|
Методические
рекомендации
Палеогеографический анализ
ставит своей целью восстановление физико-географических
условий, существовавших в прошедшие геологические периоды. Для
этого используется несколько методов: палеонтологический,
литологический, геохимический.
Палеонтология
изучает органический мир древних геологических эпох и
закономерности его эволюции по окаменелостям, которые встречаются в
горных породах. Ископаемые окаменелости животных изучает
палеозоология, растений – палеоботаника. Любая находка единичного
остатка или скопления ископаемых остатков (палеобиоценоз) –
это геологический документ, помогающий установить возраст породы и
физико-географические условия прошлого Земли – климат, рельеф,
среду и место обитания.
На морскую среду обитания
(морские фации) указывают окаменелости морских
беспозвоночных, которые жили на разных глубинах, в
разной среде. Беспозвоночные животные могли вести
планктонный (пассивно плавающий), нектонный (активно
плавающий) и бентосный (живущие на дне) образ жизни. Можно
определить по бентосу характер грунта на дне – рыхлый
(бентос зарывается) или плотный (бентос прикрепляется или
передвигается).
Изучение древнего
органического мира базируется на палеонтологической классификации.
В настоящее время принята следующая классификация (от крупных
таксонов к мелким): царство – тип – класс – отряд – семейство – род
– вид. Класс объединяет большую группу особей,
сохраняющую ряд определенных признаков.
Формы сохранности ископаемых
остатков различны – полная сохранность, отпечаток, внешнее
ядро, внутреннее ядро, псевдоморфоза. Полная сохранность
встречается очень редко в мерзлых породах, например, тел мамонтов и
других позвоночных. Неполная сохранность в виде внешнего или частей
внутреннего минерального скелета распространена широко
[1, 6, 7].
Для ископаемых
беспозвоночных характерна форма сохранности «внутреннее
ядро», когда внутренняя полость скелета заполнена осадком, а
сам скелет уже разрушен. Внутреннее ядро передает внутреннее
строение полости и представляет собой внутренний слепок
минерального скелета (раковины).
Форма сохранности «внешнее
ядро» передает рисунок внешней части скелета, когда органический
или минеральный состав скелета преобразуется в устойчивый
минеральный. Форма сохранности «псевдоморфоза» образуется в том
случае, когда органическая форма заполнена песчано-глинистой
породой или любым минеральным веществом.
Отпечатки весьма
характерны для растений и ряда беспозвоночных животных,
когда сохраняется только отпечаток внешней формы.
При определении формы
сохранности на практическом занятии необходимо знать особенности
скелета этого типа или класса беспозвоночных животных,
представителей растений, уметь объяснить этапы образования
окаменелости.
- 1-й этап – накопление органических остатков при массовом
отмирании растений или гибели животных при неблагоприятных
условиях. При накоплении остатков в одном месте образуются массовые
скопления – палеобиоценозы.
- 2-й этап – покрытие палеобиоценоза слоем осадка, который
ограничивает доступ кислорода и, соответственно, дальнейшее
разрушение минеральных скелетов. Быстрое накопление мощной
осадочной толщи является вторым важным условием образования
окаменелости.
- 3-й этап – фоссилизация. Она связана с превращением
рыхлого осадка в твердую породу при литогенезе. В процессе
фоссилизации идет воздействие физико-химических факторов –
температуры, давления, отжима воды и дальнейшая
минерализация.
При фоссилизации могут идти
разные процессы – окаменение, минерализация, перекристаллизация,
псевдоморфизация. Окаменение – заполнение пор и пустот раковин или
костей минеральным веществом или породой. Минерализация –
заполнение минеральным веществом органического скелета.
Органические скелеты после растворения могут быть замещены
опалом, кальцитом, пиритом, халцедоном, лимонитом.
Перекристаллизация – изменение минерального скелета. При
перекристаллизации идет замещение первичного минерального скелета
более устойчивыми минералами: арагонита – кальцитом, аморфного
кремнезема – халцедоном. Псевдоморфоза – замещение всей формы
животного или растения горной породой или минеральным веществом.
Образование псевдоморфозы сопровождается замещением тела животных –
опалом, халцедоном или пиритом, стволов деревьев – лимонитом и
халцедоном, внутренние полости раковин заполняются
песчано-известковой или песчано-глинистой породой, иногда бурым
железняком или опалом.
Из флоры в ископаемом
состоянии встречаются представители низших и высших растений.
