Техника - молодёжи 1971-12, страница 12

- ? i

В статье ,,Атомный календарь планеты" (№ 1 журнала за 1963 год) говорилось о способе определения возраста минералов, проб онеансной воды и древних изделий человеческих рун. Этот способ позволяет заглянуть в прошлое не более чем на 40 тыс. лет. Ныне геохимини используют и другой метод — он дает возможность делать выводы о еще более даленом прошлом Земли.

Установлено, например, что нислород присутствует в земной атмосфере не менее 3 млрд. лет. Проясняются сложные вопросы формирования рудных месторождений. О новом методе историно-геологичесних изысканий и рассказывает в своей статье

академии Федор Васильевич ЧУХРОВ.

Ф. ЧУХРОВ, академик

О сере, бактериях и геологических прогнозах

ЩиЛ ногие краеведы, возможно, зна-■■■ комы с серно-железным минералом, который геологи называют трон-литом (название дано в честь итальянца Доминико Троили, жившего в XVIII веке). Сходный минерал есть и в некоторых метеоритах. По составу они отличаются от железных и каменных метеоритов, совсем не содержащих серы. А космический трои-лит примерно на 34% состоит из нее.

Атомы серы не похожи один на другой, среди них есть разновидности. У большей части в составе ядра — 16 протонов и 16 нейтронов (атомный вес равен 32 единицам). Но есть и такие, в чьих ядрах, помимо 16 протонов, содержится 17, 18 и даже 20 нейтронов. Атомные веса этих разновидностей — а их называют изотопами — соответственно равны 33, 34 и 36 единицам.

Строение электронных оболочек у изотопов одно и то же. А поскольку именно электронные оболочки определяют химические свойства элемента, то сера-33 (или 34, или 36) в химическом отношении практически ничем не отличается от легкой серы- 32. Все разновидности вступают в реакции с атомами кислорода, водорода, железа совершенно одинаково. И тем не менее в некоторых земных природных процессах происходит естественное разделение изотопов. В одних местах накапливается избыток тяжелой се-ры-34, .в других — легкой серы-32 (атомы с весом в 33 и 36 единиц повсюду представлены в совершенно незначительных количествах, их не принимают в расчет).

Прежде чем говорить о механизме разделения, определим понятия «избыток» и «недостаток» Что взять за эталон? Ну конечно, вещество внеземного происхождения — троилит метеоритов. Сера представлена в нем обоими изотопами, легким и тяжелым, а отношение чисел их атомов в единице объема равно 22,22. Именно такая величина характерна для серы первичного материала Земли. Любые отклонения есть результат последующего разделения атомов разного веса, когда

в химических соединениях накапливался избыток легкой или тяжелой серы. Величину отклонения обозначают греческой буквой б и выражают в процентах. Если изучаемый образец по сравнению с эталоном обогащен изотопом атомного веса 34, то б будет положительна. Если преобладает се-ра-32 — отрицательна.

Отклонение б обычно очень невелико и в редких случаях достигает 9%. Но современные приемы измерения изотопного состава химических элементов настолько совершенны, что позволяют определять б с большой точностью. Значит, данные лабораторного анализа — надежная основа для выводов.

Теперь поговорим о природном механизме разделения изотопов серы. Этот механизм будет легче представить себе, если вспомнить о деятельности щитовидной железы нашего организма. Здоровая железа активно поглощает йод, поступающий с пищей. Она аккумулирует почти в 80 раз больше йода, чем какая-либо другая ткань. В нашем теле не так уж много органов, наделенных столь ярко выраженной «склонностью» к поглощению определенных элементов.

Микробиологам известны так называемые сульфатредуцирующие бактерии. Их деятельность в чем-то на

поминает работу щитовидной железы. Эти бактерии питаются кислородом сульфатной серы SO4. Но для построения своих белков и нуклеиновых кислот они берут не любые атомы кислорода, а только те, что связаны с легким изотопом серы. Свойство поистине уникальное! Именно оно дает в руки геологов материал для далеко идущих выводов о прошлом Земли.

Под влиянием бактерий в присутствии органического вещества сульфатная сера SO4 переходит в сульфидную H2S, связанную с водородом. Происходит реакция восстановления (или редукции). Органическое вещество окисляется, причем выделяется энергия, которая как раз необходима д^я процесса восстановления. В состав сероводорода H2S переходят только атомы легкой серы-32. Следовательно, в остаточном сульфате SO4 накапливается избыток тяжелого изотопа с атомным весом 34.

Своей деятельностью бактерии могли оставить заметный след в осадочных породах и рудах древних морей и океанов. А вопрос об источнике руд — важнейшее звено геологических теорий, позволяющих прогнозировать места залегания и запасы полезных ископаемых. Так изучение

ю