Биогенные ультрамикроструктуры в строматолитах и перспективы их изучения

   Объект исследования. Цианобактерии и биогенные ультрамикроструктуры в строматолитах.

   Цель. Анализ методов, базирующихся на систематизации строматолитов по морфологическим признакам, и достигнутые с его помощью результаты. Обоснование необходимости продолжения исследования строматолитов. Описание способа выявления в них остатков микроорганизмов, выделение основных морфотипов, и определение их состава. Обсуждение возможностей, достоинств и недостатков нового подхода к изучению биогенных ультрамикроструктур в строматолитах; достоверность данных, получаемых с его помощью, и особенности их интерпретации. Продемонстрировано на примерах, в результате деятельности каких микроорганизмов происходило формирование той или иной микроструктуры строматолитов, положенной в основу их формальной классификации. Метод многократно опробован автором в процессе изучения строматолитов и онколитов разного возраста, результаты опубликованы в ряде ведущих журналов.

   Материалы и методы. Пробы преимущественно из докембрийских биогенных пород, отобранных автором в различных регионах России. Исследование проводилось с помощью сканирующего электронного микроскопа. Механическим способом от образцов отделялись пробы размером около 20 × 20 мм. Напыление осуществлялось золотом в ваккумной установке. Остатки организмов в строматолитах и онколитах устанавливались с помощью TesScanMV-2300 SEM. Их элементный состав фиксировался микроанализатором системы EDS (INCA 200, Oxford Instruments), диаметр сканирования 1 мкм, чувствительность измерений рассеяния поляризованного света 0.001 %.

   Результаты. Выявлены многочисленные фоссилизированные остатки организмов в строматолитах. Установлены критерии изменения их состава, в том числе, в результате воздействия вторичных процессов. Интерпретирована роль бактериально-водорослевого сообщества в формировании текстурно-структурных особенностей этих пород. Выделены основные морфотипы биогенных ультрамикроструктур в строматолитах. Обсуждаются обязательные критерии получения достоверных данных и их контроль другими методами. Рассматриваются дальнейшие перспективы исследования организмов в биогенных постройках.

   Выводы. С помощью сканирующего электронного микроскопа и описанной впервые методики стало возможным выявление многочисленных остатков микроорганизмов в строматолитах. Определение их элементного состава и сопоставление этих данных с вмещающей породой помогают контролировать генезис находок и получать полезную дополнительную информацию. Создание классификации строматолитообразующих микрофоссилий и анализ участия организмов в построении текстурно-структурных особенностей строматолитов значительно расширят представления об особенностях формирования этих породах и их возрасте.

1. Бактериальная палеонтология. (2002) М.: ПИН РАН, 188 с.

2. Бутин Р.В. (1966) Ископаемые водоросли протерозоя Карелии. Остатки организмов и проблематика протерозойских образований Карелии. Петрозаводск, 34-64.

3. Вологдин А.Г. (1962) Древнейшие водоросли СССР. М.: АН СССР, 656 с.

4. Гаррис М.А., Казаков Г.А., Келлер Б.М., Полевая Н.И., Семихатов М.А. (1964) Геохронологическая шкала верхнего протерозоя (рифей и венд). Абсолютный возраст геологических формаций. М.: Наука, 431-455.

5. Ефимов П.Г. (2011) Альгология и микология. М.: Тов-во науч. изд-й КМК, 120 с.

6. Заварзин Г.А. (1984) Бактерии и состав атмосферы. М.: Наука, 199 с.

7. Заварзин Г.А. (2011) Эволюция прокариотной биосферы. М.: МАКС Пресс, 144 с.

8. Зайцева Л.В. (2007) Минерализация в бактериальном мате (лабораторное моделирование). Биокостные взаимодействия: жизнь и камень. Мат-лы III Междунар. симпоз. СПб.: СПбГУ, 80-82.

9. Ископаемые бактерии и другие микроорганизмы в земных породах и астроматериалах. (2011) М.: ПИН РАН, 173 с.

10. Комар В.А. (1964) Столбчатые строматолиты рифея севера Сибирской платформы. Уч. записки НИИ геологии Арктики (НИИГА). Палеонтология и биостратиграфия. Л.: НИИГА, вып. 6, 84-105.

