: Главная arrow Микроорганизмы и окружающая среда arrow Микроорганизмы и геологическая история Земли  

Микроорганизмы и геологическая история Земли

Печать E-mail
 

 

Микроорганизмы сыграли важнейшую роль в построении земной коры. В значительной мере в результате их деятельности произошло частич­ное разделение химических элементов и соединений, залегавших в ко­ренных породах в виде смесей. Месторождения многих полезных иско­паемых, разрабатываемые в настоящее время, своим возникновением полностью или частично обязаны деятельности микроорганизмов.

Отложение железа. Крупнейшие месторождения железных руд пред­ставляют собой «полосчатые железорудные формации» (ПЖФ). Осажде­ние оксидов железа происходило здесь в основном в период от 2,8 до 1,6 млрд. лет назад. До того времени выделявшееся из магматических пород морского дна железо накапливалось в большом количестве в ви­де ионов Fe2 + вместе с другими восстановленными ионами (S2", Мп2 +) в морях. Когда начался оксигенный фотосинтез цианобактерий, ионы S2- стали окисляться в SO2.-, a Fe2+ -в Fe3 + . Последние труд­норастворимы. Осаждение окиси железа на больших площадях происхо­дило в тех местах, где содержащие железо глубинные воды приходили в соприкосновение с кислородсодержащими поверхностными водами. В полосчатых железорудных формациях чередуются слои окиси железа и слои кремнезема (толщиной от 0,2 до 2,0 мм). Как полагают, эта слоистость - результат сезонного ритма фотосинтеза в водоемах, где формировались осадки. Лишь тогда, когда завершилось окисление серы и железа в морской воде, кислород стал накапливаться в атмосфере (на­чиная с периода 1,6 млрд. лет назад).

В мобилизации железа, содержащегося в гранитных породах, и в его осаждении тоже участвуют микроорганизмы. Когда сера в пирите или марказите под действием Thiobacillus thiooxidans и Т. ferrooxidans окис­ляется в серную кислоту, железо в виде соли Fe(II) становится раство­римым и окисляется под действием Т. ferrooxidans в соль Fe (III) (о вы­щелачивании железа см. разд. 11.3).

При нейтрализации воды трехвалентное железо выпадает в осадок в виде Fe (OH)3- В высшей степени вероятно, что многие месторождения очень чистого оксида железа создавались в результате продолжавшего­ся миллионы лет микробного выщелачивания. В других местах в солю-билизации железа определенно участвуют органические кислоты (гуми-новые). Последующее биологическое окисление Fe(II) в Fe (III) может происходить под воздействием железобактерий,  таких  как   Gallionella или Siderocapsa (при нейтральном рН). В результате образуется болот­ная» и «луговая» железная руда.

Отложение карбоната кальция. Во многих водоемах кальций присут­ствует в форме Са(НСОэ)2 или CaS04. Вследствие изменения рН или удаления С02 фотосинтезирующими организмами бикарбонат превра­щается в труднорастворимый карбонат кальция и выпадает в осадок. В анаэробных условиях сульфат при участии сульфатредуцирующих бактерий восстанавливается до сероводорода, и при этом выпадает в осадок карбонат кальция:

CaS04  +  8[Н]   +  С02  - СаС03   +   3H20   +  H2S

Большая часть известняка образовалась, вероятно, вследствие того, что гидрокарбонат кальция перемещался в тропические водоемы и там осаждался в виде СаСОэ при выделении С02 под действием повышен­ной температуры:

Са (НС03 )2 = СаС03 + Н20 + С02

Отложение серы. Образование пригодных для разработки залежей серы связано с бактериальным восстановлением сульфата. При разло­жении органических соединений в анаэробных условиях в присутствии сульфата последний служит предпочтительным акцептором водорода. Образующийся сероводород подавляет любые потенциально воз­можные процессы анаэробного дыхания. Исследования с применением изотопов подтвердили вывод о том, что, например, месторождения серы в штатах Техас и Луизиана имеют биогенное происхождение.

Сера, содержащаяся в морской воде, состоит в основном из двух стабильных изотопов: 32S (95%) и 34S (4%). При бактериальном восста­новлении сульфата (которое лимитируется главным образом поступле­нием доноров водорода) сульфат 32SOl~, содержащий легкий изотоп, имеет больше шансов быть поглощенным клетками и подвергнуться восстановлению, чем сульфат с 34S. Поэтому образующийся сероводо­род содержит меньше 34S, чем сульфат морской воды. При окислении (биологическом или абиотическом) этого «легкого» сероводорода обра­зуется «легкая» сера. Содержание изотопов серы в упомянутых место­рождениях указывает на биогенный характер этой серы. Изотопный со­став биогенной серы значительно отличается от состава, найденного при изотопном анализе вулканической серы (на о. Сицилия).

Обсуждение биогеохимических превращений можно было бы про­должить в связи с вопросом об образовании других месторождений - каменного угля, нефти, природного газа, кизельгура, бокситов. В тех или иных превращениях микроорганизмы участвуют благодаря своим метаболическим процессам, таким как окисление, брожение, кислото-образование, восстановление, ассимиляция С02, выделение летучих про­дуктов. Результатом их являются минерализация, растворение, мобилизация и иммобилизация различных веществ. Проблемами участия микроорганизмов в образовании, изменении и разложении горных по­род занимается геомикробиология.

 
« Пред.   След. »