Gunflint Chert - Gunflint chert

Gunflint Chert
Стратиграфический диапазон: 1.88 Ga[1]
Микро ископаемые микробы, похожие на цианобактерии, формация Ганфлинт, северный берег озера Верхнее, возраст 1,9 миллиарда лет, черт - Музей Редпат - Университет Макгилла - Монреаль, Канада - DSC07897.jpg
Микрофоссилий микробов, похожих на цианобактерии, Формация Ганфлинт, северный берег озера Верхнее, возраст 1,9 миллиарда лет.
ТипГеологическое образование
Литология
НачальныйОбразование полосчатого железа
Место расположения
Область, край Миннесота
 Онтарио
Тип раздела
Названный дляGunflint Диапазон

В Gunflint Chert (1.88 Ga[1]) представляет собой последовательность полосчатая формация железа породы, обнаженные в Gunflint Диапазон северных Миннесота и северо-западный Онтарио вдоль северного берега Озеро Верхнее. Гунфлинт Черт имеет палеонтологическое значение, так как содержит свидетельства микробной жизни из Палеопротерозой.[2] Gunflint Chert состоит из биогенных строматолиты.[3] На момент открытия в 1950-х годах это была самая ранняя форма жизни, обнаруженная и описанная в научной литературе, а также самые ранние свидетельства существования фотосинтез.[4] Черные слои в последовательности содержат микрофоссилий которым от 1,9 до 2,3 миллиарда лет. Строматолит колонии из цианобактерии которые превратились в Джаспер находятся в Онтарио. Полосатый железный камень формация состоит из чередующихся слои из оксид железа -богатые слои с прослоями кремнезем -богатые зоны. Оксиды железа обычно гематит или же магнетит с ильменит, а силикаты преимущественно скрытокристаллический кварц в качестве черт или же Джаспер, наряду с некоторыми незначительными силикатными минералами.

Железная формация Ганфлинт (выставленная как Gunflint Диапазон ) охватывает северо-запад Онтарио и север Миннесоты по берегам озера Верхнее. Типовую местность формации Gunflint Iron можно найти в Schreiber, ON, недалеко от озера Верхнее. Thunder Bay.[5] Стэнли А. Тайлер обследовали местность в 1953 г. и отметили строматолиты красного цвета. Он также пробовал черный как смоль слой кремня, который при наблюдении петрографически, были обнаружены небольшие реалистичные сферы, стержни и волокна размером менее 10 микрометров. Эльсо Баргхорн, палеоботаник в Гарвард, впоследствии изучили эти же образцы и пришли к выводу, что «они действительно структурно сохранились. одноклеточный организмы."[6] В 1965 году двое ученых опубликовали свое открытие и назвали различные Gunflint Флора.[2] Это создало академическую «давку» для изучения Докембрийский микрофоссилий из аналогичных Протерозойский среды. Хотя с тех пор были описаны более старые микрофоссилии, микрофауна Ганфлинта является историческим геологическим открытием и остается одним из самых надежных и разнообразных скоплений ископаемых микрофауны из докембрия.

Стратиграфия

Железная формация Ганфлинт - это полосчатая формация железа, сложенный преимущественно плотными слоями кремня и сланца, переслаиваемыми слоями карбоната анкерита. Слои кремня можно разделить на черные слои (содержащие органический материал и пирит), красные слои (содержащие гематит) и зеленые слои (содержащие сидерит).[5] Железная формация Ганфлинт принадлежит к Animike Group, и может быть разбит на четыре стратиграфических разреза: Нижний Черты, Нижний Сланец, Верхний Черты и Верхний Сланец.[7] Микрофоссилии можно найти в слоях строматолитовых кремней, состоящих из цианобактерий, водорослей, спороподобных сфероидов и богатых органическими веществами. ооиды.

История

Стэнли А. Тайлер исследовал хребет Ганфлинт в 1953 году и заметил образования с красными железными полосами и черный кремний, отметив вероятные строматолиты, хотя он не собирался публиковать свои наблюдения еще десять лет. Позднее А. М. Гудвин исследовал геологические фации железной формации Ганфлинт в 1956 году, что привело к созданию одной из первых научных публикаций по этому региону.[5] но в его отчете нет упоминания о микроскопической жизни. Первые публикации, в которых отмечалось геобиологическое значение Ганфлинт-Черта, появились в 1956 году, когда две научные статьи, посвященные микрофауне Ганфлинта, были опубликованы в выдающемся журнале ‘Наука '. Стэнли Тайлер и Эльсо Баргхорн из Гарвардского университета опубликовала книгу «Микроорганизмы из Ганфлинта Черта».[2] в течение нескольких месяцев после Престон Клауд 'S (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре) «Значение микрофлоры ганфлинта (докембрия)».[4] Несмотря на то, что обе статьи были опубликованы почти в одно и то же время, они стали знаковыми публикациями, в которых была представлена ​​идея о существовании жизни в докембрии. В каждой статье были заметно разные фокусы: в то время как Barghoorn и Tyler 1965 стремились охарактеризовать отдельные микроорганизмы, составляющие кремнезем Ганфлинта, с таксономической и морфологической точки зрения, Cloud 1965 сосредоточился на более широкомасштабном значении перспективы жизни, существовавшей в докембрийский период, и его значение для области докембрийской палеонтологии. Публикация этих двух основополагающих статей открыла шлюзы для огромного количества палеонтологических и геохимических исследований, направленных на изучение докембрийских микрофоссилий из аналогичных протерозойских сред.

