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縞状鉄鉱層（BIF、縞状鉄鉱石層とも呼ばれる）は、酸化鉄と鉄分に乏しいチャートの層が交互に重なった特徴的な堆積岩層である。厚さは数百メートルにも達し、横方向には数百キロメートルに及ぶ。これらの地層はほぼ全て先カンブリア時代のものであり、地球の海洋の酸素化を記録していると考えられている。地球最古の岩石層の一部は、約37億年前（Ma）に形成され、縞状鉄鉱層と関連している。
縞状鉄鉱層は、光合成を行うシアノバクテリアによる酸素生成の結果として海水中で形成されたと考えられている。酸素は地球の海洋に溶け込んだ鉄と結合して不溶性の酸化鉄を形成し、それが沈殿して海底に薄い層を形成した。それぞれの縞模様は年縞に似ており、酸素生成の周期的な変動によって生じたものである。
縞状鉄鉱層は、 1844年にミシガン州北部で初めて発見されました。縞状鉄鉱層は世界の鉄埋蔵量の60%以上を占め、現在採掘されている鉄鉱石の大部分を供給しています。これらの鉱床は、オーストラリア、ブラジル、カナダ、インド、ロシア、南アフリカ、ウクライナ、アメリカ合衆国に多く存在します。
典型的な縞状鉄鉱層は、銀色から黒色の酸化鉄（磁鉄鉱（Fe 3 O 4）または赤鉄鉱（Fe 2 O 3 ） ）の薄い層（厚さ数ミリメートルから数センチメートル）が、鉄分に乏しいチャート（しばしば赤色）の層と交互に重なり、厚さはほぼ同じである。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 1つの縞状鉄鉱層は、厚さが数百メートルに達し、横方向に数百キロメートルに及ぶこともある。[ 5 ]
縞状鉄鉱層は、より正確には、鉄を15% 以上含む化学的に沈殿した堆積岩として定義されます。しかし、ほとんどの BIF は鉄の含有量が高く、通常は質量で約 30% なので、岩石のおよそ半分が酸化鉄で、残りの半分がシリカです。[ 5 ] [ 6 ] BIF 中の鉄は、より酸化された三価鉄(Fe(III)) とより還元された二価鉄(Fe(II)) にほぼ均等に分配されるため、Fe(III)/Fe(II+III) の比率は通常 0.3 ～ 0.6 になります。これは、比率が 1 である赤鉄鉱よりも、比率が 0.67 である磁鉄鉱が優勢であることを示しています。[ 4 ]鉄の堆積物には、酸化鉄 (赤鉄鉱と磁鉄鉱) に加えて、鉄に富む炭酸塩である菱鉄鉱とアンケライト、または鉄に富む珪酸塩であるミネソタ石とグリーナライトが含まれている場合があります。ほとんどの BIF は化学的に単純で、鉄酸化物、シリカ、微量の炭酸塩しか含まれていませんが、[ 5 ]一部には、それぞれ酸化物として最大 9% と 6.7% のカルシウムとマグネシウムが相当量含まれています。[ 7 ] [ 8 ]
単数形の場合、縞状鉄鉱層という用語は、先ほど説明した堆積岩相を指します。[ 1 ]複数形の縞状鉄鉱層群は、主に縞状鉄鉱層からなる地層単位を指す非公式な表現として使用されます。[ 9 ]
保存状態の良い縞状鉄鉱層は、通常、数メートルの厚さのマクロバンドが薄い頁岩層によって隔てられて構成されています。マクロバンドは、数ミリメートルから数センチメートルの厚さのチャートと酸化鉄の互層（メソバンドと呼ばれる）で構成されています。チャートのメソバンドの多くは、厚さが1ミリメートル未満の酸化鉄のミクロバンドを含み、一方、鉄のメソバンドは比較的特徴がありません。BIFは非常に硬く、丈夫で、密度が高いため、侵食に対する抵抗力が非常に高く、広範囲にわたって層理の微細な構造が見られることから、非常に低エネルギーの環境、つまり波の動きや流れの影響を受けない比較的深い水中で堆積したと考えられます。[ 2 ] BIFは他の岩石タイプと指状に交わることはまれで、他の岩石タイプに横方向に移行しない、境界が明確な独立したユニットを形成する傾向があります。[ 5 ]
