Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
4.2.6. Рентгеновская дифракция
С помощью рентгеновской дифракции не удается обнаружить присутствие грейгита или других магнитных фаз в продуктах магнитной сепарации. Рентгенограммы позволяют предполагать присутствие хлорита-вермикулита, роговой обманки, эпидота, возможно иллита и кварца, т. е. немагнитных фаз. Хотя наличие гематита возможно, он не может быть удовлетворительно идентифицирован, поскольку его пики замаскированы присутствующими в больших количествах другими фазами. Линии грейгита, магнетита, гётита, пирита и пирротина на рентгенограммах отсутствуют.
Вполне возможно, что магнитная фаза в продуктах сепарации присутствует в количествах, слишком малых для разрешающей способности рентгеновской дифракции. Этот результат полностью согласуется с данными о величине намагниченности насыщения, согласно которым магнитная фаза составляет менее 2% по весу.
4.3. Основные результаты
1. Илы из Ил-Марша магнитны, и направления намагниченности характеризуются сильным разбросом относительно направления современного магнитного поля.
2. Остаточная намагниченность насыщения ила на три порядка больше величины естественной остаточной намагниченности.
3. Содержание магнитного вещества в иле может составлять менее
0,5% по весу.
4. Характер кривых, полученных при размагничивании переменным полем, сходен с кривыми, известными по опубликованным данным для образцов, содержащих магнетит и маггемит.
5. Магнитная сепарация выделяется приблизительно 90% магнитного материала.
6. Продукты магнитной сепарации неустойчивы при температуре выше 184° С. При более высоких температурах они подвергаются необратимым фазовым превращениям в пирротин и магнетит.
7. Преобладающий магнитный минерал представлен правильными кубическими кристаллами с размером ребра порядка 0,1 мкм, имеющими в своем составе железо и серу. На основе его морфологии, состава и электронной дифрактограммы он был идентифицирован как грейгит.
8. Бактериальный магнетит в продуктах магнитной сепарации обнаружен не был.
5. Обсуждение
Результаты настоящего исследования показывают, что ил, отобранный из среды обитания магниточувствительных бактерий, может быть магнитным и без бактериального магнетита. В Ил-Марше по крайней мере часть остаточной намагниченности связана с сульфидом железа-грей-гитом. Ниже обсуждается, какие следствия может иметь присутствие грейгита.
Грейгит и магнетит характеризуются одной и той же кубической обращенной структурой шпинели (Skinner et al., 1964), но различаются анионами. Вследствие этого оба минерала характеризуются сходным поведением кривых размагничивания в переменном поле и сходным поведением остаточной намагниченности насыщения и намагниченности насыщения при нагреве. Магнитный момент грейгита вследствие повышенной электропроводности сульфидной решетки (Spender et al., 1972) составляет всего лишь одну треть магнитного момента магнетита.
Магнитные эксперименты, проведенные при комнатной температуре, могут не выявить этого различия, и только изучение состава может привести к идентификации этих минералов. Однако при более высоких температурах их магнитные характеристики перестают совпадать, поскольку при температуре более 180°С, намного меньшей, чем точка Кюри магнетита (580°С), грейгит становится нестабильным и переходит в пирротин.
Если модель осаждения, описывающая попадание бактериального магнетита в осадок, верна, то необходимо объяснить отсутствие магнетита в илах Ил-Марша. Наиболее прямое объяснение вытекает из разницы условий стабильности магнетита и грейгита. Как сульфид грейгит должен быть стабилен в восстановительных условиях при достаточном количестве S2~. Магнетит представляет собой оксид и будет устойчивым в условиях меньшего содержания серы и большего содержания кислорода. В лабораторных условиях Бернер (Berner, 1964) обнаружил, что грейгит осаждался из растворов, насыщенных H2S, содержащих железо в форме Fe2 + , при низком парциальном давлении кислорода. Если условия изменялись, то формировались другие сульфиды железа, такие, как аморфный FeS, маккинавит, пирротин или пирит. В природе грейгит был обнаружен в третичной толще восстановленных озерных ленточных глин Калифорнии (Skinner et al., 1964), в плейстоценовых ленточных глинах озера Верхнего (Dell, 1972), в богатых органикой илах Бельгии (Jedwab, 1967), бескислородных илах залива Чесапик (Biggs, 1963) и Черного моря (Berner, 1974), т. е. в средах, которые представляются непригодными для сохранения или осаждения магнетита.
Диаграммы полей устойчивости, приведенные на рис. 35.8, подчеркивают слабую способность магнетита сохраняться в таких восстановительных обстановках, как Ил-Марш. На приведенных диаграммах поля устойчивости грейгита, магнетита, пирита и гетита были построены для восстановительных условий (Eh<0) в диапазоне pH от 5 до
8. В идеальном случае химическая информация, используемая для построения диаграмм, должна быть получена из одной пробы воды, взятой в месте отбора образцов. К сожалению, при анализе проб из Ил-Марша определялись только pH и полное содержание железа. Чтобы не привлекать произвольную химическую информацию для пополнения наших данных, мы использовали анализы Эмери, опубликованные в монографии “A Coastal Pond” (табл. 35.3). Станция опробования Эмери расположена в 3,5 км от Ил-Марша. Сходство с нашей станцией заключается в том, что на обеих станциях пресная вода смешивается с морской, обе в одинаковой степени связаны с океаном и подстилаются одними и теми же ледниковыми отложениями. Необходимо отметить, что только общая концентрация всего железа и всей серы определяют положение границ полей устойчивости на диаграммах и что даже в случае изменения этих концентраций в пять раз существенных смещений границ на диаграмме не происходит (Garrels, Christ, 1965). Исходя из
