Содержание к диссертации
Введение
1. Кремни и области их применения 13
2. Минералого-геохимические особенности биологически активных кремней Центрального блока Русской платформы 20
2.1. Методика исследований вещественного состава кремней 20
2.2. Геологические и морфогенетические особенности скоплений кремней 25
2.3. Петрография и нанопетрография кремней 31
2.4. Геохимические особенности кремней 35
2.5. Минералого-структурные особенности кремней (по результатам ИКС) 40
2.6. Характеристика минерального состава микрофаз кремней по данным дифференциальной ИК спектроскопии 43
2.7. Принципы типизации кремней 48
2.8. Сопоставительный анализ результатов исследований кремней Центрального и Западного блоков Русской платформы 49
3. Биокосная система «кремни*- актиномицеты» 54
3.1. Особенности бактериальных сообществ кремней 54
3.2. Методика микробиологических исследований кремней 58
3.3. Численность и таксономический состав бактерий и актиномицетов в образцах кремней Московской синеклизы и сопредельных структур 60
3.4. Основы биотехнологии кремней 63
3.5. Биологическая (антимикробная) ЭКТИВЕЮСТЬ кремней 70
3.6. Биологически активные кремни — новый многоцелевой вид минералыюго сЕлрья 71
4. Факторів кремненаконления и формирования биологически активных кремней 75
4.1. Геологические и литологические особенности структуры Московской синеклизы 75
4.2. Краткая характеристика основных эпох кремненакопления . 79
4.3. Особенности фанерозойско-мезозойской эпохи кремненакопления (кембрий -нижний мел) 80
4.4. Геолого-тектонические факторы кремненакопления 81
4.5. Климатические факторы кремненакопления 84
4.6. Литолого-геохимические факторы кремнеЕіакопления 86
4.7. ЭидогеЕшые факторЕ>і кремнеЕіакопления 88
4.8. БИОГСІЕІІЬІЄ факторы образования биологически активных креміЕей 90
4.9. Бактериалыпле факторы кремнеобразования . 92
4.10. Поисково-оценочные критерии скоплений кремней, обладающих биологической активностью 95
5. Практические рекомендации по поискам скоплений биологически активных кремней 97
Заключение 101
- Геохимические особенности кремней
- Численность и таксономический состав бактерий и актиномицетов в образцах кремней Московской синеклизы и сопредельных структур
- Геолого-тектонические факторы кремненакопления
- Бактериалыпле факторы кремнеобразования
Введение к работе
Кремни являются одним из наиболее древних видов полезных ископаемых, когда-либо добывавшихся и использовавшихся человеком. Области применения кремней эволюционировали вместе с развитием социума, научной и технической мысли. Однако своеобразие вещественного состава и структуры кремней долгие годы находили свое отражение в использовании физико-механических свойств данных минерально-породных образований, которые применялись древними людьми для изготовления орудий труда и охоты - топоров, скребков, ножей, наконечников стрел, амулетов; позднее - мельничных жерновов, химической посуды и т. д. Основные области применения кремней сегодня -это футеровка мельниц для керамической шихты, отощающая добавка при производстве тонкой керамики, абразивные материалы. Осуществляются эксперименты по использованию кремней как модификаторов полиэтиленов при производстве металло-полимериых (композитных) материалов.
Необходимость решения вопросов, связанных с поисками и оценкой месторождений нетрадиционных видов полезных ископаемых, в существенной степени повысила интерес к кремням, обладающим биологической активностью. Биологически активными кремнями, по определению автора, являются кремни, образующие геологическую систему с бактериями, среди которых особое место занимают почвенные бактерии актиномицеты (стрептомицеты) - продуценты ряда биологически активных веществ.
Первые опыты белорусских ученых с кремнями из доломитов Главного девонского поля и меловых структур- запада Республики Беларусь позволили установить разновидности кремней, обладающих способностью улучшать потребительские свойства воды. Данное обстоятельство обусловливает практическое использование кремней с целью решения различных задач практической медицины, фармакологии, биологии, биотехнологии и прикладной экологии. Уже известны примеры использования кремней, обладающих биологической активностью, в качестве минеральной основы инженерно-экологических систем подготовки (активации) и очистки технологических вод в пищевой промышленности. Применение водных настоев кремней в медицине повышает эффективность профилактики и лечения онкологических заболевании, активизирует систему антиоксидантной защиты, повышает резистентность организма человека в условиях внешнего радиационного воздействия, предотвращает накопление и снижает уровень радионуклидов в организме.
Широкое распространение кремней во вмещающих карбонатных породах Центрального блока Русской платформы, слагающих структуры Московской синеклизы и Днепрово-Донецкой впадины, предполагают реальную возможность обнаружения скоплений кремней, обладающих биологической активностью, и в границах Российской Федерации. Данное обстоятельство явилось основополагающим при определении цели работы соискателя.
Актуальность работы
Кремни, обладающие биологической активностью, привлекли серьезное внимание ученых и практиков лишь в последнее десятилетие прошлого века. Вследствие этого геологические особенности скоплений кремней в пределах Московской синеклизы и сопредельных структур Русской платформы изучены недостаточно, не решены задачи выявления минералого-геохимических особенностей кремней. Кроме того, не установлена природа биологической активности кремней, что препятствует разработке потребительских характеристик данного вида минерального сырья.
Объект исследования
Скопления кремней, являющиеся объектом исследования в рамках диссертационной работы, распространены в границах Центрального региона России (ЦРР), сопредельных областей Российской Федерации (РФ) и Республики Беларусь (РБ) необычайно широко. Морфологически они представляют собой прослои, слойки, желваки, пласты, ленточные образования, секреции, конкреции и др. Повсеместно кремни тяготеют к карбонатным породным вмещающим комплексам, слагающим интракратонные отрицательные структуры Русской платформы - Московскую синеклизу, Днепрово-Донецкую впадину (синеклизу), северо-восточный сегмент Польско-Литовской синеклизы, Брестскую впадину и другие структуры (рис. 1). Данное обстоятельство объясняется близко синхронным осаждением кремнистого и карбонатного осадка, которое обусловлено комплексом факторов, характерных для фанерозойско-мезозойской эпохи осадконакопления. Возраст кремневмещающих пород датируется как верхний девон, нижний, средний и верхний карбон, верхний мел.
