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띠철성

Banded iron formation
띠철성
퇴적암
Banded iron formation Dales Gorge.jpg
구성.
기본적인산화철, 셰트
이차적인다른.
21억 년 된 북미산 암석으로 독일 작센주 드레스덴에 전시된 띠 모양의 철제 형성을 보여준다.

띠철층(띠철석층(BIFs)이라고도 함)은 산화철층과 철분이 부족셰트층을 번갈아 구성하는 퇴적암의 독특한 단위입니다.그것들은 두께가 수백 미터까지 될 수 있고 수백 킬로미터까지 가로로 뻗을 수 있습니다.이 층들 중 거의 대부분은 선캄브리아 시대이며 지구 바다의 산소화를 기록하는 것으로 생각된다.37억 년 전에 형성된 지구에서 가장 오래된 암석층 중 일부는 띠 모양의 철층과 관련이 있다.

줄무늬 철의 형성은 광합성 시아노박테리아의한 산소 생성의 결과바닷물에서 형성된 것으로 생각된다.산소는 지구의 바다에서 용해된 철분과 결합되어 불용성 산화철을 형성하고, 이 산화철은 침전되어 해저에 얇은 층을 형성했다.각 밴드는 산소 생산의 주기적 변화로 인해 발생하는 바브와 유사합니다.

띠철 지형은 1844년 미시간 북부에서 처음 발견되었다.띠철 층은 전 세계 철 매장량의 60% 이상을 차지하며 현재 채굴된 철광석의 대부분을 제공합니다.대부분의 지형은 호주, 브라질, 캐나다, 인도, 러시아, 남아프리카, 우크라이나, 그리고 미국에서 볼 수 있다.

묘사

남아프리카 공화국 바버턴 그린스톤 벨트의 띠 철제 층

전형적인 띠철은 자철(FeO34) 또는 헤마타이트(FeO23)를 반복하여 얇은 층(두께 수 밀리미터에서 수 센티미터)의 흑색 산화철로 구성되어 있으며,[1][2][3][4] 두께가 비슷한 철분이 부족한 와 번갈아 사용됩니다.단일 띠 철제 층은 두께가 수백 미터까지 되고 수백 킬로미터까지 [5]가로로 연장될 수 있습니다.

띠철 생성은 15% 이상의 철을 포함하는 화학 침전 퇴적암으로 보다 정확하게 정의됩니다.그러나 대부분의 BIF는 철 함량이 더 높으며, 일반적으로 질량은 약 30%입니다. 따라서 암석의 약 절반은 산화철이고 나머지 절반은 [5][6]실리카입니다.BIF의 철은 대략적으로 산화철 형태인 Fe(III)와 환원철 형태인 Fe(II)로 균등하게 나뉩니다. 따라서 Fe(II)/Fe(II+) 비율은 다음과 같습니다.III)는 일반적으로 0.3에서 0.6까지 다양합니다.이는 비율이 0.67인 마그네타이트가 비율이 [4]1인 헤마타이트보다 우세함을 나타냅니다.철퇴적물은 산화철(헤마타이트 및 마그네타이트) 외에 철이 풍부한 탄산염 사이더라이트앙케라이트 또는 철이 풍부한 규산염 미네소타이트그린알라이트를 포함할 수 있다.대부분의 BIF는 철산화물, 실리카 및 미량 [5]탄산염만을 함유하는 화학적으로 단순하지만, 일부는 산화물로 칼슘과 마그네슘이 각각 [7][8]9%와 6.7%까지 함유되어 있습니다.

단수에서 사용할 때 띠철 형성이라는 용어는 방금 설명한 [1]퇴적암을 말합니다.복수의 형태인 띠철 포메이션은 주로 띠철 [9]포메이션으로 이루어진 층서 단위를 지칭하기 위해 비공식적으로 사용됩니다.

잘 보존된 띠 철의 형성은 일반적으로 얇은 셰일층으로 분리된 수 미터 두께의 매크로 밴드로 구성됩니다.차례로 매크로밴드는 수 밀리미터에서 수 센티미터의 두께인 메조반드라고 불리는 특징적인 셰트 층과 산화철 층으로 구성되어 있습니다.셰르트 메소밴드의 대부분은 두께가 1mm 미만인 산화철 마이크로밴드를 포함하고 있는 반면, 철 메소밴드는 상대적으로 특징이 없습니다.BIF는 매우 단단하고 견고하며 밀도가 높은 경향이 있으며, 침식에 대한 내구성이 매우 높고, 매우 낮은 에너지 환경, 즉 비교적 깊은 수심에서는 파동이나 [2]조류에 의해 방해를 받지 않는 매우 높은 거리에 걸쳐 성층화의 세부사항을 보여준다.BIF는 다른 암석과 거의 간섭하지 않으며, 다른 [5]암석에 대해 가로로 기울어지지 않는 뚜렷한 경계가 있는 이산 단위를 형성하는 경향이 있습니다.

