Die Entstehung rätselhafter Eisenerzlagerstätten beschäftigt die Geowissenschaften seit über einem Jahrhundert. Ein internationales Forschungsteam des Leibniz-Instituts zur Analyse des Biodiversitätswandels (LIB) liefert neue Erkenntnisse. Dr. Stefan Peters und sein Team wiesen atmosphärischen Sauerstoff in großen Eisenerzlagerstätten nach. Die atmosphärische Sauerstoffanreicherung durch frühe Photosynthese war demnach essenziell für die Erzentstehung.
Geochemische Kopplung von Atmosphäre und Erzbildung
Die Studie liefert einen Erklärungsansatz für die Genese von Eisenoxid-Apatit-Lagerstätten (IOA). Diese Vorkommen sind globale Hauptquellen für Eisen und Seltene Erden. Die Daten verknüpfen die atmosphärische Evolution mit der biologischen Evolution und der Metallogenese. „Wir zeigen, dass Eisenoxid-Apatit-Lagerstätten Sauerstoff enthalten, der einst Teil der urzeitlichen Atmosphäre war. Das belegt, dass die Aufnahme uralter Salzablagerungen durch Magmen und die Sauerstoffanreicherung der Erdatmosphäre eine entscheidende Rolle bei der Entstehung dieser Lagerstätten gespielt haben“, erklärt Dr. Stefan Peters.
Isotopengeochemischer Nachweis in Evaporiten
Die Forschenden analysierten Magnetit aus schwedischen und weltweiten Lagerstätten mittels hochpräziser Sauerstoff-Isotopenanalytik. Dabei detektierten sie eine anomale Isotopensignatur im Magnetit. Ein Teil des Sauerstoffs stammt aus fossilen Evaporiten, nicht aus dem Magma. Diese Salzablagerungen konservierten vor Jahrmilliarden atmosphärischen Sauerstoff. Bei der Assimilation der Evaporite durch aufsteigende Magmen oxidierte dieser Sauerstoff das Eisen.
Biogene Sauerstoffproduktion als Trigger
Die Daten korrelieren die Lagerstättenbildung direkt mit der primären Sauerstoffproduktion der Erde. Urzeitliche Mikroorganismen erzeugten diesen Sauerstoff via Photosynthese lange vor der Landpflanzenepoche. „Die Geschichte ist ziemlich spannend: Diese Eisenerzlagerstätten hätte es ohne Photosynthese vermutlich nie gegeben“, erklärt Stefan Peters. Die atmosphärische Oxygenierung steuerte somit nicht nur die Biosphärenentwicklung. Sie induzierte auch die Bildung mariner Eisenerzlagerstätten. Diese atmosphärischen Veränderungen bleiben über Jahrmilliarden in der Gesteinsmatrix konserviert.
Analytik mittels Dreifach-Sauerstoffisotopen
Die Entdeckung basierte auf der präzisen Bestimmung von Dreifach-Sauerstoffisotopen. Die massenspektrometrische Methode rekonstruiert die Sauerstoffherkunft über geologische Zeiträume. Selbst minimale massenunabhängige Isotopenfraktionierungen werden dadurch im Labor messbar.
Quelle
Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels (07/2026)
Publikation
Peters, S.T.M., Feng, D., Troll, V.R. et al. Formation of iron oxide-apatite deposits triggered by magmatic assimilation of evaporitic sulfate. Nat Commun 17, 5930 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75189-0