Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 116
Текст из файла (страница 116)
Затем магнитные частицы можно с помощью небольшого магнита оттянуть из центра, оставив там немагнитные зерна. Подготовка образцов для исследования методом ПЭМ проводилась способом, описанным Тоу (это издание), включающим в себя лишь одно небольшое усовершенствование. Скопления магнитных частиц частично рассеивались в переменном магнитном поле с амплитудой 100 мТл и частотой 400 Гц, создаваемом размагничивающей установкой. Как полагают, эта процедура начинается с разбиения скоплений на цепочки взаимно отталкивающихся частиц, ориентированные параллельно переменному полю.
По мере прохождения этих цепочек через раствор и осаждения нх на сетках от них под действием переменного поля отделяются кристаллы. На практике эта методика работает довольно успешно. Чистота полученного порошка проверяется стандартным методом Дебая — Шеррера. Почти все дифракционные линии наших образцов совпадали с линиями эталонного чистого магнетита (рис. 36.2). Размеры ячейки н мольную долю РегТЮ4 зтцх магнетитовых фракций можно определить путем сравнения их дебаеграмм с дебаеграммой кремния, стандартные величины размера решетки и мольной доли которого составляют 8,39 А и 0,02 соответственно. Прежде чем приступить к изучению конечных продуктов сепарации магнетита всех образцов, нами также был изучен на ПЭМ сепарат магнетита, не обработанный дитионатом.
Анализ днфрактограмм подтвердил, что преобладающая часть зерен темноцветных минералов в образцах (рис. 36.3), если не все, представлена магнетитом. Эти результаты прямых наблюдений согласуются с выводом, полученным непосредственно из магнитных измерений (Ьапйеге(з, 1979; Ча1ец Ьа), 1981). 4. Магнитные измерения Другой мерой содержания мелкозернистого магнетита в каждом образце является отношение между интенсивностями 1КМ первой выделенной фракции и всего образца в целом. На рнс.
36,1 показан характер изменения как этого отношения, так и остаточной намагниченности всего материала для каждого образца Потамидского и Скоулоудхинского разрезов. В Потамидском разрезе оба параметра уменьшаются в осадках двух нижних уровней переходов полярности, а в Скоулоудхинском разрезе соответственно остаются без изменений. Интенсивность также уменьшается в осадках верхних слоев Потамидского разреза (Ьапйеге(з, личное сообщение). Эти данные согласуются с исчезновением большого количества однодоменного магнетита в некоторых частях формации. Кроме того, 81йМ конечной фракции, полученной из образцов 488 Ч.
И. Биогеппый маглетит е осадочных породах 1ОО 90 ао эа 60 я м 50 й ла 50 20 1а О 100 ЮО ЮО 600 500 600 700 Раэмагиичииаюшве поле, Гс Рис. 36.4. кривая размагничивания в переменном поле конечной фракции, извлеченной нз Потамидскнх глин. Вследствие низкой стабильности М(Э магнетита и слабых магнитных полях а сильного поля взаимодействия плотно- упакованного ЯЭ магнетита нормалнзоиавная кривая размагничивания 81КМ будет резко подниматься (СЬоювЫ, !981). С мягкой частью этой конечной фракции, состоящей вз многодоменных яля взаимодействующих олнодоменных зерен магнетита, связан резкий спад кривой 81КМ в полях меньше 100 Гс, Плавное падение кривой в полях больше 100 Гс связано с однодоменным магнетитом.
нижней части Потамидского разреза, была подвергнута последовательному размагничиванию в переменном поле (рнс. 36.4). Результаты размагничивания четко указывают на присутствие двух магнитных фракций, первая относительно мягкая, коэрцитивная сила которой составляет менее 10 мТл, связанная, по-видимому, с многодоменными зернами, и вторая более жесткая фракция, связанная с более мелкими предположительно однодоменными зернами. Анализ всех данных, полученных Валетом н Лаем ((са!е1, Ба), 1981), н результаты настоящего исследования дают общее представление о различиях магнитных минеральных фаз из этих разрезов: 1.
