Иван Ефремов - Тафономия и геологическая летопись

    

Общей задачей тафономических исследований является анализ палеонтологических документов геологической летописи. При ориентировке исследований вопросов неполноты геологической летописи нужно разделять две стороны формирования летописи, как истории Земли и жизни:

а) закономерности сохранения осадочных пород (литолеймономия);

б) закономерности сохранения органических остатков в осадочных породах (тафономия).

По этим двум основным направлениям и пойдет изучение закономерной неполноты геологических и палеонтологических документов.

Направление тафономии — изучение местонахождений флоры и фауны, как отражения процессов, создающих палеонтологические документы в исторических процессах изменения лика Земли.

Изучение местонахождений дает тафономии отдельные отрывочные факты, для разрешения значения которых тафономия должна обращаться к смежным дисциплинам.

Поскольку создание местонахождений протекает во взаимодействии биосферы и литосферы, исследователи в области тафономии должны руководствоваться данными (а за отсутствием таковых, проводить самостоятельные исследования) биологических процессов, определяющих распределение типичных адаптации, образование концентраций животных, причины массовой гибели и образование скоплений органических остатков, — короче говоря, динамики населения и образования танатоценозов. С другой стороны, для выяснения процессов литосферы, захороняющих и сохраняющих остатки, тафономия должна обладать данными петрографии осадочных пород в широком смысле этого слова, от гидромеханических закономерностей осадконакопления до процессов диагенеза и позднейшего бытия осадочной породы.

Поскольку органические остатки по своей минерализации отличаются меньшей стойкостью, чем минеральные компоненты вмещающей породы, то для познания судьбы органических остатков с момента смерти организмов до фоссилизации — перехода в минеральное состояние их остатков — мы должны обладать сведениями о сохранении или разложении органических веществ в различных условиях окружающей среды, соответствующей нахождению остатков на субаэральной поверхности, в воде и жидких осадках, в минеральных растворах процессов диагенеза и, наконец, судьбе остаточного органического вещества после фоссилизации, в различных породах во времени.

Совокупность указанных исследований даст законченное представление о процессах образования местонахождений. При дальнейшем изучении закономерностей геологической летописи нужно перейти к рассмотрению местонахождений, как участков соответственных фаций, т. е. к области литолеймономии — к исследованиям закономерностей сохранения осадочных толщ во времени, используя как полученные при изучении местонахождений материалы, так и данные геологического картирования, палеогеографии и геотектоники. Изучение процессов вскрытия местонахождений, неразрывно связанное с исследованием закономерностей сохранения осадочных толщ во времени, дает тафономии материалы для прогнозов и планомерных поисков палеонтологических документов в континентальных толщах. Наконец, более отдаленной возможностью в совокупности данных тафономии и литолеймономии является сравнительный анализ смены периодов захоронения с относительными подсчетами масс осадков и захороненной в них фауны для выяснения процента выпавших из захоронения форм. Сюда же относится интереснейшая проблема о совпадении или несовпадении преобладающих типов фаций с преобладающими адаптациями в местонахождениях данного уровня геологического времени.

Главные направления тафономических и литолеймономических исследований группируют вокруг себя следующие основные разделы работ.

    1. Непосредственный фактический материал тафономии

    1. Детальное исследование местонахождений

Работы по детальному исследованию местонахождений должны предусматривать одновременное вскрытие значительных площадей костеносных слоев, т. е. являться большими раскопками. Одновременное вскрытие больших участков с последующей постепенной разработкой пласта вглубь производится попутно с геолого-петрографическим изучением вмещающей толщи, с особенно детальной характеристикой кровли и почвы местонахождения. Вмещающие органические остатки породы местонахождения подвергаются тщательному минералогическому исследованию и химическим анализам для выяснения их генезиса и различия в генезисе от вмещающих пород местонахождения. Необходимо применение современных методов споро-пыльцевого и диатомового анализов для характеристики пород местонахождения и особенно костеносных пластов.

Разработка содержащего остатки пласта происходит при обязательном условии выполнения следующих исследований:

а) Тщательное фиксирование расположения органических остатков друг относительно друга внутри пласта, относительно плоскостей напластования, косой слоистости, галек и других заметных минера логических фракций. Составление биостратономических диаграмм. Составление литологической карты костеносного пласта, с показом расположения отдельных линз или полос различающихся литологически пород.