Выбор кремней как объекта исследований был обусловлен необходимостью изучения минерально-сырьевой базы кремней, обладающих биологической активностью, в пределах ЦРР (Московская синеклиза и Днепрово-Донецкая впадина) в связи с имеющимися положительными результатами изучения и использования кремней, обладающих биологической активностью, из сопредельных геологических структур запада Русской платформы (Витебской, Гродненской и Брестской областей РБ). Развитая инфраструктура Центрального региона России, наличие заинтересованных научных и
производственных организаций, отсутствие необходимости дополнительных капиталовложений определяют актуальность детальных исследований с целью разработки поисковых и оценочных критериев скоплений кремней, обладающих биологической активностью.
1131 * і14 ^-*п
Г& Ц 19 ГТ?1 20 ГД^Н 21
1 ис,1 Схема тектонического районирования Русской платформы (по Н.С. Иголкиной, В.П. Кирикову, Т.Н. Спиржанскиму, В.Д. Наливкину, К.Э. Якобсону).
1-9- основные типы геологических структур: / - шиты, 2 - кряжи, 3- моноклипы, 4-сннеклизы, 5- впадины, 6- прогибы, 7- краевые прогибы, -антеклизы. 9- сложные антск-лизы, 10, // - аалакогены: /0-лофа-нероэойскне, // - фанероэойские; 12, 13- крупные массивы гранитов ра-пакиви (12) и шелочных пород (13). 14 - астороблемы; 15-19- границы: 75 - Русской платформы. 16 - Тима-но-Печорской плиты. /7-структур первого порядка, J8- структур второго порядка: а- положительных (своды, поднятия, выступы и др.), 6 — отрицательных (впадины, депрессии, прогибы идр.). /9-авлакогенов: а -лофанеро-зойских, б - фанерозойскнх; 20 - наложенных мезозойско-кайнозойских структур.
Структуры первого (римская цифра) и второго (арабская иифра) порядков: I - Балтийский шит, II -Украинский шит, III - Пхітийская мо-ноклизз. IV,- Волыно-Полольсканмо-
ноклиза (I - Брестская впадина, 2 -Львовская впадина), IV6 - Причерноморская моноклнза.У — Мезенская впадина (I - Сафоновский; прогиб, 2 - Ме-зенско-Вашкннская зона поднятий, 3-Ксрспко-Пннежская система прогибов, 4 - Архангельская зона поднятий, 5 -Онежский прогиб, 6- Вычегодский прогиб), VI - Московская синеклиза (I -Пошехонский прогиб, 2 - Галнчский прогиб). VII - Балтийская синеклиза,
VIII - Днепроно-Доисикая синеклиза,
IX - Прикаспийская синеклиза (1 -
Центрально-Прикаспийская депрес
сия. 2 - Астраханский свод, 3-9 - зоны
сводов и поднятий: 3 - Волгоградско-
Джалыбекская,4- Адтинско-Озников-
ская. 5 - Деркульская, 6 - Карачаганак-
с ко - Коб лллн некая. 7 — Восточно-При
каспийская, 8 - Южно-Прикаспийс
кая, 9 - Карэгонско-Тснгизская, 10 -
Сарпинский прогиб), X - Оршанская
впадина, XI - Рязано-Саратовский про
гиб, XII, - сспсрнос звено Предуральс-
кого краевого прогиба (впадины: I -
Верхнепечорская. 2 — Большесыпинс как, 3 - Косью-Роговская, 4 - Корота ихинская), Х11й - южное крыло Преду ральского прогиба (впадины: 1 - Соли камская. 2 - Юрюзанско-Сылвснская
- Бсльская). XIII, - Предкарпатский краской прогиб,XIМб- Преддобружин С КИЙ краевой прогиб, XIV - Литовско Белорусская антеклиза (седловины: ] -Латвийская. 2 - Полесская. 3 - Жло бинская), XV - Воронежская антсклн за. XVI -сложная Вол го-Уральская ан текли за (1-7 - своды: 1 - Сысольский 2 - КотедьничскиЙ, 3 - Токмоаскнй
- Пермско-Башкирский, 5 - Татзрс кий, 6 - Жигулсиско-Пугачевский, 7 -Орсбургский. 8 - Соль-Илецкий вые туп, 9 - Вятская система линейных дне локаинй, 10 - Камская моноклиналь
І I — Верхнекамская впадина, 12 - Бир екая впадина. 13 - Уфимская монокли наль, 14 - Мслекесская впадина, 15 -Бузулукская впадина). XVII - Тиманс кий кряж (мсгаиалы: I - Капинско-Сснс рогиманскнй.2-Цилсмско-Чстласский
3 - Восточно-Тнманский). XVIII - Пс-чорскал синеклиза (I - Ижма-Печорская впадина, 2 - Печоро- Колвинская тектоническая зона (авлакоген). Э- Хорейаер-ская впадина. 4 - Варандей-Адзвинская тектоническая зона (авлакоген).
Авлакоген ы (цифры в кружках): 1-Керецко-Лешуконский, 2 - Кандалакшский, 3 -Ладожский, 4 - Воже-Лачсклн. 5 - Средне-Русский, 6 - Кожимский. 7 -Кллтасинский,8-Сергжвско-А6лулин-ский. 9 - Пачслмский, 10 - Клитювс-кий, 11 - Прнпятско-Донеикий.
Наложенные мезоэойско-кай-нозойские структуры (цифрывразры-ее границ): 1 - Польско-Литовская си-неклиіа. 2 -Украинская синеклиза, 3-Причерноморская впадина, 4 - Улья-иовско-Саратовский прогиб.
Астроблемы: а - Карская; 6 -Янисъирви; в - Мишиногорская; г -Пучеж-Катунгская; д- Логойская; е-Калужская; ж - Карлииская; з - Курская; и - Илкнецкая; к -Болтышская; А - Каменская
7 Цель и задачи работы
Цель диссертационной работы - с использованием минералого-геохимических методов, применяемых при поисково-оценочных работах, выявить особенности химического и минерального состава биологически активных кремней, уточнить условия генезиса и установить природу биологической активности кремней.
Для достижения поставленной цели необходимо было:
а) создать и апробировать оригинальную методику изучения вещественного
состава кремней;
б) определить минералого-геохимические особенности и установить природные
типы кремней;
в) установить зависимость между минералого-геохимическими и структурными
особенностями вещества кремней и численностью и таксономическим составом
бактериальных сообществ и, в первую очередь, актииомицетного (стрептомицетного)
комплекса, населяющих кремни;
г) изучить особенности бактериальных сообществ, населяющих кремни
установленных природных типов, и определить природу биологической (антимикробной)
активности кремней,
д) изучить факторы формирования кремней, ' обладающих биологической
активностью, с целью уточнения прогнозно-поисковых оценочных критериев их
скоплений в пределах Московской синеклизы, сопредельных ей структур, а также
территорий со схожими геологическими обстановками.
