Иван Ефремов - Тафономия и геологическая летопись

    Важнейшим фактором захоронения, определяющим состав органических остатков, являются гидродинамические закономерности переноса осадков. Для передвижения любой механической частицы в потоке движущейся воды нужна определенная скорость ее движения, так называемая сила потока. Чем крупнее передвигаемые частицы, тем больше должна быть скорость потока и, наоборот, легкие мельчайшие частицы передвигаются при очень замедленном, едва заметном движении воды. В гидравлике и ее применении в изучении осадкообразования вычислены и приведены в достаточную ясность все соотношения между скоростью потока, весом и размерами передвигаемых частиц. Эти соотношения остаются верными для всех геологических периодов истории наземной жизни, поскольку плотность воды и сила земного тяготения — основные слагающие гидромеханики осадков — были теми же самыми и в удаленном геологическом прошлом. Зная удельный вес частицы и ее размеры, мы можем определить силу отлагавшего ее потока. Для тафономии здесь имеет огромное значение крайне резко выраженная избирательность гидродинамических процессов отложения осадка. Эта гидродинамическая выборочность захоронения определяет состав фауны в местонахождениях и вообще в данной области накопления осадков. Действительно, поток некоторой определенной силы оставит несдвинутыми все те частицы, вес которых превосходит несущую силу потока, отложит передвигаемые им частицы в месте какого-нибудь замедления его скорости и вынесет нацело все более легкие, свободно передвигаемые и при меньшей скорости движения воды. Таким образом, передвигаемый любым потоком материал естественно рассортируется по трем основным зонам в случае некоего потока постоянной или, точнее, слабо убывающей силы (рис. 30). Верхнюю часть потока займет область сноса, в которой останутся все крупные частицы, не могущие быть передвинутыми потоком данной силы.

    

Рис. 30. Основные зоны гидродинамической выборочности тафоценоза.

    Кости и черепа особенно крупных форм также останутся на месте, и в передвигаемый потоком материал попадут только обломки подвергшихся деструкции остатков этих форм. В области захоронения, в средней или нижней части потока, расположится основной материал, отложенный в данной области седиментации. Все мелкие органические остатки, вес которых будет недостаточен для того, чтобы задержаться в этой седиментационной обстановке, подвергнутся выносу вдаль, зачастую вообще вне области седиментации. Остатки, обладающие большим запасом плавучести, как, например, плавающие трупы, древесные стволы и другие растительные остатки, могут быть перенесены при любой бесконечно малой силе потока. В грубо схематичном выражении любой поток, переносящий скопление органических остатков, сразу же разделит весь материал на три основные категории: 1) остающуюся на месте, слишком тяжелую; 2) среднюю, осаждаемую в области седиментации, свойственной данному потоку, и 3) легкую или плавучую, выносимую за пределы области седиментации. Если мы представим себе скопление животных остатков, составленное из костей крупных, средних и мелких форм, то очевидно, что в первичной сортировке потока остатки крупных форм останутся на месте, не попадут в захоронение и будут разрушены, мелкие кости небольших форм будут вынесены из области седиментации и также не попадут в захоронение. В обстановке седиментации останутся преимущественно остатки форм некоей средней величины и состав фауны в образовавшемся этим путем местонахождении будет поражать нас однозначной величиной форм или особей.

Мы разобрали схему воздействия на состав захоронений фауны в отрезке потока приблизительно одинаковой, слегка убывающей в области седиментации, скорости. На самом деле, сила любого водного потока убывает постепенно или скачкообразно по мере приближения к базису эрозии. Поэтому в таком потоке передвигаемые механические частицы будут осаждаться постепенно и зонально, от наиболее крупных в верхнем течении к наиболее мелким у базиса эрозии. Схема выборочности захоронения животных остатков в таком потоке представлена на рис. 31.

    

Рис. 31. Гидродинамическая выборочность захоронения по дальности переноса.

    Каждый поток в любом отрезке своего течения не обладает одинаковой скоростью воды во всем поперечном сечении. В любом потоке мы наблюдаем наличие струй разной силы (скорости). Так, скорость у берегов будет меньше скорости на фарватере реки, донная и поверхностная скорости течения также будут различны. Чем больше водная масса потока и чем меньше средняя скорость его течения, тем большее число струй разной скорости мы наблюдаем в таком потоке. Иными словами, в крупных водных артериях, поблизости от базиса эрозии отмечается большое количество струй разной силы. Таким образом, и в поперечном сечении потока могут создаваться различные условия переноса осадков, что мы повсеместно и наблюдаем в настоящее время. Следовательно, выборочность захоронения зависит и от силы различных струй внутри потока (рис. 32), соответственно распределению которых отлагается осадочный материал и подбираются органические остатки. В обширных потоках, особенно в дельтовых областях и при разливах, могут создаваться значительные скопления органических остатков, выборочно сгруппированных соответственно скорости крупных струй в пределах одного и того же отрезка потока в целом и, следовательно, в пределах одной и той же зоны осаждения данного потока.

