Die mächtigen gebänderten Eisenformationen, englisch: Banded Iron Formation, kurz BIF, zählen zu den ältesten geologischen Formationen. Sie sind etwa zwei bis 3,4 Milliarden Jahre alt. Das Alter der Erde schätzt man auf circa 4,6 Milliarden Jahre.
Die auffällige Wechselschichtung von Eisenoxid und Siliziumdioxid findet man vor allem in Südafrika und Australien, also auf den Schildgebieten der Kontinente. Hier findet man die Ur-Gesteine aus den Anfängen der Erdgeschichte. Damit stammen die Bändererze aus dem Erdzeitalter Proterozoikum.
Die Erdzeitalter und die frühe Entwicklungsgeschichte der Erde
Die geologische Zeittabelle gliedert die Erdgeschichte hierarchisch und teilt sie zeitlich ein. Der älteste Zeitabschnitt der Erdgeschichte, das Hadaikum, wird als vorgeologische Ära bezeichnet und ist geprägt durch die Formungsprozesse der Erde.
Zum Ende des Hadaikums war die Erdatmosphäre noch sauerstofffrei und es existierte keine schützende Ozonschicht. Vulkanausbrüche brachten Kohlenstoffdioxid und Wasser in die Atmosphäre ein, so dass sich relativ früh Regen bilden konnte, der sich in Tümpeln sammelte. In ihnen entstand an der Grenze zum nächsten Zeitalter, dem Archaikum, das erste Leben. Damit entwickelte sich das Leben auf der Erde – gemessen am gesamten Erdalter - relativ früh. Allerdings beschränkte sich das urzeitliche Leben eine sehr lange Zeitspanne von zirka 3 Millionen Jahre auf Bakterien und Mikroben. Bei den ältesten bislang gefundenen Chemofossilien handelt es sich um fadenförmige Blaualgen, die Cyanobakterien.
Klassische Theorie zur Entstehung der BIFs
Die einzelligen Cyanobakterien erzeugten durch Fotosynthese Sauerstoff, der sich mit zweiwertigem Eisen zu unlöslichem Eisenoxid verband und so die mächtigen Erzlagerstätten am Grund des Ur-Ozeans bildete. Unbestritten ist, dass das zweiwertige Eisen zur Ablagerung oxidiert wurde. Bislang nahm man an, dass diese Oxidation durch Sauerstoff erfolgte, den die Cyanobakterien durch ihren Stoffwechsel als Nebenprodukt bildeten. Der Sauerstoff wurde somit in dem Gestein gebunden. Doch neuere Forschungen zeigen, dass zum Zeitpunkt der BIF-Bildung fast gar kein Sauerstoff in der Atmosphäre vorhanden war.
Eisenoxidierende Bakterien im Ur-Ozean bilden BIFs
Nach aktuellem Forschungsstand sollen im Ur-Ozean lebende eisenoxidierende Bakterien voranging an der Entstehung der Bändererze beteiligt gewesen sein. Sie oxidierten das zweiwertige Eisen ohne Sauerstoff, allein durch Lichtenergie zu dreiwertigem Eisen. Die alternierende Bänderung der Gesteinsformation erklärt sich durch Temperaturschwankungen. Denn die Oxidation erfolgt nur in einem bestimmten Temperaturbereich. Sinkt die Temperatur, werden keine Eisenoxide mehr gebildet. Stattdessen fällt in einer chemischen Reaktion das im Wasser gelöste Siliziumdioxid als festes Silikat aus. Steigt die Temperatur, so werden die Eisenbakterien wieder aktiv und bilden die nächste Schicht der eisenhaltigen Minerale. Hierzu zählen unter anderem Magnetit und Hämatit. Mit den Temperaturschwankungen lässt sich somit die charakteristische Wechsellagerung von Eisenoxid- und Silikatmineralien erklären.
Quellen:
- scinexx.de: Rätsel der Bändererze gelöst? (13.10.2009)