新研究显示，古代的微生物可能在引发大规模火山活动中起到了重要作用。美国莱斯大学的最新研究指出，带状铁质地层是一种由氧化铁组成的沉积岩，具有令人惊叹的焦橙色、黄色、银色、棕色和蓝黑色地层，可能是地球历史上一些最大规模火山爆发的催化剂。

这项研究发表在《自然-地球科学》上，提出了这些富铁层可能在连接古代地表变化（如光合生命的兴起）与火山活动、板块构造等行星过程中发挥了关键作用。该研究不仅将通常认为毫无联系的行星过程联系起来，还可重塑科学家对地球早期历史的理解，并深入探讨可能在太阳系外形成宜居系外行星的过程。

莱斯大学地球、环境和行星科学系的博士后研究员邓肯·凯勒是这项研究的第一作者。他表示：“这些岩石讲述了一个行星环境变化的真实故事。它们反映了大气和海洋化学的变化。”

带状铁层是从富含溶解铁的古海水中直接沉淀下来的化学沉积物。微生物的代谢作用，包括光合作用，可能促进了这些矿物的沉淀，随着时间推移，这些矿物与微晶二氧化硅一起形成了层层叠加的结构。最大的矿床形成于约25亿年前，当时地球大气中开始积累氧气。

凯勒解释道：“这些岩石是在古代海洋中形成的，我们知道这些海洋后来被板块构造过程从两侧封闭起来。”虽然地幔是固体，但它的流动速度与指甲生长速度相当。构造板块，即大陆大小的地壳和最上部的地幔，不断移动，这主要是由地幔中的热对流造成的。

地球的构造过程控制着海洋的生命周期。凯勒说：“就像今天的太平洋正在逐渐关闭一样，它正在向日本和南美洲的海底下俯冲，古代的海洋盆地在构造上也遭受了破坏。这些岩石要么被推上大陆并保存下来，我们确实看到了一些保存下来的岩石，它们就是我们今天看到的岩石的来源，要么被俯冲到地幔中。”

由于带状铁地层含有高铁含量，其密度比地幔大，这引发了凯勒的疑问：俯冲下来的大块铁地层是否一直下沉，并在地幔靠近地核顶部的最低区域沉淀下来。在那里，这些矿物将在巨大的温度和压力下发生变化。

凯勒提到了铁氧化物在特定条件下的特性，包括高导热和导电性。他认为，这些岩石在进入下地幔后可能会变得极易导电，就像热板一样。

凯勒和他的合作者相信，富含俯冲铁构造的区域可能促进地幔羽流的形成。地幔羽流是热岩石在下地幔热异常上方的上升通道，可以形成巨大的火山，比如夏威夷群岛的火山。

根据地震学数据，夏威夷地下存在一个地幔上涌的热通道，类似于炉灶上的热点。凯勒解释说，当水在锅中沸腾时，可以看到水柱上升并冒出气泡，地幔羽流就是这个过程的一个巨大版本。

通过研究怀俄明州南部的变质带状铁质岩层，凯勒发现它们显示出变形和褶皱，其年龄约为27亿年。其中深色条带是铁氧化物，如磁铁矿和赤铁矿，而黄橙色条带则包含铁氧化物包裹体的燧石。

凯勒指出，他们研究了带状铁质地层的沉积年龄以及被称为大型火成岩带的大规模玄武岩喷发事件的年龄，并发现它们之间存在关联。他解释说，在带状铁质地层沉积之前，许多大规模火成岩事件发生了，最大的10到15次事件足以改变整个地球，而这些事件之间的时间间隔大约为2.41亿年，或多或少为1500万年。凯勒认为，这种强烈的相关性是合理的，而其机制还需要进一步研究。