Методи біостратиграфічних досліджень.

За предметом досліджень серед біостратиграфічних методів виділяють: макрофауністичний (вивчає морфологію, систематику, розподіл макрофауністичних решток); макрофлористичний (досліджує макрорештки давніх рослин); мікропалеон-тологічний (вивчає мікроскопічні фосилії).

Мікропалеонтологія – це розділ палеонтології, що вивчає мікроскоп-пічні фосилії, які потребують специфічних методів виділення і вивчення. Виникла мікропалеонтологія завдяки широкому застосуванню в природни-чих науках мікроскопа, який дав змогу виявити і вивчити найдрібніші скам’янілості. Початок методу заклала праця Еренберга “Мікрогеологія”, що вийшла 1854 р. Однак розквіт мікропалеонтології припадає на 30-ті роки ХХ століття і пов’язаний передусім з інтенсивним розвитком нафтогазової геології. Об’єкти вивчення мікропалеонтології численні та різноманітні й охоплюють:

 • мікроскопічні скелети одноклітинних (форамініфери) і багатоклітинних (остракоди, птероподи) тварин; • фрагменти скелетів макрогруп – спікули губок, сколекодонти (щелепи хробаків), луску і зуби риб, конодонти (зубний апарат гастропод) тощо;

• мікрофітофосилії: оболонки одноклітинних водоростей, репродуктив-ні клітини рослин (спори та пилок), фрагменти тканин рослин;

• проблемні рештки – хітинозої, акритархи;

• мікрокопрофосилії – фекалії безхребетних.

Таке різноманіття об’єктів приводить до того, що власне мікропалеон-тологія розділяється на низку дрібних методів, які відрізняються предметом досліджень, а також підходами до їхнього вивчення та способом виділення із вмісних відкладів.

Мікропалеонтологічні дослідження виконують у такій послідовності:

• відбір зразків;

• лабораторна обробка з використанням різноманітних механічних (дроблення), фізичних і хімічних методик для виділення мікрофон-силій із породи;

• мікроскопічне вивчення мікрофосилій для виявлення морфологічної будови і систематичної приналежності та кількісний підрахунок кожного виду або роду в пробі;

• з’ясування діапазону поширення кожного з таксонів у розрізі і виявлення характеру розподілу та категорії таксона (керівний, характерний, фоновий);

• виділення біостратиграфічних зон за подібними асоціаціями таксонів, що простежені в багатьох розрізах.

Мікрофосилії наявні в породах у великих кількостях. Матеріал політаксонний. Крім того, мікрофосилії – це переважно рештки планктон-них пелагічних тварин або рослинні залишки зі значним латеральним поширенням. Усе це зумовлює широке використання мікропалеонтології для:

• детальної стратифікації розрізів;

• як основу для міжрегіональних і глобальних кореляцій;

• зіставлення різнофаціальних товщ.

Особливе місце серед мікропалеонтологічних методів посідає спорово-пилковий – єдиний з біостратиграфічних методів, який використовують для детального розчленування континентальних товщ, зіставлення порід різного генезису, розчленування четвертинних відкладів на кліматостратиграфічній основі.

 

 

Амінокислотний метод

Останніми роками з’явився і активно розвивається новий напрям біостратиграфічних досліджень, а саме визначення абсолютного віку порід за хемофосиліями. В основі застосування викопних органічних молекул для визначення часу їхнього утворення є відкрите ще 1848 р. Л. Пастером явище хіральності – здатності молекул (у тім числі й органічних) існувати в двох дзеркально– антиподних формах (молекули – начебто точні аналоги правої та лівої руки в разі відображення в дзеркалі), які також називають оптичними ізомерами, оскільки вони відрізняються одна від одної тим, що обертають площину поляризації світла, яка через них проходить, у протилежні сторони.

Живій природі властива практично абсолютна хіральна чистота: білки вміщують тільки “ліві” амінокислоти, а нуклеїнові кислоти – тільки “праві” цукри.

