Биогенные формы кремнезема
Большое число разновидностей биогенного кремнезема обнаружено в различных видах живых организмов в виде изолированных частиц, скелетных структур и поверхностных элементов. В большинстве случаев кремнезем после освобождения от органических веществ проявляется в виде характерных узоров и форм (см. гл. 7). Фактически все биогенные формы кремнезема аморфны. Они часто имеют подструктуру из чрезвычайно малых частиц, меньших 50 А, с группами SiOH на поверхности. Частицы либо соединяются вместе в плотно упакованные трехмерные структуры, иногда представляя собой изолированные, микроскопические массы, либо являются твердыми образованиями, пронизанными отверстиями, подобно швейцарскому сыру, либо напоминают массу связанных между собой палочек. Небольшие первичные частицы могут слипаться в более плотные структуры, и переплетающиеся поры становятся тоньше. Дальнейший процесс осаждения кремнезема может сгладить характерные детали и привести к образованию непроницаемого твердого тела. Так, значения удельной поверхности, измеренные в биогенных формах кремнезема, изменяются в широких пределах от нескольких сотен квадратных метров на грамм до очень низких значений в тех случаях, когда пористость резко падает вплоть до размеров пор, не позволяющих молекулам азота, используемым для измерений удельной поверхности, проникать в такие поры. Подобные широкие вариации в структуре и пористости просматриваются и в силикагелях, синтезированных в лабораторных условиях, но последние не выявляют характерных узоров, обычно наблюдаемых в биогенных формах кремнезема.
Структура биогенного кремнезема глубоко пронизана органической тканью, которая оказывает воздействие на процесс осаждения кремнезема. В тех случаях, когда кремнезем выступает как фактор повышения жесткости и прочности, он расслаивается и пронизывается биополимером: в растениях — клетчаткой, в диатомеях — протеином.
Многие микрокристаллические кремнеземные минералы, такие, как флинт, шерт и халцедон, могут формироваться из биогенного кремнезема в результате его уплотнения и микрокристаллизации. Кизельгур (диатомит), который в исходном состоянии был аморфным, обнаруживается в природе в различных стадиях превращения. Изменения, происходящие в течение миллионов лет, выражаются в уменьшении растворимости и изменении других свойств. Кроме того, кремнезем подвергается непрерывному растворению и биогенному переосаждению в океане. Авторы работ [113 6—д] изучили некоторые свойства биогенного кремнезема, образовавшегося вплоть до 40 млн. лет назад, особо обращая внимание на различия в растворимости, плотности и показателе преломления, и сравнили полученные данные с соответствующими значениями для известных кристаллических форм кремнезема, приведенными в литературных обзорах.
Были исследованы [11 Зе] превращения аморфного биогенного кремнезема в форме кремнистых «илов», т. е. частично кристаллических геологических отложений на дне океана. Авторы этой работы представили обзор литературы по вопросам сложного происхождения такого биогенного кремнезема и опубликовали экспериментальные данные, показывающие более быстрые превращения в тех случаях, когда кремнезем был внедрен в карбонат (мел). Значительная, происходящая на протяжении 80 млн. лет усадка кремнеземных скелетов огромных губок до плотных кремневых валунов округлой формы, которые были обнаружены в меловых пластах в Англии, вероятно, является примером этого явления.