Фактический материал и методика исследовании Основой диссертационной работы послужили результаты аналитических исследований образцов кремней, отобранных автором в процессе прогнозно-поисковых работ в ГГП «Центргеология» по теме «Анализ перспективных площадей на нетрадиционные виды нерудных полезных ископаемых в пределах Московской синеклизы (северные области Центрального района). Изучение и оценка минерально-сырьевой базы биогенных высококремиистых пород но территории деятельности ЦРГЦ». Результаты работы сведены в производственном отчете за 2001г., хранящемся в отделе фондов ФГУ «Центргеолфонд».
Каменный материал для исследований отбирался автором по стратиграфическому принципу на основании предварительной проработки фондовых и опубликованных работ по геологии, литологии и стратиграфии разрезов карбонатных кремневмещающих пород Центрального региона России (Московская сипеклиза и Днепрово-Донецкая впадина) и Республики Беларусь (девонские и меловые структуры северо-востока и запада
8 республики). Преимущество при отборе образцов отдавалось кремням желваковой формы в соответствии с критериями, установленными учеными РБ. Оценивались также кремни других морфогенетичёских типов, что в итоге было признано методически верным. Для проведения сравнительного анализа использовались образцы кварца и гидротермальных кремней (халцедонов), отобранные автором в Забайкальском регионе. Кроме того, автору любезно были предоставлены образцы кремней Центра России и Республики Беларусь, отобранные главным геологом участка ППР ГГП «Центргеология» В.П. Коваленко и советником РАЕН НЛО. Браташовым
Аналитической основой работы послужили высокоточные анализы, выполненные в лабораториях ГГП «Центргеология», ФГУП ВИМС, ИПХФ РАН (г. Черноголовка), ИГЕМ РАН. Изучение вещественного состава и типоморфных особенностей кремней осуществлялось с использованием методов химического и спектрального анализа; петрографического анализа, инфракрасной спектроскопии (ИКС), рентгеновской дифрактомстрии, электронной микроскопии. В процессе работы были визуально оценены порядка ста образцов кремней. Для детальных исследований по макроскопическим признакам - цвету, наличию ископаемых форм, проявленности фрагментов первично опаловых минеральных биогенных форм, наличию рудных минералов и т.д. отобраны пятьдесят образцов. В том числе изготовлены и описаны 30 прозрачных шлифов, проанализированы 40 проб химическим и спектральным методами анализа, осуществлены исследования 35 образцов методом ИКС, в том числе 20 методом дифференциальной фурье-спектроскопии, 15 образцов изучались методом РКФА, 6 образцов были изучены с помощью электронной микроскопии и микрозондового анализа.
Для проведения сравнительного анализа минералого-геохимических и геологических особенностей кремней были задействованы результаты исследований кремней РБ, опубликованные как в республиканской, так и в российской научной печати.
Разработка методики и непосредственно микробиологические исследования кремней осуществлялись на Кафедре биологии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова (зав. кафедрой д. б. п., профессор Д.Г. Звягинцев) д. б. и. профессором Г.М. Зеиовой. Изучались численность и таксономический состав актиномицетов (стрептомицетов), биологическая (антимикробная) активность актиномицетов, выделенных на веществе кремней.
Научная новизна
1. Установлены минералого-геохимические и структурные особенности
биологически активных кремней.
2. Изучен минеральнптйхостав микрофаз кремней.
3. Выявлена зависимость между структурными особенностями кремней (степень
кристалличности) и численностью актиномицетов (стрептомицетов) их населяющих.
4. Установлена природа биологической (антимикробной) активности
мицелиальных бактерий актиномицетов (стрептомицетов), выделенных из вещества
кремней, которая является частным проявлением биологической (антимикробной)
активности кремней.
5. Впервые в качестве основного фактора образования биологически активных
кремней научно обоснован бактериальный фактор.
Личный вклад автора
Автором детально изучены кремни Московской синеклизы и сопредельных структур Русской платформы и установлены минералого-геохимические и структурные особенности вещества данных минерально-породных образований. На основании полученных результатов определены три основных минеральных типа кремней, тяготеющих к карбонатным комплексам Центрального и Западного блоков Русской платформы. Выявлена тождественность мииералого-геохимических параметров кремней (степень кристалличности, элементный состав, минералы-примеси) с установленной биологической активностью из геологических структур Западного блока Русской платформы (Главное Девонское поле, Польско-Литовская синеклиза, Подлясско-Брестская впадина, Республика Беларусь) и Центрального блока Русской платформы (Московская синеклиза, Днепрово-Донецкая впадина, Центральный регион России).
Автором установлена природа биологической активности кремней и сделаны выводы о тесной связи мииералого-геохимических и структурных особенностей кремней и условий жизнедеятельности мицелиальных бактерий актииомицетов-продуцентов ряда биологически активных веществ. Доказана принципиальная возможность управления актиномицетами при решении задач биотехнологии силикатов, прикладной микробиологии.
Проведен анализ факторов кремненакопления и образования биологически активных кремней. Определены условия генезиса кремней: биогенно-хсмогенное осаждение кремневого геля в периферической зоне эвапоритового солеродного бассейна в конечные стадии трансгрессий и начальные регрессий в условиях аридного климата.
Уточнешл факторы кремненакопления и научно обоснован в качестве одного из основных бактериальный фактор формирования кремней, обладающих биологической активностью.
Сформулированы минералого-геохимические критерии поисков и оценки кремней, обладающих биологической активностью.
10 Практическая значимость
1. Разработана и апробирована для решения поставленных задач методика ИК-
спектроскопического исследования минералов тонкозернистого кремнезема
(Методические рекомендации № 143, М.: НСОММИ, ВИМС, 2000 г., разработаны ГГП
«Центргеология», участок ППР; Институт проблем химической физики РАН).
2. Проведен анализ факторов кремненакопления и кремнеобразования и
определены поисково-оценочные критерии скоплений биологически активных кремней.
3. Полученные результаты использованы при составлении геолого-прогнозной
карты масштаба 1:1 500 000 структуры Московской синеклизы, выполненной с
использованием ГИС-технологий, с указанием мест скоплений биологически активных
кремней и участков, перспективных для их обнаружения.
