Древний атмосферный кислород обнаружен в месторождениях железной руды

Фото из открытых источников

Как образуются некоторые из самых загадочных месторождений железной руды в геологии? Этот вопрос занимает геологические науки уже более века. Международная исследовательская группа под руководством доктора Стефана Петерса из Института анализа изменений биоразнообразия имени Лейбница (LIB) обнаружила, что крупные месторождения железной руды содержат следы кислорода, унаследованного от древней атмосферы Земли. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что насыщение атмосферы кислородом посредством фотосинтеза сыграло решающую роль в формировании этих месторождений.

Это дает новое объяснение образованию так называемых железооксидно-апатитовых месторождений, которые являются одними из важнейших мировых источников железа и редкоземельных элементов. Одновременно они устанавливают связь между развитием атмосферы Земли, эволюцией фотосинтезирующей жизни и формированием ключевых минеральных ресурсов.

«Мы показали, что месторождения оксида железа и апатита содержат кислород, некогда поступавший из древней атмосферы. Это свидетельствует о том, что ассимиляция древних солей магмой и обогащение атмосферы Земли кислородом сыграли ключевую роль в формировании этих месторождений», — объясняет Штефан Петерс, руководитель отдела минералогии Музея природы Гамбурга при LIB.

Используя высокоточный изотопный анализ кислорода, исследователи изучили магнетит из месторождений железной руды в Швеции и других регионах мира. При этом они обнаружили необычную особенность: часть кислорода образовалась не непосредственно из магмы, а из древних соляных отложений. Эти так называемые эвапориты миллиарды лет назад поглотили и сохранили кислород из атмосферы. Когда позже они были поглощены поднимающейся магмой, они обеспечили кислород, который окислил железо, тем самым способствуя образованию месторождений руды.

Впервые в исследовании установлена связь между образованием этих крупных месторождений полезных ископаемых и эволюцией атмосферы Земли, а также появлением фотосинтезирующих микроорганизмов.

«Это довольно захватывающая история: эти месторождения железной руды, вероятно, никогда бы не существовали без фотосинтеза», — объясняет Питерс.

Результаты показывают, что насыщение атмосферы кислородом не только способствовало развитию сложной жизни, но и повлияло на формирование важных месторождений железной руды. Кроме того, измерения демонстрируют, что изменения в атмосфере за миллиарды лет до сих пор можно обнаружить в горных породах.

Открытие было сделано с помощью высокоточного анализа так называемых тройных изотопов кислорода. Этот метод позволяет проследить происхождение кислорода на протяжении миллиардов лет и выявить даже мельчайшие изотопные различия.