Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 117
Текст из файла (страница 117)
Хотя природа их неясна, предполагается, что они имеют космическое происхождение (Саз!а!п8, Ргедепс1своп, 1958). Их малочисленность позволяет утверждать, что они не являются существенным источником магнетита в осадках. Магнитные фазы терригенного происхождения вносят вклад в естественную остаточную намагниченность некоторых морских осадков (ЧеговпЬ, 1977). Округлые и эродированные зерна, по всей вероятности, претерпели водную транспортировку, а заостренные и угловатые формы предполагают эоловый перенос, например в составе вулканической пыли.
Магнитные исследования подтвердили присутствие многодомен- Зб. Ископаемый биогенный магнетит в глинах 495 ного магнетита в различных морских осадочных породах (Ьочгпе, Нейег, 1982; Епз!еу, ЧегозцЬ, 1982) и в образцах из скважин глубоководного бурения (Ьоч1(е ег а1., 1971). Исследования с помощью СЭМ показали, что частицы магнетита предо~валяют собой округлые зерна с мелкоямчатой поверхностью, которая свидетельствует об их обломочном происхождении. Кроме того, по размеру (0,2 — 30 мкм) они крупнее зерен магнетита из Потамидских глин. Тем не менее низкая разрешающая способность СЭМ не позволяет построить детальные гистограммы распределения размеров зерен менее 1 мкм. Магнетит может образоваться в гидротермальных системах в результате реакции (8Ьап1сз ег а1., 1981) (46 — 0,5х)ре,%0„+ 880г+ + 8М8" + 4Н,О = = 4реБ, + 4РеМ8,81 О,о(ОН)г + (28 — х)Ре,О + + хРе,Оз + (30 — 0,5х)ВВОг (води.) или при подводном выветривании океанических базальтов (гуге, ЬопЫа1е, 1981).
Присутствие магнетита в осадках гидротермальной системы Красного моря (Нас1сегд В(зсЬо((, 1973) и в марганцевых конкрециях (Сагрепсег ес а1., 1972) было подтверждено магнитными измерениями, однако отдельные зерна магнетита не наблюдались. Геологические данные также не дают никаких оснований предполагать, что вблизи Крита в позднем миоцене существовала какая-либо гидротермальная система. С точки зрения термодинамики диагенетический магнетит может образовываться в бескислородиых морских осадках (Вегпег, 1964). Недавно обнаруженные в верхнесилурийских и нижнедевонских гельдербергских известняках и кембрийских боннетерских доломитах агрегаты гроздьевидных и сфероидальных кристаллов магнетита (3 — 20 мкм), по всей вероятности, имеют диагенетическое происхождение (МсСаЬе ег а1., !983). Однако геохимические модели формирования диагенетического магнетита разработаны еще недостаточно хорошо.
Кроме того, размер отдельных кристаллов (0,5-2 мкм) не соответствует размеру однодоменных частиц. Как уже отмечалось ранее, систематическое изучение распределения размеров и форм ультрамелкозернисгого магнетита различного происхождения еще не проводилось. Поэтому приведенное выше сравнение не исключает ни одного из шести возможных способов происхождения магнетита (космическое, вулканическое, терригенное, гидротермальное, связанное с подводным выветриванием и диагенетическое) в Потамцпских глинах.
Однако эти сопоставления позволяют предположить, что большая часть зерен магнетита, возможно, имеет хемогидрогенную или биогенную природу. Хеншоу и Меррилл (НепвЬа1ч, Меггй1, 1980) разработали диаграмму устойчивости в зависимости от ЕЬ вЂ” рН для железистых фаз в морских обстановках осадконакопления, используя данные о средней концентрации Б и Ре в современном океане и пересмотренные энергетические 496 Ч.
е). Биогеппый магпетит в оеадочпых порода.е данные реакций железистой фазы, Результаты их исследования показывают, что при благоприятных восстановительных условиях магиетит может быть аутигенным. Ранее Гаррисон и Петерсон (Нагпвоп, Регегзоп, 1965), принимая во внимание необычную вытянутость по вертикали эллипсоида анизотропии восприимчивости, предположили, что главный источник остаточной намагниченности в одном из образцов керна скважины на дне Индийского океана может иметь аутигенное происхождение.
Однако механизма для объяснения этой аномальной связи анизотропии восприимчивости с аутигенезом предложено не было. В любом случае эти данные противоречат традиционному представлению о том, что в большинстве водных сред магнетит не относится к стабильным фазам (Оагге!з, Спг(в» 1980). С другой стороны, в лабораторных условиях при малой скорости реакции и относительно высокой температуре было осуществлено довольно успешное осаждение однодоменного магнетита (бпйипо10, Мап)еч(с, 1980).
