Оружейный кремень
Оружейный кремень | |
---|---|
Стратиграфический диапазон : 1,88 млрд лет. [ 1 ] | |
Тип | Геологическое образование |
Литология | |
Начальный | Полосатое железо |
Расположение | |
Область | Миннесота Онтарио |
Тип раздела | |
Назван в честь | Gunflint Range |
( Кремень Ганфлинта ) 1,88 млрд лет назад [ 1 ] ) представляет собой последовательность полосчатых железных пород, которые обнажаются в хребте Ганфлинт на севере Миннесоты и на северо-западе Онтарио вдоль северного берега озера Верхнее . Gunflint Chert имеет палеонтологическое , поскольку содержит свидетельства микробной жизни палеопротерозоя значение . [ 2 ] Gunflint Chert сложен биогенными строматолитами . [ 3 ] На момент открытия в 1950-х годах это была самая ранняя форма жизни, обнаруженная и описанная в научной литературе, а также самое раннее свидетельство фотосинтеза . [ 4 ] Черные слои последовательности содержат микроокаменелости возрастом от 1,9 до 2,3 миллиардов лет. Строматолитовые колонии цианобактерий , превратившихся в яшму, обнаружены в Онтарио. Полосчатая формация железняка состоит из чередующихся пластов слоев , богатых оксидом железа, с переслаиванием кремнеземом зон, богатых . Оксиды железа обычно представляют собой гематит или магнетит с ильменитом , тогда как силикаты представляют собой преимущественно скрытокристаллический кварц в виде кремня или яшмы , а также некоторые незначительные силикатные минералы.
Формация Gunflint Iron (обнаженная как Gunflint Range ) простирается на северо-запад Онтарио и северную Миннесоту вдоль берегов озера Верхнее. Типовая местность формации Gunflint Iron Formation находится в Шрайбере, Онтарио, на озере Верхнее недалеко от Тандер-Бей . [ 5 ]
Геолог Стэнли А. Тайлер впервые исследовал этот район в 1953 году и заметил там красные строматолиты. Он также взял образец угольно-черного слоя кремня, который при петрографическом менее 10 микрометров исследовании выявил несколько реалистичных маленьких сфер, стержней и нитей размером . Элсо Баргхорн , палеоботаник из Гарварда , впоследствии изучил эти же образцы и пришел к выводу, что «они действительно были структурно сохранившимися одноклеточными организмами ». [ 6 ] В 1965 году два учёных опубликовали своё знаковое открытие и назвали первую разновидность флоры Ганфлинта . [ 2 ] Это создало академическую «давку» по изучению докембрийских микроокаменелостей из аналогичных протерозойских сред. Хотя с тех пор были описаны более старые микроископаемые, микрофауна Ганфлинта является историческим геологическим открытием и остается одним из самых надежных и разнообразных комплексов микрофауны докембрия.
Стратиграфия
[ редактировать ]Формация Gunflint Iron представляет собой полосчатую железную формацию , состоящую преимущественно из плотных слоев кремня и сланца, прослоев слоев анкерита карбонатных . Слои кремня можно разделить на черные слои (содержащие органический материал и пирит ), красные слои (содержащие гематит ) и зеленые слои (содержащие сидерит ). [ 5 ] Формация Ганфлинт Айрон принадлежит к группе Анимике и может быть разбита на четыре стратиграфических секции : секции Нижнего Черти, Нижнего Слати, Верхнего Черти и Верхнего Слати. [ 7 ] Микрофоссилии можно найти в слоях строматолитовых кремней, состоящих из цианобактерий , нитей водорослей, спороподобных сфероидов и богатых органическими веществами ооидов .
