В результате многолетних исследований группы ученых из Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН, Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН получены убедительные доказательства активного участия цианобактерий в образовании гейзеритов – слоистых пород, состоящих из кремнистых отложений горячих источников. Благодаря уникальной сохранности цианобактерий гейзериты Камчатки стали одним из модельных объектов бактериальной палеонтологии, что помогает внести ясность в условия и процессы образования ряда горных пород и руд.

Рис 1. Хемогенное осаждение кремнезёма (в виде глобул) на нитях цианобактерий

«Раньше считалось, что гейзериты образуются чисто химическим путем, - рассказывает ведущий научный сотрудник Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН Е.А. Жегалло. - В воде горячих источников при температуре до 60 градусов живут сине-зеленые водоросли, или цианобактерии. Когда мы стали смотреть образцы на электронном микроскопе, то обнаружили, что гелеобразный кремнезём, которым насыщена вода, осаждается на них в виде глобул, причем и на живых, и на отмерших клетках. Таким образом, послойно формируются породы».

До настоящего времени в литературе было исключительно мало данных об условиях образования и микроструктуре современных гейзеритов, достигающих иногда значительной мощности, например, на Камчатке.

Рис 2. Гейзеры Узона

Исследования проводились в Долине гейзеров и в котловине спящего вулкана Узон. Объектом исследования были растворы гейзеров и их осадки (гейзериты). В общей сложности было отобрано и просмотрено около сотни образцов гейзеритов и получено более 1500 микрофотографий на сканирующем электронном микроскопе в Кабинете приборной аналитики ПИН РАН. Действие прибора основано на взаимодействии электронного пучка с исследуемым объектом и позволяет получить изображение поверхности с высоким пространственным разрешением, а также информацию о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоев.

Специалисты Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН разработали специальную методику: из образцов вырезались плоские пластинки, делались прозрачные непокрытые шлифы или использовались свежие сколы породы. Для каждого типа гейзерита необходимо было подобрать свой оптимальный вариант. Уже первые результаты электронно-микроскопического исследования позволили получить великолепные данные по окремнению цианобактерий. Они показали уникальную сохранность биологических остатков и большое разнообразие вариантов окремнения. Было установлено, что в термальных источниках Камчатки окремнению подвергаются живые цианобактерии, а также их остатки на разной стадии посмертной деградации – от практически прижизненных форм до значительно измененных.

Рис 3. Жерло гейзера и развитие циано-бактериального мата

Для более полного изучения этого процесса в Институте микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН проводились экспериментальные работы по окремнению цианобактерий в лабораторных условиях. Полученный сравнительный и демонстрационный материал дает возможность моделировать процессы образования гейзеритов разных возрастов.
Итогом многолетних исследований стала коллективная монография «Современный гидротермальный микробиолитогенез в гейзеритах Камчатки», в которой приведено около 100 наиболее представительных микрофотографий.

«Слова и идеи меняются, а фотографии - это фактический материал, который впоследствии можно интерпретировать заново с учетом последних научных данных», - добавляет Елена Александровна.

Результаты исследования опубликованы: Карпов Г.А., Жегалло Е.А., Герасименко Л.М., Зайцева Л.В., Орлеанский В.К., Самылина О.С. Современный гидротермальный микробиолитогенез в гейзеритах Камчатки. Владивосток: Дальнаука, 2016. 72 с. ISBN 978-5-8044-1637-0.