五大湖地域の縞状鉄鉱層と西オーストラリアのフレール層は、性質がやや異なり、粒状鉄鉱層またはGIFと呼ばれることもあります。[ 7 ] [ 5 ]これらの鉄鉱層の堆積物は粒状から卵状で、直径約1ミリメートルの個々の粒子を形成し、チャートのメソバンドには微細な縞模様がありません。また、リップルやその他の堆積構造の痕跡を伴う、より不規則なメソバンドを示し、メソバンドを遠くまで追跡することはできません。これらは明確に区別できる独立したユニットを形成しますが、これらは通常、粗粒から中粒の砕屑性堆積物（岩石の風化によって形成された堆積物）と互層をなしています。これらの特徴は、波の動きによって乱された浅い水域における、よりエネルギーの高い堆積環境を示唆しています。しかし、それ以外は他の縞状鉄鉱層に似ています。[ 7 ]
縞状鉄鉱層の大部分は始生代または古原生代のものである。しかし、少数の縞状鉄鉱層は新原生代のものであり、氷河堆積物と関連していることが多く、[ 8 ] [ 10 ] [ 11 ]普遍的ではないにしても、[ 12 ]氷河ドロップストーンを含むことが多い。[ 8 ]また、赤鉄鉱が磁鉄鉱よりも優勢で、酸化度が高い傾向があり、[ 10 ]通常、リン酸塩を少量（質量比で約1%）含む。[ 10 ]中縞模様は乏しいか存在しないことが多く、[ 13 ]軟質堆積物の変形構造がよく見られる。これは非常に急速な堆積を示唆している。[ 14 ]しかし、五大湖の粒状鉄鉱層と同様に、新原生代の産出物は縞状鉄鉱層として広く記述されている。[ 8 ] [ 10 ] [ 14 ] [ 4 ] [ 15 ] [ 16 ]
縞状鉄鉱層は、顕生代の鉄鉱石のほとんどとは異なります。鉄鉱石は比較的まれで、堆積盆地の遊離酸素が枯渇した海洋無酸素事変で堆積したと考えられています。鉄鉱石は、目立ったチャートを含まず、鉄ケイ酸塩と鉄酸化物から構成されていますが、縞状鉄鉱層にはないリンを多く含んでいます。[ 11 ]
縞状鉄鉱層の分類体系は、完全に受け入れられたものはありません。[ 5 ] 1954年、ハロルド・ロイド・ジェームズは、堆積深度の違いを表すと考えられる4つの岩相（酸化物、炭酸塩、珪酸塩、硫化物）に基づく分類を提唱しましたが、[ 1 ]この推測モデルは成り立ちませんでした。[ 5 ] 1980年、ゴードン・A・グロスは、堆積盆地の特性に基づいて、縞状鉄鉱層をアルゴマ型とスペリオル湖型の2つに分類することを提唱しました。アルゴマ型の縞状鉄鉱層は、比較的小さな盆地でグレイワッケやその他の火山岩と関連して見られ、火山中心部と関連していると考えられています。スペリオル湖型の縞状鉄鉱層は、より大きな盆地で黒色頁岩、石英岩、ドロマイトと関連して見られ、凝灰岩やその他の火山岩は比較的少なく、大陸棚で形成されたと考えられています。[ 17 ]この分類はより広く受け入れられているが、それが堆積盆地の特性に基づいており、縞状鉄鉱層自体の岩相に基づいているわけではないという認識の欠如が混乱を招き、一部の地質学者はこれを放棄することを提唱している。[ 2 ] [ 5 ]しかし、アルゴマ型とスペリオル湖型への分類は引き続き使用されている。[ 18 ] [ 19 ]