Низшие растения – водоросли. В ископаемом состоянии часто
встречаются водорослевые известняки (рис.), (рис.),
(рис.), (рис.), поскольку ряд видов
древних водорослей имели известковый скелет – сине-зеленые,
зеленые, красные, золотистые, что указывает на теплую воду и
тропический и субтропический климат. Известковый скелет на
лабораторном занятии легко определяется по реакции с 10-%ным
раствором соляной кислоты.
Кремнистый скелет из опала
имеют диатомовые водоросли, образующие коробочки 1-2 мм и плавающие
на поверхности воды. Накопление кремнезема указывает на низкую
температуру воды и холодный климат умеренных широт.
Микроскопические диатомеи ведут планктонный образ жизни. Диатомеи
чувствительны к степени солености воды (разработан
физико-химический диатомовый анализ) и отражают происхождение и
возраст осадков. При отмирании остатки диатомей образуют породы –
диатомит и опоку, которые определяются по высокой твердости, малому
удельному весу и отсутствию реакции с соляной кислотой. Диатомиты и
опоки образуются в глубоководной зоне моря.
По остаткам растений
производится возрастное расчленение континентальных толщ,
определение их возраста. С помощью растений восстанавливаются
древние континентальные ландшафты, изучаются месторождения торфа,
угля, горючих сланцев. Исследуется видовое разнообразие
растений, суммарное количество зеленой массы, размеры и характер
корневой системы, строение стеблей и листьев. Эти особенности
позволют определять климатические пояса континента, влажный или
сухой климат прошлых эпох.
Для высших растений
характерны отпечатки листьев или древесины, плоды, иногда
ископаемая пыльца растений, наблюдается псевдоморфоза бурого
железняка, лимонита и аморфного кремнезема по
древесине.
По остаткам растений легко
определить время образования породы, поскольку высшие растения
известны только с позднего палеозоя. Окаменелости беспозвоночных
животных играют большую роль в палеогеографическом анализе.
Из типа Простейших
беспозвоночных в ископаемом состоянии сохраняются
представители класса Саркодовых, а именно подклассов Форамениферы –
с известковым скелетом и Радиолярии – с кремнистым опаловым
скелетом (рис.). Форамениферы
имеют овальную (род Фузулина) или шаровидную форму
(род Швагерина), иногда плоскую в виде монеты (род Нуммулитес),
размеры до 2см. Они ведут придонный образ жизни, зарываясь в ил
мелководной зоны морского дна (относятся к зарывающемуся бентосу) и
образуют форамениферовые известняки. По их находкам можно
определить рыхлый грунт, по известковому скелету – тропический
климатический пояс.
Из подкласса Форамениферы
выделяется род Глобигерина по своему приповерхностному образу жизни
в море (планктон). Звездчатые шаровидные камеры
(рис.) размером 2-3 мм
известкового состава покрывают большие пространства океана, после
отмирания опускаются на дно, формируя известковые илы и меловые
породы вместе с известковыми Золотистыми водорослями в умеренно
глубоководной и глубоководной фации влажного тропического климата
мезозойской эры.
Подкласс Радиолярии
составляют особи также звездчатой формы (рис.) и малого размера,
ведущие планктонный образ жизни в океане, но состав минерального
скелета иной – кремнистый, что характеризует более низкую
температуру океанской воды. Накопление остатков радиолярий в
глубоководной и весьма глубоководной фациях кайнозойской эры
приводит к образованию пород - радиолярита и опоки, особенно
характерных для четвертичного периода.
Древние животные типа
Археоцеаты (рис.) определяются по внешнему
известковому скелету, имеющему форму полого кубка с двойной стенкой
высотой до 20см. Археоцеаты имели подобие корней и вели
прикрепленный бентосный образ жизни животных-растений.
Обитали только в чистой морской воде тропического климата
мелководной и прибрежной зоны на глубинах 10-20 м.
Археоцеаты расцвет
испытывали в раннем кембрии, затем быстро вымирают. Скопления
Археоцеат образуют археоцеатовые известняки, формирующие древние
рифы в кембрийских отложениях палеозоя.
Животные типа Губки близки
Археоцеатам по форме тела – бокал, чаша высотой до 20 см.
Также относятся к прикрепленному бентосу. Отличие – широкое дно
бокала, не имеют цельного минерального скелета, содержат
внутри тела иголочки известкового или кремнистого состава. Губки
расселялись по всему дну океана во все геологические эры,
являются очистителями (фильтраторами) пресных и морских вод,
поглощают различные загрязнители среды. В сохранности могут
быть иголочки, часто находят псевдоморфозу песчано-глинистого
состава. Известковые губки распространены в теплом
тропическом климате, кремнистые губки – в холодном и умеренном
климатах.
