Минеральная биоморфоза по фрагменту конечности плезиозавра

Изучение следов жизнедеятельности организмов и останков позволяет устанавливать условия среды их жизнеообитания, процессы минерализации, а также состав замещающих минералов и диагенетические изменения в седиментогенезе. С целью изучения особенностей фоссилизации для высокоорганизованных фаун (аммонитов [1], моллюсков, тетрапод и

Фазовый химический состав ( %) апатита костной ткани

СаО

MgO

1 Fe,O, 1

1 РЮ. 1

| Н.о. |

1 со, |

1    к,О |

Na,О

34.85 I ЁИ I 4Д9 I 26/90 I ПГбЗ I Пб I 026 I 644

др.) были исследованы структура и состав костного биоапатита во фрагменте скелета плезиозавра*.

В качестве объекта исследований использован костный остаток плезиозавра из среднеюрских (нижнекелло-вейских) отложений, найденный на р. Оке (п. г. т. Елатьма, Рязанская обл., РФ), представляющий собой фрагмент передней конечности (рис. 1).

При визуальном осмотре было выявлено, что упорядоченно расположенные поры и реликты волокон кожного покрова придают внешней поверхности кости выраженную шероховатость. На поперечном срезе костного фрагмента пирит формирует массивную структуру оваловидной формы с линейным размером, равным 3 см.

Костный апатит, хорошо сохранившийся по периферийной части фрагмента, имеет губчатое строение (рис. 2). Подобная структура харак-

Рис. 1. Общий вид фрагмента конечности

Рис. 2. Пористая структура губчатого вещества кости

терна для костной ткани современных млекопитающих. В одной из пор губчатого вещества обнаружены апатитсодержа-щие волокна сложного сплетения. Под поляризационным микроскопом хорошо видна сохранность волокнисто -спутанного строения органической составляющей незамещенного апатита. Однако на пири-тизированном участке апатит представлен в виде массивной (одно- родной) структуры без видимых костных перекладин (рис. 3). Считаем, что его можно рассматривать как вторичный минерал, сформированный на стадии диагенеза. Кроме новообразованного апатита в порах между трабекулами идентифицированы пластинчатые кристаллы брушита ромбической формы. Их при- сутствие было подтверждено также данными порошковой дифрактометрии.

Структурными методами (рентгеновская дифрактометрия, ИК-спектроскопия) установлено, что костный апатит, незначительно подвергнувшийся замещению пиритом, состоит из хорошо окристаллизо-ванного карбонатсодержащего апатита В-типа с параметрами элементарной ячейки: а = 9.40±0.04 и с = 6.87±0.04 E . Содержание СО 2 составляет 2.80 %.

Проведенный анализ изотопного состава углерода и кислорода одной пробы карбонатапатита на масспект-рометре (Delta V Advantage) показал значение 5 ¹³С, равное — 11.5%о (относительно RDB) и величину 5 ¹⁸ О — +21.6 %₀ SMOW.

В результате проведения микроскопических исследований было установлено, что пирит формирует массивы, замещая мягкие ткани в каналах, одновременно сохраняя контуры костной ткани (рис. 3). Наиболее часто данный минерал на РЭМ-изобра-жениях представлен в виде фрамбоидов округлой формы — «колоний» диаметром от 10 до 100 мкм. В каждой из них визуализируются кристал-

Рис. 3. Массивная структура пирита и бесструктурный апатит

лы размером 0.5 мкм или чаще 1 мкм. Как правило, для кристаллов каждого фрамбоида характерна отсортиро-ванность. Встречаются октаэдры, окруженные гелеподобной пленкой, похожие на «кокон», из которых выклиниваются вершины кристаллов. Интересно отметить, что гелеподобным веществом могут быть окруже- ны и сами фрамбоиды, сформированные как в массиве пирита, так и в массивной структуре апатита. В составе оболочки микрозондовым методом зафиксированы примеси соединений Al, Si. В некоторых случаях среди россыпей кристаллов выделяются оваловидные формы, которые, на наш взгляд, являются пиритизированными реликтами бактерий, а также фрамбоиды более поздней генерации.

На РЭМ-изображениях аншли-фа, изготовленного из данного образца и его скола было обнаружено

Рис. 4. Кристалл кубического габитуса и апатитсодержа-щиеволокна

множество одиночных кристаллов пирита октаэдрической формы, рассыпанных по поверхности костного апатита или в его каналах. Отдельные кристаллы имеют штриховку на гранях. Кроме того, выявлены редкие индивиды пирита кубического габитуса (рис. 4). Интересно отметить, что в некоторых случаях пирит на микроснимках представляет собой гомогенную массу пиритизирован-ного бактериального мата (рис. 5). Кроме того, среди россыпей пирита выделяются разные морфотипы образований гипса.

Таким образом, в результате проведенных исследований было уста- новлено многообразие структурных форм выделений пирита (зерна различного габитуса, фрамбоиды, россыпи, пиритизированный мат) и апатита (губчатое вещество кости, массивная структура, волокна) в составе костного остатка плезиозавра.

На основании изучения структурных особенностей образований

Рис. 5. Фрамбоид округлой формы

пирита можно говорить о существовании бислойной биогенной оболочки, обеспечивающей зарождение, рост кристаллов и дальнейшее сохра- нение фрамбоида. Исследованные формы выделения пирита указывают на роль микробиологических процессов при фоссилизации костного остатка, хотя не исключаются химические варианты его переотложения на стадиях диагенеза.

Исследования проводились при поддержке гранта по программе Президиума фундаментальных исследований РАН № 21.