Сотрудники Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ в сотрудничестве с коллегами из Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН и Тульского областного краеведческого музея выявили особенности кристаллографической текстуры минералов в ископаемых раковинах моллюсков. Полученные результаты позволят ученым лучше понимать, как были устроены и как жили вымершие моллюски около 165 миллионов лет назад.

Уже второе лето подряд участники этой научной группы отправляются в экспедиции для сбора раковин различных моллюсков, чтобы затем изучить их кристаллографическую текстуру.

Ископаемые раковины Gryphaea dilatata юрского периода

Кристаллографическая текстура – это распределение ориентаций кристаллов в исследуемом объекте. Коллектив ученых в основном изучает текстуру раковин ископаемых и современных моллюсков, а также других животных, например, кораллов и брахиопод. В последнее время особое внимание направлено на исследование раковин юрского двустворчатого моллюска Gryphaea dilatata. Специалисты стремились описать условия захоронения образцов и реконструировать условия обитания вымерших животных и растений, чтобы понять, как различные факторы повлияли на кристаллографическую текстуру. До этого исследования, при которых можно было бы сравнить текстуру раковин организмов из разных местонахождений, не проводились.

Старший научный сотрудник научно-экспериментального отдела нейтронных исследований конденсированных сред ЛНФ и сотрудник Палеонтологического института РАН Алексей Пахневич рассказал, что найти образцы для таких исследований непростая задача. “Нужен материал определенной массы и размера, поскольку существующие методы не позволяют изучать слишком маленькие объекты”, — пояснил он.

Ученые провели сбор образцов ископаемых моллюсков в Тверской, Тульской и Орловской областях. Образцы были подготовлены и отправлены в ЛНФ ОИЯИ. “На территории России только в Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ есть возможность измерить кристаллографическую текстуру объектов с помощью метода нейтронной дифракции. Этот метод дает более полную картину о кристаллографической текстуре всей раковины, тогда как другие методы дают представление только о текстуре небольших поверхностных участков. Нейтронная дифракция набирает популярность и в других странах, но пока очень редко используется для подобных целей”, — подчеркнул Алексей Пахневич. Исследования проводились на текстурном дифрактометре СКАТ на исследовательском реакторе ИБР-2 в ОИЯИ. В дополнение к этому образцы были изучены методами рентгеновской дифракции в ЛНФ и рентгеновской микротомографии в Палеонтологическом институте. Так ученые смогли определить минеральный состав раковин и проверить, как распределены ориентации кристаллов кальцита в них.

Известковый карьер в Тульской области

За миллионы лет пребывания в слоях горных пород многие раковины моллюсков могли видоизмениться, заместиться другими минералами. Поэтому участники исследования хотели также понять, как это могло отразиться на кристаллографической текстуре. Оказалось, что она не изменилась практически у всех отобранных образцов, среди которых были моллюски возрастом около 165 миллионов лет. На эту текстуру никак не повлияли ни различные условия обитания, ни условия захоронения этих организмов. Это указывает на то, что кристаллографическая текстура – устойчивый параметр, и ученые могут опираться на него, чтобы понять, как на кристаллическом уровне были устроены организмы миллионы лет назад. Внешние условия — давление, температура, глубина обитания животного при жизни — не повлияли на них.

На следующем этапе ученые собираются продолжить изучение этого вопроса, чтобы убедиться в достоверности этого вывода. Так, Алексей Пахневич вместе со своим коллегой Дмитрием Николаевым, старшим научным сотрудником ЛНФ, уже отправились в очередную экспедицию, на этот раз в Ярославскую область. Ученые собираются отобрать образцы для исследования кристаллографической текстуры ископаемого перламутра, головоногих моллюсков — аммонитов — и других моллюсков.

Алексей Пахневич и Дмитрий Николаев

Еще одним ярким результатом совместной работы стало обнаружение перекристаллизации поверхностного слоя раковины одного из образцов. Это был единственный случай изменения в текстуре и микроструктуре раковин моллюсков в исследовании группы и первый в мире найденный в ходе изучения кристаллографической текстуры.

“Замеченная в кристаллографической текстуре перекристаллизация позволяет подойти к решению вопроса об изменениях раковинного вещества за миллионы лет еще с одной стороны, — отмечают участники исследования. — Мы увидели, как перекристаллизация отражается на кристаллографической текстуре. Обнаружение этого эффекта также поможет уточнить, сохранилась ли текстура минерального вещества раковины за миллионы лет в исходном состоянии, какой она была при жизни моллюска”.

По результатам исследований опубликована статья об особенностях кристаллографической текстуры кальцита в раковинах ископаемых моллюсков Gryphaea dilatata из различных частей ареалов обитания, сохранившихся при отличающихся условиях захоронения.

Брахиопода Gigantoproductus giganteus — будущий объект исследования научной группы