Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Методика и техника полевых палеонтолого-стратиграфических исследований

ОБЩАЯ МЕТОДИКА ПОЛЕВЫХ ПАЛЕОНТОЛОГО-СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

«Геолог в сущности — это следопыт. Первой его задачей является изучение обнажений».

В.Л. Обручев

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В основе любых палеонтологических (ПЛ) исследований лежит фактический материал в виде образцов, записей, зарисовок, фотографий и пр., которые удается получить во время полевого изучения разреза, обнажения или слоя. Достоверность последующих выводов зависит от полноты сборов и тщательности полевых наблюдений. Это, в свою очередь, определяется не только подготовкой и добросовестностью исследователя, но и временем, которым он располагает при изучении конкретного объекта. Наиболее квалифицированное проведение наблюдений возможно при детальных специальных тематических биостратиграфических работах, в которых одновременно принимают участие палеонтологи и литологи.

При изучении разреза палеонтолог должен по возможности решить следующие задачи:

  • 1) отобрать максимальное количество разнообразных образцов окаменелостей, чтобы получить более полное представление о систематическом составе всех групп ископаемых организмов, о формах сохранности и степени диагенетических преобразований скелетных остатков в каждой из этих групп;
  • 2) найти и отобрать образцы палеоэкологического (ПЭ), тафо- номического (ТФ) и литологического (ЛТ) содержания;
  • 3) замерить, зарисовать, сфотографировать максимальное число ЛТ- и ПЭ-образцов, чтобы в дальнейшем иметь объективный фактический материал;

4) письменно указать в полевой книжке, «не сходя с места»: а) форму и тип сохранности остатков организмов; б) количество остатков в породе; в) их распределение и ориентировку; в) систематический состав остатков организмов в ориктоценозе; г) следы жизнедеятельности (СЖ); е) биотические взаимоотношения; ж) экологический состав; з) наличие или отсутствие прижизненной ориентировки остатков организмов; и) приуроченность остатков к определенным типам пород и т.д.

В процессе ответа на данные вопросы исследователь будет вынужден неоднократно возвращаться к сбору образцов либо предпринимать специальные поиски недостающего материала. Естественно, такая работа может быть осуществлена в поле только в течение достаточно продолжительного времени.

Как указывает Р.Ф. Геккер (1957), благоприятными условиями для проведения специальных ПЛ-наблюдений являются: а) хорошая обнаженность пород, допускающая проведение тщательных наблюдений и полный сбор окаменелостей; б) хорошая их сохранность; в) небольшая мощность толщи; г) значительная горизонтальная протяженность отложений, позволяющая проследить фациальные переходы по простиранию отдельных слоев; д) отсутствие или слабое развитие метаморфизма пород; е) отсутствие или незначительная степень тектонических нарушений, что позволяет прослеживать пачки и слои на значительном расстоянии и без пробелов. Наиболее полно эти условия складываются при изучении морских отложений эпиконтинентальных бассейнов, заливавших платформенные участки земной коры; в меньшей степени они проявляются в субплатформенных областях; геосинклинальные же области с их мощными толщами обычно метаморфизованных пород и сильным развитием тектонических дислокаций представляют собой наиболее трудный объект для ПЛ-исследований.

Имеется также определенная специфика в поисках и сборах ПЛ-материала в породах различного происхождения (морских и континентальных, водных и наземных), в породах разного ЛТ-со- става и степени их литификации. Существуют различия в поисках и сборах беспозвоночных (БП) и позвоночных организмов (ПО). Все эти особенности необходимо учитывать при разработке программы полевых ПЛ-работ.

Самым важным условием успешного проведения ПЛ-исследо- ваний является их комплексность. Исследования всех видов, начинаясь в поле, продолжаются в камеральный период. Нередко камеральная обработка собранного материала (например, определение видов «макрофауны» или отмывка проб «на микрофауну» и их предварительный просмотр) частично производится в поле. Это исключительно важно, так как создается возможность провести необходимые дополнительные наблюдения или сборы на том же месте и в тот же самый полевой сезон.

Палеонтолог перед выездом в поле должен ознакомиться с уже имеющимися фондовыми и литературными материалами по геологии, стратиграфии и палеонтологии района исследований. Обычно выбирается один основной, наиболее представительный, опорный (типовой) разрез, представленный наиболее полно, а также намечается несколько соседних разрезов с той или иной полнотой развития отложений. Только такой подход дает возможность выявить закономерности в распределении фаций, изменении комплексов остатков организмов, развитии палеобассейна и т.д. Комплексное изучение разрезов обычно дает надежную стратиграфическую базу для поисков и разведки полезных ископаемых в исследуемом районе.