11. Комар В.А. (1966) Строматолиты верхнедокембрийских отложений севера Сибирской платформы и их стратиграфическое значение. М.: Наука, 122 с.

12. Комар В.А, Раабен М.Е., Семихатов М.А. (1965) Конофитоны рифея CCCР и их стратиграфическое значение. М.: Наука, 85 с.

13. Конюшков К.Н. (1978) О диагностических признаках и систематике строматолитов. Биостратиграфический сборник. Палеонтология и стратиграфия палеозоя СССР. Л.: ВСЕГЕИ, 74-86.

14. Кордэ К.Б. (1961) Водоросли кембрия юго-востока Сибирской платформы. М.: АН СССР, 146 с. (Тр. Палеонтол. ин-та, 89).

15. Королюк И.К. (1960) Строматолиты нижнего кембрия и протерозоя Иркутского амфитеатра. Тр. ИГиРГИ АН СССР, I, 112-161.

16. Крылов И.Н. (1963) Столбчатые ветвящиеся строматолиты рифейских отложений Южного Урала и их значение для стратиграфии верхнего докембрия. Тр. Геол. ин-та. М.: АН СССР, 133 с.

17. Крылов И.Н. (1975) Строматолиты рифея и фанерозоя СССР. М.: Наука, 243 с.

18. Крылов И.Н., Нужнов С.В., Шаповалова И.Г. (1968) О строматолитовых комплексах среднего рифея. Докл. АН СССР, 181(2), 426-429.

19. Крылов И.Н., Орлеанский В.К. (1988) Лабораторная модель образования карбонатных корок в водоролевобактериальных пленках (искусственные строматолиты и онколиты). Известковые водоросли и строматолиты (систематика, биостратиграфия, фациальный анализ). Новосибирск: Наука, 4-12.

20. Крылов И.Н., Тихомирова И.С. (1988) К образованию кремнистых микрофоссилий. Палеонтол. журн., (3), 3-9.

21. Леонова Л.В., Литвинова Т.В., Главатских С.П. (2014) Специфические микроагрегаты и проблематичные микрофоссилии – спутники биохемогенных пород. Становление скелета у различных групп и биоминерализация в истории Земли. М.: ПИН РАН, 63-71.

22. Литвинова Т.В. (2023) Ископаемые организмы и из роль в формировании черных онколитов каланчевской свиты венда Байкало-Патомского нагорья Восточной Сибири. Палеонтол. журн., (5), 107-117.

23. Литвинова Т.В. (2008) К вопросу о генезисе строматолитов. Палинологическая стратиграфия и геоэкология. Сб. науч. тр. XII Всерос. палинол. конф. СПб.: ВНИИГРИ, III, 22-27.

24. Литвинова Т.В. (2018) К вопросу о роли микроорганизмов в формировании структурно-текстурных особенностей строматолитов. Lethaea rossica. Рос. палеобот. журн., 16, 1-16.

25. Литвинова Т.В. (2009) Новые данные по строению и составу строматолитовых построек (Северное Прианабарье). Литология и полез. ископаемые, (4), 428-437.

26. Литвинова Т.В. (2014а) Строматолитовые фосфориты Южного Урала и их генезис. Литосфера, (2), 50-59.

27. Литвинова Т.В. (2014б) Ультрамикроструктуры строматолитового рифа Северного Прианабарья и их происхождение. Литология и полез. ископаемые, (5), 443-454.

28. Литвинова Т.В., Сергеев В.Н. (2018) Биогенные микрообразования в строматолитах Байкало-Патомского нагорья: результаты комплексного изучения. Литология и полез. ископаемые, (2), 171-183.

29. Маслов В.П. (1960) Строматолиты. (Их генезис, метод изучения, связь с фациями и геологическое значение на примере ордовика Сибирской платформы). М., 188 с. (Тр. ГИН АН СССР, вып. 41).

30. Орлеанский В.К., Герасименко Л.М., Сумина Е.Л. (2000) Лабораторные цианобактериальные маты и минеральные прослои. Водные экосистемы и организмы – 2. Мат-лы науч. конф. М.: МАКС Пресс, 56-58.