Возраст

Микрофауна кремней Ганфлинта имеет возраст от среднего до позднего палеопротерозоя (приблизительно 1,878 ± 1,3 млн лет по данным Свинец-уран датирование техники.[1] Этот возраст менялся со временем, поскольку методы датирования стали более точными и точными. Первоначальный цельный рок Рубидий-Стронций и Калий-аргон По данным датирования, возраст железной формации Ганфлинт составляет 1,56–163 гг.[8][9][10][11] Возраст цельной породы неодим-самарий составляет от 2,08 до 2,11 млрд лет.[12][13] Наконец, датирование переслаивающихся слоев пепла в формации Ганфлинт установило возраст от 1,86 до 1,99 млрд лет.[14] которые наиболее близки к консенсусному возрасту 1.878 млрд. лет ± 1.3 млн. лет. На момент открытия Ганфлинт-Черта самым старым известным доказательством жизни был Эдиакарская фауна (635-541 млн лет),[15] позднедокембрийский комплекс более чем вдвое моложе микроорганизмов Gunflint.

Разнообразие микрофауны

Наиболее многочисленные организмы в Ганфлинте: нити обнаружены в строматолитовых тканях и обычно составляют от 0,5 до 6,0 мкм в диаметре и до нескольких сотен микрон в длину.[3] Микрофауну Ганфлинта можно разделить на две большие категории: филаменты и сфероиды. В новаторской статье 1965 года Баргхорна и Тайлера были обнаружены три новых рода и четыре новых вида нитчатых цианобактерий.[2] с тех пор были идентифицированы различные новые роды и виды, и некоторые из них были названы в честь Баргхорна, Тайлера и Клауда в знак признания их раннего вклада в определение микробных сообществ Ганфлинта.[3][7][16][17]  

Нитчатые микроорганизмы

Нитчатые микроорганизмы внутри Gunflint Chert представляют собой смешанную популяцию фотосинтетических цианобактерий и железоокисляющие бактерии. В масштабе обнажения нитчатые цианобактерии Gunflint образуют строматолитовые купола метрового масштаба, которые можно различить вдоль стратиграфического разреза формации Gunflint Iron Formation. Примеры недавно идентифицированных нитчатых родов и видов в пределах Gunflint Chert включают род Gunflintia и виды Animikiea septate, Entosphaeroides ampus и Archaeorestis schreiberensis.[2]

Сфероидальные микроорганизмы

Сферические споровидные тела внутри Ганфлинт-Черта обнаружены неравномерно распределенными по всей формации Ганфлинт-Айрон и имеют диаметр от 1 до 16 мкм. Несмотря на свое название, сфероидальные тела по морфологии варьируются от сферических до эллипсоидальных. Обычно они заключены в мембрану, которая может различаться по толщине и морфологии стенок. Было выдвинуто предположение, что сфероидальные тела представляют собой различные объекты, такие как одноклеточные цианобактерии, эндогенно продуцируемые эндоспоры бактериального происхождения, свободно плавающие динофлагелляты и споры грибов.[2] Примеры недавно идентифицированных сфероидальных родов и видов в пределах Gunflint Chert включают новые роды Huroniospora и Eoasatrion, а также виды Eosphaera tyleri.[3][17]

