УЧЕБНИК ПО ПАЛЕОБОТАНИКЕ

Янтарь и уголь как формы сохранения ископаемых растений. Обугливание древних растений

ЯНТАРЬ

Своеобразной формой сохранения растений является янтарь. Это смола древних хвойных, уплотнившаяся и затвердевшая с течением времени. Сам янтарь, хотя и представляет продукт жизнедеятельности растений, не может служить материалом для изучения выделившего его растения. Однако в янтаре сохраняются прилипшие к смоле кусочки древесины, листьев, а иногда и целые цветки. Ткани растения в янтаре не сохраняются, но форма передается с исключительной детальностью.

Всемирно известное месторождение янтаря в отложениях олигоцена близ города Калининграда (г. Янтарный) дало уникальные остатки разнообразных насекомых, пауков, а также лишайников, мхов, листьев наземных растений и даже цветка орхидеи.

Очень интересны многочисленные включения янтаря в углях пермского возраста на одном из угольных месторождений Китая. Вообще же промышленные месторождения янтаря очень редки.

ОБУГЛИВАНИЕ

Одной из наиболее распространенных форм сохранения растений является уголь. Уголь — горная порода, образовавшаяся из различных растений с примесью минеральных (глинистых) частиц. Эта примесь называется зольностью угля. Уголь может содержать до 40% минеральных примесей (зола). При более высоком содержании этих веществ порода носит название углистой (углистая глина, углистый песчаник и др.).

Угли, образовавшиеся преимущественно из наземных растений, называются гумусовыми (гумолиты); при значительном участии водорослей и остатков животных организмов формируются сапропелевые угли (сапропели- ты). Между гумусовыми и сапропелевыми углями существуют многочисленные промежуточные звенья.

Для сапропелитов характерно высокое содержание водорода (до 12%), обусловливающее большую, чем у гумолитов, калорийность.

Угли, как это легко заметить по их внешнему виду, представляют собой горную породу сложного состава. Первой обратила на это внимание английская исследовательница Мария Стопе. Она выделила составные компоненты углей (ингредиенты), отличающиеся друг от друга по блеску, излому, химическому составу и происхождению. Составные части углей нельзя уподобить минералам, так как свойства их не остаются постоянными.

Первый ингредиент носит название фюзен (от фу- зус — веретено, что относится к форме составляющих его клеток). Образует в угле линзы, соответствующие обломкам древесин, или примазки на поверхности напластования, реже целые прослои или пласты. Фюзен напоминает древесный уголь: он черного цвета, волокнистого строения с шелковистым блеском. Под микроскопом видно, что фюзен состоит из полых внутри клеток с хорошо сохранившимися стенками. По сравнению с другими ингредиентами обеднен летучими веществами. При сухой перегонке образует порошок и потому является вредной примесью в коксующихся углях. Фюзен образуется преимущественно из древесины в условиях относительно слабой увлажненности, когда почва не покрыта постоянным слоем воды.

Второй ингредиент — кларен (от кларус — светлый, блестящий)—составляет в пластах угля прослои, иногда значительной мощности, выделяясь наиболее сильным блеском и раковистым изломом. Кларен состоит из разложившихся клеток растительных тканей, называемых гелифицированным веществом. Иногда в нем встречаются различимые только под микроскопом обрывки тканей, сохранивших клеточное строение. Кларен богат летучими веществами и играет важнейшую роль в процессе коксования.

Третий ингредиент называется дюрен (от дурус — твердый). Он часто слагает довольно мощные прослои или целые пласты угля. Блеск дюрена слабый смолистый. Под микроскопом можно видеть, что основная часть в дюрене не имеет клеточной структуры, так как стенки клеток полностью разложились (гелификация). В этой массе погружены мелкие остатки растений, сохранивших свою структуру: зерна спор и пыльцы, кутикула, кусочки фюзена и пр. Дюрен образуется в спокойных водоемах при длительном разложении растительной массы, куда постоянно сносятся свежие остатки растений. По свойствам дюрен близок к кларену.

Четвертый ингредиент — витрен (от витрус — стеклянный), как правило, образует только небольшие хрупкие линзы с сильным блеском. Клеточная структура в витрене полностью отсутствует, что объясняется глубокой гелификацией исходного материала. Нередко витрен формируется из мелких стволов деревьев, погруженных в глинистую породу. В этом случае внешняя форма ствола сохраняется, а внутренняя структура клеток полностью уничтожена. Витрен образуется при полном погружении растения в воду. Он богат летучими веществами и обычно малозолен.

Перечисленные ингредиенты не исчерпывают состава всех углей. После работ М. Стопе стали выделять дополнительные составные части, встречающиеся во многих разновидностях углей.

Составные части могут содержаться в самых различных сочетаниях, что приводит к громадному разнообразию типов углей. Это разнообразие усугубляется и тем, что свойства углей, как и других осадочных пород, изменяются в зависимости от процессов метаморфизма. По степени метаморфизма выделяются несколько стадий превращения растительного вещества, которые характеризуются различными химическими свойствами.

Торф. Порода, состоящая из различимых простым глазом фрагментов растении — стеблей, листьев, корней, кусочков древесины. Торф окрашен в желтый, бурый или коричневый цвет. Легкий, при высыхании легко рассыпается. Образуется из остатков растений в болотах. Под влиянием процессов брожения и воздействия микроорганизмов растительная масса перегнивает и превращается в торф. Если залежи торфа перекрыты слоем породы, он проходит процесс диагенеза, выражающийся в дегидратации и увеличении относительного содержания углерода. При этом деятельность аэробных бактерий прекращается. Свойства торфа изменяются, и он постепенно превращается в бурый уголь.

Бурый уголь. Порода землистого строения, бурой или черной окраски. Ингредиенты не всегда четко выделяются. Черта на фарфоровой пластинке бурая. Смола и гуминовые вещества еще жидкие, чем объясняется интенсивное окрашивание щелочных растворов. Под воздействием бокового сжатия, вызываемого складкообразованием, бурый уголь теряет летучие вещества и воду, уплотняется и переходит в каменный уголь.

Каменный уголь. Порода плотная, часто с сильным блеском, цвет черный или серовато-черный, черта на фарфоровой пластинке черная, иногда зеленоватая. Смолы твердые, при нагревании способны плавиться и спекаться. При дальнейшем давлении и нагревании теряет летучие вещества и превращается в тощий уголь и антрацит.

Антрацит. Плотный, серо-стального цвета, с металлическим блеском. Антрацит на воздухе почти не горит, для его сжигания требуется кислородная струя. В условиях высокой температуры, главным образом под воздействием магмы, превращается в графит.

Графит. Плотный, с жирным блеском, состоит из чистого углерода, лишен способности возгораться и поэтому не является каустобиолитом.

Все перечисленные типы углей соединяются промежуточными разностями, образуя непрерывный ряд.

Для накопления растительного вещества и формирования угольных залежей требуется целый ряд географических и геологических предпосылок. Прежде всего необходимо наличие болотной растительности в условиях непрерывной смены поколений растений взамен отмирающих, что может осуществляться только при постоянном прогибании области осадконакопления. Растительный материал может накапливаться двумя путями: автохтонным, если растения подвергаются процессу углефика- ции на месте своего обитания, и аллохтонным, когда растения переносятся реками и захороняются вдали от зоны, где они росли. Автохтонное накопление дает более надежные и выдержанные пласты угля. Для аллохтонных углей характерна линзовидная форма залегания пластов с резким выклиниванием по простиранию.