Ископаемые остатки и методика их изучения

Ископаемые остатки — это те органические остатки, по которым мы можем судить о живых организмах Земли прошлых геологических эпох. Ископаемые остатки в литературе называют также — органические остатки, просто ископаемые, окаменелости или фоссилии (fossilis — ископаемый). Последний термин в настоящее время наиболее популярен среди исследователей.

Процесс преобразования погибших организмов в ископаемые называется фоссилизацией. Это комплекс физических и химических преобразований, когда осадки превращаются в породу вместе с организмами, которые в них заключены. При захоронении организмов в первую очередь разрушаются мягкие ткани, а возникшие пустоты заполняются осадками или минеральными соединениями. Часто в пустотах возникают друзы и щетки кальцита, аметиста, флюорита, галенита, а так же пирит и железо. Второй этап фоссилизации сопровождается перекристаллизацией скелета и формированием более устойчивых минеральных модификаций. Арагонитовые раковины преобразуются в кальцитовые, а известняковые — в кремнезёмистые. Параллельно проходят процессы фосфатизации, пиритизации и ожелезнения ископаемых остатков.

По степени фоссилизации органические остатки делятся на две группы — субфоссилии и эуфоссилии. Субфоссилии — такие остатки, на которых сохраняются некоторые мягкие ткани. Консервантами в таких случаях являются вечная мерзлота, соленосные отложения, битумы, янтарь, вулканические пеплы и эоловые пески. Эуфоссилии представлены скелетами или их фрагментами, отпечатками и ядрами скелетов, а также следами жизнедеятельности организмов. Эуфоссилии сохраняют информацию о мягких частях организмов и его функциональных системах — кровеносной, пищеварительной, половой. Они дают сведения об образе жизни организмов и о биогеохимических процессах. Среди эуфоссилий особое место занимают ихнофоссилии и копрофоссилии. Ихнофоссилии (ichnos — след) представлены отпечатками лапок животных, следами ползания и сверления, ходами и камерами норных животных. Копрофоссилии (kopros — навоз, помёт) являются продуктами жизнедеятельности организмов — джеспилитами бактерий, строматолитами цианей, биоглифами червей, экскрементами млекопитающих. Следует помнить, что существуют псевдо фоссилии — минералогические и литологические образования, похожие на фоссилии. Это, например, игольчатые минералы, которые напоминают спикулы губок, марганцевые дендриты похожи на отпечатки растений, а округлые желваки — на отпечатки медуз.

Изучение ископаемых остатков осуществляется в три этапа:

• 1) полевые сборы;
• 2) техническая обработка;
• 3) научная обработка.

На первом этапе в полевых условиях фоссилии собирают из слоев геологических разрезов, из осыпей под разрезами или из ледниковых валунов в карьерах. Наиболее ценными являются сборы ископаемых остатков из геологических разрезов. Они имеют стратиграфическое значение. Из осыпей и ледниковых валунов ископаемые собирают в основном для коллекций. Иногда при тщательном изучении разрезов удается привязать к геологическим слоям фоссилии из осыпей. Также бывают ценными для науки остатки из валунов и осыпей, если они имеют хорошую сохранность с детальными морфологическими признаками.

Сборы сопровождаются описанием геологического разреза и слоёв, где обнаружены остатки. При описании необходимо подробно отразить тафономические особенности ориктоценоза, зарисовать детали расположения остатков, сфотографировать отдельные фрагменты захоронения остатков. В полевом дневнике и на этикетке, которая сопровождает образцы фоссилий, требуется указать административный и географический адрес, а если можно, то и градусную привязку. Кроме того, в этикетке указывается литология пород, где найдены остатки, предполагаемый геологический возраст, фамилия и инициалы автора сборов, число, месяц и год сборов, наименование и адрес организации, проводившей сборы ископаемых остатков.

Характер сборов фоссилий зависит от того:

• 1) что собирают (макроили микрофоссилии);
• 2) для каких целей проводятся сборы (для биостратиграфии, палеоэкологии, тафономии, или для музейных коллекций);
• 3) сколько времени и средств отпущено для сборов.

Макрофоссилии (размеры более 1 мм) из рыхлых пород извлекают в полевых условиях. Из плотных пород раньше варварски выбивали зубилом и молотком. В настоящее время этот метод строго запрещен. В поле выбивается монолит с макрофоссилиями, а в лабораторных условиях химико-техническими методами аккуратно их извлекают. Особенно осторожно нужно собирать в поле ихнофоссилии — следы передвижения и сверления беспозвоночных животных, норки зарывания мелких млекопитающих, отпечатки лапок птиц, земноводных, рептилий и млекопитающих.

Микрои нано фоссилии (размеры менее 1 мм) присутствуют в любых осадочных породах, особенно в глинистых отложениях обогащенных карбонатом кальция, или в полностью известковистых слоях. Сборы проводят при каждом изменении литологии, а внутри однородного слоя — через 1−4 метра, иногда даже (например, в торфяниках) через несколько сантиметров. Если породы рыхлые, то для изучения фораминифер и радиолярий образец берется весом 0,2 кг, для остракод — 0,5−1,0 кг, для конодонтов — 1−10 кг. Если породы твердые, то для изготовления шлифов необходимо взять кусок объемом не менее 5×3×2 см.

Химико-техническая обработка в лабораторных условиях часто называется препарированием (praeparatus — приготовленный). Это извлечение фоссилий из пород и освобождение их от минеральных частиц. Если извлечь по каким-то причинам остатки нельзя, то делаются срезы через ископаемые остатки — шлифы и аншлифы. Макрофоссилии из рыхлых пород очищают щетками или моют в воде, реже применяют различные вибраторы (зубоврачебные буры, ультразвук), или нагревают образцы с последующим резким охлаждением их. В настоящее время чаще используют химическое препарирование с применением кислот, щелочей и солей.

Микро- (нано-) фоссилии извлекают с помощью тяжелых жидкостей и поверхностных активных веществ. Затем остатки помещают в консерванты — смолы, глицерин, гипс.

Дальнейшее научное изучение образцов после препарирования проводится с помощью технических средств — микроскопов бинокулярных, световых, поляризационных и сканирующих, различных луп, фотоаппаратов, рентгеновских установок, микроанализаторов. Начинается изучение с подробного морфологического описания фоссилий, Затем устанавливается характер онтогенеза или астогенеза, выявляется внутривидовая изменчивость организмов. По этим материалам определяется систематическое положение ископаемых остатков — тип, класс, отряд, семейство, род, вид. Параллельно изучается экологические особенности видов, их палеоареал, палеогеографическая обстановка в границах ареала и геохронологический интервал существования животных. Для идентификации фоссилий используются определители — «Наставления по сбору и изучению ископаемых органических остатков», т. 1−11, М., издательство АН СССР, 1953;1963 гг., и «Основы палеонтологии. Справочник для палеонтологов и геологов», т. 1−15, М., «Недра», 195 — 1962 гг.