根据科学家的研究发现,在澳大利亚存在一个世界上最大的铁矿,占到了全球铁矿储量的百分之30以上,特别是西澳大利亚的哈默斯利省发现的一个巨量铁矿更是震惊全球,这是一个储量高达550亿吨的超级铁矿床,是全球第二大铁矿(巴西卡拉加斯铁矿)储量的近8倍,这个铁矿位于巴西北部的帕拉州,地处卡拉加斯山脉,在巴拉瓜帕斯市附近。在2024年,卡拉加斯矿区生产了1.775亿吨铁矿石。淡水河谷计划到2030年,将卡拉加斯地区的铁矿石年产能提升至2亿吨。而澳大利亚的铁矿初步估值达到了5.7万亿美元(大约是人民币41万亿元),比这组数字更让人惊讶的是,它的形成机制彻底颠覆了地质学界沿用数十年的经典理论,甚至能够改写地球大气和铁矿等演化史。
看到这里,相信很多人都非常好奇它的形成,想要解开这个奥秘,我们需要知道传统的铁是如何形成的?根据科学家的研究得出,铁的形成主要和宇宙中的恒星核合成以及地球的地质过程有关系,宇宙大爆炸后,早期宇宙主要由氢和少量氦组成。在恒星内部高温高压环境下,氢通过核聚变反应生成氦,随着恒星演化,核心燃料逐渐消耗,恒星开始将氦聚变成更重的元素,如碳、氧等。质量足够大的恒星在其生命末期,会通过一系列复杂的核聚变反应,在核心区域形成铁元素。这是因为铁的比结合能在所有元素中是最高的,核聚变到铁就难以继续进行,恒星内部的核聚变过程至此达到一个相对稳定的阶段。
大质量恒星在燃料耗尽后会发生超新星爆发,在这一剧烈过程中,会产生极高的温度和压力,使得已经形成的铁等元素被抛射到宇宙空间中,这些铁元素成为构成新的恒星、行星及其他天体的物质基础。在我们地球诞生初期,吸收了太阳系中的铁元素,这些含铁物质在星云盘冷却过程中凝聚成微米级的金属颗粒,通过静电力聚集形成星子,随着星子碰撞融合,早期的地球逐渐壮大,内部温度在重力压缩和放射性衰变作用下持续升高,最终形成全球性的岩浆海洋,在这个熔融的世界里,密度分层现象彻底改变了地球结构。铁镍合金因其19.3g/cm³的高密度,如同液态金属瀑布般向地心沉降,而较轻的硅酸盐矿物则上浮形成地幔。
这场持续数百万年的"金属雨"不仅塑造了地核-地幔-地壳的分层结构,其释放的重力势能更使地球内部温度升高2000℃。地核分异过程中,部分铁元素与硫、氧等轻元素结合,形成了外核的液态合金,这种导电流体的运动最终孕育出地球磁场。当原始地球完成核幔分异后,地表铁含量已经大幅度降低,不过后续的地质活动创造了新的富集机制,28亿年前的大氧化事件,蓝藻的光合作用释放出游离氧,这些氧分子和海洋中的溶解铁离子结合,形成不溶的氧化铁沉积物。科学家通过计算得出,目前地球核心的液态铁核至今依然在缓慢生长,每年通过地幔柱向地表输送800万吨铁元素。
从上面的资料来看,相信大家都已经知道了铁的由来,地球上分布的铁矿物质其实也是地球早期形成的,根据美国地质勘探局数据显示,全球已探明铁矿储量大约是1900亿吨,澳大利亚以580亿吨稳居世界第一,此次新发现的哈默斯利铁矿,单矿床储量便占全球总储量的近29%,而且该铁矿的铁含量也从初知时的30%飙升至60%以上,品质远超行业标准。如果按照当前国际铁矿石的价格计算,其潜在经济价值足以覆盖全球半导体产业5年的总产值,这一发现不仅仅巩固了澳大利亚作为全球铁矿石出口霸主的地位,更可能深刻影响钢铁产业链、国际贸易关系等。那么澳大利亚的铁矿是如何形成的?