縞状鉄鉱層はほぼ例外なく先カンブリア時代のもので、堆積物の大部分は後期始生代（2800～2500 Ma）に遡り、古原生代オロシリアン期（1850 Ma）に二次的な堆積のピークが見られます。少量は前期始生代と新原生代（750 Ma）にも堆積しました。[ 5 ] [ 4 ]最も新しい既知の縞状鉄鉱層は、中国西部の前期カンブリア時代の地層です。 [ 16 ] BIFの形成過程は地質学的に初期に限られているようで、先カンブリア時代の世界の特異な条件を反映している可能性があるため、地質学者によって集中的に研究されてきました。[ 5 ] [ 4 ]
縞状鉄鉱層は世界中で、あらゆる大陸のすべての大陸楯状地で見られます。最も古い縞状鉄鉱層はグリーンストーンベルトに関連しており、最も古いとされるイスア・グリーンストーンベルトの縞状鉄鉱層が含まれます。その推定年代は3700～3800 Maです。 [ 5 ] [ 20 ]テマガミ[ 21 ]の縞状鉄鉱床は2736～2687 Maの5000万年かけて形成され、厚さは60メートル（200フィート）に達しました。[ 22 ]始生代初期の縞状鉄鉱層のその他の例は、アビティビ・グリーンストーンベルト、イルガルンおよびピルバラ・クラトンのグリーンストーンベルト、バルト楯状地、アマゾン、中国北部、南アフリカおよび西アフリカのクラトンで見られます。[ 5 ]
最も広範囲に分布する縞状鉄鉱層は、AF Trendall がグレートゴンドワナBIF と呼ぶものに属します。これらは始生代後期のもので、グリーンストーン ベルトとは関連していません。比較的変形を受けておらず、ハマーズリー レンジなどの広大な地形的高原を形成しています。[2 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]ここの縞状鉄鉱層は 2470 ～ 2450 Ma に堆積し、世界で最も厚く広範囲に分布しており、[ 4 ] [ 26 ]最大厚さは900 メートル (3,000 フィート)を超えます。[ 7 ]同様の BIF は、アマゾン クラトンのカラジャス層、サンフランシスコ クラトンのカウエ イタビリテ、南アフリカのクルマン鉄鉱層とペンゲ鉄鉱層、インドのムラインギリ層で見られます。[ 5 ]
古原生代の縞状鉄鉱層は、アイアンレンジやカナダ楯状地の他の地域で見られる。[ 5 ]アイアンレンジは、メサビレンジ、バーミリオンレンジ、ガンフリントレンジ、クユナレンジの4つの主要な鉱床群である。これらはすべてアニミキーグループの一部であり、2500～1800 Maの間に堆積した。[27] これらの縞状鉄鉱層は、 主に粒状鉄鉱層である。[ 5 ]
新原生代の縞状鉄鉱層には、ブラジルのウルクム、ユーコン準州のラピタン、南アフリカのダマラベルトなどがある。[ 5 ]これらの地層は比較的規模が小さく、水平方向の広がりは数十キロメートル以下、厚さは約10メートル（33フィート）以下である。[ 10 ]これらは「スノーボールアース」に関連する異常な無酸素海洋条件下で堆積したと広く考えられている。[ 2 ]
縞状鉄鉱層は、 24億年前の大酸化イベントの時期に関する最初の証拠の一部を提供しました 。[ 29 ] [ 30 ]プレストン・クラウドは、1968年の地球の初期大気と海洋に関する論文で、BIFの堆積を理解するための一般的な枠組みを確立しました。[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 5 ] [ 4 ]
クラウドは、縞状鉄鉱層は、酸素を生成する光合成を行う能力を進化させたものの、酸素のある環境で生きるための酵素（スーパーオキシドジスムターゼなど）をまだ進化させていないシアノバクテリアが生息する光合成層に、深海の無酸素で鉄分に富んだ水が湧き上がった結果であると仮定した。このような生物は、初期の海洋における還元型二価鉄（Fe(II)）の貯蔵庫を介して酸素の急速な除去により、自身の酸素の老廃物から保護されていたと考えられる。光合成によって放出された酸素は、Fe(II)を三価鉄（Fe(III)）に酸化し、不溶性の酸化鉄として海水から沈殿して海底に沈んだ。[ 31 ] [ 29 ]
クラウドは、縞模様は酸素によるフリーラジカル損傷によるシアノバクテリアの個体数の変動によって生じたと示唆した。これはまた、始生代初期の堆積物の比較的限られた範囲を説明するものでもある。始生代末期の縞状鉄鉱層（BIF）堆積の大きなピークは、酸素と共に生きるためのメカニズムの進化の結果であると考えられた。これにより自己中毒が終わり、シアノバクテリアの個体数が爆発的に増加し、還元鉄の残りの供給が急速に枯渇し、ほとんどのBIF堆積が終わった。その後、大気中に酸素が蓄積し始めた。[ 31 ] [ 29 ]
クラウドの元のモデルの詳細の一部は放棄されました。たとえば、先カンブリア時代の地層の年代測定の改善により、後期始生代の縞状鉄鉱層堆積のピークは、酸素対応メカニズムの進化に続く非常に短い期間に起こったのではなく、数千万年にわたって広がっていたことが示されています。しかし、彼の一般的な概念は、縞状鉄鉱層の起源についての考え方を形作り続けています。[ 2 ]特に、還元鉄を豊富に含む深海水が、鉄の少ない酸素化された表層に湧昇するという概念は、ほとんどの堆積理論の重要な要素となっています。[ 5 ] [ 34 ]
1,800 Ma以降に堆積したわずかな地層[ 35 ]は、断続的に大気中の遊離酸素濃度が低いことを示している可能性があり[ 36 ] 、 7億5000万年前の小さなピークは、仮説上のスノーボールアースに関連している可能性がある[ 37 ] 。
チャート層内の微細な縞模様は、酸素生成の年間変動によって生じた年縞である可能性が最も高い。日周的な微細縞模様の形成には、年間2メートルまたは5 km/Maという非常に高い堆積速度が必要となる。様々な堆積モデルに基づく堆積速度の推定値と、関連する凝灰岩層の年代を高感度高解像度イオンマイクロプローブ（SHRIMP）で推定した結果から、典型的な縞状鉄鉱層（BIF）の堆積速度は19～270 m/Maであり、これは年縞または潮汐サイクルによって生じたリズム岩と一致する。 [ 5 ]
プレストン・クラウドは、メソバンドは還元鉄の供給が周期的に枯渇したため、初期のシアノバクテリアによる自己中毒の結果であると提唱した。[ 29 ]メソバンドは、堆積物が最初に堆積した時には存在せず、堆積物の圧縮中に生成された二次構造であるとも解釈されている。[ 5 ]別の理論では、メソバンドは、数十年の時間スケールで還元鉄の利用可能性を変化させる中央海嶺に沿った活動のパルスによって生じる一次構造であるとされている。[ 38 ]粒状鉄鉱床の場合、メソバンドは浅い水域での堆積物の選別によるものとされ、そこでは波の作用によって異なるサイズと組成の粒子が分離される傾向がある。[ 5 ]
縞状鉄鉱層が堆積するためには、いくつかの前提条件を満たす必要がある。[ 13 ]
堆積盆地へ自由に循環できる還元鉄の十分な供給源がなければならない。[ 5 ]鉄の供給源としては、中央海嶺沿いの熱水噴出孔、風で運ばれる塵、河川、氷河、大陸縁辺からの浸透などが考えられる。 [ 13 ]