Upper Michigan의 띠철 형성 시료 클로즈업

오대호 지역의 띠철층과 서호주의 프레르층은 특성이 다소 다르며 입상철층 또는 GIF로 [7][5]설명되기도 한다.철분 퇴적물은 입상성부터 황산성까지 직경 약 1밀리미터의 이산 입자를 형성하고 있으며, 셰르트 메소밴드에 마이크로밴딩이 결여되어 있습니다.그들은 또한 파문이나 다른 퇴적 구조의 징후와 함께 더 불규칙한 중간 산란을 보여주며, 그들의 중간 산물은 먼 거리를 추적할 수 없다.잘 정의된 분리된 단위를 형성하지만, 이것들은 보통 거칠고 중간 정도의 입자의 상층성 퇴적물(암석의 풍화에 의해 형성된 퇴적물)과 함께 묻힌다.이러한 특징들은 파동 운동으로 인해 방해받는 얕은 물에서 더 높은 에너지 퇴적 환경을 시사한다.그러나 다른 띠 모양의 철제 [7]형태와 유사합니다.

호주산 신생대 띠철의 얇은 단면

띠철의 대부분은 원시 또는 고생대 철이다.그러나 소수의 BIF는 나이가 신생대이며,[12] 보편적이지는 않더라도 종종 [8][10][11]빙하 퇴적물과 관련이 있으며, 종종 빙하 드롭스톤[8]포함하고 있다.또한 헤마타이트가 [10]마그네타이트보다 우세하여 높은 산화 수준을 보이는 경향이 있으며, 일반적으로 약 1%의 [10]소량의 인산염이 함유되어 있습니다.메소밴딩은 종종 빈약하거나 존재하지[13] 않으며 부드러운 침전물 변형 구조가 일반적이다.이것은 매우 빠른 [14]증착을 시사한다.그러나, 오대호의 입상 철층과 마찬가지로, 신생대 발생은 띠 모양의 [8][10][14][4][15][16]철층으로 널리 묘사된다.

띠철의 형성은 대부분의 판네로생대 철석과 구별된다.철석은 비교적 드물고 퇴적분지가 유리산소로 고갈된 해양 무독성 사건에서 퇴적된 것으로 생각된다.철 규산염과 산화물로 구성되지만 눈에 띄는 셰트는 없지만 상당한 함량을 가지고 있어 BIFs에는 [11]부족합니다.

띠철 조성에 대한 어떤 분류 [5]체계도 완전히 인정받지 못했습니다.1954년, Harold Lloyd James는 서로 다른 [1]퇴적 깊이를 나타내는 것으로 추정되는 4개의 암석학적 양상(산화물, 탄산염, 규산염, 황화물)에 기초한 분류를 주장했지만, 이 추측적 모델은 [5]유지되지 않았다.1980년에 고든 A.Gross는 퇴적 유역의 특성에 따라 BIF를 Algoma 타입과 Lake Superior 타입으로 이중으로 분할할 것을 주장했다.알고마 BIF는 그레이왁스 및 기타 화산암과 관련하여 비교적 작은 분지에서 발견되며 화산 중심과 관련이 있는 것으로 가정한다.Superior BIF 호수는 검은 셰일즈, 석영석돌로마이트와 함께 비교적 작은 응회암이나 다른 화산암과 함께 더 큰 분지에서 발견되며 대륙붕[17]형성된 것으로 가정한다.이 분류는 더 널리 받아들여지고 있지만, BIF 자체의 암석이 아니라 퇴적분지의 특성에 전적으로 기초하고 있다는 것을 인식하지 못했기 때문에 혼란이 발생했고, 일부 지질학자들은 그 [2][18]폐기를 주장해 왔다.그러나 알고마 타입과 슈페리어 레이크 타입으로의 분류는 계속 사용되고 있습니다.[19][20]

발생.

