Земля и жизнь - [35]

В существующих учениях о рудных месторождениях и минералах миграция железа и марганца в земной коре и на ее поверхности часто трактуется в свете чисто химических процессов.

Микробиологические отложения окислов железа и марганца в наземных - дерновых, болотных и озерных условиях известны давно. В изучении этих образований принимали участие многие исследователи.

Поиски морских железобактерий, начавшиеся с экспедиций "Челленджера", вначале были безуспешными. Открытие морских железо-марганцевых бактерий было у нас осуществлено лишь В. С. Буткевичем. Тем не менее многие ученые не сомневались в том, что величайшие скопления железа в земной коре образовались биохимическим путем при незначительном участии в этом процессе водорослей. Так, В. И. Вернадский считал мезозойские железные руды Эльзас-Лотарингии и керченские третичные руды биогенными, вероятно, бактериальными, как и марганцевые чиатурские руды. Большинство исследователей железобактерий склонялось к взгляду, что наряду с биогенными скоплениями железа в осадке бассейнов отлагаются и хемогенные. Железобактерии проявляют жизнедеятельность в трубах водопровода, образуют конкреции на морском и озерном дне.

Биогенный путь состоит в окислении гидратов закиси железа и марганца, а также их бикарбонатов, с переводом, с помощью соответствующего фермента бактерий, двухвалентного железа в трехвалентное, при переработке колоссальных количеств закиси железа, выносимой из недр Земли подземными водами.

Мы предприняли поиски микробиогенных структур в железных и марганцевых рудах осадочных толщ различного геологического возраста, начиная с раннепротерозойского, а также в районах подобных руд первично магматогенного происхождения, в обломочных терригенных породах и в зоне выветривания массивных пород. Результаты оказались замечательными.

Изучая под микроскопом шлиф из образца железистого кварцита бедной руды Кривого Рога (докембрий), мы обнаружили массовые скопления чехликов железобактерий, заключенных в коллоидную кремнеземную массу, по-видимому, и сохранившую эту микробиогенную структуру сгустков окислов железа. Первичные гидроокислы железа в результате метаморфизма представлены теперь магнетитом. Такие же скопления ожелезненных клеток железобактерий в ассоциации с коллоидным кремнеземом мы открыли и в железистых сланцах гребенской свиты протерозоя р. Ангары, нижнего палеозоя хребта Каратау.

Бурые железняки, образование которых В. Линдгрен считал химическим, представляли для нас большой интерес. Мы изучали их по материалам Кокчетавского района в Казахстане, в отложениях, относимых к докембрию. Для всех изученных образцов руд происхождение оказалось общим. В них удалось ясно различить чехлики древнейших представителей железобактерий, из которых слагается вся масса руд. Размеры ожелезненных клеток близки к современным. Изучение бурых железняков и лимонитов многих других месторождений, до так называемых "железных шляп", формирующихся в поверхностных условиях при выветривании сульфидных руд железа, показало решительно то же самое. Все бурые железняки и лимониты прекрасно сохраняют свою микробиогенную структуру. При этом стало ясно, что жизнедеятельность железобактерий, типичных аэробов, осуществлялась и осуществляется и в недрах Земли, в зоне циркуляции кислородных вод. Обычные в магнетитовых месторождениях магматогенного происхождения бурые железняки показали ту же микробиогенную структуру и, следовательно, огромный размах этого процесса.

Мы изучали природные скопления марганца в месторождениях Казахстана, Сибири, относящиеся к нижнему и среднему палеозою, и получили такие же результаты. Руды, за исключением части их, подвергшейся перекристаллизации, оказались сложенными сплошь микротельцами фоссилизированных клеток бактерий, имеющих около 1,33 μ в поперечнике и до 2,0-3,6 μ в длину, соединенных в длинные изогнутые, плотно сплетенные нити. Последние различимы тем лучше, чем "беднее" изучаемая руда, в которой рудная масса перемежается с нерудными, обычно прозрачными, минералами. Общим признаком для отмеченных марганцевых биолитов, как и для железных, по казахстанским и сибирским материалам, является плотное коллоидоподобное их сложение, или волокнисто-лучистое (псиломелан, лимониты), тогда как в поверхностных, "осадочных" условиях чаще распространены конкреционно-желваковые и гороховые - пизолитовые структуры. Природа конкреционных образований, по-видимому, связана с разложением органического вещества бактериальных клеток и потерей микробиогенной структуры таких руд.

Микробиогенными образованиями являются и так называемые "дендриты" - налеты окислов марганца на стенках трещин горных пород, вблизи от скоплений марганцевых руд и минералов. Природа рисунка дендритов, вероятно, связана со строением колоний марганцевых и железобактерий. Такого же происхождения, по-видимому, и "пустынный загар" горных пород, нами пока ближе не изучавшийся. Железистый цемент красноцветных песчаников, например, пермского возраста с р. Шугор (бассейн Печоры), оказался массовым скоплением между песчинками породы фоссилизированных телец железобактерий, пропитанных окислами железа. Такое же происхождение имеют различные охры, ржавчины, распространенные в природе в трещинах горных пород, в карстовых полостях, образовавшихся в процессах выветривания пород, где бактериям, несомненно, принадлежит ведущая роль.