶狀鐵礦之外，這種特殊的沉積方式就在地球上消失了。