지질학 기록상 띠철의 형성이 풍부합니다.컬러는 우세한 타입을 나타냅니다.빨간색 = 오래된 원형, 녹색 = Greater Gondwana형, 파란색 = 입상 철형, 검은색 = 눈덩이 모양의 지구형.Trendall 2002에서 개작.
Banded iron formation is located in Earth
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발생 장소컬러는 우세한 타입을 나타냅니다.옅은 노란색 = 오래된 시생대 형태, 짙은 노란색 = 대 곤드와나 형태, 갈색 = 입상 철 형태, 빨간색 = 눈덩이 모양의 지구 형태.

띠철 층은 거의 전적으로 선캄브리아 시대이며, 대부분의 퇴적물은 고생대 오로시리아 시대(1850 Ma)의 2차 퇴적 피크와 함께 후기 시생대(2800-2500 Ma)로 거슬러 올라간다.초기 시기와 신생대(750Ma)[5][4]에 소량이 퇴적되었다.가장 어린 것으로 알려진 띠철 층은 중국 [16]서부의 초기 캄브리아 층입니다.BIF가 형성되는 과정은 초기 지질시대로 제한되고 선캄브리아 세계의 독특한 조건을 반영할 수 있기 때문에 지질학자들에 [5][4]의해 집중적으로 연구되어 왔다.

줄무늬 철제 층은 전 세계적으로, 모든 대륙의 모든 대륙 방패에서 발견됩니다.가장 오래된 BIF는 그린스톤 벨트와 관련되어 있으며, 가장 오래된 것으로 알려진 Isua Greenstone Belt의 BIF를 포함하며, 추정 연령은 3700 - 3800 [5][21]Ma이다.테마가미[22] 철광상은 2736년부터 2687년까지 5천만 년 동안 형성되어 두께가 60미터(200피트)[23]에 달했다.초기 시조 BIF의 다른 예는 아비티비 그린스톤 벨트, 일간과 필바라 크라톤의 그린스톤 벨트, 발트해 방패, 아마존강, 중국 북부[5]서남아프리카의 크라톤에서 발견된다.

가장 광범위한 띠철 층은 A.F.의 것입니다.Trendall은 Great Gondwana BIFs라고 부릅니다.이것들은 후기 시대로 그린스톤 벨트와는 관련이 없다.그것들은 상대적으로 형성되지 않았고 해머슬리 [24][25][26]산맥과 같은 광범위한 지형 [2]고원을 형성한다.이 철제 띠는 2470~2450Ma에 퇴적되어 있으며,[4][27] 최대 두께가 900m(3,000피트)[7]를 넘어 세계에서 가장 두껍고 광범위하게 분포되어 있습니다.비슷한 BIF는 아마존 크라톤의 카라하스층, 상 프란시스코 크라톤카우 이타비라이트, 남아프리카 공화국의 쿠루만 철층퐁게 철층, 인도[5]물링기리층에서 발견된다.

고생대 띠철 층은 철산맥캐나다 [5]실드의 다른 부분에서 볼 수 있습니다.아이언 산맥은 메사비 산맥, 버밀리온 산맥, 군플린트 산맥, 쿠유나 산맥의 네 가지 주요 퇴적물 집단입니다.모두 애니미키 그룹의 일부이며 [28]2500~1800Ma 사이에 예치되었다.이러한 BIF는 주로 입상 철제 [5]형태입니다.

신생대의 띠 철제 층에는 브라질의 우루쿰, 유콘강의 라피탄, [5]남아프리카의 다마라 벨트가 있습니다.수평 익스텐트는 수십 킬로미터 이하이며 두께는 약 10미터(33피트)[10] 이하인 비교적 크기가 제한되어 있습니다.이것들은 "눈덩이 지구"[2]와 관련된 특이한 해양 무독성 조건 하에서 퇴적된 것으로 널리 알려져 있다.

오리진스

남아프리카 공화국의 바베톤 슈퍼그룹에서 만든 부드러운 형태의 띠 철석을 조각한 재떨이입니다.붉은 층은 시조 광합성시아노박테리아가 물에 용해된 철 성분과 반응하여 불용성 산화철(녹)을 형성하는 산소를 생성하면서 내려왔다.흰색 층은 물에 산소가 없거나 용해된2+ Fe가 일시적으로 [29]고갈되었을 때 침전된 퇴적물입니다.