Такие условия редко встречаются в реальных осадочных средах, но сходство формы зерен типа В со стандартными зернами магнетита (рис. 36.11) свидетельствует в пользу его неорганической Рис. 36.11, Увеличение 116 000. Зб. Ископаемый биогенный магнетит в глинах 497 Рис. 36.12. Увеличение 116 ООО. природы. Возможны два биологических механизма, прямо или косвенно способствуюших этой реакции.
Железобактернн †э хемоавтотрофные микроорганизмы с характерным размером от 1 до 1О мкм. В воде они окисляют ион двухвалентного железа и в результате этой реакции получают энергию. Считается, что в общем случае продуктом этого биологического окисления является гидроксид железа (ЕЬг!1сЬ, !981). Но, поскольку конечная фаза не была идентифицирована, нельзя исключить и другие варианты. Другой способ выделения оксида железа из морской воды основан на коагуляции железа в присутствии органического вещества. При этом образуются коллоиды гидроксида аморфного железа нли гематит. В эстуариевых обстановках, видимо, в результате действия подобного механизма коагуляции (Нпп!ег, 1983) удаляется из воды большое коли- Ч.
И. Биогенный магнетит в осадочных породах 498 Рис, 30,13, Увеличение 348000. Стрелка указывает на возможную неровность поверхности кристалла — характерную черту исевдогексагональиых зерен. чество железа. Из-за мелкого размера коллоидной фазы (0,45 мхм) ее не удалось идентифицировать (1. ЕсЬпопс(, личное сообщение). Возможность действия этого механизма в морских обстановках не изучена. Биологическое связывание, вндимо, влияет на концентрапию А1 и Са в поверхностных водах (Оепзег ег а1., 1983).
Короткое время пребывания железа в морской воде позволяет предположить, что механизм биоло- Зб. Ископаемый биогенный магнвпиап в глинах Рис. 36.14, Увеличение 542000 гического удаления железа может работать более зффективно. После того как зтн коллоиды осядут на границе вода — осадок, изменение ЕЬ в их окружении может привести к тому, что онн восстановятся до магнетита (г.еп, 1963): бгегОз + Сии — 4гезОл + СОг. В работах Макерета ~МасКеге1Ь, 1971) и Томпсона и др. (ТЬорщзоп е1 а1., 1980) сообщается о положительной корреляции между содержанием магнетита и органического вещества в озерных осадках. Эта корреляция Ч. И. Биогенный магнетит в осадочных вородек 500 ч Рис. 36.15.
Увеличение 560000. обьясняется присутствием магнетита независимо от того, как он образовался- при посредстве бактерий нли органического катализа. Наиболее вероятным представителем биогенного магнетита являются зерна типа С. Размер их частично совпадает с типичным размером зерен бактериального магнетита. Нами было замечено, что при некоторых углах обзора при наблюдениях с помощью ПЭМ октаэдрические зерна будут иметь гексагональный вид (рис. 36.12). Если зерна оказывались псевдогексагональными, их поверхность могла быть не- прямолинейной или у них обнаруживались асимметричные внутренние яркостные контрасты света. Часть этих зерен имеет черты, позволяющие 36, Ископаемый биогеиный магнегпигп в глинак 501 Рнс. 36.16.
Увеличение 422 000. предполагать их неорганическое происхождение (рис. 36.13). Другие гексагональные зерна, наблюдаемые при очень большом увеличении (> 200,000), характеризуются совершенными гранями кристаллов и симметричнымн внутренними яркостнымн контрастами (рис. 36.8, 36.14— 36.17). Такие зерна, видимо, непсевдогексагональные. Хотя биогенная природа этих зерен не подтверждается их морфологией, возможно, в позднемиоценовых осадках северо-западной части Крита содержатся гексагональные частицы однодоменного магнетита.
Если эти зерна действительно имеют биогенную природу, их следует отнести к фоссилиям, так же как любые другие остатки организмов. Однако термин «микрофоссилии» вряд ли можно применить к зтим 502 Ч. Н. Биогенный магнетит в осадочных породах ""-',г 1. с( ъ-".,~ Рис. 36.17. Увеличение 268 000 частицам, поскольку нх размер значительно меньше любой микроокаменелости, известной в настоящее время, и оценивается величиной, меньшей, чем длина волны видимой части светового спектра. Термин «нанофоссилии» уже введен для других групп, поэтому мы предлагаем использовать термин «пнкофоссилии» для описания любых бногенных обьектов такого размера. Некоторые зерна типа С неотличимы от других редко встречающихся кристаллов магнетита кубической формы (рис.
36.14), которые также, по-видимому, присутствуют в некоторых бактериях (ВаПсяп11 е1 а1., 1980). Зерна типа С могут быть либо биогенными, либо аутигенными. Зерна типа А, вероятно, являются продуктом либо мнкромасштабного окисления, либо растворения первичного биогенного или аутигенного магнетита. После обработки в течение двух дней раствором смеси дитионата и лимонной кислоты продукты поверхностного окисления зтнх зерен (маггемит?) вышелачиваются, в результате чего образуются пенистые поверхности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