Сохранение микрофауны

Различные преобладающие тафономические моды были предложены как механизмы, которые привели к исключительной сохранности микрофауны Ганфлинт-Черта. Примеры этих тафономических режимов включают сохранение органических остатков, мелкозернистый пиритизация, крупнозернистая пиритизация, карбонатная ассоциация и гематит сохранение.[2] При консервации органических остатков пленка органического материала от светло- до темно-коричневого цвета очерчивает микроорганизмы, действуя как пятно и сохраняя волокна, споровидные тела и карбонатные ромбы внутри сланца. Мелкозернистая пиритизация является наиболее распространенным типом консервации в Ганфлинт-Черц, при которой ассоциация мелкозернистого (микронный) пирита с органическим веществом сохраняет морфологию нитчатых и сфероидных микроорганизмов.[18] Крупнозернистая пиритизация происходит, когда минералы пирита миллиметрового размера замещают органическое вещество в кремнях, сохраняя морфологию микроорганизмов. В карбонатной ассоциации волокна, споровидные тела и другие органические структуры могут быть сохранены за счет карбонатной минерализации (диаметром <1 мкм), погруженной в кремневую матрицу.[18] Карбонатные минералы могут формироваться как сплошные тела или как серия линз, очерчивающих нитевидные остатки цианобактерий. Карбонатная минерализация часто сопровождается кристаллами пирита. Сохранение гематита - менее распространенная тафономическая форма, но иногда встречается на границе раздела черных строматолитовых кремней и красной яшмы. В этом методе консервирования нити гематита диаметром менее 1 мкм покрывают (и иногда заменяют) нитевидные окаменелости и часто очерчиваются углеродистыми пленками и зернами пирита.[16] В результате замечательной сохранности микроорганизмов с учетом тафономических режимов, описанных выше, Gunflint Chert иногда описывают как первый докембрийский lagerstätte, или исключительно сохранившийся комплекс окаменелостей.[19]