б) Наблюдения над характером фоссилизации органических остатков. Состояние поверхности костей. Фиксирование различий в характере фоссилизации в различных участках пласта по площади и в глубину по стратиграфической вертикали. Необходимо обращать особое внимание на то, что фоссилизация в различных частях одного и того же скелета часто бывает различной. Наблюдения над состоянием поверхности костей и связи характера фоссилизации с различными литологическими участками костеносного пласта. Особенно важны наблюдения над состоянием органических остатков на нижней и верхней границах костеносного пласта, почвы и кровли местонахождения. Детальное петрографическое исследование фоссилизованных остатков. Рентгеноскопические, спектрографические и химические анализы остатков для определения остаточного органического вещества и точного минерального состава, а также анализы содержания редких элементов, определяющих химическую специфику древних форм, связанные с химическими анализами вмещающих пород. Детальные микроскопические исследования сохранившихся гистологических структур, изучение поверхности костей в отраженном и ультрафиолетовом свете для установления сохранности наружных тканей и характера их повреждения. Наблюдения над деформацией органических остатков, пространственной ориентировкой и размахом деформационных смещений.

в) Наблюдения над органическими остатками как тяжелыми фракциями вмещающих пород. Выяснение характера окатывания, подсчет процента окатанных фрагментов по отношению к цельным. В конгломератовых отложениях — изучение галек конгломератов, объемный анализ, петрографическое определение слагающих гальки пород. В случаях наличия галек разной твердости (кварц, известняк) вычисление дальности переноса. Минералогическая характеристика прочих тяжелых фракции костеносного пласта.

г) Подсчет всех захороненных остатков относительно массы костеносного пласта. Вычисление среднего процента содержания остатков. Определение общей распространенности костеносного пласта, оконтуривание границ, подсчет с возможной степенью точности площади всего местонахождения и объема костеносной породы для определения запасов костеносного пласта. В случае больших пространственных размеров костеносного пласта закладка дополнительных площадок или шурфов в разных участках пласта с вышеуказанной совокупностью наблюдений для выяснения изменений пласта и органических остатков в том или другом направлении.

д) Наблюдения над следами животных, их копролитами, кладками яиц и т. д. Выяснение соотношения следов жизни со следами геологических и климатических явлений на поверхности напластования слоев — знаками ряби, трещинами усыхания, отпечатками капель и т. д.

Совокупность перечисленных наблюдении дает возможность анализа основных генетических факторов местонахождения — характера тафо-ценоза, дальности переноса и направления его, степени близости к области сноса, скорости седиментации, захоронения и фоссилизации, характера ориктоценоза, степени уплотнения осадков, основных условий обстановки седиментации. При разборке костеносного пласта необходимо соблюдать большую тщательность в наблюдениях, чтобы не пропустить зачастую крайне важных мелких остатков молодых особей, обломков необычайных "экзотических" форм и т. д.

Добытый из местонахождения палеонтологический материал является предметом следующего раздела работ.

    2. Наблюдения над палеонтологическими материалами со специально тафономической точки зрения

Предлагаемые наблюдения обычно не практикуются в повседневной палеонтологической работе, так как требуют более или менее точных численных характеристик, возможных лишь при тщательно поставленном учете во время раскопок.

а) Подсчет численности особей по видовому составу фауны. Этот подсчет должен производиться с учетом фрагментарного материала, зачастую оставляемого без внимания при раскопках и при камеральной работе.

б) Числовые характеристики особей по преобладающим или сходным типам адаптации. Особое выделение "экзотических" форм с адаптациями чуждого характера, из удаленных от обстановки седиментации ареалов обитания.

в) Подсчет численности особей по возрастным категориям или, за трудностью выделения таковых, по средним типовым размерам особей.

г) Палеопатологические наблюдения над скелетными остатками. Установление болезненных изменений костей и их повреждений при жизни индивидов. Наблюдения над посмертным повреждением костей, переломами при захоронении в водных потоках, изучение следов зубов хищников на костях. Поиски признаков массовых эпизоотических заболеваний для выяснения возможных причин массовой гибели животных.