История
[ редактировать ]Геолог Стэнли А. Тайлер впервые исследовал хребет Ганфлинт в 1953 году и заметил образования с красными железными полосами и черный кремень, отметив вероятные строматолиты , хотя он не будет публиковать свои наблюдения еще десять лет. Позже А. М. Гудвин исследовал геологические фации формации Ганфлинт-Айрон в 1956 году, в результате чего появилась одна из первых научных публикаций по этому региону: [ 5 ] но его отчет лишен какого-либо упоминания о микроскопической жизни. Первые публикации, отмечающие геобиологическое значение Gunflint Chert, появились в 1965 году, когда были опубликованы две научные статьи, посвященные микрофауне в известном журнале Science Gunflint Chert . Стэнли Тайлера и Элсо Баргхорна . Этими статьями были « Микроорганизмы из Gunflint Chert» [ 2 ] и Престона Клауда (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре) «Значение микрофлоры Gunflint ( докембрийского периода »). [ 4 ] Обе статьи были опубликованы почти в одно и то же время, но они послужили знаковыми публикациями, раскрывающими идею жизни, возникшей в докембрии. Каждая статья имела совершенно разные фокусы: в то время как Баргхорн и Тайлер стремились охарактеризовать отдельные микроорганизмы, составляющие кремень Ганфлинта, с таксономической и морфологической точки зрения, Клауд сосредоточился на более крупномасштабном значении перспективы существования жизни в докембрийский период и ее последствиях. в области палеонтологии докембрия . Публикация этих двух основополагающих статей открыла шлюзы для широкого спектра палеонтологических и геохимических исследований по изучению докембрийских микроокаменелостей из аналогичных протерозойских сред.
Возраст
[ редактировать ]Микрофауна кремней Ганфлинта имеет от среднего до позднего палеопротерозоя возраст (приблизительно 1,878 млрд лет ± 1,3 млн лет , как определено методами уран-свинцового датирования ). [ 1 ] Этот возраст менялся по мере того, как методы датирования становились все более точными и точными. Первоначальное датирование цельных пород рубидием-стронцием и калием-аргоном определило возраст формации Gunflint Iron Formation в 1,56-163 млрд лет назад . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Позднее датирование цельной породы неодимом и самарием установило возраст между 2,08 и 2,11 млрд лет назад. [ 12 ] [ 13 ] Наконец, датирование переслаивающихся слоев пепла в формации Ганфлинт-Айрон дало возраст от 1,86 до 1,99 млрд лет назад. [ 14 ] которые наиболее похожи на текущий консенсусный возраст 1,878 млрд лет ± 1,3 млн лет назад. На момент открытия Ганфлинт Черта самым старым известным свидетельством жизни была эдиакарская фауна (635–541 млн лет назад). [ 15 ] комплекс позднего докембрия, менее половины возраста микроорганизмов Ганфлинта.
Разнообразие микрофауны
[ редактировать ]Наиболее распространенными организмами в Ганфлинте являются нити, обнаруженные в строматолитовых тканях, их диаметр обычно составляет от 0,5 до 6,0 мкм до нескольких сотен микрон . , а длина — [ 3 ] Gunflint Микрофауну можно разделить на две большие категории: нити и сфероиды . В новаторской статье Баргхорна и Тайлера 1965 года было обнаружено три новых рода и четыре новых вида нитчатых цианобактерий из кремня Ганфлинта. [ 2 ] С тех пор были идентифицированы различные новые роды и виды, некоторые из которых названы в честь Баргхорна, Тайлера и Клауда в знак признания их раннего вклада в определение микробных комплексов Ганфлинта . [ 3 ] [ 7 ] [ 16 ] [ 17 ]
Нитчатые микроорганизмы
[ редактировать ]Нитчатые микроорганизмы Gunflint Chert представляют собой смешанную популяцию фотосинтезирующих цианобактерий и железоокисляющих бактерий . В масштабе обнажения купола метрового масштаба нитчатые цианобактерии Gunflint образуют строматолитовые , которые различимы вдоль стратиграфического разреза Gunflint Iron Formation . Примеры недавно выявленных нитчатых родов и видов в пределах Gunflint Chert включают род Gunflintia и виды Animikiea septate , Entosphaeroides amplus и Archaeorestis schreiberensis . [ 2 ]
Сфероидальные микроорганизмы
