авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |

Вулканогенно-осадочный литогенез в наземной рифтовой зоне исландии

-- [ Страница 7 ] --

Жильная минерализация. В жилках кремнистые минералы нередко играют главную роль и заполняют всё пространство открывшейся трещинки. Иногда они встречаются совместно с рядом других вторичных минералов, главным образом со смектитами и цеолитами. Замещение каким-либо кремнистым минералом (опалом, халцедоном, кварцем) компонентов вмещающих базальтов в стенках трещин наблюдается редко.

Поровая минерализация. Независимо от размера полости (от микроскопических газовых полостей до крупных в шлаковой зоне лавового потока) характер выделения кремнистых минералов остаётся сходным. Здесь, как и в случае трещинной минерализации, петрографические исследования позволяют выявить неоднократный, прерывистый характер поступления кремнийсодержащих растворов и первично гелевую природу кремнистых образований. О прерывистом, периодическом характере поступления растворов в зону трещиноватости свидетельствует полосчатая структура выделений кремнезёма.

Глава 9. Минерализованные микроорганизмы зон гидротермальной активности

Минерализованные остатки микробиоты (бактерий, грибов) впервые были обнаружены и исследованы в глубоких горизонтах гидротермально измененных миоцен-плиоценовых платобазальтов. Принципиально новыми являются материалы, раскрывающие характерные черты минерализации слоистыми силикатами остатков микробиоты в гидротермально измененных платобазальтах и в гидротермальной постройке на дне Эйьяфьорда. Сравнительный материал получен при детальном исследовании современных минерализованных бактерий, обитавших на поверхности земли на современных сольфатарных и фумарольных полях, в горячих источниках и горячих озёрных водоёмах, в зоне паро-газовых струй.

Исландия очень хороший объект для изучения проявлений разных форм жизни в гидротермальных системах на поверхности земли и в глубоких подземных горизонтах. Практически остров целиком сложен вулканогенными породами. В основном это базальты, не более 10% составляют кислые породы. Роль осадочных пород, содержащих какие-либо биогенные остатки ничтожно мала. Поэтому с большой долей вероятности можно говорить о том, что появление биоты в гидротермальных системах Исландии вряд ли может быть связано непосредственно с существованием здесь осадочных пород.

Среди изученных гидротермально изменённых пород, содержащих минерализованную органику, выделено несколько типов: (1) смектитовая ассоциация с гидроксидами и оксидами железа, (2) смектитовая ассоциация с сульфидами (пирит), и (3) кремнистая ассоциация. По морфологическим признакам в составе гидротермалитов установлены фрамбоиды, шарики, палочки и другие образования по форме и размеру сходные с описанными в литературе минерализованными бактериями.


Минерализованные микроорганизмы гидротермальной эндобиосферы

Во многих районах распространения изверженных пород при бурении на большой глубине в термальных водах и изменённых породах были обнаружены термофильные хемолитотрофные бактериальные сообщества, свидетельствующие о распространении жизни в литосфере на больших глубинах (до 45 км). [Moser et al., 2005; Fredrickson, Onstott, 1996; Kaiser, 1995; Stokes, 1995; Gold, 1992]. В рифтовой зоне Исландии термофильные сообщества бактерий зафиксированы в нагретых подземных водах на глубине 1,52 км. [Marteinsson et al., 2001a, b]. Глубокие горизонты твёрдой коры, заселённые бактериями, представляют особую часть биосферы и рассматриваются как “глубокая подземная биосфера” (deep biosphere, deep subterranean environments, intraterrestrial biosphere, subsurface biosphere), в которой термофилы играют главную роль. Для областей литосферы с гидротермальной активностью, где в глубоких горизонтах обитают или обитали ранее различные представители микробиоты, мы предложили название гидротермальная эндобиосфера [Geptner, Kristmannsdttir, 2003].

Участие бактерий при формировании глинистых минералов было показано при изучении преобразований базальтового материала в искусственной гидротермальной системе. Эксперимент проводился автором совместно с исландскими гидрохимиками и биологами Hrefna Kristmannsdottir, Jakob K. Kristjansson, Viggo Th. Marteinsson в 1997-98 гг. Образцы базальтов и (сидеромеланового) стекла, погруженные в специально подготовленные растворы с живыми бактериями и контрольные без бактерий, выдерживались в течении 9 месяцев при температуре 75°С.

