"Гипотеза Вологдина была отвергнута геологами, как совершенно необоснованная, что отчасти можно объяснить неподготовленностью геологической аудитории к восприятию высказанных идей. Главной же причиной была, как нам кажется, нечеткость представленных автором микрофотографий и недостаточная изученность в то время флоры железобактерий. Многие из известных теперь представителей этой группы в 40‑х годах еще не были описаны, и поэтому обнаруженные автором микроподобные структуры не имели достаточно сходных в морфологическом отношении живых аналогов". Эти слова, сказанные в 1973 г., принадлежат известному микробиологу, доктору биологических наук Т. В. Аристовской.
Достигнуть значительного прогресса в области изучения железобактерий микробиологам удалось при исследованиях современного железомарганцевого рудообразования в лабораториях природы. Одной из таких природных лабораторий явились озера северо-запада нашей страны. Озерные руды представляют собой конкреции, содержащие до 80% окислов железа и марганца. По размеру конкреций выделяют различные виды руд: пороховую, градовидную, гороховидную, монетную, тарелочную, лепешечную, щитовидную и др.
В 1926 г. при исследовании озерных руд Карелии было сделано выдающееся открытие. Оно принадлежит Борису Васильевичу Перфильеву (1891-1969), впоследствии профессору, лауреату Ленинской и Государственной премий.
В озерных рудах Б. В. Перфильеву удалось обнаружить несомненные бактериальные структуры, а в донных осадках - микрозональность, обусловленную различной интенсивностью деятельности железобактерий. Борис Васильевич высказал предположение, что и в прошлые геологические эпохи механизм накопления железа также был бактериальным.
Открытие Б. В. Перфильева послужило толчком для развития исследований по бактериогенному рудообразованию. Были описаны новые роды и виды железобактерий, принимающие участие в этом процессе. В 1936 г. Б. В. Перфильев описал новый род бактерий, который, по современным данным, играет основную роль в концентрации марганца и железа в донных осадках. Борис Васильевич именовал его "Metallogenium" - "рождающий металл". А другой исследователь, В. О. Калиненко в 1949 г. назвал один из новых видов железобактерий Leptothrix Wernadskyi.
В результате кропотливых работ микробиологов было установлено, что образование железомарганцевых конкреций в озерах и болотах происходит в два этапа. Сначала окисные соединения этих металлов восстанавливаются в донных осадках сульфатредуцирующими и другими бактериями, и восстановленные соединения железа и марганца поступают из ила в воду. На втором этапе происходит обратный процесс - железобактерии окисляют растворенные в придонной воде закисные соединения железа и марганца с образованием ферригидрита, вернадита и других минералов. Установлено, что образование вернадита возможно лишь при очень быстром окислении двухвалентного марганца до четырехвалентного - настолько быстрого, что осуществляться оно может только с участием живого вещества. При этом бактериогенное окисление железа и марганца происходит при столь низких их концентрациях в растворах, что хемогенное осаждение элементов исключается.
Другим естественным полигоном, где проводили исследования микробиологи, были области железомарганцевого конкрециообразования Мирового океана. На океанском дне на глубине от 4 до 6,5 км эти конкреции иногда образуют сплошной покров, напоминающий булыжную мостовую. Площадь, ими покрытая, составляет около 10% дна Мирового океана. Марганца в конкрециях около 25%, железа - около 15%; остальные 60% приходятся на долю кислорода, никеля, кобальта, меди и других 35 элементов таблицы Менделеева. Наравне с торфом, конкреционными фосфоритами и озерными железомарганцевыми рудами и в противоположность всем древним ископаемым это - возобновляемый источник сырья. Ежегодный прирост запасов железомарганцевых конкреций составляет миллионы тонн.
Океанские конкреции иногда считают абиогенными, однако исследования показали, что живое вещество играет важную роль в их формировании. Железо в водной толще интенсивно потребляется фитопланктоном. Осаждение железа и марганца в значительной мере осуществляется фильтрующими организмами планктонной и донной пленок жизни. Дальнейшее преобразование соединений этих элементов на дне морей и океанов производится бактериями, многочисленные чехлы которых были найдены в конкрециях.
