2. Главные факторы процессов захоронения

Второй этап образования местонахождений — захоронение накапливающихся органических остатков — в сущности совпадает с процессом седиментации. Преобразования умерших животных и растительных организмов на пути к месту отложения осадка составляют основу влияния условий захоронения на состав отлагавшейся в местонахождении фауны и, следовательно, на полноту геологической летописи. В процессе захоронения органические остатки являются частью отлагаемого осадка и подчиняются всем закономерностям седиментации кластических пород. Поэтому изучение пород, слагающих местонахождение, равно как и общих генетических данных костеносной толщи в целом, дает нам факты, позволяющие восстановить наиболее характерные черты данного захоронения. Сопряженное изучение распределения остатков внутри пласта, размеров и характера истирания органических остатков, короче говоря, совокупность черт состояния остатков флоры и фауны в местонахождении до фоссилизации, вскрывает характер преобразований первичного скопления животных остатков (танатоценоза) и, вместе с данными изучения пород местонахождения, дает картину генезиса «фауны», т. е. тафоценоза (Quenstedt 1931), остатки которой захоронены в местонахождении.

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. 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.

Рис. 30. Основные зоны гидродинамической выборочности тафоценоза

Рис. 30. Основные зоны гидродинамической выборочности тафоценоза

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 выморочности захоронения животных остатков в таком потоке представлена на рис. 31.

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 6удут 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. 31. Гидродинамическая выборочность захоронения по дальности переноса

Рис. 31. Гидродинамическая выборочность захоронения по дальности переноса

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, догребаясь 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 пловучем 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 (Krümmel 1912), при глубоководных исследованиях в Карибском 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).

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

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

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.

Изменения общего хода процессов второго этапа образования местонахождений отражались и на составе захороненной фауны как в отношении попадания скоплений биосферы в условия захоронения, так и в процессах переноса и отложения. Поэтому характер выморочности процессов захоронения в общем (для целой области) плане в периоды орогенеза и покойные периоды был различен, что отражалось на фаунистическом составе местонахождений периода покоя и периода диастрофизма.

Рассмотренные основные закономерности распределения органических остатков в водных потоках представляют важнейшую группу явлений захоронения наземной фауны, поскольку подавляющее большинство местонахождений образовано водной седиментацией. Для мелких летающих форм, например насекомых, или, гораздо реже, некоторых птиц, фактором переноса и заодно фактором массовой гибели могут быть воздушные потоки. Энергия ветра при скоростях больших 11 м/сек. достаточна для далекого переноса легких организмов. Огромные стаи насекомых или птиц уносятся сильным ветром из области своего обитания и в случае попадания в воду образуют в результате массовой гибели крупные скопления остатков, попадающих в захоронение. Ветер как фактор захоронения имеет большое значение именно для насекомых, также для спор, пыльцы и семян растений, менее для листьев, но для других остатков наземной фауны и флоры роль ветра сводится к минимуму. Во всяком случае захоронение наземных животных, кроме насекомых, при помощи ветра — явление редкое, даже для птиц.

Равным образом, я не буду приводить здесь примеров других возможных факторов захоронения, как, например, перенос органических остатков при помощи льда. Перенос разрозненных органических остатков льдом нередко имеет место, но эти отдельные случаи не носят массового характера, не образуют сколько-нибудь значительных скоплений остатков и поэтому рассеиваются, не образуя местонахождений. Особняком от описанных выше процессов захоронения наземной фауны стоят процессы захоронения в области пустынь. В большинстве случаев пустынные отложения не достигают значительной мощности и по этому признаку относятся к инфрафациям. Однако площади распространения пустынных отложений зачастую исключительно велики и могут сохраняться с времен далекого геологического прошлого, в этой особенности обладая характером ультрафаций. Ввиду небольшой мощности отложения пустынь должны сохраняться в геологической летописи лишь обрывками, без большого пространственного развития.

Факторы захоронения в отложениях пустынных вод, в смысле захоронения в них остатков фауны и флоры, ничем существенным не отличаются от вышеизложенных для водных осадков. Иной характер имеют процессы захоронения в эоловых отложениях древних пустынь. Скопление органических остатков (танатоценоз), образованное первым биосферным этапом, как правило, не может быть перенесено в область энергичного накопления осадков. Поэтому захоронение в пустынях сводится к покрытию скопления остатков переносимыми ветром частицами пород. Очевидно, что в огромном большинстве случаев скопление остатков подвергается субаэральной деструкции и тогда, когда оно будет покрыто тонким слоем отложений. Образование местонахождений в эоловых отложениях может иметь место значительно более редко, чем в водных осадках, именно вследствие очень сильной предварительной деструкции. Зато для пустынных местонахождений целиком выпадают все факторы второго этапа захоронения и эти местонахождения гораздо вернее отражают первоначальный фаунистический состав образования скопления остатков — танатоценоз. В эоловых местонахождениях флоры процесс отложения и захоронения можно считать одновременно фактором массовой гибели растительных организмов, что наблюдается, например, при наступлении пустынь на покрытые растительностью участки. Подобное совмещение всех основных этапов генезиса местонахождения в одном процессе было бы очень благоприятно для полноты характеристики состава флоры. Однако вследствие плохой сохранности остатков после захоронения это свойство пустынных фаций имеет для геологической летописи мало значения.

Заканчивая краткий обзор факторов второго этапа образования местонахождений, мы не должны забывать об общей закономерности образования континентальных толщ, очерченной Баррелем. Совокупность пород любой ультрафации получена в результате многочисленных и сложных внутренних размывов и не является простым итогом одного процесса накопления. Сложные процессы, взаимосвязанные и противоположные, — размыва и накопления, переотложения и растворения, — определяют конечный, видимый для нас результат сплетения и смены по простиранию и стратиграфической вертикали отдельных линз, отложенных в различных условиях. Очень большое значение для захоронения имеет скорость осадконакопления, влияющая и на уменьшение деструкции танатоценозов и на повышенную сохранность тафоценозов. Скорость осадконакопления особенно важна для континентальных фаций. В итоге мы видим, что органические остатки входят в грандиозный процесс механической дифференциации вещества, совершающейся на земной поверхности уже в течение огромного промежутка времени. Познание основных факторов механогенеза местонахождений и составляет один из важнейших разделов тафономии.