На поверхности обломков базальтов и базальтового стекла, подвергавшихся термальной обработке с бактериями, среди вторичных минералов обнаружены характерные минерализованные биоморфноподобные структуры (нити, одиночные и скопления круглых тел, похожих на нанобактерии, см. рис.3). На некоторых участках среди вторичных минералов хорошо различимы новообразования морфологически похожие на чешуйки слоистых силикатов. На поверхности стерильных образцов пород вторичная минерализация проявилась значительно слабее, а минерализованные биоморфноподобные структуры и элементы слоистых силикатов отсутствуют. Результаты этого эксперимента указывают на большую роль бактерий при разрушении базальтового материала и формировании слоистых силикатов [Гептнер, 2002].

Биоморфные микроструктуры современной постройки подводного горячего источника в Эйьяфьорде сложены сапонитом [Geptner et al., 2002], а минерализованные биоморфные структуры из миоцен-плиоценовых платобазальтов состоят, в основном, из смектитов [Geptner et al., 1995] (см. рис. 3).


Типы минерализованных биоморфных структур

миоценовых платобазальтов.

В слоистых силикатах селадонитового и смектит-селадонитового состава выявлен ряд характерных микроструктурных типов. Эти образования располагаются по стенкам и в свободном пространстве трещин, газовых пустот и разнообразных полостей в лавах. Важно подчеркнуть, что одинаковые по форме, составу и размерам структуры были встречены в разных районах острова. Метаколлоидный характер этих структур (микроглобулярные формы, ветвящиеся и изгибающиеся нити, сферы и полусферы на стенках пустот и т.д.) и взаимоотношение их с более поздними, запечатывающими минералами (цеолитами) и вмещающими породами определенно свидетельствуют о первично аморфном (коллоидном) осаждении материала с последующей раскристаллизацией и превращении в слоистые силикаты селадонитового и смектит-селадонитового состава

Среди глинистых агрегатов выделено несколько морфологических типов:

Нити. Среди биоморфных образований, структуры нитей часто доминируют. В крупных полостях видно субпараллельное расположение нитей, но чаще оно хаотическое. Наблюдается совместное нахождение нитей и сгустков глинистого вещества в виде глобулярных скоплений. На поперечном срезе в нитях установлено зональное строение. Диаметр нитей колеблется от долей миллиметра до 0,5 и редко более 1 мм. В последнем случае на поверхности нити располагается крустификационная кайма, состоящая из игольчатых кристаллов селадонита или кремнистых минералов. В трещинах и крупных открытых полостях нити часто ориентированы перпендикулярно к стенкам вмещающей породы. Нити, обнаруженные и исследованные в толще платобазальтов Северной, Восточной и Западной Исландии, имеют близкий диаметр и сходные черты морфологии. По строению выделено четыре структурных типа нитей: (1) с однородным плотным внутренним строением; (2) с концентрически зональным строением; (3) с круглым полым центральным каналом и (4) состоящие целиком из шарообразных структур. Поверхность нитей, состоящая из глинистых минералов, часто имеет сетчатую или сотовую структуру с многочисленными круглыми отверстиями или ячейками, заполненными мельчайшими сферическим телами (35 мкм в поперечнике) (см. рис 3).

Во многих случаях в кавернах базальтов нити совместно со скоплением сферических тел слагают однородную массу, напоминающую в шлифе по микроагрегатному двупреломлению в поляризованном свете зёрна глауконита из осадочных отложений.

Сферические тела. Во всех исследованных местонахождениях размер мельчайших круглых образований варьирует незначительно, средний размер равен 5 мкм в диаметре. Диаметр плотных шаров или сферических образований колеблется в пределах 2030 мкм, а диаметр шаров с зональной структурой за счёт крустификационных каёмок изменяется в широких пределах от 50 до 100 мкм, при этом диаметр центрального ядра не превышает 2030 мкм.

Плёнки. Пористые глинистые массы в крупных открытых полостях слагают плавно изгибающиеся пленки и “занавеси”, располагающиеся поодиночке или собранные в пакеты сходной пространственной ориентировки. Пленки состоят из серии субпараллельно расположенных нитей. При небольшом увеличении видно, что на определенном уровне нити сливаются в плотные глинистые агрегаты, чётко отделяющиеся от соседнего участка плёнки.

Палочки – это слегка вытянутые с закругленными контурами образования, располагающиеся на гранях и на плоскостях глинистых чешуек. Размер изолированных тел такого типа не превышает 0,7 микрона. По форме и размеру они сходны с фоссилизированными нанобактериями, описанными в литературе [Folk, Lynch, 1997]. Палочки и сходные с ними по размеру шарообразные образования встречены в ультромикрозернистых массах глинистого вещества. Иногда они полностью заполняют промежутки между глинистыми чешуйками.