Актиномицеты (стрептомицеты), выделенные на веществе кремней, могут быть использованы в производстве антибиотиков.
Продукты жизнедеятельности актиномицетов могут быть использованы для повышения эффективности " работы биотехнологических систем выщелачивания силикатов.
В диссертационной работе защищаются следующие основные положения:'
Сравнительный анализ кремней из карбонатных комплексов Центрального и Западного блоков Русской платформы по степени кристалличности тонкозернистых минералов кремнезема, минеральному составу примесей и микрофаз, по геохимическому спектру элементов позволил выявить сходство халцедоновых кремней Московской синеклизы и эталонных кремней с установленной биологической активностью из структур Главного Девонского поля и меловых отложений Польско-Литовской синеклизы (Республика Беларусь).
Структурные особенности вещества кремней и спектр содержащихся в них элементов Si, Са, Al, Fe, Р, S, Сг, Си, Mo, Zn, V, Ni и др. определяют потребительские свойства данных минерально-породных образований, одним из главных среди которых является биологическая активность.
Генезис биологически активных кремней обусловлен геолого-тектоническим, литолого-гсохимическим, парагенетическим, биогенным, бактериальным факторами, проявленными на отдельных этапах фанерозойской эпохи кремненакопления. Эти факторы и определяют комплекс поисково-оценочных критериев данного вида минерального сырья.
Апробация работы
Методика исследований кремней, обладающих биологической активностью, и результаты работы были представлены впервые при защите производственного отчета по теме «Анализ перспективных площадей на нетрадиционные виды нерудных полезных ископаемых в пределах Московской синеклизы (северные области Центрального района). Изучение и оценка минерально-сырьевой базы биогенных высококремнистых пород по территории деятельности ЦРГЦ» за 2001 г., хранящемся в ФГУ «Центргеолфонд» (ответственный исполнитель Коваленко В.П., авторы Дашковский СИ., Вольфсон И.Ф.).
По заключению Кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ стрептомицеты рода Streptomyces секции Cinereus серии Achromogenes, выделенные из вещества кремней Польско-Литовской синеклизы (Волковысское месторождение, Гродненская обл.), могут быть использованы при создании таких антибиотических препаратов, как тетрациклины, стрептомицины, циклогексимид и др.
Основные результаты исследований по теме диссертационной работы доложены на научно-практической конференции ВМО «Прикладная минералогия в решении проблем прогнозирования, поисков и оценки месторождений полезных ископаемых», 26-27 апреля 2001 г., г. Москва, годичном научном собрании ВМО «Роль минералогических исследований в решении экологических проблем", 28-30 мая 2002 г., г. Москва, международном симпозиуме «Ресурсовоспроизводящие малоотходные и природоохранные технологии освоения недр», Российский университет дружбы народов, 15-18 сентября 2003 г., г. Москва, международной конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование», Санкт-Петербургский государственный университет, 6-10 октября 2003 г., г. Санкт-Петербург.
Организация выполнения работы
Работа была выполнена в ГГП «Центргеология» и завершена в инициативном порядке в ВИМСе по данным, собранным в процессе глубокой проработки опубликованных и фондовых материалов по геологии, минералогии и геохимии кремней, и но результатам, полученным в процессе поисково-исследовательских работ, осуществлявшихся автором на предприятии ГГП «Центргеология». Научное руководство диссертацией осуществлялось д. г.-м. н. профессором Г.А. Сидоренко, оказавшей автору неоценимую помощь, без человеческого и творческого участия которой данная работа вряд ли увидела бы свет.
Автор выражает глубокую благодарность коллективу Кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ им. Ломоносова и лично д. б .н. Г.М. Зеновой за большую помощь при создании методики оценки кремней и проведенные микробиологические
12 исследования биологической активности кремней, результаты которых позволили сформулировать один из опорных тезисов диссертации, к. б . н. Т.П. Преображенской за ценные советы, позволившие внести уточнения при проведении микробиологических исследований кремней, д. г.-м. н. И.Г. Печенкину за большую помощь и ценные рекомендации, позволившие определить научные и методические задачи исследований, д. г.-м. н. В.Т. Дубинчуку, к. г.-м. н. Г.К. Кривоконевой, с. н. с. И.С. Наумовой (ВИМС), д. ф.-м. н. Н.В. Чуканову (ИПФХ РАН), которым обязан за внимательное отношение и творческую поддержку при проведении исследований минерального состава кремней, главному специалисту отдела комплексного геологического изучения и воспроизводства МСБ ДГК по Центральному федеральному округу Н.И. Прокофьевой, главному геологу ГГП «Центргеология» Л.П. Литвиненко, начальнику участка ППР ГГП «Центргеология» СИ. Дашковскому, главному геологу участка ППР В.П. Коваленко, технику-геологу участка ППР В.М. Козловой за ценные советы, методическую и техническую помощь при проведении исследований, советнику РАЕН Н.Ю. Браташову за конструктивное участие и предоставленные образцы для исследований, главному геологу ГипродорНИИ (Смоленский филиал) В.И. Воронину за большую помощь и цепные советы при проведении полевых исследований в Смоленской области, к. г.-м. и. А.В. Мохову за методическую помощь при проведении эксперимента, коллективу Центральной лаборатории ГГП «Центргеология» (начальник лаборатории В.В.Соломатин) и особенно Н.П. Архангельской, В.Н. Евпловой, Г.И. Богатыревой, Л. А. Шишкиной, А.А. Горбаткиной за высокое качество аналитических работ, к. г.-м. н. А.В. Красных (ВИМС) за помощь в оформлении диссертации.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержит 118 страниц текста, 16 рисунков и 11 таблиц. Структура диссертационной работы отражает системный подход автора к изучению особенностей вещественного состава кремней как основы разработки параметров нового вида полезных ископаемых. Наряду с изучением тонких особенностей минерального строения кремней, влияющих на качество данного вида минерального сырья, - минеральный состав и структура породообразующих минералов, состав примесей и особенности минерального состава микрофаз, особенности геохимических спектров и микробиологические особенности -рассматривались возможные прикладные аспекты использования кремней в различных отраслях.