Хіральна чистота живої природи означає, що десь на певному етапі еволюції земної речовини відбулося порушення чи повне руйнування дзеркальної симетрії передбіологічного середовища. Те, що початкове середовище мало дзеркальну симетрію (однакову кількість правих і лівих ізомерів), підтверджують багаторічні експерименти, які моделюють синтез органічних сполук (амінокислот, цукрів тощо) в умовах, що імітують добіотичну Землю. У цих експериментах синтезується однакова кількість лівих і правих ізомерів. Хіміки називають такі суміші рацемічними, чи рацематами.

Відомо, що хірально чисті сполуки з часом неодмінно перетворюються у рацемічну суміш. У неживій природі процес рацемізації – довільного перетворення лівих молекул у праві й навпаки – відбувається з деякою сталою швидкістю. Тому за відносним вмістом правих амінокислот у викопних органічних рештках можна досить точно датувати час їхнього утворення.

Найпростіше використовувати метод амінокислотної рацемізації як аміностратиграфічний інструмент, що дає змогу з’ясувати відмінність часу утворення відкладів чи їхню синхронність.

Амінокислотний метод найчастіше використовують для стратиграфіч-ного вивчення четвертинних відкладів. Об’єкт досліджень – мушлі молюс-ків. У разі стандартного аналізу визначають від 6 до 10 амінокислот, що є рештками первинних скам’янілих протеїнів, з яких молюски будували свою мушлю. Під час діагенезу відбувається їхній гідроліз із вивільненням амінокислот. В абіотичному середовищі відбувається процес рацемізації, або перетворення вільних L–амінокислот (лівих) у суміш D–(правих) і L–амінокислот. Численні літературні джерела свідчать, що швидкість рацемі-ації, що визначають відношенням D до L, залежить від молекулярної маси фракції, яка складена із вільних і зв’язаних амінокислот. Кінцеві продукти рацемізації мають найбільші значення D/L.

За відмінностями в значеннях D/L, які вимірюють у фауністичних рештках одного і того ж роду, виявляють амінозони в місцевій страти-графічній серії, на підставі яких виконують аміно-стратиграфічні кореляції. Такі кореляції є основою кінетичних моделей рацемізації, які широко використовують в аміногеохронології. Крім часу (віку викопних решток), на реакцію амінокислотної рацемі-зації впливають такі фактори: температура, родова належність, початковий амінокислотний склад, забруднення та інші фізико-хімічні ефекти діагенезу.

Починаючи з верхнього докембрію й для усього фанерозою палеонто-логічні дані використовують під час виділення й обґрунтування страти-графічних підрозділів різних категорій, однак вирішальне значення вони мають для характеристики загальних і регіональних підрозділів. В обґрунту-ванні місцевих стратонів палеонтологічні дані використовують для визначе-ння відносного віку, доповнення фаціальної характеристики і кореляції з загальними і регіональними підрозділами. І навпаки, за допомогою страто-нів загальної категорії, за їхнім біостратиграфічним вмістом упорядковують місцеві стратиграфічні підрозділи за віком і положенням у загальній шкалі.

Випадки, що ускладнюють застосування біостратиграфічного методу: дискретність розподілу палеонтологічних решток, перевідкладення, фаціальна залежність більшості фауністичних і флористичних груп; явище повторної появи у розрізах, подібних за складом комплексів (рекуренція).

Біостратиграфічний метод застосовують лише для розчленування і кореляції осадових товщ.

 

Палеоекологічний метод

Якщо принципи біостратиграфії (палеонтологічної сукцесії і біострати-графічної кореляції) розуміти буквально (“відклади, що утримують однакові комплекси фауни або флори є одновіковими”, або “одновікові фауни одинакові”), то це може призвести до суттєвих помилок у стратиграфічному розмежуванні й особливо кореляції відкладів. І якщо на початку розвитку стратиграфії таке розуміння можливостей палеонтології в геології сприяло розвитку науки і привело упродовж короткого часу (“золоте двадцятиріччя” – 20-40-ві роки ХІХ ст.) до визначення всіх систем фанерозою, то в разі спроби детальнішого розчленування і кореляції відкладів виявилося, що принципи Доло-Сміта не універсальні. Їхнє одностороннє використання призвело до нагромадження великої кількості помилок, розчарувань у біостратиграфічному методі, поставило під сумнів доцільність застосування палеонтології в геології та до масового згортання палеонтологічних дослі-джень.