띠철 생성은 2,400 [30][31]Ma의 대산소 이벤트의 시기에 대한 첫 번째 증거를 제공했다. 프레스톤 클라우드는 지구[32]초기 대기와 해양에 대한 1968년 논문을 통해 BIF의 [5][4]퇴적을 이해하는 데 [33][34]보편적이지는 않더라도 널리 받아들여진 일반적인 프레임워크를 확립했다.

구름은 줄무늬 철의 형성이 산소를 생성하는 광합성을 수행하는 능력을 진화시켰지만 산소포화 환경에서 살기 위해 아직 효소(과산화물 디스튜타아제 등)를 진화시키지 않은 심해의 무독성 철분이 풍부한 물이 시아노박테리아에 의해 광구역을 형성한 결과라고 가정했다.ent. 그러한 유기체는 초기 해양에서 환원 철분인 Fe(II)의 저장고를 통해 신속하게 제거함으로써 산소 폐기물로부터 보호되었을 것이다.광합성에 의해 방출된 산소는 Fe(II)를 철철, Fe(III)로 산화시켰고, Fe(II)는 바닷물 밖으로 침전되어 해저에 [32][30]가라앉았다.

클라우드는 산소에 의한 활성산소 손상으로 인한 시아노박테리아 개체수 변동에 따른 것으로 추정했다.이것은 또한 초기 시생대 퇴적물의 상대적으로 제한된 범위를 설명했습니다.시조 말기의 BIF 퇴적에서 가장 높은 피크는 산소와 함께 살기 위한 메커니즘의 진화의 결과로 생각되었다.이로 인해 자가 독성이 종료되고 시아노박테리아에서 개체수가 폭발적으로 증가하여 감소된 철분 공급이 급격히 고갈되어 대부분의 BIF 증착이 중단되었습니다.그리고 나서 산소가 대기 [32][30]중에 축적되기 시작했다.

Cloud의 원래 모델에 대한 일부 세부 사항은 폐기되었습니다.예를 들어, 선캄브리아 지층의 개선된 연대 측정 결과, 산소 코핑 메커니즘의 진화에 따라 매우 짧은 시간 내에 일어나는 것이 아니라, BIF 증착의 후기 시생대 피크가 수천만 년 동안 퍼져 있었다는 것을 알 수 있었다.하지만, 그의 일반적인 개념은 띠 모양의 철제 [2]층의 기원에 대해 생각하면서 계속해서 형성되고 있다.특히 철분이 풍부한 깊은 바닷물이 철분이 부족한 산소화된 표면층으로 올라간다는 개념은 대부분의 [5][35]퇴적 이론의 핵심 요소로 남아 있다.

1,800[36] Ma 이후에 퇴적된 몇 개의 층은 간헐적으로 낮은 수준의 자유 대기 [37]산소를 나타낼 수 있는 반면, 7억 5천만작은 정점은 가상의 눈덩이 [38]지구와 관련이 있을 수 있다.

형성 과정

셔트 층 내의 마이크로밴드는 산소 생산량의 연간 변동에 의해 생성되는 바브일 가능성이 높습니다.일일 마이크로밴딩은 연간 2m 또는 5km/Ma의 매우 높은 퇴적 속도를 필요로 한다. 다양한 퇴적 모델 및 관련 터프베드의 연령에 대한 민감 고해상도 이온 마이크로프로브(SHRIMP) 추정치에 기초한 퇴적 속도 추정치는 19~270m/Ma의 일반적인 BIF에서 퇴적 속도를 나타낸다.조수 [5]주기에 의해 생성되는 연간 다지류 또는 리듬을 가지고 있다.

클라우드는 환원철 공급이 주기적으로 [30]고갈되면서 메소밴딩이 초기 시아노박테리아에 의한 자가 독성의 결과라고 주장했다.메소밴딩은 또한 2차 구조로 해석되어 원래 침전물에는 존재하지 않지만 [5]침전물을 압축하는 동안 생성된다.또 다른 이론은 메소밴드가 수십 [39]년의 시간 척도에서 감소된 철의 가용성을 변화시키는 중간 해양 능선을 따라 일어나는 활동 펄스에서 비롯되는 일차 구조라는 것입니다.입상 철 생성의 경우, 메소밴드는 얕은 물에서 퇴적물을 윈치하기 때문에 파동 작용이 다른 크기와 조성의 [5]입자를 분리하는 경향이 있다.

띠철 조성이 퇴적되려면 몇 가지 전제 조건이 [13]충족되어야 합니다.

  1. 퇴적분지는 철분이 풍부한 철분을 함유해야 한다.
  2. 이것은 또한 용해된 산소가 있을 때 철 철이 몇 시간 또는 며칠 안에 철로 산화되기 때문에 무독성이라는 것을 의미합니다.이렇게 하면 많은 양의 철이 공급원에서 퇴적지로 운반되는 것을 방지할 수 있습니다.
  3. 물은 황화수소가 풍부하게 함유되어 있어 황철광으로 침전될 수 있으므로 에옥신산염이 되어서는 안 된다.
  4. 퇴적분지 내에는 철의 저장고를 철로 꾸준히 변환하는 산화 메커니즘이 있어야 한다.

환원 철원

열수 통풍구는 철의 감소에 대한 중요한 공급원 중 하나였으며, 철은 나중에 산화되어 띠 모양의 철을 형성했습니다.

퇴적 [5]용지에 자유롭게 순환할 수 있는 충분한 환원 철 공급원이 있어야 한다.철의 그럴듯한 공급원으로는 대양 중앙 능선을 따라 있는 열수 분출구, 바람에 날리는 먼지, 강, 빙하 얼음, 대륙 [13]가장자리로부터의 침출 등이 있다.

환원 철의 다양한 원천의 중요성은 지질학적 시간에 따라 극적으로 변화했을 것이다.이는 BIF가 알고마와 슈페리어 호수형 [40][41][42]퇴적물로 분할된 것에 반영된다.알고마형 BIF는 주로 시대에서 형성되었다.이러한 오래된 BIF는 철의 [4]열원(hydrothermal source)과 일치하는 양의 유로피움 이상을 나타내는 경향이 있습니다.이와는 대조적으로, 슈피리어 호수형 띠철 층은 고생대 시대에 주로 형성되었고, 오래된 알고마형 BIF의 유로피움 이상이 없어 [8][43][4]대륙에서 풍화된 철의 투입량이 훨씬 더 많다는 것을 암시한다.

산소 또는 황화수소가 없음

무독성 바닷물에 황화수소가 없다는 것은 심해로 유입되는 유황속 감소 또는 미생물이 호흡에 산소 대신 황산염을 사용하는 과정인 불산염 환원(DSR) 부족으로 설명할 수 있다.DSR의 산물은 황화수소이며,[31] 황철광으로서 용액의 철을 쉽게 침전시킨다.

띠철 생성의 퇴적을 위한 무독성(exinic)이 아닌 깊은 바다의 요구는 18억 년 전 BIF 퇴적의 종말을 설명하는 두 가지 모델을 제시한다."홀랜드 대양" 모델은 그 당시 심해에서 환원된 철의 수송을 끝낼 수 있을 만큼 충분히 산소가 공급되었다고 제안합니다.하인리히 홀랜드는 고생대와 신생대 BIF 사이에 망간 퇴적물이 없는 것은 심해에서 최소한 약간의 산소가 발생했다는 증거라고 주장한다."캔필드 해양" 모델은 반대로, 심해가 핵산성이 되어 환원 철의 수송이 황철광으로 [31]침전에 의해 차단되었다고 제안한다.

미네소타 북부의 띠철층은 서드베리 분지 충돌로 인한 두꺼운 분출층으로 덮여있다.소행성(지름 10km로 추정)이 약 18억4900만 년 전 깊이 1,000m의 물에 충돌했는데, 이는 BIF 퇴적 중단과 일치한다.컴퓨터 모델에 따르면 충돌 지점에서는 최소 1,000미터, 약 3,000킬로미터 떨어진 곳에서는 100미터 높이의 쓰나미가 발생했다고 한다.충격에 의해 촉발된 거대한 파도와 대형 수중 산사태는 이전에 성층화된 해양의 혼합을 야기하고, 깊은 바다를 산소로 만들고,[36] 충격 직후 BIF 퇴적을 중단시켰다는 주장이 제기되었다.

산화

클라우드는 미생물 활동이 띠철 형성의 퇴적에서 중요한 과정이라고 주장했지만 산소 대 비산소 광합성의 역할은 계속 논의되고 있으며 비생물학적 과정도 제안되고 있다.

산소 광합성
시아노박테리아종 원통배추배율

클라우드의 원래 가설은 철이 물 [30][13]속에 존재하는 분자 산소에 의해 쉽게 산화된다는 것이었다.