Изучение естественных и искусственных обнажений ведется в целях составления стратиграфического разреза, расчленения его на подразделения, определения для каждого из них возраста отложений и сопоставления исследованного разреза с соседними. Расчленение и сопоставление разрезов могут вестись по различным данным (как ПЛ, так и ЛТ), а вот определение возраста слоев в большинстве случаев, по крайней мере для фанерозоя, — только по ПЛ-остаткам. При установлении возраста докембрийских и четвертичных отложений широко используются радиологические данные. Для расчленения и сопоставления скважин широко применяется каротажный метод. Детальность расчленения разреза и возможность его корреляции с соседними разрезами в значительной мере зависят от полноты и равномерности сборов окаменелостей: чем полнее разрез охарактеризован ПЛ-остатками, тем больше возможности его детального расчленения.

Остатки ископаемых организмов в осадочных породах морского и континентального происхождения встречаются практически повсеместно, в том числе в рудных слоях осадочного генезиса. Они могут быть обнаружены и в так называемых немых осадочных толщах. «Немыми» они остаются до тех пор, пока не найден специальный способ извлечения из них окаменелостей. Знакомство с биогенным осадконакоплением в современных океанах, морях и озерах убеждает в том, что «немых» осадков не бывает, так как во всех бассейнах есть жизнь. Нужно только правильно выбрать соответствующий метод поисков окаменелостей в отложениях древних палеобассейнов. Однако иногда для этого необходимо затратить много сил и времени.

Главными объектами для поисков и сборов окаменелостей являются обнажения — естественные и искусственные. Последние можно разделить на постоянные (карьеры, выемки, например железнодорожные) и временные (траншеи для прокладки коммуникаций, котлованы под фундаменты строений и т.д.). Особую категорию геологических объектов представляют керны скважин и пробы из грунтовых трубок. Их специфику составляет, помимо ограниченного объема породы или осадка, доступных для изучения, неповторимость и невозобновляемость находок ископаемых. С помощью таких объектов можно получить уникальную информацию с площадей развития отложений, недоступных непосредственному наблюдению. Возможным источником ПЛ-материала являются угольные шахты, копи и др.

Основываясь на общих соображениях, можно отметить некоторые особенности встречаемости и сохранности остатков морских БП, характерные в целом для различных ЛТ-типов пород. Возможность образования скоплений ископаемых в морских осадках зависит от нескольких факторов: 1) существования скелетообразующих животных в данной области осадконакопления; 2) возможности их захоронения в осадках; 3) сохранения в осадке; 4) процессов диагенеза и фоссилизации.

К настоящему времени накоплен большой материал о приуроченности тех или иных остатков организмов к определенным типам пород морского генезиса. Приведем некоторые примеры.

Конгломераты — в большинстве случаев формируются на мелководье, недалеко от берега, в волновой, часто штормовой зоне. Фаунистические остатки в них бывают довольно обильными, но они практически все аллохтонные, смешанные, нередко со значительной примесью переотложенных форм. Инситные остатки в породах этого типа находятся в изолированном состоянии в цементе и чаще всего фрагментарны, но само по себе первичное МВ имеет достаточно хорошую сохранность. Весьма редко встречаются наружные и внутренние ядра. Как правило, конгломераты залегают в основании трансгрессивных серий. Часто под ними обнаруживается гладкая абразионная поверхность подстилающих пород. Если эти породы оказываются карбонатными, то они, представляя собой каменное морское дно {hardground), несут следы сверления камне- точцев (губок, червей, моллюсков и др.), а также фрагменты скелетных остатков прикрепленных организмов.

Песчаники и алевролиты — имеют различное происхождение. Накопление их происходит в разных обстановках и с разной скоростью. Наиболее насыщены окаменелостями песчанистые и алевритистые породы, образовавшиеся в мелководной, нередко литоральной обстановке. Характерными примерами таких MX являются глауконитовые песчаники ордовика Прибалтики, песчаники валанжина и готерива юго-западного Крыма, песчаники верхнего Маастрихта Русской платформы и Крыма. Фаунистические остатки в песчаниках обычно достаточно хорошей сохранности. В случае слабой диагенетической переработки остатков организмов в мезозойских и кайнозойских породах примерно в одинаковой степени сохраняется и первичное карбонатное вещество скелетов и ядра. В древних породах при глубоких диагенетических изменениях и сильном уплотнении ископаемые сохраняются преимущественно в виде ядер. Среда в песчаных осадках имеет обычно окислительный характер, что приводит к быстрому разрушению ОВ и растворению арагонитового материала. Кальцитовые же скелеты часто сохраняют тонкую первичную структуру и первичный химический состав.