還元鉄のさまざまな供給源の重要性は、地質時代を通じて劇的に変化してきたと考えられます。これは、縞状鉄鉱層（BIF）がアルゴマ型とスペリオル湖型鉱床に分けられることに反映されています。[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]アルゴマ型BIFは主に始生代に形成されました。これらの古いBIFは、鉄の熱水源と一致する正のユーロピウム異常を示す傾向があります。 [ 4 ] 対照的に、スペリオル湖型縞状鉄鉱層は主に古原生代に形成され、古いアルゴマ型BIFのユーロピウム異常を欠いており、大陸から風化した鉄の流入がはるかに多かったことを示唆しています。[ 8 ] [ 42 ] [ 4 ]
無酸素海洋水中に硫化水素が存在しないことは、深海への硫黄流入量の減少、あるいは微生物が呼吸のために酸素の代わりに硫酸塩を利用するプロセスである異化硫酸還元（DSR）の欠如によって説明できる。DSRの生成物は硫化水素であり、硫化水素は鉄を溶液から容易に沈殿させて黄鉄鉱とする。[ 30 ]
縞状鉄鉱層の堆積には無酸素状態であるが、硫化水素を帯びた深海ではないことが必要であることから、18億年前に縞状鉄鉱層の堆積が終わったことを説明する2つのモデルが考えられる。「ホランド海洋」モデルは、その時点で深海が十分に酸素化され、還元鉄の輸送が停止したと提唱している。ハインリッヒ・ホランドは、古原生代と新原生代の縞状鉄鉱層の間の休止期間中にマンガン鉱床が存在しないことは、深海が少なくともわずかに酸素化されていた証拠であると主張している。「キャンフィールド海洋」モデルは、これとは逆に、深海が硫化水素を帯びた深海になり、還元鉄の輸送が黄鉄鉱として沈殿することで阻害されたと提唱している。[ 30 ]
ミネソタ州北部の縞状鉄鉱層は、サドベリー盆地衝突による厚い噴出物層に覆われている。18億4900万年前、縞状鉄鉱層の形成が中断した時期と重なる約10km （6.2マイル）の深さの海に小惑星（直径約10km （6.2マイル）と推定）が衝突した。コンピューターモデルによると、この衝突により、衝突地点で少なくとも1000m （3,300フィート）の高さの津波が発生し、約3000km （1,900マイル）離れた地点でも100m （330フィート）の高さの津波が発生したと推定されている。この衝突によって引き起こされた巨大な波と大規模な海底地滑りにより、それまで成層していた海が混合し、深海が酸素化され、衝突直後に縞状鉄鉱層の形成が停止したと考えられている。[ 35 ]
クラウドは、縞状鉄鉱層の堆積において微生物の活動が重要なプロセスであると主張したが、酸素発生型光合成と無酸素型光合成の役割については依然として議論が続いており、非生物起源のプロセスも提唱されている。
クラウドの当初の仮説は、二価鉄は水中に存在する分子状酸素によって単純な方法で酸化されるというものであった。[ 29 ] [ 13 ]
酸素はシアノバクテリアの光合成活動から得られる。[ 13 ]二価鉄の酸化は好気性鉄酸化細菌によって促進された可能性があり、これらの細菌は低酸素条件下で酸化速度を50倍に増加させることができる。[ 13 ]
酸素発生型光合成は、縞状鉄鉱層の堆積における唯一の生物起源メカニズムではない。一部の地球化学者は、縞状鉄鉱層は微生物の無酸素光合成生物による鉄の直接酸化によって形成される可能性があると示唆している。[ 43 ] BIF中のリンと微量金属の濃度は、鉄酸化細菌の活動による沈殿と一致している。[ 44 ]
グリーンランドのイスアにある最古の縞状鉄鉱層（3700～3800 Ma）の鉄同位体比は、極めて低い酸素レベル（光合成層における現代のO 2レベルの0.001%未満）とFe(II)の無酸素光合成酸化を仮定することで最もよく説明できる。[ 20 ] [ 13 ]