Шарообразные структуры с диаметром от 2 до 200 микрон по текстурным особенностям слагающих их смектитов разделяются на несколько типов: (1) плотного строения с ровной поверхностью; (2) пористой структуры с поверхностью типа пчелиных сот или губки; (3) состоящие из таблитчатых кристаллов (селадонит ?). Шарообразные структуры имеют четкие внешние границы. Палочкообразные и шарообразные структуры составляют самые маленькие (конечно, на уровне наших современных возможностей увеличения) по размеру структуры, которые принимают участие или даже целиком слагают крупные и толстые нити.

Полусферы это структуры, 1-2 мм диаметром с тонкой концентрической слоистостью и четкой внешней границей. Располагаются хаотически на стенках разнообразных полостей в базальтах и в общей глинистой массе, соприкасаясь и облекая друг друга. На срезе полусфер, сложенных глинистыми минералами, отчётливо видно чередование слойков разного цвета. В глинистых слойках с характерной сотовой микроструктурой наблюдались многочисленные хаотически распределённые круглые отверстия с диаметром 1-4 мкм. Структуры полусфер, сложенные сидеритом, четко разделяются на две зоны: внутреннюю, диаметром не более 0.3 мм, состоящую из агрегата плотно упакованных мелких кристаллов и внешнюю оболочку из относительно более крупных вытянутых кристаллов с радиально-лучистой структурой.

Пористость в слоистых силикатах характерная черта рассмотренных типов биоморфных структур и крустификационных каёмок на их поверхности. Плавно вытянутые планкообразные кристаллы селадонита изгибаясь, слагают стенки круглых и овальных отверстий и пустых каналов (диаметр от 1,0 до 8-10 мкм), пронизывающих скопления глинистого материала. Вероятно, эти отверстия и каналы ранее были заняты микробиальной органикой. Во время формирования глинистого материала бактериальная активность могла играть важную роль при формировании геля предшественника слоистых силикатов смектит-селадонитового состава. Биоморфные структуры в низкокалиевых базальтах обнаружены в слоистых силикатах, включающих селадонит и/или смектиты с большим содержанием калия (в селадоните до 78%). Известно, что этот элемент играет важную роль в метаболизме живых организмов.

Важным моментом, который следует учитывать при рассмотрении строения минерализованных биоморфных структур, является сходство форм, обнаруженных в разных районах и в горизонтах разного возраста. Для минерализованных биогенных образований характерны одинаковые или узкие пределы колебаний размеров. Диаметр нитей, без учета крустификационной каймы, в среднем составляет 57 микрон. Для шарообразных структур установлено два наиболее часто встречающихся размера: 2030 микрон и 5070 микрон. В последнем случае шаровые структуры, как правило, имеют концентрическое строение и часто покрыты крустификационной каймой. Прямым подтверждением фоссилизации органики является секционный характер нитей и наличие в их центре круглых или овальных каналов. Биогенная природа минерализованных нитей выявляется при сопоставлении по структуре и размеру с современными фоссилизированными бактериями и их колониями на сольфатарных полях и известными по литературным данным. Обращает внимание сходный характер и размер пористости, наблюдавшейся в строении минерализованной органики из миоценовых базальтов и в конкриментах из тела человека, содержащих хорошо сохранившиеся фрагменты бактерий.

При исследовании кремнистых образований необходимо учитывать характерную особенность гидротермальной минерализации в движущейся воде с большим количеством растворенного кремнезема. В этих условиях без всякого влияния живых организмов образуются микро- и наноструктуры (типа мембранных трубок), морфологически и по размеру сходные с теми, которые действительно являются минерализованными бактериями (см. рис. 4).


Глава 10. Минерализованная микробиота возможный индикатор

потока углеводородов

Состав и распределение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в свежих и гидротермально изменённых породах, а также во вторичных минералах базальтов Исландии рассмотрен в работе [Гептнер и др., 1999]. Необходимо отметить, что минерализованные бактерии были обнаружены именно в районах, где среди гидротермально изменённых пород и вторичных минералов было установлено наибольшее количество углеводородов. Здесь же в ассоциации с вторичными минералами были встречены капли битумов.

