Эволюция накопления железа в истории Земли

Аннотация

Введение: Особенности железонакопления в истории Земли рассматривались в работах Н. М. Страхова (1963), Б. М. Михайлова и др. (1984), В. Т. Фролова (1999), В. Н. Холодова (2005), А. Д. Савко (2008) и других. Вместе с тем появившиеся за последние годы новые данные по масштабной концентрации этого металла в гипергенных, осадочных и вулканогенно-осадочных месторождениях, его запасам и ресурсам, генезису и роли органики при этом позволяют расширить наши представления об эволюции железонакопления во времени, что является целью настоящей статьи. Методика исследований и фактичекский материал: Основные объёмы накопленных железных руд сосредоточены в корах выветривания (КВ), осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморфогенно-осадочных образованиях. Поэтому использовались формационный, фациальный, палеогеографический, сравнительно-литологический и стадиальный методы их изучения. В основу фактического материала для настоящей статьи положены данные из трехтомника «Историческая минерагения», в которой приводятся сведения о более 5000 значимых месторождений различных полезных ископаемых, в том числе и несколько сотен по железным рудам. Данные о мировых запасах железана 2021 год заимствованы из сводки геологической службы США (USGS) Результаты исследований и их обсуждение: В докембрийской истории Земли было три ярко выраженных этапа формирования джеспилитов – неоархейский (в течение 2.8‒2.5 млрд лет), палеопротерозойский (в течение 2.5‒2.3 млрд лет) и неопротерозойский (в течение 720‒635 млн лет). В первый этап формирование концентраций железа происходило в морских бассейнах зеленокаменных поясов. Оно поступало из эндогенных источников, а его руды залегают в эффузивно-осадочных толщах. Общие запасы руд этого возраста составляют первые десятки миллиардов тонн. В палеопротерозойский (раннекарельский) этап образование железорудных месторождений было на территории протоплатформ суперконтинента Кенорленд за счет железа, поступавшего из КВ в источниках сноса. В анаэробных условиях на поверхности суши растворимое Fe+2 переносилось в морские бассейны. Там оно при воздействии кислорода, генерируемого цианобионтами, переводилось в Fe+3 и осаждалось на дно в виде его оксида. Так сформировались самые масштабные в Мире месторождения металла с запасами в сотни миллиардов тонн. После Великого окислительного события (2.3 млрд лет) формирование полосчатых железистых кварцитов (BIF формация) прекратилось, поскольку в атмосфере появился свободный кислород, переводивший железо в неподвижную форму в оксиде. Оно возобновилось после более миллиарда лет в условиях ледникового климата с формированием специфических руд в тиллитах. В конце эона, в криогении, при чередовании оледенений и межледниковий, существовали глубокие аноксидные рифтовые бассейны, образованные при распаде суперконтинента Родинии. Их воды из-за разложения органики были заражены сероводородом. В них Fe+3 переходил в Fe+2. В межледниковые эпохи связь рифтовых бассейнов с Мировым океаном восстанавливалась. Его воды привносили О2, который окислял железо, переводя его в осадок. В нем имеются включения эрратического материала, поступавшего из тающих плавучих льдов. К этому этапу относят огромные скопления джеспилитов Эль Мутун, Боливия с 40 млрд т руды. Общие запасы железа этой эпохи с основным минералом гематитом – первые сотни миллиардов тонн. В фанерозое, в отличие от докембрия с его накоплением железа в отдалённых частях палеоводоёмов, оно смещается в прибрежно-морские зоны и на сушу. В морях, реже в лагунах и озерах, образуются оолитовые руды лотарингского типа, сложенные гидрогетитом, шамозитом, сидеритом и гидрогематитом. На суше железо накапливается в породах КВ в виде гематита (мартита, железной слюдки), гидрогематита, гетита, гидрогетита сидерита, магнетита. Анализ распределения запасов железа в фанерозое показал, что его накопление происходило в эпохи выравнивания территорий и теплого гумидного климата, интенсивного корообразования на суше и ослабленного приноса терригенного вещества в морские бассейны. Такие условия были в раннем силуре (Северная Америка), позднем девоне-раннем карбоне (Восточная Европа), юре (Западная Европа, Австралия), кайнозое (страны с тропическим и субтропическим климатами). Особенно масштабной была последняя эпоха, когда накопилась большая часть разведанных БЖР в КВ. Значительны запасы и руд лотарингского типа. Они только в Западно-Сибирском железорудном бассейне по разным источникам составляют порядка 400‒900 млрд тонн. И тот факт, что во многих случаях промышленность предпочитает докембрийские руды, объясняется возможностью получения из железистых кварцитов дешевых концентратов, содержащих более 60 % железа, практически лишённых вредных примесей. Заключение: Железные руды в большинстве своём являются типичными экзогенными полезными ископаемыми, сформированными под влиянием различных тектонических, палеогеографических и биохимических факторов. Эволюция железонакопления имеет пульсационно-направленный тренд с ярко выраженными эпохами рудообразования. В архее аккумуляции железных руд тяготели к зеленокаменным поясам, в палеопротерозое – к протоплатформам, в неопротерозое – к рифтогенным впадинам, в фанерозое – к платформам. Руды докембрия представлены преимущественно породами формации BIF, фанерозоя – КВ и оолитовой. Со временем эволюционировали и минерально-петрографические типы руд. Если для архея и палеопротерозоя характерны гематит-магнетитовые руды BIF, неопротерозоя – гематитовые GIF, то для фанерозоя гематитовые, гидрогематитовые, гетитовые, гидрогетитовые для КВ и оолитовые гематит-шамозит-сидеритовые лотарингского типа.