Остаточная намагниченность в обоих разрезах связана главным образом с магнетитом. 2. Большое количество мелкозернистого (возможно, однодоменного) магнетита исчезает из Потамидского разреза на двух нижних уровнях переходов полярности. 3. Остаточная намагниченность, наблюдаемая в верхней трети Потамидского и в большей части Скоулоудхинского разрезов связана главным образом с присутствием крупнозернистого (РЗП или МП) магнетита или других магнитных минералов. Эти явления не приводят к однозначному заключению относительно природы магнетита в этих глинах.
Однако никакой другой процесс (например, извержение вулканов, выветривание, выпадение космической пыли н т.д.), кроме биогенного, не привел бы к уменьшению концентрации магнетита во время магнитной инверсии. Зб. Ископаемый биогенный магнетит в глинах 489 5. Распределение размеров и форм зерен магнетита Детальное изучение распределения размеров и форм зерен конечной фракции магнетита, полученной из образцов 5, 15, 25, 35, 45 и 60 Потамцдского разреза и из образца 21 В Скоулоудхинского разреза проводилось на трансмиссионном электронном микроскопе. Большая часть отсепарированных зерен первых пяти образцов оказалась однодоменными. Последние два образца состоят главным образом из ТП или МГУ магнетита.
Эти непосредственные наблюдения изменения магнитной фазы подтверждают выводы, сделанные на основе измерений магнитных свойств этих образований. График общего характера распределения размеров и форм зерен в конечных фракциях первых пяти образцов, нанесенный на диаграмму устойчивости магнетита Батлера и Банерджи (Вщ1ег, Валет!ее, 1975), показывает, что диапазон размеров зерен этих фракций перекрывается с аналогичным графиком для зерен бактериального магнетита (рис. 36.5). Другой характерной особенностью, используемой для выявления различий между биогенным и неорганическим магнетитом, является его морфология. Как гексагональные очертания, о которых сообщали Тоу и Менх (Тояре, МоепсЬ, 1981), так и каплевидная форма, обнаруженная Блейкмором и др.
(В1а1сешоге ег а1., 1980), являются диагностическими. 1,00 я о 102 У 8 Ойо й 005 10' ЦО 0,1 О,Я 0,6 О,В 1,О Амспаяьное отнриенре (ширрна/ллрия) Рнс. 36 5, Нанесенное на диаграмму устойчивости доменной структуры магнетита (Вцйег, Ваоег)яе, !975) распределение по размерам н форме тоикозернвстого магнетита конечной фракции пз образцов нижней части Потамидского разреза перекрывается с распределением цо размерам и форме бактериальиого ма~ петита. Ч. И. Биогенный магнетита в осадочных породах 490 Рис.
36.6 — 36.17. Микрофотографии конечной фракции из образцов Потамилского разреза с острова Крит и стандартного магнетита (рис. 36.11), полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа. На рис. 36.6 увел. 392 000. Анализ размеров зерен конечной магнитной фракции образца показал, что по частоте встречаемости они могут быть сгруппированы в четыре моды (группы). К первой относятся округлые нли удлиненные зерна с «пеиистой» поверхностью (группа А; рис. 36.6 н 36.7). Модальные размеры зерен колеблются от О,1 до.0,2 мкм, но иногда встречаются и более крупные зерна, размером до 1 мкм.
Идиоморфные кристаллы, имеющие под микроскопом октаэдрическую (группа В) или гексагональную (группа С) форму, также наблюдаются довольно часто (рис. 36.8). Гладкая поверхность этих двух типов зерен позволяет предположить Зб. Ископаемый биогенный магнгтигп е глинах 491 Рис. 36.7. Увеличение 172000. удивительно хорошую сохранность магнетита в Потамидских глинах. Размер октаэдрических зерен варьирует от 0,05 до 0,2 мкм. Гексагональные зерна кроме своей необычной формы обладают еше одной удивительной особенностью — очень узким диапазоном размеров зерен (О,! + 0,02 мкм). Очень небольшая группа зерен четвертого типа представлена кристаллами призматической или овальной формы (группа П; рис.
