زمین شناسی جغرافیا ومحیط زیست

میکرو فسیلها به عنوان یک منشا رسوب

اگرچه درشت زیستورانبه ویژه مرجانها وجلبکهای آهکی نقش عمده ای درتشکیل سنگها بازی می کننداما ریز جاندارانعامل اصلی تشکیل دهنده ی رسوبات متنوع ترو ضخیم تری می باشند.بقایای هردوی آنهادر رسوبات تجمع یافته و افزون بر اینموجودات زندهبه ویژه ریز زیستورانبه طور غیر مستقیم نیز در سنگ زایی شرکت می کنند که چگونگی آن کمتر مطالعه شده است.

1.سنگ زایی ازراه انباشت زیست آوارها

زیست آواربه هر باقیمانده ی زیست زادی گفته می شود که در اجزای سنگهای رسوبی قرار می گیرد.این بقایاممکن است مینرالیزه شده یا نشدهویا قطعه قطعه باشند.

رسوبگذاری زیست آواری

در محیط های کنونی مثالهای زیادی از رسوبگذاری زیست آواری وجود دارد.بزرگترین آن,رسوبگذاری بر روی بستر اقیانوسهاست.در این محیط,بقایای ریز جانداران پلانکتون از آبهای سطحی به صورت ریزشهای پیوسته بر روی بستر اقیانوس ریخته می شود.اگر بستر حوضه بالای عمق موازنه ی کلسیت(CCD)باشد,اسکلتهای آهکی حل نشده و به صورت لجن متشکل از کوکولیت و روزن داران پلانکتون تجمع می یابند.در زیر عمق موازنه ی کلسیت,اسکلتهای آهکی ناپدید شده ولذا تجمعی از فروستولهای دیاتومها و پیوسته های رادیو لر حاصل میشود.لجنهای آهکی وسیلیسی,دو سوم بستر اقیانوس را میپوشانند.(شکلهای14-1و2)

یک میلی گرم از لجنهای سیلیسی,دارای هزاران پوسته ی رادیو لر,یا صدها هزاران فروستول دیاتوم است.در هر1000سال, حدود10کیلوگرم لجن سیلیسی در هر متر مربع از بستر اقیانوس رسوب می کند.این مقدار,برای رسوبات آهکی در2500متری به20کیلومتردر متر مربع میرسد.میانگین سرعت رسوبگذاری لجنهای سیلیسی در اقیانوس اطلس,در حدود 4تا5میلی متر درهر 1000سال و برای لجنهای آهکی5تا20میلی متر برآورد شده است.فشردگی حاصل از این رسوبگذاری,در حدود 20تا40درصدحجم اولیه است.

در برخی مکانها,رسوبگذاری زیست آواری در محیط های نریتیک نیز دارای اهمیت زیادی است.ماسه های احاطه کننده در ردیف های مرجانی,متشکل از پوسته ی روزن داران(8تا10درصد),قطعات کوچک کفه های نرم تنان (10درصد) , مرجان(25تا30درصد),تالوس جلبک های قرمز کورالیناسه(25تا30درصد)وبلور های آراگونیت مشتق شده از تالوس هالیمدا ودیگر جلبکهای ادوتاسه(18تا30درصد)است.

در دریاچه ها رسوبگذاری زیست آواری بسیار معمول است.در برخی موارد,انباشت فروستول دیاتوم ها,رسوبی را تشکیل می دهد که به دلیل استحکام وشکل خاص,به آن((نمد آلی))میگویند.در دیگر دریاچه ها تجمع کلونیهایbotryococcus تشکیل گلهای چسبناک یا ساپروپلها را میدهد که غنی از مواد آلی بوده وپس از از دست دادن آب,به ساپروکلها,تبدیل می شوند که دارای استحکام کشسان است. 

رسوبات زیست آواری قدیمی

انباشتهای رسوبی مانند آنچه در بالا ذکر شد,در سری های رسوبی قدیمی نیز یافت می شود.جالبترین مثال,دیاتومیتها هستند

(که پیش از این,کیزلگور  یا تریپولینیز گفته میشد.)دیاتومیتها سنگهای سیلیسی نرمی بوده که منحصرا از فروستولهای دیاتومها تشکیل شده اند.این فروستولها ,هم به صورت کامل وهم به صورت شکسته در کنار یکدیگر فشرده اند. ضخامت این سنگ میتواند زیاد باشد ودر بعضی جاها به صدها متر برسد.

