Иван Ефремов - Тайны прошлого в глубинах времен
На этом маленьком примере, далеко не наиболее разительном, мы видим, чего может добиться литология путем изучения осадочных пород как документов истории Земли.
Напомним, что, помимо своих собственных признаков, осадочные породы содержат еще остатки животных и растений прошлых геологических эпох, изучением которых занимается палеонтология.
Органические остатки залегают в породах в виде разной величины скоплений и состоят обычно из твердых скелетных частей — раковин, хитиновых скорлупок, зубов и костей животных, твердой ткани растений. Мягкие части живых организмов почти не сохраняются в ископаемом состоянии. Лишь в очень редких случаях мы находим отпечатки или слепки мягких частей, выполненные породой, заместившей разложившееся органическое вещество. Твердые или скелетные части переходят в минерализованное состояние, т. е. в такое, в котором органическое вещество заменено теми же самыми минеральными соединениями, образующими цемент, скрепляющий всю породу. В этом виде ископаемые остатки сохраняются миллионы лет, представляя собой, в сущности, ту же осадочную породу, сохранившую лишь форму организма в мельчайших микроскопических деталях.
Рассмотрим судьбу органических остатков в процессах, создающих великую книгу природы.
Пока животное или растение живет, оно находится как бы вне процессов осадкообразования. Живые существа подчиняются иным законам природы, направленным на преодоление влияния окружающей среды путем приспособления к ней.
Но как только живые организмы умирают, они сразу же включаются в великий процесс перемещения, переноса, осаждения и окаменения, вечно происходящий на поверхности Земли. После смерти органические остатки подвержены быстрому разрушению, разложению, слишком быстрому для медленного хода процессов осадкообразования. Поэтому уцелевают лишь твердые, более стойкие скелетные части и то в сравнительно редких случаях. Гораздо большая масса умерших организмов полностью разрушается и входит в процесс осадконакопления только в виде химических соединений.
Значение органических остатков в расшифровке геологической летописи прямо пропорционально их количеству. Прёдставим себе, что нам пришлось бы собирать и восстанавливать растасованную книгу без нумерованных страниц, на каждой странице которой было бы по одной-две буквы. Никакой возможности восстановить смысл написанного мы бы не имели. Точно так же, если бы в слоях-листах геологической летописи залегали лишь редкие, отдельные остатки животных или растений, мы имели бы очень мало шансов даже отыскать их, не говоря уже о дальнейшей расшифровке летописи.
Ископаемые остатки рассеялись бы в огромных массах осадочных пород и потерялись бы в них буквально, как иголки в стоге сена. Поэтому необходимым условием для того, чтобы ископаемые остатки вошли в геологическую летопись, будет наличие их скоплений в больших количествах, что мы в действительности и наблюдаем.
Но скопления больших количеств остатков животных и растений могут получиться лишь в тех случаях, когда существует богатая фауна или флора.
Поэтому само наличие скоплений ископаемых остатков свидетельствует о существовании в прошлые геологические эпохи богатой органической жизни.
Образование подобных скоплений и погребение их получаются в результате сложных и разнообразных процессов. Рассмотрим их вкратце.
Прежде всего нужно отметить существенную разницу в процессах захоронения в море и на суше. В море осадки накапливаются, на поверхности суши древние осадки и другие горные породы размываются и смываются в то же море. Очевидно, что захоронение органических остатков в море должно быть частым явлением, и, наоборот, на суше — редким.
Именно эти соотношения мы и видим в геологической летописи: окаменелые остатки морских животных встречаются несравненно чаще, чем животных наземных. Вследствие этого хронология морских слоев разработана гораздо лучше, чем образовавшихся на материках.
Далее, слои, отложившиеся в море, с захороненными в них органическими остатками, покрываются новыми, образуя непрерывную серию напластования. Осадки, отложенные на материке, в процессе последующей денудации разрушаются, смываются, на суше нет непрерывной последовательности напластований.
