Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
С точки зрения термодинамики диагенетический магнетит может образовываться в бескислородных морских осадках (Berner, 1964). Недавно обнаруженные в верхнесилурийских и нижнедевонских гельдер-бергских известняках и кембрийских боннетерских доломитах агрегаты гроздьевидных и сфероидальных кристаллов магнетита (3-20 мкм), по всей вероятности, имеют диагенетическое происхождение (McCabe et al.,
1983). 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 ультрамелкозернистого 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 Потамидских глинах. Однако эти сопоставления позволяют предположить, что большая часть зерен магнетита, возможно, имеет хемогидро-генную или биогенную природу.
Хеншоу и Меррилл (Henshaw, Merrill, 1980) разработали диаграмму устойчивости в зависимости от Eh-pH для железистых фаз в морских обстановках осадконакопления, используя данные о средней концентрации S и Fe в современном океане и пересмотренные энергетические
данные реакций железистой фазы. Результаты их исследования показывают, что при благоприятных восстановительных условиях магнетит может быть аутигенным. Ранее Гаррисон и Петерсон (Harrison, Peterson,
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 (Garrels, Christ, 1980).
С другой стороны, в лабораторных условиях при малой скорости реакции и относительно высокой температуре было осуществлено довольно успешное осаждение однодоменного магнетита (Sugimoto, Ма-tijevic, 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 ООО.
Рис. 36.12. Увеличение 116 000.
природы. Возможны два биологических механизма, прямо или косвенно способствующих этой реакции.
Железобактерии - это хемоавтотрофные микроорганизмы с характерным размером от 1 до 10 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 (Ehrlich, 1981). 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 или гематит. В эстуариевых обстановках, видимо, в результате действия подобного механизма коагуляции (Hunter, 1983) удаляется из воды большое коли-
Рис. 36.13. Увеличение 348 000. Стрелка указывает на возможную неровность поверхности кристалла-характерную черту псевдогексагональных зерен.
чество железа. Из-за мелкого размера коллоидной фазы (0,45 мкм) ее не удалось идентифицировать (J. Edmond, личное сообщение). Возможность действия этого механизма в морских обстановках не изучена. Биологическое связывание, видимо, влияет на концентрацию А1 и Са в поверхностных водах (Deuser et al., 1983). Короткое время пребывания железа в морской воде позволяет предположить, что механизм биоло-
Рис. 36.14. Увеличение 542 000.
гического удаления железа может работать более эффективно. После того как эти коллоиды осядут на границе вода-осадок, изменение Eh в их окружении может привести к тому, что они восстановятся до магнетита (Zen, 1963):
6Fe203 + Copr -*• 4Fe304 + C02.
В работах Макерета (MacKereth, 1971) и Томпсона и др. (Thopmson et al., 1980) сообщается о положительной корреляции между содержанием магнетита и органического вещества в озерных осадках. Эта корреляция
Рис. 36.15. Увеличение 560000.
объясняется присутствием магнетита независимо от того, как он образовался-при посредстве бактерий или 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 непрямолинейной или у них обнаруживались асимметричные внутренние яркостные контрасты света. Часть этих зерен имеет черты, позволяющие