[ редактировать ]Сфероидальные спороподобные тела в Ганфлинт- Черте встречаются неравномерно распределенными по всей формации Ганфлинт-Айрон и имеют от 1 до 16 мкм диаметр . Сфероидальные тела имеют морфологию от сферической до эллипсоидной . Обычно они заключены в мембрану, толщина стенок которой и морфология могут различаться. Было высказано предположение, что сфероидальные тела представляют собой различные объекты, такие как цианобактерии , эндогенно образующиеся эндоспоры бактериального происхождения одноклеточные , свободно плавающие динофлагелляты и грибов споры . [ 2 ] Примеры недавно идентифицированных сфероидальных родов и видов в Gunflint Chert включают роды Huroniospora и Eoasatrion , а также виды Eosphaera tyleri . [ 3 ] [ 17 ]
Сохранение микрофауны
[ редактировать ]Различные преобладающие тафономические модели были предложены в качестве механизмов исключительного сохранения микрофауны Ганфлинт-Черт . Примеры этих тафономических моделей включают сохранение органических остатков, мелкозернистую пиритизацию , крупнозернистую пиритизацию, карбонатную ассоциацию и сохранение гематита . [ 2 ] При сохранении органических остатков пленка органического материала от светло- до темно-коричневого цвета выделяет микроорганизмы , действуя как пятно и сохраняя нити, спорообразные тела и карбонатные ромбы внутри кремня . Мелкозернистая пиритизация — наиболее распространенный тип консервации в Ганфлинтских кремнях, при котором ассоциация мелкозернистого ( микрометрового масштаба) пирита с органическим веществом сохраняет морфологию нитчатых и сфероидальных микроорганизмов. [ 18 ] Крупнозернистая пиритизация происходит, когда минералы пирита миллиметрового масштаба заменяют органическое вещество в кремнях, сохраняя морфологию микроорганизмов. В карбонатной ассоциации нити, спорообразные тела и другие органические структуры могут сохраняться за счет карбонатной минерализации ( менее 1 мкм диаметром ), заключенной в кремнистой матрице . [ 18 ] Карбонатные минералы могут образовывать сплошные тела или серию линз, очерчивающих нитчатые остатки цианобактерий. Карбонатная минерализация часто наблюдается за кристаллами пирита. Сохранение гематита является менее распространенным тафономическим способом, но иногда его можно обнаружить на границе между черными строматолитовыми кремнями и красной яшмой . В этом методе консервации нити гематита диаметром <1 мкм заключают в себе (а иногда и заменяют) нитевидные окаменелости и часто очерчены углеродистыми пленками и зернами пирита. [ 16 ] В результате замечательной сохранности микроорганизмов с учетом тафономических режимов, описанных выше, Gunflint Chert иногда описывается как первый докембрийский lagerstätte , или исключительно сохранившийся комплекс ископаемых. [ 19 ]
Значение и палеоэкологические последствия
[ редактировать ]В 1950-е и 1960-е годы состояние докембрийской атмосферы не было хорошо охарактеризовано. Открытие микробиоты Ганфлинта показало, что фотосинтез (или древний автотрофный предшественник) происходил 1,8 миллиарда лет назад, и что атмосфера была достаточно насыщена кислородом для поддержания микробной жизни. [ 4 ] Минералогия формации полосчатого железа Ганфлинт показывает сложную взаимосвязь между этими окислительно-восстановительными условиями на всей территории формации Ганфлинт. [ 4 ] Множественные виды железа в формации Ганфлинт свидетельствуют о высокоокислительной атмосфере с некоторыми локализованными восстановительными условиями, которые позволяли транспортировать большие количества железа в растворимом двухвалентном состоянии. [ 4 ]
Хотя микрофауна Ганфлинта больше не представляет собой старейшую жизнь, обнаруженную на Земле, на момент открытия она отодвинула предполагаемый возраст фотосинтеза и границу происхождения жизни более чем на один миллиард лет. Это открытие побудило поколения палеонтологов и геомикробиологов задуматься о состоянии кислорода в древней атмосфере и окислительно-восстановительных состояниях, а также продолжить поиск древней микробной жизни.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Фралик П., Дэвид Д.В. и Киссин Стивен А. (2002). «Возраст формации Ганфлинт, Онтарио, Канада: определение возраста U – Pb отдельных цирконов». Канадский журнал наук о Земле . 39 (7): 1085–1091. дои : 10.1139/E02-028 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и ж г Баргхорн, Э.С. и Тайлер, С.А., 1965: Микроорганизмы из Gunflint Chert . Наука, том. 147, с. 563–577.
