Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 113
Текст из файла (страница 113)
На рис. 35.8, А не приведены поля устойчивости пирита и гетита. При включении этих минералов в расчеты поля устойчивости грейгита и магнетита исчезают (рис. 35.8, Б). Это непосредственно следует из величины и знака свободной энергии для реакций перехода грейгита в пирит и магнетита в гетит. С точки зрения термодинамики пирит и гетит в условиях Ил-Марша являются устойчивыми фазами.
Бернер (Вегпег, 1904) в своих экспериментах установил, что грейгит с течением времени превращается в пирит или пирротин, и пришел к выводу, что грейгит не должен сохраняться в древних осадках. Если это верно, то грейгит может существовать в образцах Ил-Марша только в метастабильном состоянии и со временем исчезает. Сохранение магнетита в этих условиях также маловероятно.
В восстановительных условиях он будет растворяться, а содержащееся в нем железо переотложится в виде сульфида. В менее восстановительных условиях он должен перейти в гетит. Графически зто показано на рис. 35.8,Б, где поле устойчивости магнетита в условиях Ил-Марша ограничено значениями рН 8 и ЕЬ < — 0,210. В условиях, сходных с условиями в болоте Ил-Марш, когда магнетит переходит в грейгит, н первичная ОКМ, образованная во время осаждения частиц бактериального магнетита, и СКМ, приобретенная при переходе его в грейгнт, при захоронении должны исчезнуть. В разрезах пород литифицированные эквиваленты осадков типа Ил-Марша, первоначально, возможно, содержавшие биогенный магнетит, будут представлены немагнитными обогащенными сульфидами торфами. Только в том случае, если трансформация грейгита была остановлена, что, очевидно, имело место в Черном море (Вегпег, 1974), или если совместно с пиритом образовывался пирротин, может сохраняться какая-то намагниченность.
Ни в каком другом случае остаточной намагниченности бактериального происхождения быть не может. Итак, в соответствии с полученными нами результатами вслед за отложением бактериального магнетита в Ил-Марше должны были последовать растворение магнетита и неорганическое осаждение грей- гита. Грейгит, видимо, должен был выпадать в форме очень тонких Ч. И. Биогенный тагнетнт в осадочных породах кристаллов (Вегпет, 1964) почти микронного размера. Именно эти кристаллы обусловливали уширение рентгеновских пиков согласно данным Скинера и др. (Яаппег ес а1., 1964). Таким образом, идентификация тонких кристаллов грейгита в образцах из Ил-Марша полностью согласуется с неорганической моделью его образования.
Интересно рассмотреть предполагаемую в работе Фрика н Тайга (Ргеке, Та1е, 196!) возможность бактериального посредничества в обраь зовании грейгита. Эти авторы сообщают об осаждении сильно магнит~ ного тонкозернистого сульфида железа в анаэробной среде, обога щенной бактериальной культурой !)еви()оо!Ьг!о. Вернер (Вегпег, 1974) описывает цикл превращения серы при участии бактерий, который, по-видимому, определяет формирование и осаждение грейгита в плейстоцене в Черном море.
Скорость и продолжительность этого цикла регулируется бактериями в ходе реакций (1) и (3): БО2 - НБ, (1) Н,Б+ обломки минералов железа — грейгнт, маккинавит, (2) НзБ -+ Б', (3) Б' + сульфиды железа -+ пирит, пирротин. (4) В реакции (1) бактерия Вепгроо!Ьг!о восстанавливает ионы БОз высвобождая энергию, которая идет на окисление органического вещества. Количество образующегося в результате этой реакции НзБ может быть ограничено недостатком БО~~, что связано с замедленной днффузней из-за высокой скорости осадконакопления или отсутствием органического вещества для окисления бактериями. Образовавшийся НзБ немедленно вступает в реакцию (2) с обломочнымн железистыми минералами, в результате чего образуются промежуточные сульфиды типа грейгита.
При возникновении избытка НгБ в реакции (2) бактерия ТЬ!оЬас!!!ив окисляет НзБ с образованием элементарной серы (3). Реакция (3), так же как и реакция (1), лимнтнруется только недостаточной активностью )3еви((оо!Ьг!о. Элементарная сера вступает в реакцию (4) с промежуточными сульфидамн, образуя пирит илн пирротнн. Результаты Фрика и Тэйта (Ргеке, Та1е, 1961), очевидно, иллюстрируют неполный шпсц, прн котором избыточное железо в культуре замещает обломочные минералы железа. Наличие грейгита в осадках Ил-Марша позволяет предполагать осуществление в них аналогичного серного цикла, особенно в свете высокого содержания органики и обильных популяций бактерий (Ешягу, 1969). Растворение бактериального магнетита н осаждение грейгита представляются обычными процессами для Ил-Марша независимо от того, осуществляются ли они прн посредничестве бактерий или контролируются неорганически.
Бактериальный магнетнт не может сохраняться вне клетки в условиях болота, поэтому маловероятно, что его можно было обнаружить в лнтифицированных эквивалентах илов Ил-Марша. Очевидно, модель осаждения, описывающая попадание бактериального 35. Бактериавьный магнетит в осадках прибрежного марша 475 магнетита в осадок, неуниверсальна. Если существует обстановка, для которой она справедлива, то ее еще предстоит обнаружить. Благодарности. Мне хочется выразить благодарность Кеннету М.
Тоу из Смитсоновского института, Роберту Ф. Батлеру из Университета Аризоны, Шерману Грамму из Геологической службы США, Менло-Парк, Калифорния; Лизе Пратт и Роберту Стодпарду из Принстонского университета за их помощь при проведении работ, связанных с ПЭМ, анализом дифракции электронов, термомагнитиыми экспериментами и их интерпретапией н рентгеновской дифрактометрией. Я также благодарна Джорджу А.