これは、微生物が呼吸時に酸素の代わりにFe(III)を使用する生物学的プロセスである異化鉄還元がまだ広く普及していなかったことを示している。[ 20 ]対照的に、スペリオル湖型の縞状鉄鉱層は、この期間に異化鉄還元が大きく拡大したことを示唆する鉄同位体比を示している。[ 45 ]
別の経路としては、嫌気性脱窒細菌による酸化がある。これには、微生物による窒素固定も活発に行われている必要がある。 [ 13 ]
縞状鉄鉱層に有機炭素が存在しないことは、BIF堆積の微生物による制御に反する。[ 46 ]一方、BIF堆積開始時に光合成を行うシアノバクテリアが豊富に存在していたことの化石証拠[ 5 ]や、ピルバラクラトンの縞状鉄鉱層内の頁岩に炭化水素マーカーが存在することの証拠がある。 [ 47 ]縞状鉄鉱層に存在する炭素は、生物起源の指標となる軽同位体12Cが濃縮されている。元の酸化鉄の大部分が赤鉄鉱の形であった場合、堆積物中の炭素は脱炭酸反応によって酸化された可能性がある。[ 2 ]
トレンダルとJGブロックリーは縞状鉄鉱層が先カンブリア時代の特殊な蒸発岩の一種であるという仮説を提唱したが、後にこれを否定した。[ 5 ]他 の非生物的プロセスとしては、カリウムの放射性同位体40Kによる放射線分解[ 48 ]や、成層した海洋における鉄分を多く含む水の湧昇と盆地水の年間循環の組み合わせ[ 46 ]などが挙げられる。
別の非生物的メカニズムは、太陽光によるFe(II)の光化学的酸化である。実験室実験では、pHと太陽光の条件が想定される範囲内で、これが十分に高い沈着速度を生み出す可能性があることが示唆されている。 [ 49 ] [ 50 ]しかし、鉄が浅い熱水源から来た場合、他の実験室実験では、炭酸塩またはケイ酸塩としての二価鉄の沈殿が光酸化と深刻な競合を起こす可能性があることが示唆されている。[ 51 ]
酸化の正確なメカニズムに関わらず、二価鉄が三価鉄に酸化されたことにより、鉄が水酸化第二鉄ゲルとして沈殿したと考えられる。同様に、縞状鉄鉱層のシリカ成分は含水シリカゲルとして沈殿したと考えられる。[ 5 ]水酸化鉄とシリカゲルが縞状鉄鉱層に変化することは、堆積物が固い岩石に変化する続成作用の一例である。
縞状鉄鉱層は、現在見られる縞状鉄鉱層とほぼ同じ化学組成の堆積物から形成されたという証拠がある。ハマーズリー山脈の縞状鉄鉱層は、化学的に非常に均質で横方向に均一であり、現在の組成に変化した可能性のある前駆岩の存在は示されていない。これは、元の水酸化第二鉄とシリカゲルの脱水と脱炭酸を除いて、続成作用は組成を変化させず、元のゲルの結晶化から成り立っていた可能性が高いことを示唆している。[ 5 ]脱炭酸作用は、古い縞状鉄鉱層における炭素の欠如と磁鉄鉱の優勢を説明できるかもしれない。[ 2 ]新原生代の縞状鉄鉱層における赤鉄鉱の含有量が比較的高いことは、それらが非常に速く堆積し、大量のバイオマスを生成しないプロセスを経て堆積したことを示唆しており、そのため赤鉄鉱を磁鉄鉱に還元する炭素がほとんど存在しなかった。[ 13 ]
しかし、BIFは続成作用の後期段階で炭酸塩岩[ 52 ]または熱水泥[ 53 ]から変化した可能性がある。2018年の研究では、BIF中の磁鉄鉱が脱炭酸によって形成されたという証拠は見つからず、菱鉄鉱の熱分解反応によって形成されたと示唆されている。
鉄はもともとグリーナライトやその他の鉄ケイ酸塩として沈殿した可能性がある。マクロバンディングは、元の鉄ケイ酸塩泥の圧縮の産物と解釈される。これにより、流体の流れと磁鉄鉱の形成の経路となる菱鉄鉱に富む帯が生成された。[ 54 ]