На основании опыта этих исследований, накопленного за последние десятилетия, Т. В. Аристовская произвела ревизию выводов А. Г. Вологдина. Для изучения ею были выбраны образцы нескольких железистых минералов: лимонита, гетита и магнетита. Исследование производилось микроскопически в проходящем свете после специальной подготовки препаратов. Что же увидела Татьяна Вячеславовна?
Гетит и лимонит оказались полностью состоящими из железистых отложений, повторяющих очертания клеток замурованных в них железобактерий. Сравнивая микроскопическую структуру минеральных масс с формами роста железобактерий, можно было обнаружить черты сходства между остатками микроорганизмов, слагающих минералы, и фрагментами колоний некоторых современных бактерий. Магнетит же в противоположность гетиту и лимониту показал полное отсутствие бактериальной структуры.
Т. В. Аристовская изучала только железистые породы. Марганцевые руды палеогена месторождений Чиатуры и Тетрицкаро были исследованы ранее московским геологом, доктором геолого-минералогических наук Лазарем Ефимовичем Штеренбергом. В препаратах из руд, обработанных щавелевой кислотой, Л. Е. Штеренберг также описал биогенные структуры, сходные с колониями уже известного нам рода Metallogenium.
Интенсивное исследование докембрийских железных руд различных районов СССР в настоящее время производится в Институте геологических наук АН УССР Владимиром Ивановичем Лазуренко. По его данным, количество найденных чехлов железобактерий в докембрийских рудах исчисляется тысячами. Рудные прослои в полосчатых рудах иногда оказываются нацело сложенными остатками железобактерий.
После этих работ А. Г. Вологдина, Т. В. Аристовской, Л. Е. Штеренберга и В. И. Лазуренко можно считать доказанным биогенное происхождение не только современных железомарганцевых руд, но и их древних аналогов, включая докембрийские джеспилиты. При этом показано, что образование биогенного вещества железистых и марганцевых руд происходит несколько иначе, чем карбонатных, кремнистых и фосфатных пород: решающую роль здесь играет не планктонная, а донная пленка жизни. Однако по условиям формирования они сходны: во всех случаях накопление биогенного вещества происходит в водных экосистемах - в континентальных водоемах или в море; определяющую роль на стадии седиментогенеза и диагенеза играет концентрационная функция живого вещества.
Вопрос о роли жизни в формировании аллитов и солей остается более дискуссионным.
Аллитами, или глиноземистыми породами, называют горные породы, богатые свободным окислом алюминия (глиноземом). К их числу относится алюминиевое сырье - бокситы, горная порода, состоящая в основном из минералов гидроокиси алюминия. Как и фосфориты, бокситы очень разнообразны по своему внешнему виду. Известны бокситы черного, белого, желтого, красного и вишневого цветов, пористые и плотные, глинистые и песчаные. На первом курсе вуза на практических занятиях по общей геологии студентам в составе учебной коллекции иногда подсовывают битый кирпич - и неофиты от геологии дружно определяют его как боксит. Когда-то такой грех случился и со мной…
Название "бокситы" связано отнюдь не с популярным видом спорта, а с местечком Бо на юге Франции, где бокситы впервые были найдены в 1821 г. Согласно господствующей точке зрения бокситы представляют собой ископаемую кору выветривания пород алюмосиликатного состава или продукты ее переотложения. Первые сведения о том, что расщепление алюмосиликатов может осуществляться биогенно за счет деятельности диатомовых водорослей, были получены экспериментально английскими учеными Дж. Мерреем и Р. Ирвином еще в конце прошлого века. Впоследствии В. И. Вернадский и его ученики А. П. Виноградов и Е. А. Бойченко повторили эти эксперименты. Их результаты не оставляли места для сомнений: диатомовые водоросли действительно расщепляют алюмосиликаты и используют кремнезем для построения своих панцирей; глинозем же остается в водной среде в виде коллоидного раствора. Еще в самом начале нашего века В. И. Вернадский сделал вывод о большом, порообразующем значении этого процесса.
Бокситы, как известно, содержат значительное количество окиси железа. Поэтому в 1903 г. Т. Холландом было высказано предположение, что процесс формирования бокситов может быть связан с деятельностью железобактерий. Однако это было только предположением, не подтвержденным фактическим материалом - до тех пор, пока А. Г. Вологдин не обратил внимание на то, что остатки железобактерий, помимо железистых пород, имеют широкое распространение и в аллитах, где они составляют до 40-45% объема породы.