Особое место в современной геохимии занимают изотопные методы исследования, позволяющие установить следы жизнедеятельности организмов в самых древних метаморфизованных породах криптозоя. В процессе жизнедеятельности при обмене с внешней средой изменяется изотопный состав биофильных элементов, в частности таких, как сера и углерод, что было предсказано еще В. И. Вернадским. В настоящее время фракционирование изотопов в ходе биогеохимичееких процессов экспериментально установлено.
Измерения изотопного состава серы из раннедокембрийских формаций СССР, Северной Америки и Южной Африки показали фракционирование ее изотопов, выражающееся в колебаниях отношения 32S/34S. Общая закономерность фракционирования изотопов серы в биосфере заключается в том, что содержание более легкого изотопа 32S повышено в сульфидных ее формах (связанных с формированием в водоемах сероводорода H>2S) по сравнению с сульфатными ее формами (CaSO>4, BaSO>4 и др.), в которых относительно повышена пропорция тяжелого изотопа серы 34S. Изотопные смещения серы между сульфидами и сульфатами свидетельствуют о бактериальной сульфатредукции в древних водоемах.
Особенно показательны в отношении выявления древних следов жизни данные по изотопному составу углерода. В процессе круговорота этого элемента в биосфере планеты, связанного с живым веществом, происходит смещение изотопных отношений 12С/13С. Основные пути геохимического круговорота углерода в биосфере представлены на рис. 6. Начало этого круговорота знаменуется выделением СО>2 из мантийных глубин в результате вулканических процессов. К этому добавляется СО>2 при термическом разложении известняков в условиях метаморфизма. Затем СО>2 распределяется между атмосферой и гидросферой и мигрирует в примерной пропорции 4:1 двумя путями.
Первый путь связан с образованием сложной карбонатной системы между атмосферой и гидросферой:
CO>2 → [CO>2] + [H>2CO>3] + [HCO>3]>1— + [CO>3]>2—.
В конце концов в морской воде СО>2 соединяется с Са и Mg, образуя известняки преимущественно в форме скелетов морских организмов.
Другой путь миграции СО>2 в биосфере заключается в поглощении его зелеными растениями в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и выделением свободного кислорода. В общем это можно выразить так:
nCO>2 + nH>2O → n(CH>2O) + nO>2.
Процесс фотосинтеза приводит к фиксации углерода в органическом веществе. Одна часть его окисляется c образованием СО>2 в условиях поверхности Земли, другая захороняется в условиях восстановительной среды.