Геохимические особенности кремней
По результатам геохимических исследований установлено, что наиболее высокие содержания кремнекислоты (до 98,15 %) выявлены в кремнях из поздцедевонских доломитов, нижне- и среднекарбоновых известняков. Снижение содержания кремнекислоты до 91,64 %, а в отдельных случаях до 69,70% наблюдается в известковистых разностях кремней из нижнекарбоновых известняков. В последнем случае содержание СаО повышается до 13,82 %, что в 2-3 раза превышает значение данного параметра по остальным изучаемым образцам. Показатель потерь воды при прокаливании (п.п.п.) достигает здесь 13,2 %, что также существенно выше, чем в пробах кремней из других вмещающих пород. Относительно низкие содержания кремнекислоты до 85,81 % характерны для кремней из меловых пород. Содержание СаО в них доходит до 6,35 %, гигроскопической воды до 1,15 %. Понижаются значения параметра п.п.п. (до 4,19-6,29) по сравнению с кремнями из нижнекарбоновых известняков. Повсеместно в кремнях низкими остаются содержания АЬОз (до 0,30 %), РегОз (до 0,58 %), Сорг. ( 0,02 %), S03 (не выше 0,07 %) и Р205 (не выше 0,03 %). Относительное повышение концентрации хлора до 0,46-0,86 % характерно для кремней из нижнекарбоновых известняков и позднемеловых пород соответственно.
Из полученных результатов следует, в целом, по составу и концентрациям петрогенных элементов геохимические особенности кремней Московской синеклизы имеют как черты сходства, так и отличия от опубликованных ранее результатов исследований кремней других областей Русской платформы и регионов мира (табл. 2.4.1, 2.4.2, Петтиджон, 1981). По соотношению содержания кремнезема и других окислов породообразующих минералов, можно сделать вывод, что наиболее значимыми после кремнезема являются содержания СаО, что указывает на близость геохимических условий среды диагенеза кремнисто-карбонатного осадка при формировании кремней и вмещающих их карбонатных пород. Са, SO3, №гО и КгО могли извлекаться для формирования структуры сульфатов - ангидрита CaS04, гипса CaS04 2H20, афтиталита Na2K6(S04)4, глинистых (бейделлит) и смешанослойных глинистых минералов (Сонненфелд, 1988). Источником сульфатной серы по данным Л.М. Бириной (Бирина, 1970) являлась фумарольно-сольфатарная деятельность, в результате которой происходила метасоматическая ангидритизация известняков, связывание Са в виде сульфатов. По данным Соннеифельда (Сонненфелд, 1988), присутствие сульфатной серы влияет на структурные особенности халцедонов. Низкие содержания MgO в кремнях могут указывать на расход магния при построении структуры глинистых парагениых кремням минералов - магнезиальных слюд (монтмориллонитов, сапонита, палыгорскита и др.) и карбонатов (доломита, арагонита, анкерита), которые диагностируются в процессе минералогических исследований и детально описаны в литературе (Бетехтин, 1956; Сонненфелд, 1988; Ведерников и Дистанов, 2000). Низкие значения (превышающие, однако уровень концентрации других породообразующих окислов) и незначительные флюктуации содержаний хлора и Р2О5 лишь косвенно фиксируют условия солеродного бассейна в нижнем карбоне и верхнем мелу. Однако вероятность их участия в формировании галоидов и фосфатов на определенном этапе становления осадочного бассейна достаточно высока.
В результате совместного изучения фрагментов структуры тонкозернистого кремнезема и микровключений примесных минералов с использованием микрозондового анализа в ряде образцов кремней установлены повышенные концентрации микроэлементов - Са, Al, S, Р, U, Cr, Zn, Си и др. Наиболее отчетливо структурный контроль геохимически специализированных зон проявлен в кремнях, обладающих поровой структурой (см. рис. 2.3.3). Указанные элементы имеют большое значение с точки зрения характеристики геохимии и условий среды диагенеза. Их концентрации достигают высоких значений - от граммов до сотен грамм на тонну. В кремнях из вмещающих известняков и доломитов нижнего карбона (Ctr - тарусский горизонт), среднего карбона (Сгрс! — подольский горизонт) и верхнего карбона (C3gs — гжельский подгоризонт) по данным спектрального установлены Мп (до 300 г/т), Ni (до 30 г/т), Сг (до 500 г/т), Си (до 10 г/т), Мо (до 1 г/т) и др. (см. табл. 2.4.3). Эти значения либо соответствуют кларкам этих элементов в земной коре, в карбонатных породах, региональным кларкам и содержаниям в корах выветривания интрузивных пород, либо существенно превосходят их (Махиач А.С. и др., 1960; Лрхипова, Найденков, 1997; Ольховик, Бордон, 1997). Возможные источники и пути появления указанных элементов в структуре кремней будут рассмотрены ниже в процессе анализа факторов кремненакоиления. По оценке автора эти элементы могли концентрироваться в морском рассоле. Они снижали в процессе физико-химических реакций растворимость кремнезема, содействуя сбросу кремнекислоты в виде геля. Такие элементы как Са, Mg, Si, Л1, К, Na, S, CI, слабо проявленные - Р, F, металлы -Fe, Zn, Си, Мп, V, Ni, Cr, Sn, Мо, содержащиеся в кремнях, относятся к разряду биофильных (жизненно необходимых). Металлы являются составной частью структуры ряда энзимов (ферментов), вовлеченных в метаболические или биохимические процессы. В биологических системах эти металлы действуют в качестве катализаторов, причем для обеспечения жизнедеятельности клеток различных микроорганизмов и бактерий, а также организма человека необходимы лишь следовые их концентрации. Влияние микроэлементов на потребительские свойства кремней будет рассмотрено ниже, при обосновании второго тезисного положения.
Численность и таксономический состав бактерий и актиномицетов в образцах кремней Московской синеклизы и сопредельных структур
Микробиологические исследования ряда образцов установленных ранее минералогических типов Центрального региона России (ЦРР) и Республики Беларусь (РБ), нацеленные на установление зависимости минералого-геохимических особенностей и структуры вещества кремней с параметрами жизнедеятельности актиномицетов, дали" следующие результаты. В образцах было обнаружено значительное количество мицелиальных бактерий - актиномицетов. Численность актиномицетов в кремнях достигает 104 колописобразующих единиц (КОЕ на грамм минерала), что сопоставимо с численностью этих микроорганизмов выделяемых из почвы (Вольфсон, Зенова, 2002). Наибольшее содержание актиномицетов от всех обнаруживаемых бактерий отмечено в халцедоновых кремнях из доломитов среднего карбона ЦРР (табл. 3.3.1, обр. 3) и верхнемеловых пород (формация писчего мела, обр. 6) РБ — 66 % и 46 % соответственно (табл. 3.3.1). Специфическими особенностями биологически активных халцедоновых кремней являются коэффициент кристалличности (Кк 5) и повышенные концентрации Сг, Си, Мп, V, Мо и других элементов. Доказано, что Си, Zn, В, Мп, Со, внесенные в почву, стимулируют развитие актиномнцетов и микроскопических грибов. Zn, Мп, Мо, В положительно влияют на их антибиотическую активность. Повышению антимикробной активности актиномнцетов способствуют А1, Li, Мп, Zn (Павловича, 1978).