دیاتومیتها سنگهای سبک,نرم وسست وشکننده ای بوده که چگالی آنها در حالت خشک به5 ر0 میرسد.تراوایی وتخلخل(بیش از 80درصد)قابل توجه خود را مدیون اندازه ی کوچک فروستولها ونیز فضای بین آنها(در صورت عدم وجود سیمان)هستند.به دلیل این که دیاتومیتها قادر به نگهداری ناخالصی های(مانند باکتریها وکلویید ها)کوچکتر از2ر0میکرون هستند در صنعت برای تصویه ی نوشیدنی ها,دارو ها وفاضلاب وغیره به کار میروند وبدین منظور,سالانه در حدود 2میلیون تن از آن استخراج می شود.تولید کنندگان اصلی دیاتومیت,آمریکا,شوروی سابق وفرانسه می باشند.

بسیاری از آهک های دانه ریز,اعم از سست یافشرده,که در زیر میکروسکوپ نوری همگن به نظر میرسند , در SEM انباشت میکرو فسیلها را نشان می دهند.این میکریتهای زیست زاد را نانو آگوریت (از وايه ی یونانی Nanoو agora=اجتماع)می نامند.((آمونیتیکو روسو))و((ماجولیکا))مزوزوییک ایتالیا,تقریبا به طور کامل از نانو کونوس تشکیل شده اند. ماده ی چسباننده ی این گل سفیدها,ذرات کلسیت تک بلوری هست که بسیار کوچک(1ر0تا5ر2میکرون)وبدون لبه های تیز است.این بلور ها موضوع بسیاری از بحثهاست(شکل14-3)

بسیاری دیگر از سنگها,که به طور کامل از میکرو فسیل تشکیل نشده اند,دارای مقادر زیادیر از آنها در سیمان خود هستند که ترکیب متنوعی دارد:

*میکریتی یا اسپارتی در سنگ آهک های مختلف بیو میکریتها,بیو اسپاریتها و لوماشلها که دارای روزن داران بزرگ می باشند.

* آرژیلی در مارنهای میکرو فسیل دار.

* سیلیسی در رادیو لاریتها(ژاسپرها و لیدینها) واسپونگولیتها(یا گیز ها)

* فسفاتی در برخی فسفریتها

* کربنها وآریخت در برخی زغال سنگهای با منشا مختلف,ساپروپلی(زغال سنگهای کنل,بوگهدها)یاچوبی-سلولزی(برخی زغال سنگها)

2.سنگزایی ازراه تمرکزموادآلی آریخت

تمرکز مواد کانیایی شده

سیمان سیلیسی رادیولاریتها یااسپونگولیتها,ممکن است-دست کم تا حدی-از رها شدن سیلیسی حاصل شود که در نتیجه ی انحلال پوسته ی رادیولر ها و اسپیکول اسفنجها بر بستر در یا ویا در طی دیاژنز رسوبات به وجود آمده باشد.

این احتمال در مورد سنگهای دیگر نیز وجود دارد.مقایرت بین وجود مقادیر فراوان بلور های آراگونیت مشتق شده از جلبکها در رسوبات حاره ای کنونی و نبود کامل در آهکهای کنار ریفی قدیمی,شگفنت انگیز است.آراگونیت ناپایدار,باید حل شده و سپس به شکل پایدار سیمان کلسیتی رسوب کرده باشد.چنین دلیلی رانیز میتوان به عنوان پاسخی برای این سوال که چرا رسوبات فسفاتی  از داینوسیستها بسیار غنی می باشند,به کار برد.دینوفلاژله ها نیز چنین نقش سنگزایی مشابهی داشته اند.بهاین ترتیب که در ابتدا در سلولهای خود فسفر را متمرکز کرده و سپس بعد از تجزیه ی پرتو پلاسم آنها,فسفر بر روی بستر دریا آزاد شده است.

بدین ترتیب دیده می شود که سهم موجودات در سنگزایی ,صرفا محدود به عرضه زیست آوار نیست.جانداران,به ویژه ریز زیستوران,عناصر شیمیایی راکه کم و بیش در محیط اطراف حل شده اند(مانندCa,Si,Mg,P,Fe)انتخاب کرده ودر خود تمرکز می دهند وهنگامی که این موجودات میمیرند,این عناصر آزاد شده وبه رسوبات اضافه میشوند.

