Страница 7 из 17
Тщательное изучение осадочных пород открывает перед нами скрытые в глубинах прошедших времен условия их образования и, следовательно, воскрешает картины давно исчезнувших географических ландшафтов.
Огромные трудности стоят перед исследователями, работающими в этой области. Прежде всего фации или обстановки, в которых происходит отложение осадков, чрезвычайно разнообразны. Осадки могут быть образованы в горных, степных, лесных озерах и болотах, в долинах рек, в предгорных впадинах, в устьях рек, заливах, лагунах и бухтах, в мелком море и на разных глубинах океана.
Далее, конечные продукты этих фаций — осадочные породы — в последующие геологические эпохи претерпевают разнообразные воздействия, в результате которых первичный вид породы может быть сильно изменен. Породы, выведенные на поверхность земли и только тогда доступные нашему изучению, окисляются, выветриваются, выщелачиваются грунтовыми водами или, наоборот, обогащаются вновь принесенными в растворах минеральными веществами.
Для точного восстановления процессов образования пород необходимо подробно изучить способ образования осадков в настоящее время. Только этим путем, путем сравнения мы можем уловить те тонкие различия в составе пород, которые дадут возможность отнести ее к определенной фации. Необходимы тщательные химические анализы состава пород и подробное изучение составляющих ее компонентов.
На западном склоне Урала проходит обширная полоса медистых песчаников, залегающих среди песчаников, глин и известняков пермского времени, образовавшихся около 200 млн. лет назад. На этих песчаниках в течение XVII, XVIII и XIX веков работали тысячи медных рудников, дававших нашей стране миллионы пудов меди.
Долгое время происхождение медных руд в этих породах оставалось неясным, а следовательно, и не могла быть подведена научная база под поиски и разведку новых месторождений. Вопрос был окончательно решен только методами литологического исследования осадочных пород. Пристальное изучение состава породы показало наличие обломков минералов, свойственных изверженным породам центральной части Уральского хребта. Среди измененных позднейших медных минералов нашлись крошечные частицы халькопирита — медного колчедана, большие месторождения которого и поныне разрабатываются в той же центральной части Урала. Исследование галек конгломератов (окаменелых галечников), залегающих среди песчаников, дало возможность определить дальность их переноса, другие наблюдения установили направление. Все данные совпали и, кроме того, в гальках тех же конгломератов нашлись гальки известняков с морскими раковинками верхнекаменноугольного возраста. Так создалась законченная картина образования медистых песчаников, причем было установлено место, откуда поступали продукты разрушения, и определено время размыва древнего Урала.
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.