Актиномицеты в кремнях представлены актиномицетами рода Streptomyces, видами секции Cinereus серий Achromogenes (неокрашенные), C.Violaceus (фиолетовые), секции Helvolo-flavus серии Helvolus (желтые),(табл. 3.3.2). Наблюдается зависимость численности актиномнцетов в кремнях от степени кристалличности халцедона, которая определяется по стандартной методике. В качестве одного из параметров биологически активных кремней следует выделить численность актиномнцетов в зависимости от степени кристалличности халцедона. Численность актиномнцетов наиболее высокая у кремней халцедонового типа Московской синеклизы и Польско-Литовской синеклизы с Кк=5-7 (Московская обл. и Гродненская обл.) (обр. 3 и 6 соответственно, табл. 3.3.1). Численность актиномнцетов в кварцевых кремнях несколько сокращается по сравнению с халцедоновыми (юг Московской синеклизы, Липецкая обл.) (обр. 1, табл. 3.3.1). Наблюдается резкое падение численности актиномнцетов в опал содержащих кремнях опал-халцедонового типа из меловых пород Днепрово-Донецкой впадины с низкой степенью кристалличности (см. табл. 3.3.1, обр.4). Эти результаты отчетливо коррелируют с данными, полученными в результате экспериментов по биотехнологии кварцев, которые будут рассмотрены в разделе 3.4. Численность актиномнцетов, их антибиотические свойства зависят также от концентрации в кремнях микроэлементов-примесей Сг, Мп, Си, Mo, V, Ni и др. Концентрация указанных микроэлементов (десятки и сотни г/т) и численность актиномицетов наиболее высокая в образцах уже упомянутых халцедоновых кремней (обр. 3 и б, табл. 3.3.1). Соотносительная численность актиномицетов и бактерий, населяющих кремни, (Щурово, Подмосковье, средний карбон - обр. 3, табл. 3.3.1) и актиномицетов и бактерий, установленных в актинолишаинике на выходе кремневмещающих карбонатных пород (Подольск, Подмосковье, средний карбон, рис. 3.3.1) практически идентична. Деструктивная функция актиномицетов в отношении вещества кремней подтверждается повышением концентрации перечисленных выше жизнеобеспечивающих микроэлементов-катализаторов деятельности клеток бактерий в водных настоях кремней (Прищепов, Яновский, 1991).
Процесс деструкции вещества кремней актиномицетами, вероятнее всего, осуществляется гидролитически ферментами (энзимами) - одной из разновидностей биологически активных веществ, которые актиномицеты продуцируют. Массированный выброс гликолевой, фумаровой, яблочной, молочной, янтарной кислот - внеклеточных выделений водоросли под действием актиномицета в альгобактериальных ценозах (актинолишайииках) на выходах кремневмещающих карбонатных пород вызывает подкисление среды и растворение кремней и вмещающих карбонатов (механизм процесса рассмотрен в разделе 3.1, рис. 3.1.2, Звягинцев, Зеиова, 2001). При этом доказано, что совместное действие указанных кислот усиливает воздействие на минерал (Волкова, Булах и др., 1977). Часть из этих кислот может быстро усваиваться бактериями — спутниками водоросли и актиномицетом. Экскретируемая водорослью под влиянием актиномицета кислота, воздействуя на карбонатный субстрат, приводит к его растворению и освобождению необходимого актиномицету кальция, а также обогащает воздух углекислым газом, что предотвращает лимитирование фотосинтеза водоросли и приводит к более эффективному функционированию всей системы. Полученные результаты, в существенной степени, объясняют механизм процесса биотехнологического выщелачивания силикатов и позволяют судить о типах и степени участия в этом процессе биологически активных субстанций, продуцируемых актиномицетами, а также водорослями и микроорганизмами при воздействии на них актиномицетов. Основы биотехнологии кремней Вопрос о существенной роли микроорганизмов в разрушении минералов класса силикатов в природной обстановке постоянно возникает перед минералогами, геохимиками и микробиологами при изучении гипергенных процессов, почво- и корообразования (работы В.И. Вернадского, Т.В. Аристовскои, Л.К. Яхонтовой, Л.П. Грудева). За последние годы получен обширный экспериментальный материал по исследованию деструкции минералов накопительными культурами микроскопических грибов и водорослей, нитрофицирующими, дрожжевыми и силикатными бактериями (Волкова, Булах и др., 1975; Волкова, Булах и др., 1977; Silverman, 1979). Установлена зависимость скорости деструкции кварца силикатными бактериями от структурных особенностей кристаллической решетки минерала. Процесс бактериального разрушения силикатов рассматривается как совершающийся под воздействием активных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов - ферментов (энзимов), органических и неорганических кислот, формирующихся при этом кислых и щелочных растворов (Волкова, Булах и др., 1975; Волкова, Булах и др., 1977).
Процесс бактериального разрушения силикатов большинством исследователей рассматривается как совершающийся под воздействием активных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов-энзимов (ферментов), органических и неорганических кислот, а также формирующихся при этом кислых и щелочных растворов. Большое место отводится совместному воздействию на минерал биогенных и чисто химических факторов, совокупность которых существенно интенсифицирует деструкцию минерального субстрата. Существует представление о непосредственном контакте микроорганизмов (в частности силикатных бактерий) с частицами минералов, которые захватываются слизистой капсулой бактериальных клеток и энзиматически разрушаются (Александров, Зак, 1950; Аристовская, 1980). Следует сказать, что продуктами жизнедеятельности бактерий являются не только упомянутые выше субстанции, а также антибиотики, витамины, алкалоиды и др. (Павловича, 1978; Звягинцев, Зенова, 2001). Идентификация микроорганизмов осуществляется по таким их свойствам, как биологическая (антимикробная) активность, способность к колониеобразованию, численность и таксономический состав, антибиотические свойства, функции бактерий в сложных биоценозах и т. д. Указанные параметры также должны учитываться при оценке возможности бактериальной деструкции минералов.