Противоположность моря и материка в процессах, создающих геологическую летопись, явно невыгодна для документации истории наземной жизни. Значительная часть морских животных является организмами неподвижными, прикрепленными к дну или пассивно лежащими на дне. Таково большинство животных, имеющих раковину, — моллюсков, плеченогих, брюхоногих, таковы кораллы, губки и мшанки. Многие иглокожие — морские лилии, ежи, звезды — или прикрепляются к дну или чрезвычайно малоподвижны.
При жизни эти животные в местах своего обитания образуют естественные скопления, где отдельные особи встречаются в огромных количествах, зачастую новые и новые поколения нарастают на вымерших в том же самом месте. Таковы коралловые и мшанковые рифы, колонии выделяющих известь водорослей, раковинные банки и т. п.
После смерти вся эта масса животных остается на месте, их раковины и панцири погребаются в накапливающемся на дне моря осадке. Переход из живого состояния в осадок совершается очень просто и не ведет к уничтожению и разрушению скелетных частей при переносе. Другое дело с подвижными, свободно плавающими животными и растениями.
Крошечные организмы, плавающие в свободно взвешенном состоянии в верхних слоях моря — фораминиферы, радиолярии и диатомеи, обладают известковыми или кремнистыми раковинками. После смерти скорлупки этих организмов опускаются на дно океана и попадают в осадок. Количество этих животных велико, а процессы накопления их скорлупок могут быть такими длительными, что образуют подчас громадные толщи осадков — илов, которые впоследствии становятся; известковыми или кремнистыми сланцами. Дно океана, куда не доходят продукты разрушения материков, покрыто осадками, образованными именно из этих скорлупок. Различают по составу фораминиферовые, радиоляриевые и диатомовые илы. Нахождение таких илов, превращенных в сланцы, свидетельствует о том, что в этом месте ранее существовали глубоководные области моря.
Иначе обстоит дело с такими свободно передвигающимися животными, как рыбы, морские млекопитающие — киты, дельфины.
Их несравненно меньше, чем радиолярий или диатомей. После смерти остатки их также опускаются на дно, но не образуют скоплений и рассеиваются, исчезают на колоссальной площади дна океанов. Лишь в редких случаях случаются массовые скопления трупов рыб, когда ветры, течения или подводные извержения загоняют огромные стаи в бухты или лагуны. Нередко массы рыб выбрасываются штормами на берег и тоже образуют скопления.
В геологической летописи мы встречаем слои с остатками рыб, образовавшихся в результате захоронения таких насильственных скоплений, или же малоподвижных рыб, обитавших у берегов или в пресной воде в устьях рек. Остатки быстрых, хорошо плавающих рыб открытого моря, а также китообразных, встречаются чрезвычайно редко.
На материке наблюдаются иные соотношения.
Осадочные породы, как и показывает само их название, образуются осаждением из воды. Вода является основным агентом переноса и осаждения продуктов разрушения горных пород. Вся жизнь на материках, исключая пресноводные организмы, представлена животными и растениями, приспособившимися к жизни в воздушной среде, на поверхности суши, где не образуется устойчивых, постоянных осадочных напластований. Это является полной противоположностью морской жизни, где среда обитания организмов является в то же время средой осадкообразования.
Наземные животные и растения, попадая в зону накопления осадков, оказываются в чуждой для них жизненной среде, в которой они обитать не могли. В обычных условиях останки умерших животных и растений рассеиваются на поверхности материка и подвергаются быстрому разрушению. Для того чтобы эти останки попали в геологическую летопись, надо немедленно после смерти организмов их останки перенести и захоронить в осадке, сохраняющем их от разрушения.
Следовательно, необходимо совпадение случая образования скопления погибших организмов и переноса их останков в область осадконакопления. Например, погибшее от эпизоотии стадо животных должно попасть в область, затопленную при наводнениях, и быть снесенным в низовья реки или устье, где накопляются осадки.
Далее необходимо, чтобы путь переноса не был очень длинен, иначе останки будут разрушены, передвигаясь в русле вместе с галькой или песком. Наконец, необходимо, чтобы останки наземных организмов оказались погребенными в низменных частях материка, поближе к морю или вообще к областям длительных опусканий земной коры. В противном случае дальнейшая денудация материка вскроет и разрушит уже отложенные слои, и останки организмов подвергнутся уничтожению.