- ^ Jump up to: а б с д Аврамик, Стэнли М.; Баргхорн, Элсо С. (август 1977 г.). «Микробиота Ганфлинта». Докембрийские исследования . 5 (2): 121–142. Бибкод : 1977PreR....5..121A . дои : 10.1016/0301-9268(77)90025-0 . ISSN 0301-9268 .
- ^ Jump up to: а б с д и Клауд, ЧП (2 апреля 1965 г.). «Значение микрофлоры Gunflint (докембрия): фотосинтетический кислород, возможно, имел важные местные эффекты, прежде чем стать основным атмосферным газом». Наука . 148 (3666): 27–35. дои : 10.1126/science.148.3666.27 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17773767 . S2CID 37713079 .
- ^ Jump up to: а б с Гудвин, Алан Мюррей (1 сентября 1956 г.). «Фациальные отношения в железной формации Ганфлинт [Онтарио]». Экономическая геология . 51 (6): 565–595. дои : 10.2113/gsecongeo.51.6.565 . ISSN 1554-0774 .
- ^ Прошлые жизни: Хроники канадской палеонтологии. «GSC :: Прошлые жизни: Хроники канадской палеонтологии - 5. Ганфлинт Черт» . Архивировано из оригинала 12 июня 2005 г. Проверено 12 июня 2005 г.
- ^ Jump up to: а б Планавский, Ной; Руксель, Оливье; Беккер, Андрей; Шапиро, Рассел; Фралик, Фил; Кнудсен, Эндрю (август 2009 г.). «Микробные экосистемы, окисляющие железо, процветали в окислительно-восстановительно-слоистых океанах позднего палеопротерозоя». Письма о Земле и планетологии . 286 (1–2): 230–242. Бибкод : 2009E&PSL.286..230P . дои : 10.1016/j.epsl.2009.06.033 . ISSN 0012-821X .
- ^ Херли, премьер-министр; Фэйрберн, HW; Пинсон, Вашингтон; Хауэр, Дж. (июль 1962 г.). «Неметаморфизованные минералы в формации Gunflint, используемые для проверки возраста анимики». Журнал геологии . 70 (4): 489–492. Бибкод : 1962JG.....70..489H . дои : 10.1086/626839 . ISSN 0022-1376 . S2CID 140697996 .
- ^ ПЕТЕРМАН, ЗЕЛЛ Э. (1966). «Rb-Sr Датирование метаосадочных пород среднего докембрия Миннесоты». Бюллетень Геологического общества Америки . 77 (10): 1031. Бибкод : 1966GSAB...77.1031P . doi : 10.1130/0016-7606(1966)77[1031:rdompm]2.0.co;2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ ФОРЕ, ГЮНТЕР; КОВАЧ, ДЖЕК (1969). «Эпоха Gunflint Iron Formation из серии Animikie в Онтарио, Канада». Бюллетень Геологического общества Америки . 80 (9): 1725. Бибкод : 1969GSAB...80.1725F . дои : 10.1130/0016-7606(1969)80[1725:taotgi]2.0.co;2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ Франклин, Дж. М. (1978). «Урановая минерализация в районе Нипигона, округ Тандер-Бей, Онтарио» . дои : 10.4095/103901 .