    

Рис. 32. Поперечное в отношении оси потока распределение остатков по силе струй.

1 — струя наибольшей силы; 2 — струя средней силы, 3 — струя наименьшей силы; 4 — вынос, 5 — крупные остатки; 6 — мелкие остатки.

Все перечисленные особенности гидродинамического передвижения органических остатков действительны для случаев передвижения по дну волочением. При этом способе транспортировки передвигаемые частицы или перекатываются но дну, или двигаются скачкообразно, то опускаясь на дно, то снова приподнимаясь более сильной струей. Исследования Эри показали, что масса твердых тел, передвигаемых по дну волочением, прямо пропорциональна шестой степени скорости течения. Таким образом, даже незаметное возрастание силы потока резко увеличивает размеры передвигаемых частиц. Разные скорости потока у самого дна и на некоторой высоте над дном создают разнообразные условия передвижения материала, благодаря чему более крупные частицы могут передвигаться, в то время как мелкий материал на самом дне остается в покое. Для органических остатков, с их малым удельным весом в неминерализованном состоянии, соотносительная потеря веса по закону Архимеда при нахождении под водой должна быть весьма значительной.

Поэтому кости и другие животные остатки, не говоря уже о растительности, могут быть крупнее минеральных частиц, переносимых потоком, что в действительности и наблюдается. Между свежими остатками животных и более сильно разложившимися мы будем наблюдать разницу в требуемых для переноса скоростях потока. Так, кости, очень мало находившиеся на воздухе и под солнцем, при сохранении костного жира будут обладать меньшим удельным весом, чем кости с разрушенным органическим веществом. Растительные остатки, наоборот, при высыхании обладают очень высокой плавучестью. Для мало разложившихся животных остатков и для большей части растительных огромное значение имеет перенос во взвешенном состоянии в виде плавающих трупов, стволов, плавучих островов и т. д. Перенос в плавающем состоянии может производиться при любой силе потока и быть весьма далеким. Предел дальности определяется скоростью разложения трупов и растительных остатков, на поздних стадиях которого происходит погружение трупов на дно потока. После этого, если сила потока еще значительна, происходит дальнейшее передвижение волочением и постепенное разрознивание скелетов с распределением по весу отдельных элементов. Если скорость потока уже очень сильно упала, как, например, в дельтовой области, то трупы или скопления различных остатков остаются на дне и попадают в захоронение, погребаясь в осадках.

Другим не менее важным фактором в процессах захоронения является дальность переноса, определяющая состояние органических остатков. При дальнем переносе волочением органические остатки окатываются, истираются и в то же время подвергаются растворению. Далекий перенос приводит зачастую к полной деструкции органических остатков. Однако, как мы видели, для дальности переноса остатков в плавучем состоянии имеет значение степень разложения органических остатков. Поэтому мы можем сказать, что в ряде случаев дальность переноса зависит от состояния органических остатков, попавших в поток.

Примеры необыкновенно далекого переноса плавающих тел нередко наблюдаются в настоящее время в виде выноса в море растительных островов и лесных завалов на реках. По Крюммелю (Krummel 1912), при глубоководных исследованиях в Караибском море и у тихоокеанского побережья Америки в гемипелагических осадках были найдены ветви, стволы и плоды деревьев. Также очень интересны находки сплавленного морем японского леса у берегов Аляски и сибирского у берегов Исландии. Если такие остатки при этом находятся еще в песчаных осадках, то могут послужить источником грубейших ошибок в определении характера отложений (Berry 1922).

Еще более опасные ошибки могут быть следствием излишнего, некритического доверия к фактам нахождения пыльцы растений в необычной обстановке: как показали точные наблюдения, пыльца современных древесных пород может заноситься ветром в больших количествах в районы высоких арктических широт, покрывая большие пространства льдов и тундр.

Общий для целых областей материков ход процессов захоронения наземной фауны водными потоками претерпевал периодические изменения, отражавшиеся в геологической летописи путем преобладания того или другого типа захоронения. В периоды усиленной эпейрогении (диастрофические периоды) преобладали повышенные скорости водных потоков, быстрые нагромождения менее тщательно отсортированного материала и, следовательно, повышенная скорость захоронения. Спокойные периоды существования низких, сильно пенепленизованных материков отличались медленным течением водных потоков, замедленным осадконакоплением более тонких осадков и медленностью захоронения. Всякая пульсация силы потоков неизбежно отражается на захоронении в виде перемещения зон отложения остатков, как в аксиальном (по направлению течения) направлении, так и в поперечном, соответственно латеральному блужданию переносящих струи.