後期始生代の縞状鉄鉱層の堆積のピークと、オロシリアン期の堆積の終了は、大酸化イベントの指標として解釈されてきた。24億5000万年前より前は、硫黄の質量非依存性分別（MIF-S）の度合いが高いことから、極めて酸素の少ない大気であったことが示唆される。縞状鉄鉱層の堆積のピークは、MIF-Sシグナルの消失と一致しており、これは24億1000万年前から23億5000万年前の間に大気中に酸素が恒常的に出現したことを示唆していると解釈される。これに伴い、深層の無酸素層と浅層の酸化層を持つ成層海洋が発達した。18億5000万年前の縞状鉄鉱層の堆積の終了は、深海の酸化に起因すると考えられている。[ 30 ]
1992年まで[ 55 ]、まれな後期（若い）縞状鉄鉱床は、酸素が局所的に枯渇した異常な状況を表していると考えられていました。鉄分を多く含む水が孤立して形成され、その後、酸素を含む水と接触したと考えられていました。スノーボールアース仮説は、これらの若い鉱床に対する別の説明を提供しました。スノーボールアースの状態では、大陸、そしておそらく低緯度の海は、7億5000万年前から5億8000万年前頃に厳しい氷河期に見舞われ、遊離酸素がほぼ完全に枯渇しました。その後、溶存鉄が酸素の少ない海洋に蓄積しました（おそらく海底熱水噴出孔から）。[ 56 ]地球の融解後、海は再び酸素を含み、鉄の沈殿を引き起こしました。[ 5 ] [ 4 ]この時期の縞状鉄鉱床は、主にスターティアン氷河期に関連しています。[ 57 ] [ 13 ]
スノーボールアース時代の縞状鉄鉱層の形成に関する別のメカニズムとして、氷河による熱的転覆により、熱水活動が活発なリフトゾーン付近の金属に富む塩水から鉄が堆積したという説がある[ 58 ] 。 [ 59 ] [ 57 ]これらの縞状鉄鉱層が関連する氷河堆積物に比べて範囲が限られていること、火山性堆積物との関連性、厚さや相の変動は、この仮説を支持する。このような形成様式は、地球規模の無酸素海洋を必要とせず、スノーボールアースモデルまたはスラッシュボールアースモデルのいずれとも一致する。[ 59 ] [ 13 ]
縞状鉄鉱層は、現在採掘されている鉄鉱石の大部分を供給している。[ 6 ]世界の鉄埋蔵量の60%以上が縞状鉄鉱層の形で存在し、そのほとんどはオーストラリア、ブラジル、カナダ、インド、ロシア、南アフリカ、ウクライナ、米国で見られる。[ 39 ] [ 40 ]
さまざまな鉱山地区が、縞状鉄鉱層（BIF）に独自の名称を付けました。「縞状鉄鉱層」という用語は、スペリオル湖の鉄鉱地区で造語されたもので、メサビ、マルケット、クユナ、ゴゲビック、メノミニー鉄鉱層の鉱床は、「ジャスパー」、「ジャスピライト」、「鉄鉱層」、またはタコナイトとも呼ばれていました。縞状鉄鉱層は、ブラジルでは「イタバライト」、南アフリカでは「鉄鉱石」、インドでは「BHQ」（縞状赤鉄鉱石英岩）と表現されました。[ 6 ]
縞状鉄鉱層は1844年にミシガン州北部で初めて発見され、これらの鉱床の採掘が、チャールズ・R・ヴァン・ハイスやチャールズ・ケネス・レイスらによる縞状鉄鉱層の初期の研究を促した。[ 5 ]メサビ山脈とクユナ山脈での鉄採掘作業は、蒸気ショベルやその他の工業機械で大量の鉱石を取り除ける巨大な露天掘り鉱山へと発展した。当初、鉱山では縞状鉄鉱層から風化してできた赤鉄鉱と針鉄鉱の大きな層が利用され、1980年までに約25億トン（2.5 × 10⁹ロングトン、2.8 × 10⁹ショートトン）のこの「天然鉱石」が採掘された。 [ 60 ] 1956年までに、ミネソタ州バビット近郊のピーター・ミッチェル鉱山で縞状鉄鉱層自体からの大規模な商業生産が始まった。[ 61 ] 2016年のミネソタ州の鉱石精鉱生産量は年間4,000万トン（3,900万ロングトン、4,400万ショートトン）で、これは米国の総生産量の約75%に相当します。 [ 60 ]地元ではタコナイトとして知られる磁鉄鉱を豊富に含む縞状鉄鉱層は粉末に粉砕され、強力な磁石で磁鉄鉱が分離され、出荷と製錬のためにペレット化されます。[ 62 ]