Алевритовые осадки более подвержены уплотнению при диагенезе, что приводит к значительной деформации ядер, искажению первичной морфологии скелетных образований. В алевролитах внутренние ядра часто сопровождаются наружными отпечатками. Иногда можно наблюдать совмещение этих форм сохранности на одном ядре. Существенно значимы для последующих ТС-вы- водов наблюдения за сохранностью исходного скелетного вещества в терригенных породах. Наиболее устойчивыми при всех процессах переноса, захоронения, сохранения в осадке и зоне диагенеза являются остатки, имеющие первично фосфатный состав. Этот тип MX представлен прежде всего песчаниками, содержащими ракушечники беззамковых брахиопод при отсутствии или крайней редкости других ископаемых. Великолепным примером являются оболовые песчаники в ордовике Эстонии.

Наибольшим потенциалом сохранности обладают кальцитовые скелеты, но и среди них отмечена избирательность при захоронении и фоссилизации. Встречаемость кальцитовых скелетных остатков таких групп, как устрицы и пектениды из двустворчатых моллюсков, морские ежи, брахиоподы, ростры белемнитов, мшанки и фораминиферы, достаточно обычна, в то время как гастроподы и аммоноидеи, обладавшие арагонитовыми раковинами, в алевритовых породах редки и обнаруживаются в виде ядер, лишенных первичного раковинного вещества. Типичными примерами MX такого рода могут служить готеривские и верхнемаастрихтские отложения юго-западного Крыма. Эту избирательность встречаемости различных групп, обязанную исключительно ТФ-процессам, необходимо учитывать при реконструкции былых биоценозов.

Глины и сланцы — осадки пелитовой фракции, формируются в затишных и (или) глубоководных условиях. Характер грунта обычно не позволяет развиться здесь богатым сообществам донных организмов. Поэтому основную массу ископаемых, как правило, составляют пелагические и придонные активно передвигающиеся формы, а также специфические группы бентосной фауны. Среда внутри неотвердевшего осадка, часто и в придонных слоях воды, обычно бедна кислородом и имеет восстановительный характер. В этом ЛТ-типе пород разного возраста известны богатые MX весьма разнообразной фауны. Если захоронение происходит в достаточно мягком осадке и внутренние полости скелетных образований заполняются до его уплотнения, то сохраняются объемные ядра с практически не нарушенной формой и хорошо сохранившимся первичным ОВ и МВ, включая органические оболочки и арагонит. По-видимому, универсальным при фоссилизации в осадках этого типа является ранняя фосфатизация органических остатков. Мелкие сферулиты фосфата инкрустируют органические оболочки, передавая их тонкие детали. Высокая устойчивость фосфатов при последующих диагенетических процессах способствует сохранению мягких тканей. Этим процессам ранней фосфорити- зации поверхности органических оболочек обязаны своим сохранением, в частности, личинки членистоногих в ордовикских отложениях, кровеносные сосуды внутри сифона юрских аммоноидей.

Действие сульфатредуцирующих бактерий внутри илистого осадка вызывает образование мельчайших зерен пирита на месте органических тканей. Этот процесс развит, по-видимому, очень широко, и ему мы обязаны находками отпечатков мягкого тела головоногих моллюсков, трилобитов, морских звезд, офиур и др. в Хунсрюкских сланцах нижнего девона и даже сохранению нитчатых бактерий в отложениях венда.

Особое значение для сохранения остатков в глинистых породах имеет образование карбонатных и фосфатных конкреций, происходящее до уплотнения рыхлого осадка. Это наиболее благоприятный процесс, способствующий сохранению первичной объемной формы, структуры и химического состава скелетных остатков. Самые крупные MX аммоноидей и другой фауны моллюсков от нижнего девона до верхнего мела связаны с конкрециями в глинах или глинистых сланцах.

В условиях быстрого уплотнения глинистого осадка скелетные остатки, как правило, не сохраняют объем и сплющиваются в плоскости напластования. При полном изменении морфологии может, тем не менее, прекрасно сохраниться первичное МВ и ОВ, оставаясь пригодным для микрострукгурного и биохимического изучения.

