Исследование опубликовано в журнале Minerals, а краткий отчет появился на сайте Объединенного института ядерных исследований. Отобранные в Орловской области образцы были изучены в Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ и Палеонтологического института РАН имени А. А. Борисяка.
Некоторые результаты оказались первыми в мире. Например, впервые российские ученые установили, что в ископаемой древесине при замещении органики пиритом кристаллографическая текстура этого минерала становится более острой.
"То есть кристаллы пирита во всем объеме приобретают преимущественные ориентации, - объясняют исследователи. - Одной из целей исследования было осмысление механизмов биоминерализации - образование минеральных скелетов живыми организмами".
Фрагменты ископаемых деревьев были найдены в песчаном карьере в Орловской области, а ранее остатки реликтовых деревьев палеонтологи находили в карьерах Московской, Калужской и Тульской областей, а также на Кавказе.
Возраст орловских образцов составляет около 163 миллионов лет, то есть они были современниками динозавров. Ученые отмечают, что остатки деревьев сохранились в двух разных формах. В одном случае это оказались твердые обугленные фрагменты, которые, теряя влагу, легко рассыпаются на открытом воздухе.
Древесина возрастом 163 миллиона летВторой тип образцов представляет собой окаменелые и очень прочные фрагменты, "замещенные минералами". У всех окаменелых фрагментов было подмечено одно общее свойство: их химический состав становится совершенно иным, зато форма сохраняется в первозданном виде, до малейших прожилок и червоточин.
"Природные полимеры, такие как целлюлоза, лигнин и спорополленин, часто сохраняются в ископаемом состоянии. Поэтому некоторые растительные остатки хорошо сохранились, почти не изменившись за миллионы лет; например, древесина. В других случаях она может обуглиться, то есть значительная часть органического вещества превращается в углерод или древесина замещается минералами", - сообщают ученые.
По словам соавтора исследования, старшего научного сотрудника ПИН РАН и ЛНФ ОИЯИ Алексея Пахневича, во времена мезозоя на месте близких к Москве регионов простирался древний океан. Он исчез только к середине мелового периода, но оставил после себя реликтовые деревья, буквально законсервировав древесину.
"Фрагменты деревьев попадали с берега в море, и, поскольку древесина не тонет, ее могло уносить течением на многие километры", - поясняет Пахневич.
В орловском карьере исследователи также собрали "конкреции пирита", возраст которых сопоставим с возрастом деревьев. Речь идет о шаровидных образованиях, которые почти целиком состоят из одного минерала. В рамках проведенного исследования ученые сравнили, как росли кристаллы в конкреции и в древесине.
"По результатам измерений, отличия есть. Мы видим, что кристаллы более строго ориентированы в древесине, чем в конкреции", - рассказал Пахневич.
В конкрециях не оказалось крупных включений из дерева, то есть конкреция росла без привязки к биологическому объекту. А вот в древесине минерал рос по заданной структуре, своего рода матрице. В результате происходил процесс замещения - пирит постепенно замещал собой целлюлозу.
"В теории, минерал может расти как угодно: кристаллы могут ориентироваться во все стороны. Но по факту оказалось, что органическая матрица имеет некоторое опосредованное значение для роста кристаллов", - резюмирует Пахневич.