鉄鉱石は第二次世界大戦後に世界的な商品となり、1960年にオーストラリアからの鉄鉱石輸出禁止が解除されると、ハマーズリー山脈は主要な鉱山地帯となった。[ 5 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]ここの縞状鉄鉱層は世界で最も厚く、最も広範囲に及んでおり、[ 4 ] [ 26 ]元々は15万平方キロメートル（5万8000平方マイル）の面積を覆い、約3000億トン（3.0 × 10¹¹ロングトン、3.3 × 10¹¹ショートトン）の鉄を含んでいた。[ 26 ]この山脈には、オーストラリアで確認されている鉄鉱石埋蔵量の80パーセントが含まれている。[ 63 ]毎年1億トン（9800万ロングトン、1億1000万ショートトン）以上の鉄鉱石がこの鉱床から運び出されている。 [ 64 ]
ブラジルのイタバリテ縞状鉄鉱層は少なくとも80,000平方キロメートル（31,000平方マイル）を覆い、厚さは最大600メートル（2,000フィート）に達する。[ 7 ]これらはクアドリラテロ・フェリフェロまたはアイアン・クアドラングルを形成しており、好ましい鉱石が縞状鉄鉱層から風化した赤鉄鉱であるという点で、米国のアイアン・レンジ鉱山に似ている。[ 65 ]アイアン・クアドラングルからの生産により、ブラジルはオーストラリアに次ぐ第2位の鉄鉱石生産国となり、2007年12月から2018年5月までの月平均輸出量は139,299トン（137,099ロングトン、153,551ショートトン）となっている。 [ 66 ]
中国北部の鞍山では、縞状鉄鉱層からの鉱石採掘が1918年に始まった。1931年に日本が中国東北部を占領すると、これらの製鉄所は日本所有の独占企業となり、この都市は第二次世界大戦中に重要な戦略的工業拠点となった。満州における加工鉄の総生産量は、1931年から1932年にかけて100万トン（98万ロングトン、110万ショートトン）に達した。1942年までに、鞍山の昭和製鉄所の総生産能力は年間360万トン（350万ロングトン、400万ショートトン）に達し、世界有数の鉄鋼中心地となった。[ 67 ] 1945年のソ連による満州占領とそれに続く中国内戦の間、生産は深刻な混乱に見舞われた。しかし、1948年から2001年にかけて、製鉄所は2億9000万トン（2億9000万ロングトン、3億2000万ショートトン）の鉄鋼、2億8400万トン（2億8000万ロングトン、3億1300万ショートトン）の銑鉄、1億9200万トン（1億8900万ロングトン、2億1200万ショートトン）の圧延鋼板を生産した。 2006年時点の年間生産能力 銑鉄10,000,000 t (9,800,000 ロングトン、11,000,000 ショートトン) 、鋼10,000,000 t (9,800,000 ロングトン、11,000,000 ショートトン) 、圧延鋼9,500,000 t (9,300,000 ロングトン、10,500,000 ショートトン) が鞍山にあります。中国の鉄鉱石埋蔵量全体の4分の1、約10,000,000,000 t (9.8 × 10 9ロングトン、1.1 × 10 10ショートトン)が鞍山にあります。[ 68 ]
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