Banded iron formation

A sedimentary rock that was commonly deposited during the Precambrian. It was probably laid down as a colloidal iron-rich chemical precipitate, but in its present compacted form it consists typically of equal proportions of iron oxides (hematite or magnetite) and silica in the finely crystalline form of quartz known as chert. Its chemical composition is 50% silicon dioxide (SiO2) and 50% iron oxides (Fe2O3 and Fe3O4), to give a total iron content of about 30%. Banding is produced by the concentration of these two chemical components into layers about 1–5 cm (1/2–2 in.) thick; typical banded iron formation consists of pale silica-rich cherty bands alternating with black to dark red iron-rich bands (Fig. 1). These contrasting layers are sharply defined, so that the rock has a striped appearance; banded iron formation is normally a hard, tough rock, highly resistant both to erosion and to breaking with a hammer.

Folded banded iron formation from the Ord Range, Western Australia. The distance between top and bottom...

Fig. 1 Folded banded iron formation from the Ord Range, Western Australia. The distance between top and bottom of the polished face of the sample is about 15 cm (6 in.). Chert jasper bands alternate with dark magnetite-rich bands. The thin pale layers of irregular thickness are bands of asbestiform amphibole, now replaced by silica, to give the semiprecious material “tiger-eye.” (Photo courtesy of John Blockley)

Varieties and nomenclature

Historically, different names were applied to banded iron formations in different regions. The itabirites of Brazil, the ironstones of South Africa, and the banded hematite quartzites of India are now generally identified as banded iron formations. The iron formations of the Lake Superior area ranges (such as Marquette, Gogebic, Cuyuna, Mesabi, and Gunflint), which were the first to be systematically described, are a special case. In these the banding is usually coarser and less regular, and much of the constituent material consists of fine (1–2 mm) rounded grains of both silica and iron oxides, giving rise to the name granule or pelletal iron formation; the extensive banded iron formations of Labrador are also of this type. This rock is sometimes called taconite by mining engineers.

Global distribution and ages

Banded iron formation occurs in the Precambrian of all continents. The larger individual occurrences lie mainly in the southern continents and include the Carajas and Minas Gerais banded iron formations of Brazil, the Transvaal Supergroup banded iron formations of South Africa, and the Hamersley Group banded iron formation of northwestern Australia (Fig. 2). All of these are individually larger than such Northern Hemisphere banded iron formations as those of North America (Labrador and the Lake Superior ranges), Ukraine (Krivoi Rog), west Africa (Mauritania and Liberia), India (Bababudan), and China (An Shan). While banded iron formations are generally restricted to the Precambrian, more specifically they range in age from about 3800 million years ago (Ma; Isua, Greenland) to less than 1000 Ma (Rapitan, western Canada; Damara Belt, Namibia; Urucum, Brazil). An exceptional banded iron formation also occurs in rocks of Devonian age (350 Ma) in the Altai area of Kazakhstan. Although banded iron formation deposition took place intermittently throughout this vast time range, banded iron formation was particularly abundant, and formed individually larger deposits, between about 2500 Ma and 2000 Ma.

Associated rocks, deposit dimensions, and band continuity

Banded iron formation may be stratigraphically associated in the same depositional basin with a variety of other sedimentary rock types, such as shale, sandstone, and carbonate (dolomite), as well as with volcanic rocks. However, in any one basin, banded iron formation tends to be concentrated in one or two stratigraphic levels, rather than being deposited repetitively throughout the life of the basin. Individual banded iron formations may be as thin as a few meters or over a kilometer thick, and may be traceable along their bedding from distances of one hundred to several hundred kilometers. The minimum depositional area of the Hamersley Group banded iron formations of northwestern Australia has been shown to be 150,000 km2 (58,000 mi2), and the banded iron formations have a total thickness of 700 m (2300 ft). Some thin (about 0.2–2.0 mm) repeated laminae, or microbands, of these banded iron formations have been shown to extend continuously over the whole area of the basin. It has been proposed that each microband, composed of an iron-rich and an iron-poor layer, represents a single year of deposition, and this hypothesis has now been shown to be consistent with the rate of banded iron formation deposition in the basin measured by isotope geochronology.

