ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

Физико-химический аспект типовой фоссилизации

 На материале культуры водорослей и из океанических осадков изучались кокколиты одного биологического вида. При переходе этих скелетов в ископаемое состояние происходит диффузионное выравнивание концентрации дефектов по объему кристаллитов, исходная периодичность в 100 нм реальной структуры исчезает. При этом возрастает устойчивость скелета к растворению: при исходной структуре собственно растворение кокколита сопровождается его распадом на субколлоидные частицы, в роли которых выступают блоки с пониженной концентрацией дефектов. Эти блоки растворяются медленнее и остаются после того, как кокколит перестает существовать в качестве единого твердого тела. Фактическая устойчивость скелета как морфологически опознаваемой структуры контролируется блоками с повышенной концентрацией дефектов, а они при фоссилизации исчезают. Подчеркнем, что такое повышение устойчивости к растворению является чисто твердофазным процессом и не имеет ничего общего с другим процессом - иногда наблюдавшимся химическим замещением кальцита. Все сказанное продемонстрировано как в прямых опытах, так и в модельных экспериментах [253].

Другая важная закономерность, сопровождающая переход скелета в ископаемое состояние, связана с полным или частичным (в зависимости от места нахождения) разрушением органической части скелета. В тех случаях когда матрица разрушается полностью, происходит нарушение исходной структуры и соседние кристаллиты непосредственно срастаются; идет медленный процесс, который в некотором роде аналогичен методу спекания порошков в высокотемпературной технологии.

При частичном разрушении матриц тонкая молекулярная структура меняется, происходит обугливание органики, ее дубление. Правда, процесс является статистическим, некоторая доля молекул может сохраняться и в первичной форме [1422]. Ясно, что в прижизненном состоянии система органических структур скелета, система "обволакивающих пленок" должна функционировать как своеобразная система подводящих каналов; в противном случае кристаллы просто не смогли бы вырасти.

При переходе скелета в ископаемое состояние такая "система каналов" исчезает или теряет работоспособность, из-за чего во много раз снижается скорость обменных химических реакций (как следствие изотопно-обменных процессов). Причем, как показали прямые эксперименты, эффект проявляется во много раз сильнее там, где органические структуры сохраняются. Они сохраняются в обугленном виде, а в такой форме соответствующие пленки служат дополнительными границами раздела, снижающими скорость диффузии в твердом теле, по сравнению с прижизненной ситуацией все зеркально меняется с исключительной точностью.

Две указанные закономерности фоссилизации имеют как бы внутреннюю по отношению к скелету физическую природу, а потому реализуются в очень разных геологических условиях. К этому может добавляться много частных процессов, специфичных для условий того или иного местонахождения. Достаточно ясно, что рассмотренные закономерности имеют значение не только для кокколитов. Но очевидно и обратное: на этом уровне между скелетами разных организмов должны существовать тонкие различия. Становится хотя бы в принципе понятным, почему в одних и тех же условиях скелеты разных организмов сохраняются в химическом смысле неодинаково - сам факт этого общеизвестен (разумеется, речь идет о скелетах с одинаковым составом минеральной части).