Принципиальные основы палеонтологического метода в стратиграфии

Биостратиграфия (палеонтологический метод)

Глава 8. МЕТОДЫ РАСЧЛЕНЕНИЯ И КОРРЕЛЯЦИИ ОТЛОЖЕНИЙ

Принцип приоритета и ревизия объема стратиграфических подразделений

Названия стратиграфических подразделений

При разработке региональных и локальных стратиграфических схем и связанном с этим выделении новых подразделений возникают вопросы об их наименовании.

Для обозначения подразделений региональных и местных стратиграфических схем наиболее рационально использовать названия, образованные по географическому признаку. При этом предпочтительно использование названия природных географических объектов (рек, гор и т. п.), неподалеку от которых расположен стратотип данного стратиграфического подразделения.

При выборе наименований для стратиграфических подразделений различного таксономического ранга желательно соблюдать соподчиненность в масштабах географических единиц, используемых в качестве названий (т. е. при переходе от единиц низших рангов к более высшим использовать в качестве наименований более крупные географические элементы)

Нежелательно для стратиграфических схем (кроме сугубо временных) использование наименований, основанных на литолого-петрографических или палеонтологических признаках, или применение в названиях малообъективных и трудноуловимых признаков (окраска, плотность и т. д.).

Рекомендации, приведенные выше, относятся к литостратиграфическим и хроностратиграфическим подразделениям. Для обозначения биостратиграфических подразделений (т. е. зон различных категорий} общепринятой является практика названия их по характерному для зоны роду или виду.

Во всех случаях номенклатуры стратиграфических подразделений следует избегать синонимии (разных названий одних и тех же стратиграфических единиц) и гомонимии (одинаковых названий различных стратиграфических единиц).

 

При проведении границ между крупными стратиграфическими подразделениями и при выборе их названий и уточнении их объема должен применяться исторический подход и принцип приоритета. Последний особенно важен для последних двух.

Следует считать вполне совместимым с историческим принципом внесение разумных корректив при установлении объема и границ ранее установленных крупных стратиграфических подразделений (яруса, отдела, системы) т. к. геологическая наука не стоит на месте.

Не может служить достаточным основанием к изменению названия стратиграфических единиц изменение их таксономического ранга, т. к. в процессе выделения стратиграфических единиц не всегда сразу устанавливается их истинное значение и ранг.

Однако применение исторического принципа должно быть регламентировано, т. к. нельзя бесконечно изменять или расширять содержание ранее установленной стратиграфической единицы. Поэтому в качестве исходных критериев, которые могут быть признаны исходными при ревизии объема, границ и таксономического ранга стратиграфических подразделений признают:

1. Фаунистическую характеристику, какая была дана автором данного стратиграфического подразделения;

2. Его стратотипический разрез.

 


Расчленение — это операции, позволяющие на основании одного или нескольких генетически связанных признаков подразделять осадочную толщу, вскрытую обнажением (естественным разрезом) или скважиной на ряд однозначно определяемых интервалов. Эти интервалы могут быть последовательными, но могут характеризовать и отдельные участки разреза.

Корреляция — это прослеживание установленных стратиграфических интервалов на возможно большее расстояние.

По мере удаления объектов сокращается количество используемых коррелятивных признаков. Главной основой для удаленных сопоставлений остается установление одновозрастности коррелируемых интервалов разреза. Поэтому корреляция в стратиграфии — это установление одновозрастности или возрастных соотношений (моложе/ древнее) сопоставляемых стратиграфических подразделений. Хотя при решении многочисленных задач сопоставления сравнительно близко расположенных частных разрезов под корреляцией часто понимается прослеживание отдельных пачек и слоев независимо от их возраста и степени изохронности.

Расчленение и корреляция разрезов проводятся на основании вещественного и минерального состава пород, их литологической, геохимической характеристики, физических свойств и состава органических остатков.

По отношению к основной задаче стратиграфической корреляции — прослеживанию одновозрастных отложений — все методы подразделяются на прямые (палеонтологический (с оговорками), палеомагнитный и радиометрический) и косвенные (литологический, геохимический, палеогеографический, палеоэкологический, ритмостратиграфический, сейсмостратиграфический и др.), так как результаты применения последних для получения окончательных выводов должны увязываться (сопоставляться) с данными первой группы.

По своему стратиграфическому значению (и, соответственно, применению) главными методами являются литологический (литостратиграфия), палеонтологический (биостратиграфия) и изотопно-радиометрический (геохронометрия). Остальные методы — вспомогательные (производные от главных), в силу ограниченности применения.