Origin

The mechanism of formation of most common sedimentary rocks, such as sandstone or limestone, is evident from observation of identical materials now being deposited. However, banded iron formation is not now occurring. A model for its origin must therefore be built up from the application of basic physical and chemical principles to detailed observation of its structure and composition. Early hypotheses mostly appealed to such concentrated sources of iron as local volcanic activity, or iron-rich river discharges resulting from an unusual Precambrian weathering regime. But recent studies suggest that the deposition of even very large banded iron formations could have been precipitated from ocean water containing as little as 10 parts per million iron, with about 30% of this precipitated each year from the water of local offshore basins. In the early Precambrian, when the oxygen content of the atmosphere and oceans was very low, upwelling could have provided an abundant supply of dissolved ferrous iron, leached from ocean-floor volcanic rocks. Seasonal oxidation by photosynthesizing algae in the near-surface water provides a credible precipitation mechanism, and the resultant insoluble ferric precipitate would have accumulated on the basin floor in periods of tectonic stability. This process may have provided a major sink for the oxygen produced by the earliest photosynthesizers, which would have lacked biochemical mechanisms to survive in an oxidizing environment, and whose biological productivity would have been restricted by the need to dispose of the oxygen they produced. The abundance of banded iron formation in the 2500–2000-Ma period may be related to the development of such mechanisms, while the later decrease in abundance probably reflects the fall of ocean water iron concentration to its present low level.

Economic importance

The world's iron and steel industry is based almost exclusively on iron ores associated with banded iron formation. Banded iron formation itself may be the primary ore, from which hematite or magnetite is concentrated after crushing. But the main ore now mined globally is high-grade (greater than 60% iron) material that formed within banded iron formation by natural leaching of its silica content.

Bibliography

* P. W. U. Appel and G. L. La Berge (eds.), Precambrian Iron-Formations, Theophrastus Publications, Athens, 1987

* H. D. Holland and A. F. Trendall (eds.), Patterns of Change in Earth Evolution, Springer-Verlag, Berlin, 1984

* A. F. Trendall and J. G. Blockley, Iron formations of the Precambrian Hamersley Group of Western Australia, with special reference to crocidolite, Western Australia Geol. Surv. Bull., no. 119, 1970

* A. F. Trendall and R. C. Morris (eds.), Iron-Formation: Facts and Problems, Developments in Precambrian Geology 6, Elsevier, Amsterdam, 1983

* alifazeli_pnu@yahoo.com = egeology.blogfa.com

شکلگیری آهن نواری

فهرست مندرجات [ مخفی شود ]


-
انواع و نامگذاری
-
توزیع جهانی و سنین
-
سنگ همراه است، ابعاد سپرده، و تداوم باند
-
منشاء
-
اهمیت اقتصادی
- کتابشناسی

نوعی سنگ رسوبی است که معمولا در طول پرکامبرین سپرده شد . این احتمالا به عنوان یک رسوب شیمیایی کلوئیدی غنی از آهن گذاشته شد، اما در فرم فشرده خود آن را به طور معمول شامل نسبت مساوی از اکسید آهن ( هماتیت و مگنتیت ) و سیلیکا در قالب بطور عالی یا ظریف یا ریز کریستالی کوارتز شناخته شده به عنوان چرت . ترکیب شیمیایی آن 50 ٪ دی اکسید سیلیکون (SiO2) و 50 ٪ اکسید آهن ( Fe2O3 و نانو ذرات Fe3O4 ) ، برای دادنمقدار کل آهن در حدود 30٪ است. پیوند با غلظت اجزاء شیمیایی این دو به لایه های حدود 1-5 سانتی متر ( 1/2-2 اینچ) ضخامت تولید ، تشکیل آهن نواری معمولی شامل رنگ پریده باند cherty غنی از سیلیکا متناوب با سیاه و سفید به قرمز تیره غنی از آهن باند ( شکل 1 ) . این لایه های متضاد به شدت تعریف شده است، به طوری که سنگ ظاهر راه راه ؛ شکلگیری آهن نواری است که به طور معمول سخت ، سنگ سخت، بسیار مقاوم در برابر هر دو به فرسایش و به شکستن با چکش .
تاشو شکلگیری آهن نواری از محدوده ORD ، استرالیای غربی . فاصله بین بالا و پایین ...

