Иван Ефремов - Тафономия и геологическая летопись

    

Основным содержанием процесса образования любого местонахождения нужно считать превращение органических остатков из компонентов биосферы в компоненты литосферы. Продукты биосферы, переходи в литосферу, становятся членами минеральных ассоциаций осадочных пород и в качестве таковых подчиняются всем закономерностям и дальнейшим судьбам процессов литосферы. Самый переход остатков биосферы в литосферу мы и называем захоронением.

Для понимания особенностей захоронения органических остатков в осадочных отложениях имеет первостепенное значение то обстоятельство, что размеры захороняемых органических объектов крайне не соответствуют размерам кластических частиц осадка. Поэтому в обычной обстановке седиментации для более или менее значительных остатков наземных животных и растений не имеется возможности проникнуть через могущественный фильтр, вернее сито, размеров кластических частиц распространенных типов осадочных пород (кстати — типов, единственно обеспечивающих сохранность органических остатков).

Условия, в которых органические остатки проникают сквозь фильтр механогенеза кластических осадков, могут быть сведены к следующим основным:

1. Размеры органических частиц совпадают в объемном и весовом отношении с размерами частиц распространенных осадков, скажем, песков и глин. В этом случае в осадках захороняются только чрезвычайно мелкие органические остатки, которые, однако, должны встречаться почти в каждой обычной осадочной породе. Действительно, "частота встречаемости" таких местонахождений, как местонахождение спор растений, фораминифер, диатомей и другой микрофауны, очень велика и совершенно не соответствует местонахождениям крупных форм.

2. Другие объекты захоронения — кости и скелеты позвоночных, стволы и ветви растений — очень значительно превосходят в объемном и весовом отношениях частицы тех осадков, в которых они могут сохраниться (ибо в очень грубозернистом осадке они будут перетерты). Поэтому ясно, что захоронение подобных остатков не может быть постоянным и частота встречаемости таких местонахождений не должна быть большой. Захоронение крупных остатков требует особых условий, чтобы они могли проникнуть в процесс механогенеза осаждаемой породы и тем самым сделаться ее частицами.

Указанные предпосылки являются общими для всех вообще местонахождений. Крупные органические остатки (как остаточная тяжелая фракция водных выносов) обычно задерживаются в областях сноса, и не попадают в области осадконакопления, а подвергаются неизбежному разрушению.

Весь процесс образования местонахождения распадается на три последовательных этапа (рис. 27). Первый по времени этап заключается в тех процессах биосферы, которые подготовляют продукты биосферы к захоронению. Вторым этапом является собственно захоронение как совокупность процессов, переносящих органические остатки из пределов биосферы в литосферу, точнее в жидкие нелитифицированные осадки.

    

Рис. 27. Основные этапы образования местонахождений.

    Третий, заключительный этап есть фоссилизация органических остатков, совпадающая с процессом литификации (диагенеза) породы и сама являющаяся его результатом. Все три перечисленных этапа должны следовать один за другим без сколько-нибудь заметных промежутков времени. Это необходимое совпадение во времени всех трех основных этапов образования местонахождения является причиной сравнительной редкости подобных, переходных от биосферы к литосфере, явлений. Совершенно очевидно, что если накопившиеся в биосфере остатки животных не будут достаточно быстро захоронены в подводных осадках, то их ждет неизбежное разрушение биогенными и общими субаэральными агентами. Равным образом, если остатки, уже захороненные в жидких осадках, не будут фоссилизованы, т. е. их органическое вещество не будет быстро замещено минеральным, то наступит растворение и уничтожение уже захороненных остатков. Исходя из наблюдений над деструкцией органических остатков на субаэральной поверхности и в жидких современных осадках или под водой, мы можем утверждать, что промежуток времени между первым и вторым этапом образования местонахождения должен быть значительно меньше, чем промежуток между вторым и третьим этапом (рис. 27). Иными словами, если для полного разрушения остатков животных на субаэральной поверхности, в зависимости от климата, потребуется от одного года до нескольких лет, то для такого же разрушения остатков, захороненных под водой или в жидких осадках, нужно будет значительно большее время. Однако зачастую и подводное разрушение остатков было очень быстрым; например, работы Хехта (Hecht 1933) показывают чрезвычайно быстрое разрушение животных остатков в условиях морского захоронения под водой. Нужно думать, что в пресноводных фациях скорость разрушения осадков не меньшая.