Для наших последующих построений было весьма значимым установить связь между энергетическим потенциалом образца кремня, обусловленным структурой его кристаллической решетки, с активностью бактериального комплекса при выщелачивании, который можно отождествить с предполагаемой биологической активностью интересующих нас актиномицетов в процессе реакции последних с кремнями.
Геолого-тектонические факторы кремненакопления
Установленные выше описанные общие закономерности (факторы) характерны для фанерозойско-мезозойской эпохи кремненакопления и рассматриваются нами в качестве главных. Очевидно, что конкретные структурно-тектонические и геолого-геохимические обстановки кремненакопления и их роль в образовании кремней в пределах структуры Московской синеклизы также должны быть рассмотрены в своем разделе. Существует ряд осложняющих написание данного раздела моментов. Известно, что хемогенное породообразование сопряжено с поступлением огромных масс терригенного. материала, сносимого с континента. Его литохимический состав наряду с составом морских вод и типом структуры осадочного бассейна определяют литологические особенности формирующихся в результате сложных преобразований породных комплексов. Очередность поступления осадков в бассейн зависит от сложности тектонических и сопряженных с ними геологических и климатических процессов, происходящих в сопряженной с ним питающей области. Параллельно происходящие перестройки структуры вмещающего блока земной коры могут приводить к кратковременным периодам активизации, которые сопровождаются поступлением различных веществ и элементов из глубинного источника по трещинным зонам и разломам, оконтуривающим прибортовые части отрицательных структур.
Особенностями геологического строения крупных положительных структур обрамления осадочных бассейнов являются неглубокое залегание или выходы на дневную поверхность пород кристаллического фундамента, небольшая мощность осадочного чехла, увеличивающаяся в направлениях к отрицательным структурам. Как правило, на образованиях кристаллического фундамента развиты разновозрастные коры выветривания, при размыве которых в различных бассейнах седиментации формировались шлейфы переотложенных продуктов выветривания, в той или иной мере измененных при переносе, седиментации, диагенезе и различных эпигенетических процессах. В талассократические эпохи структуры или отдельные их части перекрывались морскими осадками, среди которых значительную роль играли органогенные и хемогенные. В эпохи тектонических перестроек по разломиым зонам в осадочный чехол могли поступать гидротермы и эксгаляции, несущие различные элементы, отлагавшиеся в осадочных породах на определенных геохимических барьерах. При вулканической деятельности в бассейны седиментации поступал эффузивный материал, содержащий определенные металлы, которые при формировании вулканогенно-осадочных образований могли в них концентрироваться. Тектонический фактор имеет определяющее значение при формировании контииенталыплх образований, в первую очередь - кор выветривания и продуктов их ближайшего переотложения. В континентальные перерывы на территории Воронежской антеклизы - одной из питающих областей бассейна Московской синеклизы - происходило формирование рельефа, его эрозионно-денудационных и аккумулятивных форм, изменение источников сноса, направлений эрозионной сети, конфигурации приемных бассейнов. При этом осуществлялось образование кор выветривания, их перемыв и переотложение, что приводило к возникновению связанных с ними полезных ископаемых. Наиболее характерные континентальные эпохи, так или иначе связанные с формированием кор выветривания, их размывом и переотложением являются досреднедевоиская, раннефранская, позднефаменская, раннекаменноугольиая и более поздние раннекелловейская, раннемеловая эпохи (Савко, 2002; Савко, 2003).
В течение всего раннего палеозоя Воронежская антеклиза представляла собой сушу, в пределах которой формировалась эрозионно-денудационная поверхность вплоть до перекрытия ее на значительной части территории среднедевонскими образованиями, налегающими на коры выветривания. Рельеф оказывает большое влияние на состав кор выветривания. В частности сохранность наиболее мощных и проработанных кор имеет место на склонах положительных форм пенепленизированного рельефа и в первичных понижениях. В повышенных участках и в наложенных эрозионных долинах коры частично или полностью срезаны. Хорошо сохраняются коры в условиях бронированного рельефа. Примером могут служить богатые железные руды и бокситы, расположенные в пределах полос железистых кварцитов, возвышающихся в рельефе докембрия. Железистые кварциты с зажатыми в них межрудными сланцами всегда были приподняты. На них сохранились коры выветривания, в то время как на вмещающих гнейсах в значительной мере размыты. Такое положение было и в девонское, и в каменноугольное время. На особенности выветривания однотипных пород влияла гипсометрия рельефа. Так, в верхних частях массивов ультраосновных пород в девонское время формировались силифицированные образования, а на склонах — охристо-монтмориллонитовые. В морских обстановках тектонический фактор предопределяет геоморфологию дна и соответственно последовательность распределение осадков на разных участках шельфа, а "отсюда и гидродинамический режим осадконакопления. В застойных зонах формируются карбонатно-глинистые осадки, в зонах действия волн - алевритово-песчаные и, в меньшей степени, карбонатные, в мелководно-морских фациях органогенно-обломочные известняки, переслаивающиеся с глинами.Климатические факторы кремненакопления Исследуемые нами кремневмещающие отложения девонской и карбоновой систем Московской синеклизы являлись, в существенной степени, производными климатических, географических и гидрогеологических обстановок (Басков и др., 2001). Кремни Московской синеклизы тяготеют к морской известняково-доломитовой формации платформы D3-C3. Нижняя граница распространения выходов кремней совпадает с породами верхнего девона (фаменский ярус) на юге структуры и практически повсеместно кремни распространены в литофациях отложений всех отделов карбона. Этапы кремнеобразования отодвинуты к начальным стадиям трансгрессий и периодам регрессий. Характер бассейна контролировался эпейрогеническими тектоническими движениями, которые в условиях аридного литогенеза определили состав и положение ареалов хемогенных осадков. Палеоклиматическая зональность определяется ассоциацией большинства проявлений кремня с породами сульфатно-карбонатной московской известняково-доломитовой формации, характеризующей аридную стабильную фазу литогенеза. В условиях аридного литогенеза происходит пересечение геохимических циклов кремнезема и магния, в результате чего в осадках широкое распространение получают магнезиальные силикаты и алюмосиликаты (Страхов, 1962). Общая концентрация компонентов в осадочном бассейне зависела как от количества привнесенного с суши материала, так и от баланса между испарением и количеством выпадающих атмосферных осадков. В том и в другом случае роль климата несомненна. Первый предполагает теплый влажный климат на водосборах (латеритное выветривание), а второй - длительное стояние антициклонов также в условиях жаркого климата в районах садки кремнезема.