42+ Fe + O2 + 102 HO → 4 Fe(OH)3 + 8 H+

산소는 시아노박테리아의 [13]광합성 활동에서 나온다.저산소 [13]조건 하에서 산화율을 50배로 높일 수 있는 호기성 철산화균에 의해 철의 산화가 촉진되었을 수 있다.

비산소 광합성
스코틀랜드에서 철분산화균에 의한 화상.

산소 광합성은 띠철 생성물의 증착을 위한 유일한 생물학적 메커니즘이 아니다.일부 지구 화학자들은 미생물 비산소 [44]광영양에 의한 철의 직접 산화에 의해 띠 철의 형성이 형성될 수 있다고 제안했다.BIFs의 인과 미량 금속의 농도는 철산화세균의 [45]활동을 통한 침전과 일치한다.

그린란드 이스아에서 가장 오래된 띠 철 생성물(3700-3800Ma)의 철 동위원소 비율은 극히 낮은 산소 수준(광대 내 현대2 O 수준의 0.001% 미만)과 Fe(II)[21][13]의 비산소 광합성 산화를 가정하면 가장 잘 설명할 수 있다.

42+ Fe + 112 HO + CO2 + hv → CHO2 + 4 Fe(OH)3 + 8+ H

이를 위해서는 미생물이 호흡 중 산소 대신 Fe(III)를 대체하는 생물학적 과정인 소실철 감소가 아직 [21]확산되지 않았어야 했다.이와는 대조적으로, Lake Superior형 띠철 생성물은 철 동위원소 비율을 나타내며, 이는 이 기간 동안 [46]소실성 철 감소가 크게 증가했음을 시사한다.

또 다른 방법은 혐기성 탈질균에 의한 산화이다.이를 위해서는 미생물에 의한 질소 고정도 [13]활성화되어야 한다.

102+ Fe + 2 NO-3 + 242 HO → 10 Fe(OH)3 + N2 + 18+ H
바이오제닉 메커니즘

띠철 생성에서 유기 탄소의 부족은 BIF [47]증착의 미생물 제어에 반대한다.한편, BIF 증착[5] 개시시에 풍부한 광합성 시아노박테리아와 필바라 크라톤의 [48]띠철 형성내에 있는 셰일즈내의 탄화수소 마커의 화석 증거가 있다.띠철 생성물에 존재하는 탄소는 생물학적 기원의 지표인 광동위원소 C에서 농축된다.원래의 산화철의 상당 부분이 헤마타이트 형태였다면 퇴적물의 탄소는 탈탄산화 [2]반응에 의해 산화되었을 수 있습니다.

623 FeO + C 4434 FeO + CO2

Trendall과 J.G. Blockley는 줄무늬 철의 형성이 선캄브리아 증발암의 [5]특이한 종류일 수 있다는 가설을 제안했지만 나중에 기각했다.제안된 기타 자연발생 프로세스에는 칼륨, [49]K의 방사성 동위원소에 의한 방사성 분해 또는 성층 [47]해양에서 철분이 풍부한 물의 상승과 결합된 세면수의 연간 거래량이 포함된다.

또 다른 공생 메커니즘은 햇빛에 의한 철의 광산화이다.실험실 실험은 이것이 pH와 [50][51]햇빛의 가능한 조건 하에서 충분히 높은 증착 속도를 낼 수 있다는 것을 보여준다.그러나 철이 얕은 열원으로부터 온 것이라면, 다른 실험실 실험에서는 탄산염이나 규산염으로서의 철 철의 침전이 광산화와 [52]심각하게 경쟁할 수 있다는 것을 보여 줍니다.

진단법제네시스

정확한 산화 메커니즘과 상관없이 철이 철로 산화되면 철이 수산화철 겔로 침전될 수 있습니다.마찬가지로 띠철의 실리카 성분은 수화실리카겔로서 [5]침전될 가능성이 있다.수산화철과 실리카겔의 띠철 형성은 퇴적물이 단단한 암석으로 바뀌는 디아제네시스의 한 예이다.