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ Стилле, П; Клауэр, Н. (июнь 1986 г.). «Sm-Nd изохронный возраст и происхождение сланцев формации Gunflint Iron в Онтарио, Канада». Geochimica et Cosmochimica Acta . 50 (6): 1141–1146. Бибкод : 1986GeCoA..50.1141S . дои : 10.1016/0016-7037(86)90395-9 . ISSN 0016-7037 .
- ^ Кренер, Альфред (1988). «Протерозойская эволюция литосферы». Эос, Труды Американского геофизического союза . 69 (16): 244–246. Бибкод : 1988EOSTr..69..244K . дои : 10.1029/88eo00138 . ISSN 0096-3941 .
- ^ Хемминг, СР ; МакЛеннан, С.М.; Хэнсон, Дж.Н. (март 1995 г.). «Геохимические и изотопные Nd/Pb доказательства происхождения раннепротерозойской формации Вирджиния, Миннесота. Последствия для тектонической обстановки бассейна Анимики». Журнал геологии . 103 (2): 147–168. Бибкод : 1995JG....103..147H . дои : 10.1086/629733 . ISSN 0022-1376 . S2CID 129538570 .
- ^ ГЛЕССНЕР, МАРТИН Ф. (1971). «Географическое распространение и временной диапазон эдиакарской докембрийской фауны». Бюллетень Геологического общества Америки . 82 (2): 509. Бибкод : 1971GSAB...82..509G . doi : 10.1130/0016-7606(1971)82[509:gdatro]2.0.co;2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ Jump up to: а б Шапиро, РС; Конхаузер, нокаут (2 февраля 2015 г.). «Микроокаменелости, покрытые гематитом: первичный экологический отпечаток или тафономическая странность палеопротерозоя?». Геобиология . 13 (3): 209–224. CiteSeerX 10.1.1.705.23 . дои : 10.1111/gbi.12127 . ISSN 1472-4677 . ПМИД 25639940 . S2CID 205140142 .
- ^ Jump up to: а б Казмерчак, Дж. (июнь 1979 г.). «Эукариотическая природа эосфероподобных железосодержащих структур из докембрийской формации Gunflint Iron Formation, Канада: сравнительное исследование». Докембрийские исследования . 9 (1–2): 1–22. Бибкод : 1979PreR....9....1K . дои : 10.1016/0301-9268(79)90048-2 . ISSN 0301-9268 .
- ^ Jump up to: а б Уэйси, Д.; Маклафлин, Н.; Килберн, MR; Сондерс, М.; Клифф, Дж. Б.; Конг, К.; Барли, Мэн; Брейзер, доктор медицины (29 апреля 2013 г.). «Наномасштабный анализ пиритизированных микроокаменелостей выявил дифференциальное гетеротрофное потребление кремня Ганфлинта возрастом 1,9 млрд лет» . Труды Национальной академии наук . 110 (20): 8020–8024. Бибкод : 2013PNAS..110.8020W . дои : 10.1073/pnas.1221965110 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 3657779 . ПМИД 23630257 .
- ^ Палмер, Дуглас (24 июня 2008 г.). «Дж.Р. Наддс и П.А. Селден, 2008. Ископаемые экосистемы Северной Америки. Путеводитель по местам и их необычайным биотам. 288 стр. Лондон: Manson Publishing (издано в США издательством University of Chicago Press). 24,95 фунтов стерлингов (мягкая обложка). ISBN 9781 84076 088 0". Геологический журнал . 145 (4): 598–599. Бибкод : 2008GeoM..145..598P . дои : 10.1017/s0016756808004718 . ISSN 0016-7568 .
- Шопф, Дж.В., 1999: Колыбель жизни: открытие самых ранних окаменелостей Земли . Издательство Принстонского университета, 336 стр. ISBN 0-691-00230-4
- Формирование полосатого железа высшего типа