تمرکز مواد آلی:سنگهای کربن دار

هیچ شکی وجود ندارد که همه ی سنگهای کربن دار,منشا زیستی دارند.تجزیه و تحلیل سنگ نگاری زغال سنگ(بااستفاده از مقاطع نازک یا ستوه صیقلی مشاهده شده در نور بازتابی در زیر میکروسکوپ فلز نگاری در زیر روغن) چیز هایی مانند هاگ,بقایای کوتیکول برگ,قطعاتی از بافتهای ترشح شده و رشته های چوبی,دیواره ی سلول های اسکلرشیماتوس,اسکلرتیای قارچی و غیره را نشان می دهد.این میکرو فسیلها در زمینه ای از ویترینیت(یک ماده ی همگن آریخت که در نور بازتابی خاکستری و در نور گذری سرخ است)قرار دارد(شکل14-4)ونشان می دهند که منشا زغالسنگ,ناشی از تجمع گیاهان زمینی در یک محیط دریاچه ای بدون اکسیژن است.ویترینیت,باید از تجمع محلولهای کلییدی مشتق شده از تجزیه ی ناقص سیتو پلاسم ودیواره های سلولزی,ناشی شده باشد.کل زخایر زغالسنگ جهان,درحدود10¹²*5 تن برآورد  شده است. اگرچه این رقم شگفت انگیز به نظر میرسد,اما تنها چیزی در حدود یک هزارم اجزای آلی موجود در سنگهای رسوبی می باشد.تجزیه و تحلیل پالینولوژیکی نشان می دهد که این مواد در سنگهای رسوبس به شکل کروژن

می باشند.اجزای آلی غالب در زغالسنگهای ساپروپلی,بخش مهمی از سنگهای تیره بیتومیتیرا,اعم از آهکی(مانند آهک های نواری کیمریجین)اوربینو¹ یا آرژیلی(مانند شیلهای سیاه پالئوزوییک آمپلیت و((کارتون شیستهای)) توآرسین حوضه ی پاریس)تشکیل میدهند. بخشهای آریخت کروژن,از اجزای پروتو پلاسمی که به طور کامل تجزیه نشده اند,حاصل می شوند. فیتو پلانگتونها,به ویژه دیاتومها و داینوفلاژله ها ,نخستین تولید کنندگان اصلی مواد آلی هستند,اما نباید اهمیت  وسهم باکتری ها,زئو پلانکتونها,جلبکهای کف زی و ماهیها را از نظر دور داشت.دیاتومها,به طور ناگهانی وغیر معمول تکثیر می یابند(همان گونه که در دریای آدریاتیک دیده می شوند)و داینو فلا ژله ها,گاهی جریانهای سرخ در دریا و رودی از خون در نیل به وجود می آورند که چگالی آنها به بیش از چندین میلیون در هر لیتر میرسد.این پدیده ها نقش عمده ای در تمرکز مواد آلی در رسوبات بازی میکنند.جمعیت کثیر ریز زیستوران,اکسیژن آب را مصرف وآن را برای نرم تنان,ماهی ها وپرندگان سمی میکنند.پس از مرگ این موجودات,مقادیر زیادی مواد آلی در محیط رسوبی نهشته شده وسرانجام سبب می شود که محیط خالی از اکسیژن گردد.

 نسبت مواد آلی که به درون رسوبات وارد شده وحفظ می گردد,کم بوده واز یک درصد فرا تر نمیرود.اگرچه این فقط جزء کمی از کل میباشد,اما اهمیت حیاتی زیادی برای بشر دارد,چرا که همین جزء کوچک, منشا سوختهای فسیلی ما بوذه وتا حد زیادی تشکیل آنها,مدیون فعالیت های ریز زیستوران است.