Древние животные
типа Мшанки относятся к морскому бентосу и
образуют колонии трубочек диаметром 1 мм, плотно прилегающие.
Колонии имеют грибовидную форму, похожую на коралловый полипняк,
позднее мшанки приобретают форму водорослей (рис.)
(рис.). Первый расцвет мшанок в карбоне и перми, затем в
кайнозое, сейчас широко распространены во всех морях.
Из типа Кишечнополостных
класс Коралловые полипы (рис.) имеет большое
геологическое значение, поскольку эти прикрепленные колониальные
животные формируют коралловые рифы и острова. Кораллы живут
только в экваториальном климатическом поясе в чистой морской воде с
нормальной соленостью и температурой +20° С на глубинах 20-50 м,
образуя скелет колонии – полипняк. При поднятии морского дна
в полипняке верхние особи кораллов отмирают, а риф наращивается в
глубину. Мощность рифа может достигать до 500 м.
Кораллы образуют известковые
трубочки различного сечения, длины и ориентации. По
этим признакам выделяются несколько подклассов кораллов. Наиболее
древние Гидроидные протерозойские кораллы (подкласс Строматопора)
имели грибовидные плоские колонии, состоящие из волокнистых
горизонтальных трубочек и бугристую неровную поверхность полипняка.
Сечение трубочек менее 1мм.
В раннем палеозое появился
подкласс Хететиды (Волосовидные), у представителей которого
волосовидные трубочки собраны в лучистые агрегаты
(рис.).
Одновременно возникают
кораллы подкласса Табулята (Трубчатые) с сечением трубочек до
1 см (рис.), (рис.). Трубочки
плотно прилегают в полушаровидной колонии. Сечение трубочек пяти- и
шестиугольное (отряд Фавозитиды). Иногда возникают колонии в форме
куста с круглым сечением трубочек, которые соединены перемычками
(роды Сирингопора и Хализитес).
В палеозое появляются
Четырехлучевые кораллы (Ругозы) с кустовидной формой колонии и
круглым сечением труб диаметром 1-2см. Для особей этого подкласса
характерны наружные известковые наросты на трубочках – ругозы
(морщины). Часто встречаются одиночные особи в форме
рога с диаметром труб до 5 см (род Зафрентис, рис.). Одиночные
кораллы спускаются по континентальному склону до глубин 500 м,
прикрепляясь к твердому грунту.
В конце палеозоя эти
подклассы кораллов вымирают, а вместо них в мезозойскую эру
появляются новые подклассы: Шести - и Восьмилучевые кораллы с
более мощными колониями. Шестилучевые кораллы имеют древовидную
форму колонии с круглым сечением труб диаметром до 50 см
(рис.). Колония Восьмилучевых кораллов более сложная, она
состоит из переплетенных горизонтальных и вертикальных труб
диаметром до 1 м и круглым сечением. Расцвет этих кораллов
приходится на кайнозойскую эру.
Из типа Полухордовые
геологическое значение имеет класс Граптолиты. Граптолиты
образуют планктон шельфа тропических морей. Известны в виде
плавающих зонтиков, веточек, формируют кустики и перышки длиной до
50 см. Животные-растения – это тупиковая ветвь эволюции, в конце
силура Граптолиты вымирают. Граптолитовые известняки и сланцы
встречаются в раннепалеозойских отложениях (рис.).
Животные типа Плеченогие
(Брахиоподы) обитали в мелководной зоне теплых морей палеозойской
эры (известно до 10000 видов). Образуют морской прикрепленный
бентос в мелководной, прибрежной и лагунной зонах. После отмирания
формируют брахиоподовые известняки. В мезозое их количество
уменьшается, в кайнозойскую эру начали возрождаться, сейчас
существует до 200 видов.
Брахиоподы имеют
двустворчатую раковину размером от 1 до 10 см. Верхняя
створка крупнее нижней, симметричная. Вдоль средней линии створок
находится углубление (синус) и выпуклость (седло). Замок раковины
переходит в плечи – горизонтальную линию (рис.). Выдвигалась
хрещевидная ножка, которой плеченогие прикреплялись к грунту. Могут
жить в тропическом и умеренном климате.