31. Раабен М.Е. (1986) Актуальные вопросы систематики строматолитов. Актуальные вопросы современной палеоальгологии. Киев: Наук. думка, 737-743.

32. Раабен М.Е. (1972) Верхний рифей как биостратиграфическая единица. Геология докембрия. Л.: Наука, 23-30.

33. Раабен М.Е. (2002) Строматолиты. Бактериальная палеонтология. М.: ПИН РАН, 52-58.

34. Рифогенные формации и рифы в эволюции биосферы. (2011) М.: ПИН РАН, 230 с.

35. Рябинин В.Н. (1941) Органические остатки в карбонатных породах южной Карелии. Материалы по геологии и полезным ископаемым КФССР Ленинградской и Мурманской областей. Сб. 4. Л.: Наука, 8-21.

36. Семихатов М.А. (1962) Рифей и нижний кембрий Енисейского кряжа. (Тр. ГИН АН СССР, вып. 68). М.: Изд-во АН СССР, 242 с.

37. Семихатов М.А., Комар В.А., Нужнов С.В. (1963) Расчленение и сопоставление основных разрезов рифея Сибири. Материалы по региональной стратиграфии СССР. М.: Госгеолтехиздат, 32-44.

38. Сергеев В.Н. (2006) Окремненные микрофоссилии докембрия: природа, классификация и биостратиграфическое значение. М.: ГЕОС, 280 с.

39. Серебряков С.Н. (1975) Особенности формирования и размещения рифейских строматолитов Сибири. М.: Наука, 160 с.

40. Сумина Е.Л. (2006) Поведение нитчатых цианобактерий в лабораторной культуре. Микробиология, 75(4), 532-537.

41. Тугарова М.А. (2016) Карбонатные микробиолиты. Строение, состав, генезис. Дисс. … докт. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 381 с.

42. Ушатинская Г.Т. (2002). Окремнение. Бактериальная палеонтология. М.: ПИН РАН, 66-68.

43. Шаповалова И.Г. (1974) Стратиграфия и строматолиты рифейских отложений Северной части Юдомо-Майского прогиба. Новосибирск: Наука, 140 с.

44. Komar V.A. (1989) Classification of the microstructures of the Upper Precambrian stromatolites. Himal. Geol., 13, 229-238.

45. Leonova L.V., Litvinova T.V., Glavatskikh S.P. (2014) Specific Microaggregates and Problematic Microfossils As Satellites of Biochenogenic Rocks. Paleontol. J., 48(14), 1552-1556.

46. Litvinova T.V. (2016) Biogenic–Abiogenic Interactions in Stromatolitic Geosystems and Their Mineralization. Abiogenic Interactions in Natural and Anthropogenic Systems. Ch. 6. Switzerland, Springer, 55-66.

47. Litvinova T.V., Sergeev V.N. (2019) Integrated Study of Microfossils in Stromatolites of the Vendian Chencha Formation, Central Siberia. Paleontol. J., Pleiades Publ., Ltd., 53(9), 98-103.

48. Litvinova T.V., Sergeeva N.D., Dyakova S.A. (2024) Stromatolites as indicators of hydrocarbon enrichment (on the enrichment (on the example of the оf the Rifean deposits of the Volga–Ural region platform). Paleontol. J., 58(7), 117-125.

49. Pia J. (1927) Die Erhaltung der fossilien Pflanzen. Thallophyta. Handbuch der Paleobotanik. Oldenburg, Munich, Berlin, 1, 31-136.

50. Raaben M.E., Sinha A.K., Sharma M. (2001) Precambrian Stromatolites of India and Russia. Birbal Sahni Institute of Paleobotany. Lucknow, 125 p.

51. Schopf J.W., Kudryavtsev A.B. (2009) Confocal laser scanning microscopy and Raman imagery of ancient microscopic fossils. Precambrian Res., 173, 39-49.

52. Semikhatov M.A., Raaben M.E. (2000) Proterozoic stromatolite taxonomy and biostratigraphy. Microbial sediments. Berlin, Springer–Verlag, 295-307.

53. Walcott C.D. (1914) Pre-Cambrian Аlgonkian algal flora. Washington: Smithsonian Inst., 156 p. (Smithsonian Misc. Coll., 64(2)).