Бактериалыпле факторы кремнеобразования
Влияние бактериальных факторов на процесс выпадения гелеподобного кремневого геля зачастую носит неявный, опосредованный характер и увязывается с изменением геохимических обстановок питающих областей, бассейна кремненакопления и среды диагенеза, что доказывается результатами исследований деятельности микробных и бактериальных сообществ современных наземных и водных систем, в частности, гиперсоленых лагун (Сенченко, Манучарова, 2003). Комплекс мицелиальных бактерий прокариот, к которым относятся обнаруженные нами в кремнях актиномицеты (стрептомицеты), определяет биологическую активность кремней сегодня, имеет богатую историю в геологических эпохах прошлого. Именно прокариоты определили ход таких геологических событий, как накопление осадочных пород и полезных ископаемых, усложнив их за счет своего разнообразного влияния. Прокариоты объединяются в колонии, в зоне действия которых создается особый по концентрации и воздействию на окружающие ионы микрохимический режим (см. рис. 4.8.1). Ассоциация бактериальных клеток является не только фокусом первичной кристаллизации и осаждения аморфного вещества, но и центром дальнейшего минерально-структурного усложнения. Обладая способностью к прижизненной и посмертной литификации и способностью изменять щелочно-кислотное равновесие водной среды в результате фотосинтетической деятельности, прокариоты осуществляют регуляцию химического состава вод и среды обитания, убирая из них и переводя в осадок как биофильные, так и тяжелые, редкие, редкоземельные и прочие элементы.
Участие актииомицетов в формировании карбонатных пород и парагенных им глинистых минералов и минералов тонкозернистого кремнезема было установлено и описано Г.А. Надсоном (Надсон, 1903; Надсон, 1932), а в последствии детально охарактеризовано Г.И. Бушинским при описании литологических комплексов Днепрово-Донецкой впадины (Бушинский, 1954). Особо следует подчеркнуть биогенную мобилизацию осадочного вещества, в которой участвуют актиномицеты, которые накапливают совместно с другими прокариотами значительную массу компонентов С, Н, О, N, S, Р, А1, Si, металлы и др. Эта особенность прокариот - аккумулировать осадочное вещество из ничтожных концентраций окружающей среды подчеркивается В.И. Вернадским (Вернадский, 1965), Г.А. Заварзиным (Заварзин, 1984; Заварзин, 2002; Заварзии и др., 2003), А.Ю. Розановым (Розанов, 2002). Ее механизм был раскрыт И.Н. Крыловым (Крылов, Тихомирова, 1988) в конце прошлого века при изучении процесса фоссилизации (в нашем понимании - концентрации кремнезема) цианобактериями в Кальдере Угзон на Камчатке. Этот процесс показан на рисунке 4.9.1. На нем отчетливо видно замещение клетки бактерии первичным опалом и формирование основной массы кремнистой породы. Такой процесс не является запрещенным и при осадочном кремнеобразовании в условиях прогретой лагуны при активном участии бактерий из циано-бактериальных матов (Вестапл, Велш, 2002; Герасименко, Ушатинская, 2002).
Наряду с седиментогенезом, где роль прокариот является весьма существенной, велика доля их участия в процессах диагенетического преобразования осадка. Н.М. Страхов (Страхов, 1971, 1993) отмечал, что обилие бактериального мира является непременным условием диагенеза. В табл. 4.9.1 автор, опираясь на данные У.Г. Дистанова, И.И. Зайнуллина (Дистанов и др., 2000), А.Д. Савко (Савко, 2002; Савко. 2003), попытался обобщить основные факторы кремненакопления и вьщелить те из них, которые наиболее ответственны за формирование биологически активных кремней Московской синеклизы. Со всей очевидностью приходится констатировать, что без всех перечисленных и охарактеризованных выше факторов кремненакопления образование биологически активных кремней не состоялось бы. Однако именно бактериальный фактор в цепочке событий фанерозойско-мезозойской эпохи кремненакопления является ведущим в формировании необычного вида минерального сырья. История эволюции прокариот - от участия в процессах построения первых карбонатно-кремнистых построек строматолитов в архее и протерозое, в деятельности широко распространенных в последующие эпохи циано-бактериальных матов, а ныне в развитии на выходах карбонатных кремневмещающих пород альго-бактериальиых ценозов - аналогов древних циано-бактериальных матов, где ведущую роль по-прежнему играют актиномицеты, чьи клетки черпают энергию для жизни в структурированном веществе халцедоновых кремней, формируя биологически активные субстанции, которые должны быть использованы во благо живущих.
Поисково-оценочные критерии скоплений кремней, обладающих биологической активностью На основании проведенного анализа факторов и полученных результатов, автором были разработаны поисково-оценочные критерии и признаки скоплений кремней, обладающих биологической активностью.
В числе основных критериев: 1) геолого-тектонические - области сочленения крупных структур древнего фундамента (антеклиз, щитов), сложенных кристаллическими породами, с интракратонными структурами фанерозойско-мезозойских осадочных бассейнов; 2) литолого-геохимические — состав и площадь выходов пород областей питания, затронутых коровыми процессами (благоприятным критерием является превышение площадей выходов кристаллических пород кислого состава относительно пород основного и среднего состава); 3) литолого-стратиграфические - протяженные слои карбонатных пород, слагающие структуры осадочных бассейнов, датируемые девоном, карбоном, верхним мелом; 4) литолого-фациальные обстановки периферии солеродных бассейнов - переслаивание эвапоритов (ангидритов, гипсов) с глинами, доломитами; прослоями кремней. Минералого-геохимическими критериями поисков и оценки кремней, обладающих биологической активностью, являются: а) степень упорядоченности (кристалличности) альфа-кварца (халцедона) 7 Кк 5; б) превышающие кларковые для вмещающих карбонатных пород содержания микроэлементов, включая элементы с переменной валентностью - Сг, Мп, Си, Мо, V, U и др. в кремнях; в. присутствие в составе микропримесей парагенных кремням минералов — магнезиальных глин (палыгорскита, монтмориллонита, сапонита), арагонита, барита, твердых углеводородов и др.; д) альгобактериальные ценозы в местах первичного почвообразования на вькодах карбонатных кремневмещающих пород и др.
