Járn er næst-algengasti málmur jarðskorpunnar, á eftir áli (alúminíum). Það berg sem er nægilega járnauðugt til þess að borgi sig að vinna það kallast járngrýti.
Jarðkjarninn er úr járni, en við þær aðstæður sem ríkja á yfirborði jarðar er járnmálmur (Fe) ekki stöðugur, eins og bíleigendur þekkja af baráttu sinni við ryðið, heldur kemur járnið fyrir í ýmsum efnasamböndum. Fáein dæmi eru þó um náttúrlegan járnmálm á jörðinni, en það eru loftsteinar sem fallið hafa af himnum ofan. Þær járnsteindir sem helst mynda járngrýti eru magnetít (Fe3O4), hematít (Fe2O3), límonít (HFeO2) og síderít (FeCO3). Forfeður okkar unnu járn úr mýrarauða, sem er einkum límonít, og má í því sambandi benda á svar sama höfundar við spurningunn Er nógu mikið járn í íslenskum mýrarrauða til vinna það með raunhæfum hætti?
Frumefnið járn er þeirrar náttúru að geta komið fyrir á þremur mismunandi oxunarstigum, sem málmur (Fe0), tvígilt járn (Fe2+) og þrígilt (Fe3+). Oxunarstig járns ræður miklu um dreifingu og útbreiðslu þess í náttúrunni vegna þess að tvígilt járn er tiltölulega leysanlegt í vatni en þrígilt ekki.
Fundarstaðir lagskiptra járnmyndana en það eru lang-mikilvægustu járnmyndanir nútímans.
Járngrýti getur myndast með ýmsu móti; við kristöllun úr bergkviku, við myndbreytingu kringum kólnandi berghleif, við veðrun bergs, og sem efnaset. Af fyrstnefnda taginu er járnnáman í Kiruna í N-Svíþjóð þaðan sem hið fræga sænska stál er komið. Þar er talið að í kólnandi gabbró-innskoti hafi járnrík bráð skilist frá meginbráðinni og sokkið til botns þar sem hún kristallaðist sem magnetít. Járngrýtið þarna inniheldur um 60% Fe. Kiruna er æði einstök því slíkar myndanir eru sjaldan nógu stórar til að vera vinnanlegar.
Við efnaveðrun bergs leysast ýmis efni upp í vatni og berast burt, en önnur sitja eftir. Af því tagi er bergtegundin báxít (Al(OH)3) sem ál er unnið úr en þar hafa öll efni veðrast burt önnur en hin torleystustu, meðal annars þrígilt járn (hematít, límonít) og títan. Á sama hátt gerist það þegar járnríkt berg veðrast, að hið tvígilda járn steindanna oxast í þrígilt og situr eftir á staðnum meðan önnur efni berast burt í lausn. Þannig verður bergið járnauðugra – myndanir sem þessar eru yfirleitt ekki nægilega járnauðugar til að teljast vinnanlegar núna, en verða það vafalaust í framtíðinni.
Sagaður flötur á járngrýti. Sýnið er 11 x 11 cm.
Lang-mikilvægustu járnmyndanir nútímans og næstu áratuga og jafnvel alda nefnast „lagskipt járngrýti“ (e. banded iron formation) en þar er efnaset sem myndaðist við aðstæður sem ríktu á jörðinni fyrir 3,2 til 1,7 milljörðum ára, en ekki síðan þá. Í berginu skiptast þunn lög af járnoxíðum (hematít, magnetít) á við kísilrík setlög.
Myndun þessara laga (og bergsins alls) var löngum ráðgáta, en ljóst er að járnið losnaði úr bergi á landi við efnaveðrun í súrefnissnauðu andrúmslofti og barst til hafs í lausn sem tvígilt járn. Þar varð eitthvert árstíðabundið ferli til að fella járnið út, nefnilega oxa það, sennilega ljóstillífandi blágrænir þörungar (cyanobacteria). Steingervingar þeirra (strómatólít) eru þekktir úr allt að 3,8 milljarða gömlum jarðmyndunum og finnast iðulega með lagskiptu járngrýti. Þá fundust nýlega þörungar sem vinna orku með því að oxa tvígilt járn úr járnkarbónati í þrígilt sem myndar járnoxíð og CO2.
Samkvæmt þessum kenningum stafar lagskipting járngrýtisins af árstíðabundinni virkni þörunganna (þeir framleiða meira súrefni á sumrin), en einnig eru til kenningar um al-ólífrænan uppruna þessara myndana þar sem lagskiptingin stafar af árstíðabundnum styrk útfjólublárrar geislunar.
Frekari fróðleikur á Vísindavefunum:
Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Sólin
Rís 05:15 • sest 21:38
Tunglið
Rís 01:18 • Sest 04:30
Flóð
Árdegis: 07:36 • Síðdegis: 19:53
Fjara
Árdegis: 01:39 • Síðdegis: 13:42