شکل 1 خورده شکلگیری آهن نواری از محدوده ORD ، استرالیای غربی . فاصله بین بالا و پایین چهره جلا نمونه در حدود 15 سانتی متر ( 6 اینچ) است. چرت یشم باندهای متناوب با باندهای تاریک غنی از مگنتیت . لایه نازک رنگ پریده ضخامت نامنظم باند آمفیبول آزبست ، در حال حاضر که توسط سیلیکا جایگزین ، برای دادن مواد نیمه قیمتی " ببر چشم . " ( عکس . حسن نیت ارائه میدهد جان Blockley )

افزودن به ' تصاویر ذخیره شده من '
انواع و نامگذاری

از لحاظ تاریخی ، نام های مختلف به تشکیلات آهن نواری در مناطق مختلف به کار گرفته شد . itabirites برزیل، ironstones های آفریقای جنوبی ، و کوارتزیت هماتیت نواری هند در حال حاضر به طور کلی به عنوان شکلگیری آهن نواری شناخته شده است. تشکیلات آهن از محدوده دریاچه منطقه برتر ( مانند خاتم ، Gogebic ، Cuyuna ، Mesabi ، و Gunflint ) ، که برای اولین بار به طور سیستماتیک توصیف شده بودند ، یک مورد خاص است . در این نوارها معمولا درشت تر و کمتر به طور منظم ، و بسیاری از مواد تشکیل دهنده شامل خوب ( 1-2 میلی متر) دانه های گرد سیلیس و اکسیدهای آهن ، و ظهور به گرانول نام یا تشکیل pelletal آهن ، آهن گسترده نواری تشکل لابرادور از این نوع هستند . این سنگ است که گاهی اوقات taconite توسط مهندسین معدن نامیده می شود.
توزیع جهانی و سنین

شکلگیری آهن نواری در پرکامبرین از همه قاره ها رخ می دهد. ظهور فردی بزرگتر دروغ عمدتا در قاره های جنوبی و شامل Carajas و میناس Gerais نواری سازند آهن از برزیل، ترانسوال Supergroup نواری سازند آهن آفریقای جنوبی ، و Hamersley گروه نواری تشکیل آهن از شمال غربی استرالیا (شکل 2) . همه این ها به صورت جداگانه بزرگتر از چنین شمالی نیمکره از شکلگیری آهن نواری به عنوان کسانی که از آمریکای شمالی ( لابرادور و محدوده دریاچه برتر ) ، اوکراین ( ROG Krivoi ) ، غرب آفریقا ( لیبریا و موریتانی ) ، هند ( Bababudan ) است ، و چین ( شان ) . در حالی که تشکیلات آهن نواری به طور کلی به پرکامبرین محدود شده است ، به طور خاص آنها در سن از حدود 3800 میلیون سال پیش (MA ؛ Isua ، گرینلند) تا کمتر از 1000 کارشناسی ارشد ( Rapitan ، غرب کانادا ، کمربند Damara ، نامیبیا ، Urucum ، برزیل ) است. شکلگیری آهن نواری استثنایی نیز در سنگها سن دونین ( 350 MA) در منطقه آلتایی قزاقستان رخ می دهد . اگرچه تشکیل رسوب آهن نواری متناوب در سراسر این محدوده زمانی گسترده صورت گرفت ، تشکیل آهن متحد به خصوص فراوان بود ، و به صورت جداگانه تشکیل سپرده بزرگتر، بین حدود 2500 میلی آمپر و 2000 ما .
سنگ همراه است، ابعاد سپرده، و تداوم باند