36.9 и 36.!О), сходной с аномальными формами магнетита, обна- 492 Ч. И. Биогенный магнетит в осадочных пора Рис. 36.8. Увеличение 586 000. Рис. 36.9. Увеличение 176 000. 493 Зб. №канаемый биагенный магнетит в глинах Рис. 36.10 Увеличение 248 000. руженного в бактериях (кубическая и формы слезы; В1айепюге е! а1., !980) и черепахах (сферическая; Реггу е! а!., гл. 21).
6. Происхождение магнетита Распределение размеров зерен давно уже используется седимептологами для определения области — источника сноса осадочного материала. Применение этой методики для распознавания источника ультратонкозернистого магнетита в осадках очень важно с точки зрения палеомагнитных исследований.
Благодаря своей высокой восприимчивости и стабильности при размагничивании в переменных полях однодоменный магнетит вносит существенный вклад в остаточную намагниченность пород. Кроме того, малый размер однодоменных частиц магнетита обусловливает медленное оседание их в водном столбе, поэтому эффекты осаждения не должны влиять на его ориентировку по направлению магнитного поля.
Однодоменные частицы магнетита непосредственно наблюдались с Ч. 'г7. Биогенный магнетит в осадочных породах помощью ПЭМ в различных типах извержеиных пород (Ечапз е! а!., 1968). Эванс и Вейман (Ечапз, %аушап, !970) обнаружили включения таких частиц в зернах пироксена и плагиоклаза в габброидных интрузиях. Смит (8ш!!Ь, 1979) наблюдал их в качестве акцессорной фазы в стеклах из базальтов срединно-океанического хребта, а Гейсманн и др.
(Ое!ззшап е! а!., 1983) сообщили об их присутствии в пепле туфового потока. Однако высокое содержание Т! в этих зернах отличает их от однодоменных зерен магнетита, которые были обнаружены при проведении данного исследования. Многие авторы используют пересмотренный критерий Лаури — Фуллера (см. УоЬпяоп е! а1., 1975) для определения наличия однодоменных частиц в различных типах осадочных .пород (например, в известняках-Ьочгйе, Не!!ег, 1982; в озерных осадках — ЯоЬег, ТЬошрзоп, 1979). Но при проведении этих исследований наблюдения под электронным микроскопом не проводились, поэтому распределение размеров и форм зерен точно определено не было.
В таблицу наиболее распространенных в почвах магнитных минеральных фаз, составленную Швертманном и Тэйлором (бсЬиегппапп, Тау1ог, 1977), магнетит не включен. Однако Ездемир и Банерджи (Охс1еппг, Вапег)ее, 1982) обнаружили частицы ультрамелкого магнетита с размером зерен от однодоменного (ЯЭ) до псевдооднодоменного (РЯЭ) в образцах почв западной части центральной Миннесоты. В двух других находках однодоменный магнетит был биогенным и искусственным. Поскольку методики выделения магнетита из осадочных пород развиваются и совершенствуются, в будущем можно ожидать сообщений о других находках однодоменного магнетита в природе. Но само собой разумеется, что в ходе данного исследования встал вопрос: что же является источником однодоменного магнетита в морских осадках? Магнетит, попавший в морские осадки, может иметь разное происхождение: 1) космическое, 2) вулканическое, 3) терригенное, 4) связанное с подводным выветриванием, 5) гидротермальное, 6) диагенетическое, 7) хемогидрогенное (аутигеиное) и 8) биогенное.
Очевидно, что на магнитную минералогию древних осадочных пород промышленные выбросы (13оу!е е! а!., 1976) не могли оказать влияния. Магнитные сферулы (диаметром 10 — 200 мкм), состоящие из ядер металлического железа, окруженных обычно магнетитовой оболочкой, были обнаружены в современных осадках (СЬеыег, Ав!оп, 1976).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