오늘날 BIFs에서 발견되는 것과 거의 동일한 화학 조성을 가진 퇴적물에서 띠 모양의 철이 형성되었다는 증거가 있습니다.해머슬리 산맥의 BIF는 화학적 균질성과 횡방향 균일성을 나타내며, 현재 조성으로 변경되었을 수 있는 전구 암석의 징후는 없다.이것은 원래의 수산화철과 실리카겔의 탈수 및 탈탄소를 제외하고, 디아제네시스는 조성물을 변경하지 않고 원래의 [5]젤의 결정화로 구성되었음을 시사한다.탈탄은 탄소의 부족과 오래된 띠철의 [2]형성에 있어서의 마그네타이트의 우위성을 설명할 수 있다.신생대 BIF의 헤마타이트 함량이 상대적으로 높다는 것은 헤마타이트를 마그네타이트로 [13]환원하기 위해 탄소량이 적다는 것을 암시한다.

그러나 BIF는 다이제네시스 후기에 탄산암이나[53] 열수성[54] 진흙에서 변형되었을 가능성이 있다.2018년 연구결과 BIF에서 탄화탈탄에 의해 자철석이 형성되었다는 증거는 발견되지 않았으며, 이 반응에 의한 사이더라이트의 열분해로 형성되었음을 시사한다.

33 FeCO + HO2 → FeO34 + 3 CO2 + H2

철은 원래 녹록석과 다른 철 규산염으로 침전되었을 수 있다.매크로밴딩은 원래 철 규산염 진흙의 압축 산물로 해석됩니다.이로 인해 사이더라이트가 풍부한 띠가 생성되어 유체 흐름과 마그네타이트 [55]형성을 위한 경로 역할을 했습니다.

산화 대사건

지구 대기 중에 산소(O2)가 축적된다.빨간색과 녹색 선은 추정 범위를 나타내며, 시간은 수십억 년 전(Ga)[31]으로 측정된다.
띠 형성 철 퇴적물은 2단계 시작 시 최고점에 달하고 3단계 시작 시 일시 중지됩니다.

고대 후기 띠철의 퇴적 피크와 오로시리아기의 퇴적 끝은 산소화 대사의 표식으로 해석되어 왔다.24억 5천만 년 전에는 황의 질량에 의존하지 않는 높은 분획(MIF-S)은 산소가 극도로 부족한 대기를 나타낸다.띠철 생성의 피크는 MIF-S 신호의 소실과 일치하며, 이는 24억1천만 년에서 23억5천만 년 전 사이에 대기 중에 산소가 영구적으로 나타난 것으로 해석됩니다.이것은 깊은 무산소층과 얕은 산화층을 가진 성층 해양의 개발을 동반했다.18억 5천만 년 전 BIF의 퇴적 종말은 심해 [31]산화에 기인한다.

눈덩이 지구 가설

미네소타 북동쪽에서 온 네오아르시안 띠철층

1992년까지[56] 희귀한 (젊은) 띠 철 퇴적물은 국소적으로 산소가 고갈되는 비정상적인 상태를 나타낸다고 가정했다.철분이 풍부한 물은 고립된 상태로 형성되어 산소가 함유된 물과 접촉하게 됩니다.눈덩이 지구 가설은 이러한 젊은 퇴적물에 대한 대안적인 설명을 제공했다.눈덩이 같은 지구에서는 대륙, 그리고 아마도 낮은 위도에 있는 바다는 750에서 580 Ma 정도의 심각한 빙하기에 노출되어 자유 산소를 거의 또는 완전히 고갈시켰다.용해된 철분은 산소가 부족한 바다에 축적됩니다(해저 열수 [57]분출구로부터 축적될 수 있습니다).지구의 해빙 이후, 바다는 다시 한번 산소가 되어 철의 [5][4]강수를 야기했다.이 시기의 띠철 층은 주로 Sturtian [58][13]빙하와 관련이 있다.

눈덩이 지구 시대의 띠철 형성을 위한 대체 메커니즘은 빙하로 인한 [60][58]열역전으로 인해 열수 활동 지역 근처[59] 금속이 풍부한 소금물에서 철이 퇴적되었음을 시사합니다.연관된 빙하 퇴적물과 비교한 이러한 BIF의 제한된 범위, 화산 형성과의 관련성, 두께와 면의 변화는 이 가설을 선호한다.이러한 생성 모드는 지구적 무독성 바다를 필요로 하지 않지만, 눈덩이 지구 또는 [60][13]슬러시볼 지구 모형과 일치합니다.

경제 지질학

줄무늬 철광석은 현재 [6]채굴된 철광석의 대부분을 제공한다.전 세계 철 매장량의 60% 이상이 띠철의 형태로 되어 있으며, 그 대부분은 호주, 브라질, 캐나다, 인도, 러시아, 남아프리카, 우크라이나, 미국에서 [40][41]볼 수 있다.