3.ارتباط بین سنگ زایی وفعالیت ریز زیستوران

جانداران,از راه فعالیت های مستقیم تر نیز در تشکیل سنگها نقش دارند.جلبکهای پوشش ساز نقش عمده ای در ساختن ریف های مرجانی دارند.به جز برخی موارد استثنایی,نقش روزن داران ثابت,جزئی می باشد.اما با این وجود,در سریهای ائو سن لایه هایی از نولومیت به موزات خطوط ساحلی قدیمی قرار دارد که آنها را می توان ریف به شمار آورد(شکل16-1). استروماتولیتها ساختهای رسوبی لایه ای هستند که از نظر سطح از چندین میلیمتر تا 80متر,واز نظر ضخامت تا حدود 20متر متغیر میباشند.استروماتولیتها درحالت متصل و ثابت,به صورت چینه سان یا ستونی شکل میگیرند(شکل14-5)و هنگامی که به صورت آزاد باشند,به صورت کروی(انکولیتها)در می آیند.در مقطع نازک می توان دید که برخی از این ساختها شامل دسته هایی از لوله های ظریف بوده که نمایانگر غلافهای کلسیتی شده ی جلبکهای رشته ای سبز آبی(سیانوفیتها)میباشند.در بیشتر استروماتولیتها,این ویژگی وجود ندارد و به آنها نهان جلبکی گفته می شود.به هر حال,فرشهای رشته ای سیانوفیتها,مسئل رشد دوره ای استروماتولیت می باشند(شکل14-6)بدین صورت که این شته ها ذرات ریز آواری را به دام انداخته و سپس در نتیجه ی فتوسنتز,سبب رسوب کربنات بر روی آنها میشوند.بنابر این ساختار حاصل,یک ساخت رسوبی زسیتی است که در آن سیانوفیتها تنها هنگامی می توانند حفظ شده و باقی بمانند که غلاف آنها کلسیتی شده باشد.

استروماتولیتها در پرکامبرین فراوان بوده و شاهدی از ظهور اولیه(در حدود3000میلیون سال) سیانوفیتها و اجتماعات

میکرو فسیلهای متنوع می باشد.آنها به طور معمول در پالئوزوییک و ژوراسیک,در محیط های نریتیک دریایی حظور داشته اند.توسعه جلبکهای کاملتر,به ویژه جلبک های قرمز ,به تدریج سبب رانده شدن سیانوفیتها به زیستگاه های کمتر مناسب مانند محیط های مین کشندی ودریاچه ای گردید,تاجایی که تنها 20درصد سیانوفیتهای کنونی در دریا ها زندگی می کنند.اگرچه سیانوفیتها هنوز هم سازنده ی استروماتولیت هستند اما به نظر میرسد ظرفیت کلسیتی کردن غلافهای خود را از دست داده اند واین توانایی,فقط در تعداد کمی از سیانوفیتهای دریاچه ای مانند rivularia,scytonema,schizothriباقی مانده است.

باکتریها(ویاسیانوفیتها)که هم اکنون فعالانه در ارتباط دادن فازهای چرخه های زمین شیمیایی شرکت دارند,در گذشته نیز چنین نقشی را بازی نموده اند.آنها ویژگی های فیزیکو شیمیایی محیط های رسوبی را تغییر داده و سبب به وجود آمدن شرایط مناسب برای تجمع  و حفظ اجزای کانیایی  و مواد آلی میشوند که از راه متابولیسم و نیز از تجزیه ی پرتو پلاسم خود آنها حاصل شده است.نقش سنگزایی آنها در بسیاری از انواع سنگها و کانسنگ های رسوبی آشکار است.برخی از این سنگها و کانسنگهای رسوبی,دارای اشکال کوچک یا شبه باکتریایی هستند که دلالت بر فسیل باکتری دارند,اما رسیدن به نتیجه ی قطعی که آیا آنها واقعا فسیل باکتری هستند,دشوار است.فسیل باکتری ها,در حقیقت به سختی قابل تشخیص است واین امر به دلیل کوچکی اندازه ی (چند میکرون),ریخت شناسی ساده و فراوانی کنونی آنهاست.برخی از شبه باکتری ها ممکن است ناشی از مخلوط شدگی های باکتری های کنونی باشند که یا به صورت معلق و زنده وجود دارند

 و یامرده می باشند.به هر حال,این موضوعی است که باید توسط متخصصان ریز زیستشناسی,زمین شیمی و ریز دیرینه شناسی مورد پژوهش قرار گیرد.

ماخذ:ژراژ بینو،مبانی ریزدیرینه شناسی.ترجمه:ابراهیم قاسمی نژاد.تهران.1382