Значение и палеоэкологические последствия

В 1950-1960-е годы состояние докембрийской атмосферы не было хорошо охарактеризовано. Открытие микробиоты Ганфлинта показало, что фотосинтез (или древний автотрофный предшественник) произошел 1,8 миллиарда лет назад, и что атмосфера была достаточно насыщена кислородом, чтобы поддерживать микробную жизнь.[4] Минералогия полосчатой ​​формации Ганфлинт показывает, что существует сложная взаимосвязь между этими окислительно-восстановительными условиями во всей формации Ганфлинт.[4] Множественные разновидности железа в формации Ганфлинт свидетельствуют о сильно окислительной атмосфере с некоторыми локализованными восстановительными условиями, которые позволяли переносить 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 границы происхождения жизни более чем на миллиард лет. Это открытие побудило поколения палеонтологов и геомикробиологов задуматься о древних условиях атмосферного кислорода и окислительно-восстановительных состояниях, а также продолжить поиск более древних микробов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Фралик, П., Дэвид, Д. У. и Киссин, Стивен А. (2002). «Возраст формации Ганфлинт, Онтарио, Канада: определение возраста U – Pb по одиночному циркону». Канадский журнал наук о Земле. 39 (7): 1085–1091. Дои:10.1139 / E02-028.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  2. ^ а б c d е ж грамм Баргхорн, Э.С. и Тайлер, С.А., 1965: Микроорганизмы из Gunflint Chert. Наука, т. 147, стр. 563–577.
  3. ^ а б c d Awramik, Stanley M .; Баргхорн, Эльсо С. (август 1977 г.). «Микробиота Ганфлинта». Докембрийские исследования. 5 (2): 121–142. Bibcode:1977ПРЕР .... 5..121А. Дои:10.1016/0301-9268(77)90025-0. ISSN  0301-9268.
  4. ^ а б c d е Клауд, П. Э. (1965-04-02). «Значение микрофлоры ганфлинта (докембрия): фотосинтетический кислород, возможно, имел важные местные эффекты, прежде чем стал основным атмосферным газом». Наука. 148 (3666): 27–35. Дои:10.1126 / science.148.3666.27. ISSN  0036-8075. PMID  17773767.
  5. ^ а б c Гудвин, Алан Мюррей (1956-09-01). «Фациальные отношения в железной формации Ганфлинт [Онтарио]». Экономическая геология. 51 (6): 565–595. Дои:10.2113 / gsecongeo.51.6.565. ISSN  1554-0774.
  6. ^ Прошлые жизни: Хроники канадской палеонтологии «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2005-06-12. Получено 2005-06-12.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  7. ^ а б Планавский, Ной; Руссель, Оливье; Беккер, Андрей; Шапиро, Рассел; Фралик, Фил; Кнудсен, Эндрю (август 2009 г.). «Микробные экосистемы, окисляющие железо, процветали в позднепалеопротерозойских редокс-стратифицированных океанах». Письма по науке о Земле и планетах. 286 (1–2): 230–242. Bibcode:2009E и PSL.286..230P. Дои:10.1016 / j.epsl.2009.06.033. ISSN  0012-821X.
  8. ^ Hurley, P.M .; Fairbairn, H.W .; Pinson, W.H .; Хауэр, Дж. (Июль 1962 г.). «Неметаморфизованные минералы в формации Gunflint, использованные для проверки возраста Animikie». Журнал геологии. 70 (4): 489–492. Bibcode:1962JG ..... 70..489H. Дои:10.1086/626839. ISSN  0022-1376.
  9. ^ ПЕТЕРМАН, Зелл Э. (1966). «Rb-Sr датирование метаосадочных пород среднего докембрия Миннесоты». Бюллетень Геологического общества Америки. 77 (10): 1031. Bibcode:1966GSAB ... 77.1031P. Дои:10.1130 / 0016-7606 (1966) 77 [1031: rdompm] 2.0.co; 2. ISSN  0016-7606.
  10. ^ FAURE, GUNTER; КОВАЧ, ДЖЕК (1969). «Эпоха формации Gunflint Iron из серии Animikie в Онтарио, Канада». Бюллетень Геологического общества Америки. 80 (9): 1725. Bibcode:1969GSAB ... 80.1725F. Дои:10.1130 / 0016-7606 (1969) 80 [1725: taotgi] 2.0.co; 2. ISSN  0016-7606.
  11. ^ Франклин, Дж. М. (1978). «Урановая минерализация в районе Нипигон, округ Тандер-Бей, Онтарио». Дои:10.4095/103901. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  12. ^ Stille, P; Клауэр, Н. (июнь 1986 г.). «Sm-Nd изохронный возраст и происхождение аргиллитов железной формации Ганфлинт в Онтарио, Канада». Geochimica et Cosmochimica Acta. 50 (6): 1141–1146. Bibcode:1986GeCoA..50.1141S. Дои:10.1016/0016-7037(86)90395-9. ISSN  0016-7037.
  13. ^ Крёнер, Альфред (1988). «Протерозойская эволюция литосферы». Eos, Transactions American Geophysical Union. 69 (16): 244. Bibcode:1988EOSTr..69..244K. Дои:10.1029 / 88eo00138. ISSN  0096-3941.
  14. ^ Hemming, S. R .; McLennan, S.M .; Хэнсон, Г. Н. (март 1995 г.). «Геохимические и Nd / Pb изотопные свидетельства происхождения раннепротерозойской формации Вирджиния, Миннесота. Последствия для тектонической обстановки бассейна Animikie». Журнал геологии. 103 (2): 147–168. Bibcode:1995JG .... 103..147H. Дои:10.1086/629733. ISSN  0022-1376.
  15. ^ Глесснер, МАРТИН Ф. (1971). «Географическое распространение и временной диапазон докембрийской фауны Ediacara». Бюллетень Геологического общества Америки. 82 (2): 509. Bibcode:1971GSAB ... 82..509G. Дои:10.1130 / 0016-7606 (1971) 82 [509: gdatro] 2.0.co; 2. ISSN  0016-7606.
  16. ^ а б Шапиро, Р. С .; Конхаузер, К. О. (02.02.2015). «Покрытые гематитом микрофоссилии: первичный экологический отпечаток или тафономическая странность палеопротерозоя?». Геобиология. 13 (3): 209–224. Дои:10.1111 / gbi.12127. ISSN  1472-4677. PMID  25639940.
  17. ^ а б Kaźmierczak, J. (июнь 1979 г.). «Эукариотическая природа железистых структур, подобных Eosphaera, из докембрийской формации Gunflint Iron Formation, Канада: сравнительное исследование». Докембрийские исследования. 9 (1–2): 1–22. Bibcode:1979PreR .... 9 .... 1K. Дои:10.1016/0301-9268(79)90048-2. ISSN  0301-9268.
  18. ^ а б Wacey, D .; McLoughlin, N .; Kilburn, M. R .; Saunders, M .; Cliff, J. B .; Kong, C .; Barley, M.E .; Бразье, М. Д. (29 апреля 2013 г.). «Наноразмерный анализ пиритизированных микрофоссилий показывает дифференциальное потребление гетеротрофов в кремне Ганфлинта с концентрацией 1,9 млрд. Лет». Труды Национальной академии наук. 110 (20): 8020–8024. Дои:10.1073 / pnas.1221965110. ISSN  0027-8424. PMID  23630257.
  19. ^ Палмер, Дуглас (24.06.2008). "Дж. Р. Наддс и П. А. Селден 2008. Ископаемые экосистемы Северной Америки. Путеводитель по участкам и их необычным биотам. 288 стр. Лондон: Manson Publishing (опубликовано в США издательством Чикагского университета). 24,95 фунтов стерлингов (в мягкой обложке). ISBN 9781 84076 088 0". Геологический журнал. 145 (4): 598–599. Bibcode:2008ГеоМ..145..598П. Дои:10,1017 / с0016756808004718. ISSN  0016-7568.