Необходимость последовательных совпадений, разобранная нами выше, для образования местонахождения определяет еще одну причину выпадения наземных форм из геологической летописи. Кроме того, каждый этап генезиса местонахождения обладает еще специфически отбирающей способностью. Отбирающий характер процессов образования местонахождения, называемый мною выборочностью захоронения, и заключается в том, что последовательное действие факторов всех трех этапов, формирующих местонахождение, определяет состав фауны и флоры, захороненной в местонахождении. Таким образом, в каждом местонахождении мы встречаемся с составом фауны, отражающим не столько подлинную фауну данной области и данного времени, сколько процессы, создавшие местонахождение. Каждый этап формообразования местонахождения обладает, так сказать, своими решетками, пропускающими одни остатки и уничтожающими другие. Если для первого этапа решающими являются факторы биологические, то для второго решающими будут физико-механические факторы, а для третьего — химические.

Выборочность захоронения в целом — очень важное явление, искажающее наши представления о подлинных наземных фаунах древних геологических эпох и тем более о взаимоотношениях древних организмов между собою. Некоторые закономерности, определяющие выборочный характер захоронения, будут рассмотрены ниже при описании отдельных этапов формирования местонахождений.

Для морской фауны основные этапы образования местонахождений имеют существенно иной характер. Первый этап накопления остатков в биосфере почти совсем сливается со вторым этапом, и массовая субаэральная деструкция между ними выпадает. С другой стороны, зачастую отпадает необходимость в переносе остатков в область седиментации, передвижение из биосферы в литосферу. Образно говоря, литосфера сама покрывает данный участок биосферы, погружающийся в осадочную толщу без значительного пространственного перемещения. Возможность такого хода процессов захоронения определяет несравненно большую полноту состава фауны морских местонахождений и снимает многие решетки выборочности захоронения. Сказанное наиболее верно для неподвижной донной морской фауны. Биоценозы подвижных форм уже не подчиняются этому правилу полностью. В то же время неподвижность фауны, создавая благоприятные условия для полноты сохранения остатков, ограничивает разнообразие и ареал попадающей в захоронение фауны до минимума.

    1. Биологические факторы образования местонахождений

    Первым этапом образования местонахождений является накопление органических остатков — продуктов биосферы. Причины накопления возникают в результате процессов, происходящих в биосфере, — таким образом, весь первый этап определяется закономерностями динамики животного и растительного населения данного отрезка времени. Мы рассмотрим только факторы, действующие для животного мира, поскольку закономерности накопления остатков флоры для неподвижных растительных ассоциаций проще и более изучены, например, в исследованиях по генезису каустобиолитов. Динамика наземного животного мира в современных условиях изучена еще чрезвычайно слабо. Не подлежит никакому сомнению, что общие закономерности колебания численности, массовой смертности и других факторов, определяющих динамику стада животных, имеют первостепенное значение для тафономии. Однако соответствующий материал, накопленный подобными, еще только начавшими развиваться исследованиями, слишком незначителен и еще не может быть с достоверностью применен для анализа закономерностей биотического этапа образования местонахождений. Это дело будущих исследований. В нашем рассмотрении мы ограничимся общим изложением факторов, визуально наблюдаемых в биосфере прошлого и настоящего, не вдаваясь в исследование причин, их вызвавших.

Существенным отличием наземной фауны от морской или вообще водной, в смысле захоронения ее остатков, будет обитание фауны в области сноса, или в области весьма недолговечных инфрафаций. Поэтому остатки наземной фауны, как правило, подвергаются энергичному разложению биогенными факторами и общей субаэральной деструкцией и захороняются лишь в виде исключения. С другой стороны, наземная фауна составлена исключительно из свободно передвигающихся по поверхности суши организмов. Передвигающиеся скопления наземных организмов, даже в случае значительной смертности, дают рассеяние остатков на субаэральной поверхности. Даже в том случае, если эти рассеянные остатки попадут в захоронение, то, будучи представлены единичными экземплярами, неминуемо рассеются в огромных массах осадков ультра-фаций и практически исчезнут. Очевидно, что для создания скоплений остатков, численно достаточных для образования местонахождений, нужна концентрация животных остатков в пределах биосферы. Концентрация животных остатков и есть необходимая первая ступень создания всякого местонахождения.