В настоящее время, благодаря интенсивным геолого-разведочным работам на закрытых территориях нефтегазоносных бассейнов (сопровождающимся увеличением глубины исследуемых частей разреза) и их продолжениях на внутренних акваториях и шельфе открытых морей, большое значение приобретают геофизические методы стратиграфии и секвенсстратиграфия (sequense stratigraphy).

Биостратиграфия опирается на изучение ископаемых остатков организмов, т. е. на палеонтологию, и использует наряду с геологическими— биологические закономерности. Основу метода составляют общая необратимость эволюции органического мира и быстрое расселение возникающих новых форм, которое происходит, как правило, за меньшие по сравнению с длительностью формирования стратиграфических подразделений отрезки времени и в геологическом смысле протекает практически одновременно.

Внедрение эволюционной палеонтологии еще в прошлом веке сделало геологию наукой исторической и привело к выделению в фанерозое всех стратиграфических подразделений общей категории — от эратем (групп) до ярусов, а в некоторых случаях и до зон.

В основе биостратиграфического метода лежит принцип последовательной смены фаунистических и флористических комплексов, или принцип «фаунистической (флористической) сукцессии», базирующейся на историческом развитии органического мира Земли. Одно из основных положений эволюционной теории — необратимость эволюции — обусловливает главное преимущество палеонтологического метода перед другими методами стратиграфии, которое заключается в неповторимости исторического развития организмов одинаковых форм животных и растений. Другое преимущество— широкое пространственное распространение многих форм и их комплексов, что допускает корреляцию на основе палеонтологического метода разрезов отделенных друг от друга областей.

Объектом биостратиграфических исследований являются:

1. Ископаемые остатки организмов.

2. Толщи осадочных пород, в которых они заключены.

Таким образом, наряду с исследованиями, состоящими из сборов, определения, детального изучения и описания ископаемых организмов, биостратиграфический метод включает в себя изучение распределения ископаемых организмов и среды.

Большое значение при биостратиграфических исследованиях имеют особенности захоронения остатков организмов. Изучение таких особенностей составляет предмет специальной отрасли палеонтологии — тафономии, основателем которой является И. А. Ефремов, известный еще и как замечательный писатель-фантаст.

Палеонтологическим методом осуществляются расчленение разрезов, т. е. выделение в них стратиграфических подразделений, корреляция этих подразделений и обоснование возраста. В итоге разрабатываются стратиграфические схемы, основу которых составляют как стратиграфические подразделения комплексного содержания (палеонтологическое обоснование является определяющим или существенным), так и собственно биостратиграфические подразделения.

При крупномасштабном геологическом картировании биостратиграфический метод используется главным образом для обоснования геологического (относительного) возраста местных стратиграфических подразделений и для корреляции их с подразделениями региональной или общей стратиграфической шкал. Для расчленения отложений этот метод, как правило, используется в сочетании с литологическим методом.

Закономерности эволюционного процесса

Необратимость эволюции. В качестве принципиальной первоосновы использования палеонтологического метода в стратиграфии используется закон необратимости эволюции.71

«Группа, однажды исчезнувшая, никогда не появляется вновь; другими словами, ее существование, пока она вообще сохраняется, не имеет перерывов». Ч. Дарвин.

Прогрессивная72 специализация филогенетических73 ветвей (правило Ш. Депере). Специализация (теломорфоз) означает узкое приспособление к частным условиям существования, при котором связи организма со средой становятся более ограниченными, что вызывает одностороннее развитие некоторых органов и частичную редукцию других. Прогрессивная дифференциация при специализации ограничивается теми частями организма, которые связывают его со своеобразными условиями среды обитания.

70 [тафоС (тафос) — могила; уоцо£ (номос) — закон] — наука, изучающая закономерности и условия захоронения растений и животных и возникновения ассоциаций ископаемых остатков.

71 Смотри «Принцип необратимости геологической и биологической эволюции».

72 Прогресс [лат. progressus] — движение вперед, от низшего к высшему; переход на более высокую ступень развития.

73 Филогения (филогенез) [цгиХц (филэ) — род, племя] — процесс развития всех органических форм в течение всего времени существования на земле.

Отсюда сущность правила Ш. Депере — группа, вступившая в своей эволюции на путь специализации, в дальнейшем развитии будет обычно характеризоваться усилением специализации в ранее наметившемся направлении.

Увеличение размеров тела в филогенетических ветвях («правило Э. Копа—Ш. Депере»74).

Общая тенденция к увеличению размера тела в ходе филогенеза была выявлена в конце прошлого столетия американским палеонтологом Э. Копом на основании изучения развития различных групп позвоночных и была высоко оценена уже в начале XX в. французским палеонтологом Ш. Депере.