科学家认为,大约在25亿年前的太古宙时期,地球大气中氧气含量较低,海洋中存在大量的二价铁离子,当时海洋中的铁细菌等微生物通过光合作用,将海水中的二价铁离子氧化为三价铁离子,并以氢氧化铁等形式沉淀下来,形成了最初的含铁沉积物,这些沉积物不断的积累,为哈默斯利铁矿奠定了基础。之后随着地质历史的演化,在远古宙时期,这些含铁沉积物受到了强烈的区域变质作用,在高温、高压环境下,含铁矿物质发生了重结晶和变质反应,原始的氢氧化铁等矿物逐渐转变为更加稳定的赤铁矿和磁铁矿,提高了矿石的品位和质量。
地质学家通过研究发现,哈默斯利铁矿周围的地层发生了断裂等变形,原本水平的含铁地层被抬高、倾斜,在这个过程中,含铁矿物质进一步的富集,形成了现在的规模,科学家进一步研究揭示,这一发现彻底颠覆了“铁矿形成仅仅依赖大气氧化”的单一理论,科廷大学Martin Danisík教授团队提出全新框架:巨型铁矿是超大陆运动、热液改造、火山作用与风化富集协同作用的结果。矿床年龄和超大陆裂解时期高度吻合,证明了板块构造是铁矿形成的“总开关”,哈默斯利铁矿的发现,为地球科学提供了三大启示:
1、重新定义矿物形成史
证明铁矿能够在氧气充足的时代通过深部过程形成,推翻了大氧化事件后无大矿的假说。
2、揭示了超大陆循环的资源效应
每次超大陆裂解都可能触发全球性成矿事件,这一规律适用于金、铜等关键矿产。
3、改写地球化学演化叙事
铁元素的迁移富集与板块运动直接相关,需重新评估大气-海洋-地壳的相互作用模型。
铁矿资源丰富对于人类科技发展来说具有重要的作用,从冷兵器时代到现在城市的钢铁发展,铁矿始终是人类文明发展的核心物质基础,在公元前1500年赫梯王国发明块炼铁技术,人类首次掌握将赤铁矿(Fe₂O₃)转化为金属铁的方法。与青铜相比,铁器具有三大革命性优势:铁矿分布广泛,摆脱了锡矿的地理限制;铁制农具硬度提升3倍,使深耕农业成为可能;铁兵器强度远超青铜,改写了战争规则。中国战国时期推广铁犁,粮食产量激增200%,为人口膨胀提供物质基础。罗马军团标配的短剑采用块炼铁锻造,其军团横扫地中海,铁器在其中发挥了关键作用。
到了20世纪,全球钢铁 产量从2800万吨增加到18.5亿吨,随着人类科技的发展,人类对铁矿的利用将会越来越多,从汽车、飞机的零部件,到各种机床、工业设备的制造,都依赖高质量的钢铁材料,钢铁部件的质量和性能可以直接影响机械的运行效率和耐久性,钢铁用于构建高楼大厦,能够提供强大的支撑力和稳定性,确保建筑物在长期使用中的安全性,目前人类的生活已经离不开钢铁的使用。我国最大的铁矿是位于辽宁省本溪市桥头镇的大台沟铁矿,已查明储量超过30亿吨,从地下1200米左右开始见矿,到地下1860米都有完整的铁矿岩心,最深在地下2015米仍然有高品位铁矿。
看到这里,可能有一些人会产生疑问,铁矿对于人类发展来说如此重要,万一有一天地球上的铁矿资源耗尽,人类应该怎么办?从长远角度来看,地球上的铁矿资源是有可能被用尽的,不过钢铁是可以循环利用的材料,报废的钢铁制品经过回收处理之后,还能够用于钢铁生产,不过即便是钢铁资源耗尽,人类也能够找到其它代替它们的材料,比如说高分子合成材料,超高强度尼龙碳纤复合材料:拉伸强度可达325MPa,弯曲强度450MPa,密度只有金属的1/5,可一次注塑成型,能生产复杂结构部件,可回收利用,广泛应用于汽车工业、无人机、工业机械、电子电器等行业。
碳纤维材料:碳纤维密度仅为钢的四分之一左右,但强度比钢高出数倍,还具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能,能大幅减轻飞行器重量,提高燃油效率,在航空航天领域应用前景广阔;在汽车制造中可提升燃油经济性和行驶性能,也常用于风电叶片、体育用品等行业。超级木材:美国马里兰大学开发的超级木材,强度比普通木材高出10倍以上,价格低廉,重量仅为钢材的六分之一,还耐压缩、耐刮擦、防潮,甚至可防弹,可应用于家具、汽车、飞机、建筑以及装甲防弹等领域。连铸球墨铸铁:连铸球墨铸铁强度高、抗震性好、耐磨性好、质量更轻,加工费用低,可用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件,在水处理、油气、工业管道、汽车零部件及机械设备等领域可替代部分钢铁。
而且从更高的角度来看,即使地球上的铁矿之源被用尽,宇宙中的铁矿资源也是不可能被用尽的,宇宙中的大部分天体中都含有铁元素,比如手距离地球3.5亿公里的灵神星,是一颗直径280公里的小行星,金属含量超过地球已探明储量的十万倍,金属性小行星百分之90以上的成分都是铁,在太阳系的八大行星当中,水星就是一颗巨大铁球,经过研究水星有一个巨大的铁核,其质量的百分之60都是铁,总重量为2万亿亿吨,整个水星就相当于一个超巨型的特大铁矿。如果说人类未来的科技能够发展到一定程度,那么人类就能够利用太阳系中的铁矿资源和宇宙中的铁矿资源,这对人类文明发展来说起到了非常重要的作用。
小编认为,人类文明的发展是一部壮丽的史诗,人类能够在短短几千年的时间内站到地球食物链的顶端,说明人类科技发展的速度很快,虽然地球上的资源是有限的,但是放眼整个宇宙,人类能够利用的资源实在是太多了,目前人类的科技不够发达,还无法利用宇宙中更多的资源,未来随着人类科技的进步,人类一定能够利用更多的资源,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?