Парксу из Станфордского университета за помощь в геохимических исследованиях и Роберту Б. Харгрейвсу из Принстонского университета, под руководством которого была начата эта работа. Это исследование частично субсидировалось Напиональным научным фондом Огапг ЕАй 8008207. ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ДАННЫЕ ПО ХКМ И НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ ДЛЯ ОБРАЗЦОВ ИЛ-МАРША № образца" Глубина Склонение Наклонение Полный мамонте', керна ед. СГСМ Момент насыще нияз', ед. СГСМ Средние 13,8 72,4 0,427Е-06 0,824Е-ОЗ Коробка для образца 0,647Е-07 0,436Е-05 (6,6 см'): ед. СГСМ/смз ед. СГСМ~смз Статистики Фишера: и =4,6 и, =15,9 " Образны ОО! — 013 относятся к западной половине распнлеяного керна, а образны 101-109-к восточной половине.
*' Запись 0,202Е "06 означает 0,202 !О *, соответственна 0,577Š— 03 означает 0,577 х х 1О з н т.д. 013 0,0 см 233,2' 012 3,0 275,1 01! 5,5 12,6 010 8,5 135,7 009 11,0 57,4 008 13,75 326,1 007 16,5 15,2 006 ! 9,5 32,4 005 22,0 171,2 004 24,75 8,3 003 27,5 57,9 002 30,5 294,8 001 32,5 37,4 1 09 0,0 72,0 108 4,0 23,9 107 8,5 321,2 106 ! 3,0 164,7 105 16,0 255,8 104 20,5 84,5 !03 22,5 !04,8 102 25,0 35,2 101 27,5 33,7 53,7' 15,4 43,8 40,8 76,9 30,0 80,5 79,9 76,9 82,2 14,8 71,6 52,3 59,9 70,2 7,1 86,4 58,2 71,5 34,5 64,3 0,202Е-06 0,310Е -06 0,374Е-06 0,938Е-06 0,273Е-06 0,286Е-06 0,692Е-06 0,162Е-06 0,369Е-06 0,498 Š— 06 0,510Е 06 0,142Е -05 0,212Е-06 0,165Е-06 0,339Е-06 0,533Е-Об 0,638Е-06 0,110Š— Об 0,262Е-06 0,334Е -Об 0,476Е -06 0,298 Š— 06 0,890Š— 03 0,740Е -03 0,903Š— 03 0,636Š— 03 0,791Š— 03 0,106Е -02 0,119Š— 02 0,704Е-03 0,929Š— 03 0,874Е-03 0,725Š— 03 0,802Е .
ОЗ 0,577Е-03 0,625Š— 03 0,102Е-02 0,629Е -03 0,126Š— 02 0,554Š— 03 0,107Е -02 0,949Š— 03 0,505Е-03 0,702 Š— 03 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ОПИСАНИЕ ПРОЦЕДУР НА ЭВМ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГРАММЫ ПОЛЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ (РИС. 35.8, А) Дано 1. Общее содержание Б и Ре. 2. Компоненты, определяющие соленость. 3. Компоненты, которые в процессе гидролиза могут менять рН.
4. Компоненты, которые могут соединяться с Б или Ре. Ограничения 1. Материальный баланс (для каждого компонента). 2. Константы реакции и равновесия. Процедура 1. Рассчитываются ионные силы. 2. Корректируются константы равновесия для ионных сил. 3. Решаются уравнения реакций, равновесия и материального баланса (для Б). 4. Пересчитываются ионные силы. 5. Проводятся итерации до тех пор, пока изменения ионных сил станут пренебрежимо малыми. 6. Рассматривается заданный список минералов (маккинавит, грейгит, магнетит, сера, аморфный РеБ, )в(а-, К-, Н-ярозит) и «осаждается» минимальный сравнительный набор минералов из данного обьема воды.
Повторением расчетов на ЭВМ в диапазоне изменений ВЬ и рН можно дополнить диаграмму А. Литература Вайгач!! В. (... Могагеа В., В(айенгоге и.Р. (1980). ())!гав!гас!иге о! а игаяиегогасцс вр!п11ши, !. Вас!епо!., 141, 1399-1408. Вегнег а А. (1964). 1гои ви!рЬИев /оггоед (гонг аяиеощ во!ибоп аг (огг геигрегашгев аид а!гиоврЬепс ргеввиге, !. Оео(, 72, 293 — 306. Вегнег а А. (1967). ТЬепиодуааиг!с в!аЬг1)гу о! вод!гаеигагу ггои во!В!дев, Аиг. !.
8с1, 265, 773-785. Вегнег КА., 1971. Рппар!ев о! СЬеииса! Бедипепво!ояу, Ысйгаег-Н)П, )Чева г'огх, рр. 115-137, 193-209. 478 Ч. Р7. Биогенный магнетита в осадочных породах Вегиег Я. А., 1974. !топ ви1рЬЫев !п Р16втосепе йеер В1асЬ Беа кй!пкпп апй тЬе(г ра1еоосеапо8гарЫс в!БптТтсапсе. 1п: ТЬе В(асЬ Яеа-Оео!о8у, СЬст!Игу, Вю1оду, ААРО Метиои 20, рр. 524 — 531. Втддв К.В., 1963. Юероз(йоп апй еаг1у йадепезтв оГ пюйегп СЬевареа)ге Вау тийв, РЬ. ГЗ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