Мергели и глинистые известняки — формируются в обстановках, благоприятных для существования богатой органической жизни, и обладают достаточно большим потенциалом для сохранения остатков. Значительные вариации в характере грунтов, часто меняющихся по латерали, которая может изменяться от окислительной до восстановительной в пределах небольших участков, способствуют сохранению остатков на всех стадиях ТФ-процесса. Обычной формой сохранности являются объемные ядра с фрагментами раковинного слоя. При этом кальцитовые скелеты сохраняются значительно чаще, арагонитовая же составляющая обычно растворяется. Поэтому группы с первично кальцитовым скелетом (брахиоподы, морские ежи, мшанки и др.) представлены в MX более полно, чем моллюски с арагонитовой раковиной. По форме сохранности последние представлены исключительно ядрами.

Известняки — очень гетерогенная по своему происхождению группа пород, объединяемых из-за преобладания в их составе карбоната кальция. Диапазон обстановок, в которых могут накапливаться известняки, очень широк: от субаэральных дюнных карбонатных песков до глубоководных карбонатных органогенных и хемогенных илов. Вследствие этого возможность присутствия ископаемых и их состав в MX колеблются в очень широких пределах. Наиболее распространенным объектом поисков являются органогенно-обломочные известняки, сформировавшиеся в зоне сублиторали, в обстановках так называемой карбонатной платформы.

ТФ- и ЛТ-особенности органогенно-обломочных известняков могут быть довольно разнообразными. Они принадлежат к осадкам, в которых возможно попадание в танатоценоз богатых и разнообразных по систематическому составу скоплений скелетных остатков. Их сохранение в танатоценозе и переход в тафоценоз зависят от динамики водной среды. При высокой подвижности воды, вследствие течений или штормовых и приливно-отливных явлений, возможна сортировка осадка и содержащихся в нем остатков организмов по крупности его компонентов и образование монораз- мерных и монотаксонных слоев и линз. Таковы, например, слои фузулинидовых, криноидных и нуммулитовых известняков. В них, как правило, редки остатки других групп, и они представлены неполными, часто разрозненными экземплярами. Такая форма сохранности остатков, как ядра, в них практически отсутствует.

Органогенные карбонатные постройки любого типа — от водорослевых до рудистовых, в особенности коралловые биогермы, биостромы и рифы, составляют особый тип карбонатных пород. Часто они являются моно- или олиготаксонными, и поиски в них остатков других групп представляют весьма кропотливую задачу.

Темпеститовые слои, представляющие собой штормовую переработку осадка, могут содержать разнообразные, обычно аллохтонные, фаунистические остатки различной формы сохранности. В активной волновой зоне могут сформироваться характерные типы захоронений раковинного материала — «ракушечные мостовые». Осадки затишных зон, где отсутствует сортировка материала, обычно намного богаче остатками. Именно здесь наиболее вероятно сохранение в тафоценозе в виде внутренних и наружных ядер или пустот тех форм, которые первично имели арагонитовый скелет. Богатая кислородом среда в осадках этого типа разрушает арагонит и окисляет О В, но кальцитовые скелеты обычно имеют хорошую сохранность.

Кремнистые породы — в большинстве случаев в морских условиях образуются в глубоководных зонах и содержат в основном аллохтонные остатки организмов, обитавших далеко от места своего захоронения. Радиоляриевые илы кажутся наиболее вероятным исходным материалом для таких осадков, но возможно и хемогенное происхождение кремнезема. Среда внутри такого осадка чрезвычайно агрессивна по отношению к карбонатам, и даже фосфатные остатки, обычно устойчивые во всех других типах осадка, сохраняются здесь в виде пустот или отпечатков, как, например, конодон- товые элементы или зубы акул. В то же время кремнистые осадки являются удивительной «консервирующей» средой для ОВ. Именно в кремнях были обнаружены уникальные микробиоты докембрия, сохранившие морфологию отдельных клеток и их колоний, возможность чего трудно было даже представить.

Значительно реже окаменелости встречаются в метаморфических породах, таких как хлоритовые сланцы, мраморы и даже граниты, в скарновых породах, в зонах контакта метаморфических тел с осадочными отложениями. Еще реже они обнаруживаются в эффузивных породах (лаве и пепле) в виде скелетных остатков или полостей и в ксенолитах, захваченных лавой во время ее движения по осадочным породам. Известны также ксенолиты осадочных пород с окаменелостями в магматических породах (например, внутри кимберлитовых трубок) и в импактитах (глыбах осадочных пород в кратере астроблем — ударных воронок метеоритов на поверхности Земли).

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы