Együttműködés a Kazak Központi Állami Múzeum és a Magyar Természettudományi Múzeum között
2023.04.28.
Megnyitott a KORTÁRS PALEOLITIKUM című tematikus, csoportos kiállítás
2023.05.10.
Szerző: Szives Ottilia (MTM, Őslénytani és Földtani tár)
„Mélységes mély a múltnak kútja…”, írja Thomas Mann a József és testvérei című műve kezdősoraként. Ez a mondat különösen igaz, ha megpróbálunk betekinteni Földünk történetébe. A földtörténeti idő visszahozhatatlan, az egykori folyamatok, az egyes események láncolatai, ok-okozati összefüggései reprodukálhatatlanok, de kitalálhatóak - mint maga a történelem. A Föld történetét kutató tudomány a földtan vagy geológia, mely mint minden tudományterület, egzakt alapokon nyugszik. Ezen alapok lefektetésében az ősmaradványok kulcsfontosságú szerepet játszottak és az események visszafejtésében a mai napig mással nem pótolható információkkal szolgálnak.
Földünkön a mai napig valahol mindig képződnek kőzetek és nincs okunk feltételezni, hogy a múltban ez ne így lett volna. A kutatók megkülönböztetnek üledékes, magmás és átalakult kőzeteket. A kőzetek képződésük során megőrzik környezetük bizonyos tulajdonságait, vagyis a kőzetek változása reflektál az egykori környezet változására. Földünk története során különböző környezetekben különböző kőzetek képződtek, melyek térben lehatárolható módon a földtörténeti idő egyes szakaszait képviselik.
Az ősmaradványok (más néven kövületek vagy fosszíliák) egy adott környezetben élt egykori élőlények maradványai, melyeket kizárólag üledékes kőzetekben találhatunk. Ezek az egykori élőlények azt adott – tengeri vagy szárazföldi - környezetet kedvelték, ahol éltek, ahol az őket tartalmazó kőzet lerakódott. Megfordítva: különböző környezetekben más és más élőlények éltek, tehát más és más fosszíliákat fogunk találni eltérő környezetben lerakódott kőzetekben. Ez rávilágít a földtörténeti kutatások kettősségére: egyrészt időben vizsgálja a folyamatokat, másrészt ezeknek a folyamatoknak a nyomait (ezek lehetnek fosszíliák, ásványok, geokémiai indikátorok) térben lehatárolható kőzettestekben találjuk meg. Egy ősmaradványkutató, avagy paleontológus olyan kőzetekkel foglalkozik, melyben ősmaradványok vannak.
Összegezve tehát a kőzetek, bennük az egykori élőlények maradványaival a földtörténeti idő dokumentumai, melyekből megfelelő szakértelemmel kiolvashatóak a régmúlt eseményei és az egykori környezeti viszonyok. A geológia mint tudomány tehát nem más, mint nyomozás: alapvető célja Földünk történetének megismerése, az egymást követő folyamatok meghatározása, különböző földtörténeti események láncolatának visszafejtése, azok korának, időbeni egymásutániságának minél pontosabb meghatározása, vagyis Földünk történetének időbeni elhelyezése, geokronológiájának felállítása. Ezt egy millió éves dátumokkal ellátott rétegtani táblázatban, az úgynevezett földtörténeti korskálán ábrázoljuk.
Egy kis földtörténet-történet. Földünk kora mindig foglalkoztatta az embereket. Ma bolygónkat mintegy 4.6 milliárd évesnek gondoljuk, ennek bemutatására a földtörténeti korskálát használjuk. Képzeljünk el egy 46 méter hosszú kötelet, melynek minden centimétere egy millió év. Ebben a léptékben az emberszabásúak megjelenése (nem a modern emberé) az utolsó 2 centiméternél van!