광구마다 BIF라는 이름을 붙였습니다.띠철층이라는 용어는 메사비, 마르케트, 쿠유나, 고제빅, 메노미네 철맥의 광상들이 "재스퍼", "재필라이트", "철을 함유한층" 또는 "타코나이트"로 다양하게 알려진 슈피리어 호수의 철 구역에서 만들어졌다.줄무늬 철제 층은 브라질에서는 "이타바라이트", 남아프리카에서는 "철석",[6] 인도에서는 "BHQ"로 묘사되었다.

띠 철의 형성은 1844년 미시간 북부에서 처음 발견되었고, 이러한 광상의 채굴은 찰스 R.과 같은 BIF의 초기 연구를 촉진시켰다. 히스와 찰스 케네스 [5]레이스입니다메사비 산맥과 쿠유나 산맥의 철광 작업은 증기 과 다른 산업 기계들이 엄청난 양의 광석을 제거할 수 있는 거대광산으로 발전했습니다.처음에 이 광산들은 띠 모양의 철제 층에서 풍화된 헤마타이트와 괴타이트의 큰 층을 이용했고 1980년까지 [61]약 25억 톤의 "천연 광석"이 채굴되었다.1956년에는 미네소타주 배빗 인근의 피터 [62]미첼 광산에서 BIF 자체에서 대규모 상업 생산이 시작되었습니다.미네소타주 생산량은 2016년 연간 4000만t으로 미국 전체 [61]생산량의 75% 수준이다.현지에서는 타코나이트라고 불리는 자철광 띠철을 분쇄하여 강력한 자석으로 분리하여 펠릿화하여 수송 및 [63]제련합니다.

호주, 해머슬리 산맥, Tom Price Mine

제2차 세계대전 이후 철광석은 세계적인 상품이 되었고, 1960년 호주로부터의 철광석 수출 금지가 끝나면서 해머슬리 산맥은 주요 [5][24][25][26]광구가 되었다.이 띠 철제 층은 원래 150,000 평방 킬로미터(58,000 평방 마일)의 면적에 약 300조 미터톤의 [27]철을 포함하고 [4][27]있는 세계에서 가장 두껍고 가장 광범위합니다.호주 [64]철광석 매장량의 80%가 매장돼 있다.매년 [65]1억 미터 톤 이상의 철광석이 그 지역에서 제거된다.

브라질의 이타바리테 띠 철제 지형은 최소 80,000 평방 킬로미터(31,000 평방 마일)에 이르며 [7]두께는 최대 600 미터(2,000 피트)이다.이것들은 쿼드릴라테로 페리페로 또는사각형(Iron Quadrilatero Ferrifero)을 형성하는데, 이것은 선호하는 광석이 BIF에서 [66]풍화된 헤마타이트라는 점에서 미국의 아이언 레인지 광산과 유사하다.Iron Quadrangle로부터의 생산은 브라질이 호주 다음으로 큰 철광석 생산국으로 2007년 12월부터 2018년 [67]5월까지 월평균 139,299톤의 철광석을 수출하는 데 도움이 됩니다.

치다산 노천 철광석 광산, 안산시를 둘러싼 세 개의 큰 구덩이 중 하나

중국 북부 안산의 띠철층에서 광석을 채굴하는 것은 1918년에 시작되었다.1931년 일본이 중국 동북부를 점령했을 때 이들 공장은 일본 소유의 독과점으로 변모했고, 제2차 세계대전 중 이 도시는 중요한 전략적 산업 중심지가 되었다.만주의 총 가공 철 생산량은 1931-32년에 백만 미터톤에 달했다.1942년까지 안산의 쇼와 제철소의 총 생산능력은 연간 3,600,000톤에 달해 세계 [68]주요 철강 중심지 중 하나가 되었다.생산은 1945년 소련의 만주 점령과 그 이후의 중국 내전 동안 심각한 차질을 빚었다.그러나 1948년부터 2001년까지 이 제철소는 2억9천만톤의 철강, 2억8천400만톤의 선철, 1억9천200만톤의 압연강재를 생산했다.2006년 기준 연간 생산능력은 선철 1000만t, 철강 1000만t, 압연강 950만t이다.중국 전체 철광석 매장량의 4분의 1인 약 100억 톤이 [69]안산에 있다.

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레퍼런스

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