Наиболее отчётливо связь между минерализованными остатками микробиоты и углеводородами удалось установить в миоценовых вулканитах на севере (Эйьяфьордур) и на востоке (Брейдалсвик и Беруфьордур) Исландии. Здесь и в ряде других районов во всех изученных местонахождениях смектит-селадонитовой минерализации были найдены минерализованные бактериальные формы. В этом комплексе вторичных минералов обнаружено значительно больше ПАУ (до 2543 ppb) по сравнению с неизменёнными вулканитами (среднее значение 44 ppb), а также с нонтронитами (644 ppb), цеолитами (94 ppb) и кремнистыми минералами, повсеместно распространёнными в толщах гидротермально изменённых базальтов и не несущих признаков бактериальной активности [Гептнер и др., 2003]. Большое количество ПАУ (1366 ppb) обнаружено в минерализованных сапонитом бактериальных формах, слагающих современную постройку подводного горячего источника на дне Эйьяфьорда.

Сонахождение биоморфных микроструктур и полициклических ароматических углеводородов в составе гидротермально образовавшихся слоистых силикатов указывает на важную роль абиогенных углеводородов в обеспечении жизнедеятельности микроорганизмов в глубоких горизонтах вулканитов.

Слоистые силикаты, включающие биоморфные микроструктуры, по сравнению с одновременно образованными цеолитами и кремнистыми минералами обогащены углеводородами. Это позволяет считать, что слоистые силикаты среди низкотемпературных гидротермальных образований являются одним из наиболее мощных естественных аккумуляторов, способных захватывать и фиксировать углеводороды из термальных вод, а минерализованные фрагменты микробиоты можно рассматривать как возможный индикатор потока углеводородов.

Заключение

Гидротермально изменённые породы Исландии имеют многие черты сходства с вулканитами, преобразованными в пределах рифтов на дне океанов, а также в наземной обстановке во многих районах активных проявлений вулканизма. Рассматривая особенности гидротермальной минерализации в Исландии в первую очередь необходимо подчеркнуть те особенности состава пород, которые формировались в наземной обстановке и могут влиять на интенсивность минералообразования и состав образующихся минералов.

Миоцен-плиоценовые платобазальты в основном представлены массивными лавами, сложенными преимущественно афировыми и порфировыми (плагиофировыми) толеитовыми базальтами разной степени раскристаллизации, с отдельными маркирующими горизонтами маломощных горизонтов тефры и вулканогенно-осадочных отложений. В позднем плиоцене и плейстоцене при извержениях в ледовой обстановке формировались гиалокластиты, подушечные лавы и подушечные брекчии, переслаивающиеся с тиллитами и отложениями ледниковых водных потоков. Гиалокластиты состоят целиком или в значительной степени из легко разрушающегося базальтового стекла (сидеромелана). Основная масса гиалокластитов образовалась при подлёдных (подводных) извержениях в наземной части острова и в меньшей степени на его шельфе.

В пределах низкотемпературной зоны толщи гиалокластитов по сравнению с базальтовыми лавами изменены значительно сильнее. В составе вторичных минералов в них главную роль играют слоистые силикаты (смектиты, хлориты), замещающие стекло, а открытые полости заполнены цеолитами. В хорошо раскристаллизованных базальтах первым среди породообразующих минералов разрушается оливин, замещаясь смектитами, затем по трещинкам и метасоматически по плагиоклазам развиваются слоистые силикаты и цеолиты. Пироксены и рудные минералы большей частью остаются неизменёнными. Синтез слоистых силикатов и цеолитов происходит главным образом по зонам трещиноватости и в открытых полостях при этом вмещающие базальты в большинстве случаев остаются слабо или совершенно неизменёнными. Формирование, распределение и в значительной мере состав ассоциаций гидротермальных минералов в пределах низкотемпературной зоны гидротермального изменения во многом зависят от интенсивности и времени проявления рифтогенеза, главного фактора формирования зон проницаемости в вулканогенных толщах. Важнейшим движущим фактором этого процесса является периодически возобновляющаяся трещиноватость, поддерживающая постоянное течение процесса взаимодействия вода-порода.

В пределах рифта зоны гидротермальной минерализации, выявленные по минералам индикаторам, только в самом общем виде соответствуют картине современного распространения температур. В пределах активно живущего роя трещин проницаемость пород и пути миграции горячих вод меняются достаточно быстро. В результате температуры современного прогрева пород и образовавшееся ранее зональное распространение минералов могут полностью не совпадать. С этим связано часто наблюдающееся наложение друг на друга разных по составу и времени образования минеральных ассоциаций, возникших при разных температурных обстановках.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.