شکلگیری آهن نواری را ممکن است stratigraphically در همان حوضه رسوبی با انواع دیگر نوع سنگ رسوبی، مانند شیل، ماسه سنگ، و کربنات ( دولومیت ) ، و همچنین با سنگ های آتشفشانی در ارتباط است . با این حال ، در هر یک از حوضه ، سازند آهن نواری تمایل دارد در یک یا دو سطح چینه شناسی متمرکز شده است، به جای اینکه مکرر در طولزندگی از حوضه سپرده شده است . فردی تشکیلات آهن نواری ممکن است به عنوان نازک به عنوان چند متر و یا بیش از یک کیلومتر ضخامت ، و ممکن است در کنار بستر خود را از فاصله صد تا چند صد کیلومتر قابل ردیابی است . نشان داده شده است که حداقل منطقه رسوبی از گروه Hamersley از شکلگیری آهن نواری از شمال غربی استرالیا به 150،000 km2 است ( 58،000 mi2 ) ، و تشکیلات آهن نواری به ضخامت 700 متر ( 2300 فوت ) . برخی از نازک ( حدود 0.2-2.0 میلی متر ) بار تکرار شده laminae ، یا microbands ، این تشکیلات آهن نواری نشان داده شده است به طور مداوم به گسترش بیش از مساحت کل حوضه . پیشنهاد شده است که هر microband ، متشکل از یک غنی از آهن و یک لایه فقیر از آهن ، نشان دهنده یک سال از رسوب ، و این فرضیه را در حال حاضر نشان داده شده است که مطابق با نرخ رسوب تشکیل آهن نواری در حوزه اندازه گیری توسط ایزوتوپ باستان شناسی زمین است .
منشاء

مکانیسم تشکیل سنگهای رسوبی رایج ترین، مانند ماسه سنگ و یا سنگ آهک ، آشکار است از مشاهده مواد یکسان اکنون در حال سپرده است. با این حال ، سازند آهن نواری است که در حال حاضر اتفاق می افتد نیست. بنابراین ،مدل برای منشاء آن باید از استفاده از اصول فیزیکی و شیمیایی اساسی به مشاهده دقیق از ساختار و ترکیب آن ساخته می شود. فرضیه های اولیه اغلب به چنین منابع متمرکز از آهن به عنوان فعالیت های آتشفشانی محلی ، یا ترشحات غنی از آهن رودخانه ناشی ازهوازدگی پرکامبرین رژیم غیر معمول به دادگاه تجدید نظر . اما مطالعات اخیر نشان می دهد کهرسوب سازندهای آهن نواری حتی بسیار بزرگ می تواند از آب اقیانوس که حاوی کمتر از 10 قسمت در میلیون آهن ، با حدود 30 ٪ از این رسوب شده است هر سال از آب حوضه های دریایی محلی رسوب . درپرکامبرین اوایل ، زمانی که میزان اکسیژن اتمسفر و اقیانوس ها بسیار کم بود، بالا آمدن می تواند یک منبع فراوان از آهن آهن محلول ارائه شده، شسته شده از سنگ های آتشفشانی کف اقیانوس . اکسیداسیون فصلی با فوتوسنتز جلبک در آب های نزدیک به سطح فراهم می کند مکانیزم بارش معتبر ، و حاصل رسوب آهن نامحلول در کف حوضه در دوره های ثبات تکتونیکی انباشته است . این فرایند ممکن است یک مخزن بزرگ برای اکسیژن تولید شده توسط اولین photosynthesizers ، که فاقد مکانیسم های بیوشیمیایی برای زنده ماندن در یک محیط اکسید کننده ، و که بهره وری بیولوژیکی آنها می شده اند نیاز به دور از اکسیژن که آنها تولید محدود شده است ارائه شده است. فراوانی از شکلگیری آهن نواری در دوره 2500-2000 -MA ممکن است به توسعه چنین مکانیسم هایی مربوط می شود ، در حالی که بعد از آن در کاهش فراوانی احتمالا منعکس کننده کاهش غلظت آهن آب اقیانوس به حال حاضر سطح پایین خود است .
اهمیت اقتصادی

آهن و صنعت فولاد در جهان است که تقریبا به طور انحصاری در سنگ معدن آهن در ارتباط با شکلگیری آهن نواری است. شکلگیری آهن نواری به خودی خود ممکن است سنگ اولیه ، که از آن هماتیت و مگنتیت پس از خرد کردن متمرکز شده است . اما سنگ معدن اصلی در حال حاضر در سراسر جهان استخراج مواد درجه بالا ( بیشتر از 60 ٪ آهن) که در داخل شکلگیری آهن نواری توسط آبشویی طبیعی میزان سیلیکا در آن تشکیل شده است .
الک فرانسیس Trendall .
کتاب شناسی

* PWU اپل و لا Berge از GL ( ع ) ، پرکامبرین آهن سازند ، انتشارات تئوفراستوس ، آتن، 1987
* HD هلند و از AF Trendall ( ع ) ، الگوهای تغییر در تکامل زمین ، اسپرینگر - ورلاگ ، برلین ، 1984