A középkorban, igazodva a katolikus egyház tanaihoz, bolygónkat néhány ezer évesnek gondolták. A kőzetekbe ágyazott, talajban talált csontokat, különös formájú lenyomatokat és kövesedett maradványokat a Vízözön során elpusztult egykori élőlények maradványainak gondolták. Összegyűjtötték a legnagyobb csontokat, fogakat – melyeket sárkányokhoz tartozónak véltek – és a további sárkánytámadások megelőzése céljából városkapuk fölé akasztották őket, ereklyeként őrizték azokat. A XVII.-XVIII. században az amatőr ősmaradványgyűjtés igazán decens hobbivá, főúri hölgyek és urak kedvenc időtöltésévé lépett elő. Ahogy egy-egy amatőr gyűjtő egyre több időt töltött terepi munkával, gyűjtéssel és megfigyeléssel, észrevettek néhány figyelemfelkeltő érdekességet, melyek később megalapozták a rétegtan és őslénytan, vagyis a geológia tudományát. A geológia alapjainak lefektetésében mérföldkő volt Nicolas Steno dán természettudós 1669-ben ősmaradványok alapján tett megfigyelése, miszerint az alul lévő kőzettest idősebb a rá települő felsőnél. Ez ma is a geológia első számú alapvetése, melyet a település, vagyis szuperpozíció törvényének hívunk. Az Alpok kőzetein végzett megfigyelései alapján az első lépést a modern geokronológia alapjainak lefektetésében 1759-ben Giovanni Arduino (1714-1795) olasz bányamérnök tette meg, aki javasolta a Föld kérgének felosztását különböző korú kőzetösszletekre. Arduino négyféle kőzettípust különített el az Alpokban: kristályos vagy palás „Elsődleges” kőzeteket (ezek a mai paleozoikumi, vagyis földtörténeti óidő kőzeteinek megfelelői), a homokkő vagy mészkő típusú „Másodlagos” kőzeteket (ezek a mai földtörténeti középidő, vagyis a mezozoikum kőzeteinek megfelelői) és végül a konszolidálatlan, puha, kevéssé rétegzett „Harmadlagos” kőzeteket (ezek a mai kainozoikumi, harmadidőszaki kőzetek). A vulkanitokat mindezeknél fiatalabbaknak gondolta.
A következő úttörő Földünk történetének megismerésében és a rétegtan alapjainak lefektetésében William Smith (1769-1839) angol természettudós volt. Két kulcsfontosságú megfigyelése, hogy a kőzettestek rétegekre különíthetőek, illetve hogy bizonyos ősmaradványok kizárólag egy adott rétegben fordulnak elő, vagyis a különböző rétegek ősmaradványtartalma különböző. Megfigyelte továbbá azt is, hogy földrajzilag egymástól távol eső helyeken is előfordulhatnak hasonló rétegek ugyanazon ősmaradványokkal. Ezek alapján megalkotta az első „igazi” geológiai térképet (1799) és publikálta az első tudományos igényű rétegtani-őslénytani munkát (1816).
A geológia tudományának fejlődésében a XIX. század nagy áttörést hozott. Az egyre nagyobb példányszámú, egyre intenzívebb és szervezettebb ősmaradványgyűjtések szerte a világban lehetővé tették további alapvető következtetés levonását. James Hutton (1726-1797) skót természettudós megfigyeléseit Charles Lyell angol geológus finomította és alkotta meg a geológia második törvényét, az aktualizmus elvét: ez kimondja, hogy a Föld múltjában képződött kőzeteket hasonló folyamatok hozhatták létre, mint amilyeneket ma is megfigyelhetünk, vagyis a jelen a múlt kulcsa. Ősmaradványok szempontjából még két geológiai törvény kivételesen fontos: a vízszintes település és folytonosság elve kimondja, hogy minden üledék eredetileg vízszintesen rakódott le és addig követhető, amíg el nem vékonyodik, vagy valamely akadály meg nem szakítja.
A XIX. század új utakat mutatott a természettudományos gyűjtemények elhelyezésében is: az egyre terjedelmesebbé váló főúri magángyűjtemények ásvány- és fosszília kollekciói alapozták meg szerte a világban a ma is működő legnagyobb természettudományos múzeumok, köztük a Magyar Természettudományi Múzeum gyűjteményeit is. A földi élet megismerésének szempontjából kiemelkedő Charles Darwin (1809-1882) szerepe, aki felismerte az élővilág evolúciós fejlődését, melyet a földtörténeti múltban is nyomozhatónak gondolt.
2. ábra. A kontinenslemezek elhelyezkedése Földünkön 110 millió évvel ezelőtt (Scotese, 2014 in Szives et al. 2023 nyomán). A számok az alábbi, egykor tengerrel borított területeket jelölik: 1) Argentina 2) Brazília 3) Kolumbia 4) Mexikó 5) Marokkó 6) Spanyolország 7) Franciaország 8) Svájc 9) Tunézia 10) Egyiptom 11) India 12) Brit-szigetek 13) Németország 14) Oroszország 15) Irán 16) Kína 17) Japán.