Тип Моллюски – самый
распространенный из беспозвоночных. Геологическое значение имеют
три класса – Головоногие, Брюхоногие и Двустворчатые моллюски.
Моллюски образуют второй по численности тип беспозвоночных после
Членистоногих, насчитывающий свыше 100000 современных и столько
же ископаемых видов.
Самый древний класс –
Головоногие моллюски. Окаменелости Головоногих встречаются во всех
породах с кембрийского периода. Головоногие испытывали расцвет в
палеозое (до 800 родов), активно плавали в морях
(нектон), это хищники палеозойских морей. Остатки известкового
скелета находят во всех глубоководных породах теплого моря. Скелет
имел дисковидную или палочковидную форму (рис.). Первый расцвет в
палеозое (палочковидные длиной до 3 м), второй – в мезозое
(дисковидные с диаметром камеры 1-3 м). В конце мелового периода
Головоногие с минеральным скелетом вымирают.
Класс Брюхоногие моллюски
образует известковую раковину, завитую в одном направлении
размером 1-10 см с наружной красивой скульптурой.
Брюхоногие моллюски относятся к медленно передвигающемуся бентосу,
хищники морского дна (рис.). Эти беспозвоночные
обитают чаще в восстановительной среде болот, пресных лагун,
прибрежной, мелководной и умеренной зон моря, приспосабливаясь к
изменению давления и температуры воды в тропическом, субтропическом
и умеренном климатах. Брюхоногие моллюски появились в кембрии,
расцвет в мезозойскую эру и продолжается в кайнозое.
Беспозвоночные класса
Двустворчатые моллюски имеют раковину из двух асимметричных створок
размером 1-15 см. В отличие от типа Брахиоподы у раковин нет
плечей, синуса и седла, раковины покрыты асимметричной скульптурой
(рис.). Двустворчатые моллюски зарываются в ил, являясь
показателями рыхлого грунта, обитают в мелководной и прибрежной
зонах моря, озерах и лагунах. Встречаются в пресной и слабо соленой
лагуне, озерах и реках на континенте. Обитают в окислительной среде
в условиях тропического, субтропического и умеренного
климатов. Ископаемые окаменелости Двустворчатых моллюсков
известны с палеозоя, в мезозое и кайнозое начинается расцвет жизни,
в кайнозое, особенно в четвертичный период, широко
распространены.
В глубоководных отложениях
палеозойского возраста встречаются окаменелости Головоногих
моллюсков, Трилобитов и Иглокожих (рис.), (рис.),
(рис.), (рис.).
Тип Членистоногих является
самым распространенным, однако у них минеральный скелет
формировался только у класса Трилобиты, который имеет важное
геологическое значение (рис.). Предки Трилобитов
известны в протерозое, расцвет – в раннем палеозое. В начале
девона Трилобиты вымирают (рис.). Они относятся к
ползающему хищному бентосу палеозойских морей, отпечатки их
панцирей сохраняются в глубоководных породах. Трилобиты –
показатели твердого грунта и холодной воды океана.
Тип Иглокожие распространен
на дне тропических морей, так как эти беспозвоночные имеют защиту
- на минеральном известковом скелете есть иглы.
Иглы в сохранности не встречаются, но на скелете виден
рисунок игл. Иглокожие живут в умеренной и
глубоководной зоне морей, образуя придонный нектон. Они
появились в раннем палеозое, расцвет в позднем палеозое и мезозое,
далее минеральный скелет у представителей этого типа
исчезает.
Геологическое значение имеют
три класса: Морские пузыри, Морские лилии, и Морские ежи.
Морские пузыри имели округлую овально-шаровидную известковую
раковину до 15 см с сетчатым рисунком (рис.), придонно плавали
вдоль континентального склона и глубже. Встречаются окаменелости в
отложениях с ордовика по девонский период (рис.) . Морские лилии –
животные-растения, имеющие известковый панцирь, которые обитали на
континентальном склоне. В сохранности встречаются отпечатки стебля
и венчика (щупалец) в известняке. Морские ежи – бентосные подвижные
иглокожие, имеющие в палеозое шарообразную форму, в
мезозое – сердцевидную с плоскостью симметрии (рис.).
Известковый панцирь украшен скульптурными выростами (следы
прикрепления игл).
Посмотрите музейную и
учебную коллекции окаменелостей беспозвоночных животных, найдите
представителей изучаемых типов и классов, установите состав
минерального скелета и географические условия обитания. Из
таблицы исторического развития беспозвоночных выпишите время
появления и расцвета каждого типа.
|
