Kronika Vesmíru (15) – Banded Iron Formations a raná mineralogická diverzifikace

Po vzniku kontinentů, oceánů a prvních mikroskopických forem života končí archejský eon a Země prochází další významnou proměnou. Poprvé v historii planety začíná život výrazně ovlivňovat geologii – a geologie na oplátku ovlivňuje život.

Toto je éra Banded Iron Formations (BIF) neboli pruhovaných železných formací – jedněch z nejdůležitějších hornin v dějinách Země.

Banded Iron Formations jsou vrstevnaté horniny, které se skládají z pravidelně se střídajících vrstev:

• Červenohnědého oxidu železa (hematit a magnetit)
• Světlého křemene (chertu)

Tyto pruhy mohou být jen několik milimetrů silné, ale celé formace dosahují stovky metrů tloušťky. Největší ložiska najdeme v Austrálii, Jižní Africe, Brazílii a Kanadě. Jsou to největší zásoby železa na Zemi – dodnes těžíme železo právě z těchto prastarých hornin.

Jak vznikaly?

Před 3,8 až 2,4 miliardami let byly oceány prakticky bez kyslíku (anoxické), ale bohaté na rozpuštěné železo (Fe²⁺), které bylo vyplavováno z hydrotermálních průduchů a vulkánů.

Klíčovou roli sehrály cyanobakterie — organizmy schopné oxygenní fotosyntézy, které jako odpad produkovaly kyslík. V tomto dílu se zaměřujeme na geologický důkaz (pruhované vrstvy v horninách). Samotný mechanismus fotosyntézy probereme v dílu 18, globální dopad na atmosféru pak v dílu 19.

Když se tento kyslík dostal do vody bohaté na železo, došlo k chemické reakci:

• Železo se oxidovalo (Fe²⁺ -> Fe³⁺)
• Oxidované železo bylo nerozpustné a vysráželo se na mořské dno

Tím vznikaly pravidelné pruhy. Periodické střídání vrstev souviselo se sezónními změnami aktivity cyanobakterií nebo s kolísáním chemických podmínek v oceánech.

Hazenova 5. fáze mineralogické evoluce

Robert Hazen (koukněte taky na náš článek o jeho skvělé knize Story of Earth) tyto pruhované železné formace označuje jako klíčovou fázi ve vývoji minerálů na Zemi. Železo, které bylo dříve rozpuštěné v oceánech, se začalo masivně ukládat jako nové minerály. Tím výrazně vzrostla mineralogická rozmanitost planety.

Význam pro život

Toto období představuje první velký konflikt mezi životem a geologií:

• Kyslík produkovaný cyanobakteriemi byl pro většinu tehdejších anaerobních organismů jed — první lokální ekologické krize v oceánech.
• Globální masové vymírání anaerobů a přechod atmosféry probereme až v dílu 19 (Velká oxidační událost).

Zároveň ale kyslík umožnil vznik nových typů metabolizmu a připravil půdu pro budoucí komplexnější život.

Shrnutí

Během této epochy se stalo něco převratného:

• Život poprvé výrazně přetvořil chemii planety.
• Oceány se zbavily přebytečného železa.
• Začala se formovat oxidační atmosféra (i když velký nárůst kyslíku přijde až později).
• Vznikly obrovské zásoby železa, které dodnes využíváme.

Země přestávala být jen geologickou planetou. Stávala se biogeochemickou planetou, kde život a horniny začaly spolu intenzivně interagovat.

V dalším díle se vrátíme k nejtěžší otázce vědy — jak přesně vznikl první živý organismus. Až potom prozkoumáme fotosyntézu a Velkou oxidační událost, které BIFy předznamenaly.