Правило увеличения размеров тела в филогенетических ветвях как производное от более общего правила прогрессирующих специализаций, подобно последней, является относительным и реализуется лишь при определенных условиях.

Происхождение новых групп от неспециализированных предков (правила Э. Копа). Суть этого положения в том, что новые крупные группы организмов, особенно выходящие на путь арогенеза (т. е. повышение уровня организации), связанный с общим повышением уровня организации, берут свое начало не от высших представителей предковой группы, а от сравнительно примитивных, неспециализированных.

Проблема неограниченности эволюционного процесса

Эволюция неограниченна. Но в каждом конкретном случае ее направление и ее формы определяются той организацией, той природой организма, которые выработались в длительном процессе эволюции и являются результатом всей биотической и абиотической среды и возможностью их освоения организмом.

Проблема направленности эволюционного процесса

Проблема направленности эволюции еще не получила однозначного решения и требует дальнейшей разработки, хотя имеет первостепенное значение для стратиграфии, в частности для установления геологического возраста и синхронизации отложений по уровню эволюциионного развития отдельных форм. Многие исследователи отмечают факты более или менее синхронного преобразования в разных филогенетических ветвях, но с другой стороны известны случаи, когда сходного или близкого уровня эволюционного развития достигают формы, геологически существенно разновозрастные.

Поэтому, подобно другим закономерностям эволюционного процесса, направленность эволюции в отдельных конкретных случаях проявляется в различной степени, а иногда и полностью маскируется. Последнее обстоятельство, однако, нельзя признать достаточным основанием для отрицания направленности эволюции в целом.

Адаптиогенез и его основные формы

Эволюционный процесс всегда имеет адаптивный характер, обусловленный одним из факторов эволюции — действием отбора. Согласно определению А.А. Парамонова, адаптиогенез должен пониматься как исторический, филогенетический процесс становления и развития приспособлений, характеризующий жизненную форму вида или группы жизненных форм, принадлежащих к конкретным таксонам различного ранга. Адаптиогенез осуществляется под влиянием отбора и проявляется не только в развитии конкретных морфо-физиологических адаптации, но и генетических, которые заключаются в повышении генетического многообразия.

Арогенез. Под арогенезом понимается такой тип эволюционного развития, при котором происходит усложнение организации, поднимающее ее в целом на более высокий уровень. При арогенезе организмы приобретают адаптации не только полезные для существования в занимаемой ими экологической нише, но и создающие возможность выхода этих форм или их ближайших потомков за пределы данной экологической обстановки.

Аллогенез. Под этим названием понимаются преобразования организма, связанные с некоторыми изменениями среды, имеющие характер частных приспособлений и не представляющие узкой специализации. При аллогенезе, являющемся наиболее обычным типом эволюции, не происходит ни значительного усложнения организации, ни ее упрощения. Аллогенез приводит к повышению численности популяций соответствующих видов — к интенсивной внутривидовой дифференциации на подвиды и экологические расы.

Телегенез. Под телегенезом принято понимать особый тип адаптиогенеза, при котором возникает специализация организма, обусловленная переходом от общих условий среды к частным, более ограниченным. При телегенезе происходит одностороннее развитие некоторых органов, сопровождающееся частичной редукцией других.

Гипергенез. Представляет собой переразвитие организма, что приводит к нарушению нормальных его соотношений с окружающей средой. В качестве причины — возможное накопление мутаций дезинтегрирующего значения. Чаще всего проявляется в гигантизме, сопровождающемся диспропорцией и неправильной координацией частей организма.

Катагенез. Этот тип эволюционных преобразований характеризуется регрессивными изменениями, связанными с переходом организмов к жизни в упрощенных условиях среды обитания.

Педогенез (гипогенез). Явление закрепленной отбором наследственной неотении (т.е. достижением личинкой половозрелости и способности к размножению с отпадением взрослой стадии). При неотении происходит более или менее значительная деспециализация, что создает возможность для нового прогрессивного развития в любом направлении.

Неравномерность эволюции

Неравномерность эволюционного процесса, заключающаяся в ускорении и замедлении его темпов, не вызывает сомнений и проявляется как в последовательных стадиях развития одной филогенетической ветви, так и в темпах эволюции различных групп организмов. Наиболее наглядно результат неравномерности эволюции органического мира демонстрируется тем разнообразием уровня организации, которого достигли в современную эпоху отдельные типы животных и растений за длительный период их развития на протяжении фанерозоя.

В проблеме неравномерности эволюции существует два аспекта — неравномерность темпов развития одной группы и неравномерность темпов развития различных групп.