ИСКОПАЕМЫЕ
БАКТЕРИИ И НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРОЦЕССЫ
ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ
ОБРАЗОВАНИЕ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОСАДОЧНЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Особенным является вопрос о значении
микробных сообществ в формировании
месторождений полезных ископаемых.
Бактериальные сообщества могут выступать в этих
случаях в самых разных ролях.
Во-первых, органическое
вещество цианобактериальных матов
и других микробов может служить источником
органического вещества нефтематеринских пород,
то есть пород, органическое вещество которых
после переработки в течение геологического
времени преобразуется в нефть и газ. Было показано, что для докембрийских
и раннепалеозойских
нефтематеринских толщ характерно присутствие в
них ископаемых цианобактериальных матов. Таким
образом, решается проблема органического
вещества, необходимого для образования нефти в
древних толщах. В этой связи существенно
меняются и перспективы нефтеобразования и
нахождения нефтяных месторождений в
докембрийских породах, которые ранее считались
маловероятными. Более того, долгое время находки
нефти в древних толщах считались показателем
более молодого, чем докембрийский, возраста
пород.
Во-вторых, цианобактериальный мат
может служить своеобразным фильтром, осаждая на
себе определенные компоненты. Так, сейчас
известно, что ураганные содержания более 10% редкоземельных элементов (РЗЭ),
включая Nb Томторского месторождения
в Сибири, обязаны своим происхождением
цианобактериальным матам. В этом случае
накопление РЗЭ происходило в каком-то бассейне
типа мелкого озера, где цианобактериальные маты
постепенно увеличивали концентрации РЗЭ из вод,
поступающих с окружающей суши.
В-третьих, эта работа элементоспецифических
микробов, накапливающих, например, Fe, Mn, S. Выше
были упомянуты железистые кварциты Курской магнитной аномалии. Вероятно,
все джеспилиты (железистые кварциты)
в мире имеют отношение к активности
железобактерий. Интересно, что максимум
образования джеспилитов приходится на всех
континентах более или менее на одно время в
начале протерозоя (1,9-2 млрд лет тому назад).
Следует помнить, что многие годы
некоторые авторы настаивали на гидротермальном
происхождении Fe в джеспилитах. Это нисколько не
противоречит сказанному выше. Бактериальный
способ накопления Fe и вулканический источник
поступления Fe в воды Мирового океана вполне
могут быть совмещены в единую концепцию. Не так
давно в рамках Международной программы
геологической корреляции обсуждался
специальный проект по биогенному накоплению Fe и
Mn [5].
|
Рис. 5.
Палеогеографические схемы раннего кембрия
(а), раннего ордовика (б ) и позднего девона (в). Показаны моря на
современных континентах. |
Огромную работу проделывают
Fe-бактерии и другие микробы в образовании латериов (кор выветривания), поэтому
образование некоторых месторождений осадочных
полезных ископаемых, связанных с латеритами,
таких, как бокситы (алюминиевое
сырье), вполне вероятно. Предстоят новые открытия
в этой области.
В-четвертых, образование тех или иных
пород или полезных ископаемых
неэлементноспецифическими организмами.
Например, цианобактерии в состоянии
накапливать не только растворимый Р в волютиновых
гранулах внутри клетки. При соответствующих
условиях Р волютиновых гранул может
преобразовываться в нерастворимые соединения
(апатиты различных модификаций). А некоторые
бактерии способны, например, образовывать внутри
клеток магнетит.
В-пятых, сейчас известно по находкам
бактерий, что с их участием могут образовываться
соединения урана, меди, а
также золотые псевдоморфозы.
Изучение метаболизма (обмена
веществ) бактерий и механизмов, влияющих на
осаждение тех или иных элементов, еще только
начинается.
Оставим в стороне все вопросы,
связанные с участием микробов в образовании
всевозможных газов [1],
поступающих в атмосферу и затем
имеющих естественное отношение к образованию
некоторых пород, или газов, поступающих в воды
бассейнов и создающих, например, "аноксические"
условия. Естественен, однако, вопрос: почему, зная
все это, седиментологи (специалисты,
занимающиеся изучением закономерности
осадкообразования) мало уделяли внимания роли
микроорганизмов? Здесь две основные причины.
Первая - это то, что только в последнее время
после внедрения сканирующего
электронного микроскопа и выяснения
практически мгновенной скорости окаменения
бактерий стали доступны их непосредственные
наблюдения. И таким образом ученые осознали их
повсеместное присутствие в прошлом. А вторая
причина состоит в том, что актуалистические
модели седиментации (процесса
осадкообразования) не могут в полной мере
объяснить закономерности седиментации прошлого.
Дело в том, что сегодняшнее обилие суши с резкими
контрастными глубинами океанов и высотой гор
(высокое стояние материков) является достаточно
уникальным в истории Земли. Гораздо чаще материки в значительной мере были
покрыты морями, аналогов которых по своим
параметрам практически сегодня нет. Эти бассейны
у геологов называются эпиконтинентальными.
Точно так же до определенного времени, вероятно,
не было столь глубоких огромных океанов.
Особенно не схожая с современностью картина была
в палеозое (кембрий, ордовик, силур,
девон, карбон и пермь). На палеогеографических
картах можно хорошо видеть, сколь обширные
участки современных континентов были заняты
морями (рис. 5). Сравните современную картину с
палеогеографическими картами, например, начала
раннего кембрия (рис. 5, а), начала раннего
ордовика (рис. 5, б ) и конца девона (5, в).
Чем же отличались древние
эпиконтинентальные бассейны? Прежде всего это
были огромные по территории, исключительно
мелководные (десятки, иногда первые сотни метров
глубины) бассейны, у которых значительная часть
дна находилась в пределах зоны фотосинтеза.
Часто на этих акваториях возникали
многочисленные и короткоживущие острова.
Специфика древних бассейнов способствовала
широкому развитию микроорганизмов и особенно
цианобактериальных матов, которые могли иногда
функционировать на тысячах квадратных
километров (например, Сибирская
платформа в докембрии). Поэтому в этих
бассейнах роль бактерий и вообще
микроорганизмов была огромна не только в
формировании трофических связей, но
и в формировании, а затем и преобразовании
осадков.
В связи с этим перед седиментологией
стоит сложная, но интересная задача разработки
принципиально отличных от современных моделей
седиментации в древних эпиконтинентальных
бассейнах. Совершенно очевидно при этом, что
огромная роль биогенного, и особенно
бактериального, фактора должна быть учтена,
поскольку за редким исключением все осадочные
породы в той или иной степени образовывались с
участием микробов.
ЛИТЕРАТУРА
Заварзин Г.А. Бактерии и состав
атмосферы / Отв. ред. А.А. Имшенецкий. М.: Наука, 1984.
189 с.
Громов Б.В. Цианобактерии в биосфере
// Соросовский Образовательный Журнал. 1996. N 9. С.
35-39.
Кондратьева Е.Н. Автотрофные
прокариоты: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1996. 312 с.
Розанов А.Ю., Заварзин Г.А.
Бактериальная палеонтология // Вестн. РАН. 1997. Т. 67,
N 3. С. 241-245.
Biomineralization Processes, Iron, Manganese / Ed. by H.C. Skinner, R.W. Fitzpatrick.
Cremlingen, Germany: Catena Verlag, Catena Suppl. 21.
Назад
Написать комментарий
|