Четвертичной толщи

Палеонтологические методы заключаются в изучении останков (или отпечатков) живых организмов и подразделяются на две группы: палеофлористические (палеоботанические) и палеофаунистические (палеозоологические). Залегающие в горных породах окаменевшие органические останки называются фоссилиями (от латинского fossilis – ископаемый). Совокупность, или комплекс органических останков, содержащихся в породе, называется ориктоценозом (от греческих oriktos – ископаемое, kenos – общий).

Анализируя возможности применения палеонтологических методов для стратиграфии квартера, необходимо иметь в виду следующее. Изучение окаменелостей, найденных в дочетвертичных слоях, позволяет весьма точно оценить время их накопления – в первую очередь, благодаря обнаружению руководящих организмов, то есть используя биостратиграфический принцип. Вместе с тем, для четвертичных отложений такой подход оказывается неприемлемым. Обусловлено это малой продолжительностью квартера в целом и, тем более, входящих в его состав ледниковых и межледниковых эпох – на Земле попросту не успевали возникнуть и широко распространиться новые, руководящие виды. Поэтому главная цель изучения фоссилий в четвертичной геологии – восстановление не единичных организмов, а целых ассоциаций, в силу чего в геологии квартера принято выделять фаунистические и флористические комплексы. Анализ этих комплексов позволяет достаточно уверенно определить палеоклиматические условия того времени, когда обитали данные организмы. Следовательно, палеонтологические методы поставляют информацию для палеогеографических и палеоэкологических реконструкций. Поскольку в разные отрезки квартера на Земле обитали разные комплексы организмов, то появляется возможность произвести стратиграфическое расчленение четвертичной толщи – но уже на базе климатостратиграфического принципа (смотри также радел “Принципы и методы стратиграфии квартера”).

В разрезе четвертичных отложений наблюдается чередование отложений, накопившихся ледниками в холодные этапы, с озерными, болотными, аллювиальными и прочими, содержащими органику породами, возникшими в теплые межледниковые этапы. Осадки гляциальные являются переотложенными и палеонтологически немыми – обнаруженные в них фоссилии не позволяют оценить возраст пород. Поэтому пролить свет на развитие природы в отдаленном прошлом могут лишь отложения теплых этапов развития, а также породы, сформировавшиеся во время оледенений, но за пределами распространения глетчеров. Необходимо подчеркнуть, что главными источниками знаний о развитии природы в квартере служат межледниковые горизонты.

Палеофлористические методы, в свою очередь, разделяются на две группы: изучения микрофоссилий (пыльцы, спор и водорослей) и макрофоссилий (плодов, семян и отпечатков растений). Их применение базируется на том, что даже малейшие колебания климата отражаются в составе растительных останков

Палеопалинологический метод (споро-пыльцевой) имеет исключительное значение для стратиграфии квартера по той причине, что устойчивые ко внешним воздействиям споры и пыльца присутствуют практически во всех генетических типах отложений. Именно споро-пыльцевой анализ лежит в основе всех новых стратиграфических схем квартера Беларуси. Суть метода заключается в том, что из слоя берется образец отложений, и из него выделяются споры и семена. Затем определяют палинологический спектр – видовой состав растительности и процентное содержание зерен пыльцы или спор каждого вида. Таким образом, спектр характеризует растительность, а значит и климат того отрезка времени, в котором накопился данный слой. При отборе серии образцов – снизу вверх по всему горизонту – получают сведения о динамике растительности за соответствующее время. Результаты анализов графически изображаются в виде палинологических (споро-пыльцевых) диаграмм, поставляющих информацию и о смене климатических условий. Примеры палинодиаграмм приведены в последующих разделах пособия (рис. 25, 27, 30). Сумма палинологических спектров дает палинологический комплекс, отличающийся для каждого межледниковья плейстоцена. Лучше всего пыльца и споры сохраняются в торфе, сапропеле и других органогенных породах.

Палеокарпологический метод опирается на изучение плодов и семян покрытосеменных растений, захороненных в четвертичных отложениях. Его стратиграфическая роль гораздо ниже, поскольку такие останки сохраняются плохо, а количество диагностических признаков у них обычно невелико. Для исследований этим методом наиболее пригодны осадки болотные и озерные.

Диатомовый метод базируется на изучении кремневых панцирей диатомовых водорослей, обитающих как в пресных, так и в соленых водах. Возможности его применения в стратиграфии обусловлены тем, что кремневые створки прекрасно сохраняются и пользуются широким распространением, а сами диатомеи не только быстро эволюционировали, но и чутко реагировали на смену природных условий.

Палеофаунистические методы опираются, в первую очередь, на исследование экологически обусловленных комплексов животных. Чаще всего в четвертичной геологии изучают останки млекопитающих, моллюсков и планктонных организмов.

Изучение останков млекопитающих разделяется на исследование останков крупных и мелких наземных животных.

Маммологические методы посвящены исследованию останков крупных млекопитающих. Животных плиоцена и квартера объединяют в фаунистические комплексы, состав и время обитания которых рассматривались ранее. Наибольшее количество останков содержится в русловом аллювии равнинных рек, овражно-балочном пролювии, карстовых полостях. В большинстве случаев фоссилии представлены разрозненными костями, причем возрастная датировка отложений по ним почти невозможна, поскольку велика вероятность, что кости переотложены. Находки целых скелетов приурочены к торфяникам, а в многолетнемерзлых породах иногда обнаруживаются и туши животных.

Микротериофаунистические методы позволяют изучать мелких млекопитающих (грызунов, насекомоядных и др.). Эти останки встречаются несравнимо чаще, нежели кости крупных животных, и приурочены к тем же типам отложений. Из-за малых размеров, кости грызунов быстро разрушаются, поэтому сохранность фоссилий обычно низкая. Наибольшее количество пригодных для изучения находок представлено зубами, уцелевшими благодаря прочному покрову эмали.

Изучение раковин пресноводных моллюсков, производимое с помощью малакофаунистических методов, также предполагает выделение комплексов ископаемых моллюсков. Успешнее всего такой анализ применяется в климатостратиграфических и палеогеографических целях. С его помощью изучены разрезы лессовых пород, содержащие погребенные почвы – доказано, что климат времени накопления лессов был гораздо суровее климата этапов почвообразования.

Остракодологический анализ используется в климатостратиграфических целях при расчленении как континентальных, так и морских отложений. Остракоды – мелкие ракушковые рачки, тело которых заключено в двустворчатую роговую или известковую раковину. Обитают они как в пресных, так и в морских водах, наибольшее количество останков приурочено к отложениям озерным, шельфовым и лиманным, а также к старичному и пойменному аллювию. Остракоды отличаются широким географическим распространением, и обладают высокой чуткостью к изменению окружающих условий – их изучение позволяет выявить колебания температур и солености, глубины и динамики вод.

Фораминиферовый анализ также используется для климатостратиграфии четвертичных пород. Метод применим только к морским осадкам, поскольку фораминиферы (или корненожки – морские бентосные или планктонные животные, обладающие известковой раковиной) не встречаются в пресных водах. Фораминиферы служат индикаторами температуры и солености вод, содержания растворенного кислорода, глубины бассейна.

Примерно по тому же принципу, что и палеонтологические методы, используют палеопедологический метод, посвященный изучению погребенных почв. Ископаемые почвы отражают всю совокупность природных условий времени своего формирования, следовательно, по ним можно производить палеоклиматические реконструкции. Наиболее эффективно палеопедологический анализ применяется в изучении лессовых пород.

2. 1. 2. Палеомагнитный и изотопно-кислородный методы