Лише в 50-60-ті роки ХХ ст. було усвідомлено, що процес утворення місцезнаходжень викопних фауни і флори набагато складніший. Склад решток відображає не тільки ступінь еволюційного розвитку біоти, а й умови існування організмів, процеси їхнього поховання та фосилізації.

Тому біостратиграфічні принципи повинні працювати лише разом з принципом фаціальної диференціації одновікових відкладів.

Різнофаціальну природу одновікових товщ уперше визначив А. Греслі під час вивчення юрських відкладів Швейцарії (1836). Його первинне формулювання таке: “фації однакового петрографічного і геологічного типу мають подібні палеонтологічні характеристики”. Через 50 років Е. Реневьє уточнив визначення фації, конкретизував концепцію фаціальності. Це дало змогу трактувати принцип фаціальної неоднорідності одновікових відкладів як принцип Греслі-Реневьє. Його визначення таке: одновікові відклади в горизонтальному напрямі фаціально змінюються, що зумовлює суттєві відмінності їхнього літологічного складу і палеонтологічної характерис-тики. Фації утворюються в певних умовах осадонакопичення, що схаракте-ризовані певним комплексом абіотичних (географічних, фізичних, хімічних) і біотичних (екологічні стосунки між організмами) параметрів.

Взаємостосунки організмів із зовнішнім середовищем – живим і неживим – вивчає екологія. Предмет досліджень екології – екосистеми, тобто комплекс організмів і неживих компонентів зовнішнього середовища, що взаємодіють між собою в межах конкретних ділянок земної поверхні. Всі живі істоти залежні від умов зовнішнього середовища й адаптовані лише до певних умов побутування. Дія екологічних правил визначена фундаментальними законами біологічної еволюції – мінливістю, спадко-вістю, природним добором. Для будь-якої екосистеми як тепер, так і в геологічному минулому характерні структурність, енергетика, біотичний кругообіг, тиск відбору і гомеостаз. Кожен вид, як продукт еволюції, займає чітко визначене місце в біосфері. Розподіл живого контрольований абіотич-ними і біотичними чинниками зовнішнього середовища. Тому рештки палеоорганізмів можна сприймати як індикатори певних факторів зовні-шнього середовища і, відповідно, як показники певних фацій. Реконструкцією умов побутування палеоорганізмів займається палеоеко-логія.

Палеоекологія – це наука про взаємостосунки організмів і зовнішнього середовища в геологічному минулому. Її головні завдання:

• з’ясування способу життя вимерлих тварин і рослин;

• визначення взаємостосунків між окремими організмами і типу їхньої взаємодії;

• виявлення ареалів поширення і закономірностей розселення палео-організмів;

• реконструкція умов життя і визначення факторів зовнішнього середо-вища, що контролюють розподіл біоти;

• виявлення змін взаємозв’язків між абіотичними і біотичними чинни-ками по латералі і в часі.

Головною метою палеоекологічних досліджень є всебічний аналіз місценаходжень решток палеоорганізмів для реконструкції умов їхнього життя і відновлення за ними фізико-географічних параметрів геологічного минулого.

Вихідна одиниця в палеоекології – палеоекосистема, тобто комплекс взаємопов’язаних біотичних і абіотичних комплексів, головними серед яких є органічні рештки, сліди і продукти життєдіяльності палеоорганізмів (біотичні компоненти) та вмісні породи (абіотичні). Розподіл біотичних складових у розрізах нерівномірний, переривчастий і відображає певний ступінь еволюційного розвитку біоти, екологічні стосунки, механізми нагромадження, транспортування і поховання залишків палеоорганізмів. Формування місцезнаходжень викопних фаун і флор – складний і багато-гранний процес. В одному місцезнаходженні можуть бути рештки палео-організмів, що за життя існували в різних біотопах. За генезисом викопні рештки розділяють на автохтонні (поховані в межах своїх біотопів) і алохтонні (перенесені з інших біотопів). За автохтонними елементами відновлюють умови існування палеоорганізмів, а алохтонні компоненти відображають процеси транспортування органічного матеріалу і динаміку басейнів седиментації.

Головний напрям застосування палеоекологічного методу в страти-графії – зіставлення різнофаціальних товщ за закономірностями розподілу біоти залежно від чинників зовнішнього середовища.