Строматолиты – это необычные окаменелости, созданные древними цианобактериями, которые формировались на мелководье водоемов много миллиардов лет назад. Геологи чаще всего обнаруживают их в карбонатных горных породах, таких как доломиты и известняки. Некоторые из самых древних строматолитов были найдены и исследованы в Карелии. В настоящее время их изучение перешло на новый уровень: молодой специалист Института геологии КарНЦ РАН Андрей Лютиков разработал способ 3D-моделирования этих образований.
Цианобактерии стали первыми организмами, использующими фотосинтез. Вместе с другими микроорганизмами они создавали цианобактериальные маты, которые впоследствии превратились в значительные источники кислорода. Эти маты состоят из слоев отмерших бактерий, чередующихся с карбонатными отложениями. Живые цианобактерии располагаются на поверхности верхнего слоя. Со временем толщина мата возрастает, нижние слои уплотняются, обезвоживаются и постепенно окаменевают, погребенные под окружающим осадком. Эти окаменелости известны как строматолиты (греч. «каменный войлок»). В России немногочисленны места, где можно встретить эти объекты. Однако Карелии повезло: подобные ископаемые находят в этом регионе, возраст которых составляет приблизительно 2 миллиарда лет. Эти древние свидетельства жизни на Земле были найдены в скальных выходах на берегах и островах озера Сундозера, расположенного в Кондопожском районе.
Исследование карельских строматолитов началось в 1950-х годах: на территории Карелии выявлены места их отложений, собрана значительная коллекция окаменелостей, определены новые роды и виды. Ознакомиться с образцами ископаемых можно в Музее геологии докембрия КарНЦ РАН. Благодаря современным технологиям и методам стало возможным переосмыслить этот палеонтологический объект. Андрей Лютиков, младший научный сотрудник Института геологии КарНЦ РАН, одним из первых применил 3D-моделирование для его визуализации.
Прежде чем приступать к реконструкции, ученый подготавливает образцы горных пород, нарезая их на тонкие пластинки толщиной 5–7 мм и, при необходимости, шлифуя. Каждый образец фотографируется с высокой точностью, после чего изображения обрабатываются в графическом редакторе и совмещаются. Для создания трехмерной модели используется специальная программа Blender.
– Ранее для создания объемных изображений строматолитов применяли ручной метод графического препарирования, который заключался в распиловке образца на пластины, последующей зарисовкой строматолитовых слоев на кальке и наложением срезов. Этот процесс занимал свыше 20 часов. По словам Андрея Лютикова, наша модель создается за 5 часов, при этом ее точность и функциональность значительно превосходят предыдущие методы.
В научном журнале « Вестник геонаук». Исследователь разработал приблизительно десять трехмерных моделей строматолитов, распространенных в восточной части Фенноскандийского щита. К примеру – Segosia columnaris (с озера Сегозеро) и Sundosia mira (в Карелии на данный момент известно около 50 видов микробиалитов, и Андрей Лютиков планирует создать модель для каждого из них, а также расширить эту коллекцию.
Объемные модели дают возможность не только восстановить внешнее строение строматолитовых образований после удаления вмещающих пород. Прежде всего, данная технология позволяет создать обобщающую модель конкретного вида строматолита на основе анализа нескольких экземпляров. Кроме того, модель стандартизирует изучаемый объект, что позволяет исследователям представлять его единообразно, даже не располагая физическим образцом. Ранее ученые были ограничены только описаниями или графическими и фотоизображениями. В-третьих, трехмерные модели способны содействовать уточнению существующей, но пока не утвержденной международной классификации строматолитов по морфологическим признакам. Трехмерное моделирование позволяет выявлять даже незначительные детали и особенности строения строматолитовых построек, которые важны при описании видов. Это, в свою очередь, может стать одним из инструментов для реконструкции палеосреды, существовавшей во время образования этих построек.
– Характер строматолитовых образований варьируется в зависимости от условий течения воды в водоеме. Например, Segosia (оз. Сегозеро) и Sundosia (остатки Сундозеро) являются фрагментами столбчатых строматолитов. В постройках Sundosia мы видим пологие арки наслоений и ветвление столбиков. У Segosia же арки очень крутые, столбики гораздо мельче и тесно расположены друг к другу. Это значит, и там и там были течения, волнения, но в районе Сегозера динамики было больше. Изучая комплексно разрез, мы можем говорить, как менялся гидродинамический режим в бассейне два миллиарда лет назад, – отмечает геолог.
В заключение, этот метод визуализации выполняет функцию популяризации научных знаний.
– Реконструкции динозавров, мамонтов и даже «кембрийская жизнь» с трилобитами и другими обитателями палеозоя уже давно существуют. Андрей Лютиков задается вопросом, почему бы не продемонстрировать строматолиты, являющиеся одними из древнейших доказательств жизни на нашей планете.
По оценкам специалистов, сегодня строматолиты требуют не только популяризации, но и охраны. Благодаря своей доступности и значимости, карельские окаменелости привлекают внимание коллекционеров и лиц, стремящихся извлечь выгоду. В текущем году памятник природы Сундозерский разрез получил статус особо охраняемой природной территории (ООПТ).
– Строматолиты, обнаруженные у нас, являются уникальными, в особенности для России. Наибольшая концентрация строматолитовых образований палеопротерозойского периода приходится на Карелию. Важно охранять и сохранять эти объекты, поскольку потеря подобного памятника истории Земли будет означать непоправимую утрату, – подчеркивает исследователь.
Фотографии и сведения предоставлены Службой научных коммуникаций КарНЦ РАН