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

Назад