Az ősmaradványok szerepe Földünk történetének kutatásában. A ma is használatban lévő földtörténeti időszakokat – például triász, jura, kréta - szabad szemmel is jól látható, egymástól jelentősen különböző ősmaradványtartalmuk alapján már a XIX. században elkülönítették. Észrevették, hogy bizonyos fosszíliák kizárólag bizonyos rétegekben fordulnak elő, melyeket ezek alapján – helyesen - egyidősnek gondoltak. Más tudósok megfigyelték, hogy bizonyos ősmaradványok szárazföldi, míg mások tengerben élő állatokhoz hasonlítanak; ezáltal el tudták különíteni az egykor szárazföldek és tengerek területeit. Észrevettek egy különös dolgot is: a mai szárazföldek területén is találhatóak olyan kőzetek, melyek egykor az óceánok, tengerek fenekén rakódtak le. Ezek az egykor több száz, akár több ezer méter mélyen képződött ősmaradvány-tartalmú kőzetek szárazföldre kerülését nem tudták megfelelően magyarázni, mígnem a XX. század közepén a lemeztektonika és az óceánfenék szétterülésének elmélete erre is magyarázatot adott. A kontinenslemezek folyamatos vándorlása és vertikális mozgása révén évmilliók alatt az óceánok és tengerek fenekén lerakódott üledékek kiemelkednek a tenger mélyéről, felgyűrődnek, összetöredeznek és olyan hatalmas hegyláncokat alkotnak mint például az Alpok, az Andok, a Himalája vagy éppen a Bakony és a Gerecse. Érdekesség, hogy Alfred Wegener (1880-1930) német meteorológus a XX. század elején éppen az ősmaradványok segítségével alapozta meg a kontinensvándorlás avagy lemeztektonika elméletét, mely szerint a földtörténeti régmúltban a kontinensek elhelyezkedése más volt, egybefüggő szárazföldet is alkottak.
Földünk története során lerakódott kőzetek kutatásával tehát kinyomozhatjuk azokat az eseményeket, felderíthetjük azokat a szárazföldi vagy tengeri környezeteket, ahol a kőzetek lerakódtak. Az ősmaradványok által reprezentált relatív idősorokat mint a különböző földtörténeti folyamatok, evolúciós események egymásutániságát a geokronológia számszerű keretébe tudjuk illeszteni. A szárazföldi és tengeri környezetek változása, egymáshoz képesti aránya a szakember számára kihívást jelentő kutatói munka: nyomozás a múltban. Ehhez a nyomozáshoz kiváló eszközök a gyűjtők által oly közkedvelt ősmaradványok: az ammoniteszek.
Az ammoniteszek olyan tengeri lábasfejűek (vagy fejlábúak) voltak, amelyek mintegy 550 millió éve jelentek meg és a dinoszauruszokat néhány százezer évvel túlélve, mintegy 64 millió éve leszármazottak nélkül haltak ki. Dekoratív, jól határozható maradványaik és gyors evolúciós tempójuk kiváló korjelzővé teszi a csoportot, a különböző mikroszkopikus ősmaradványok mellett ammoniteszek közül kerülnek ki a földtörténeti középidő (mezozoikum) legfontosabb kormeghatározó vezérkövületei.
A különböző mintázatú és felcsavarodási formájú ammoniteszeken alapuló korskála beillesztése a geokronológiai keretbe (1. ábra) nagyon fontos: ezek az ősmaradványok a mikroszkopikus fosszíliákkal és az izotópos vizsgálatokkal ellentétben terepen is gyűjthetőek, kézbevehetőek, szakértő által jól meghatározhatóak, ezért a terepi munka során azonnali információt tudnak szolgáltatni a bennfoglaló kőzet koráról. Sajnos azonban mint a legtöbb ősmaradványcsoport, az ammoniteszek sem tökéletes korjelzők: az állandó környezeti paraméterekkel jellemezhető mély óceáni vizeket kedvelő csoportok evolúciós tempója lassú, ezért kormeghatározásra nem alkalmasak, mivel egy-egy forma több tízmillió évig is látszólag változatlan maradt, azaz ugyanúgy nézett ki.
A változó dinamikájú környezetek gyors evolúciós tempót generálnak, így volt ez a régmúltban az ammoniteszek esetében is. A földtörténet során ezek a tengeri élőhelyek a szárazföldekhez legközelebb eső sekélyebb tengerrészeken, úgynevezett selfeken, illetve a selfperemek közelében helyezkedtek el. A bökkenő ezek esetében „csak” az, hogy a kontinensvándorlás és a változó globális tengervízszint miatt az évmilliók során ezek a sekélyebb medencerészek periodikusan elszigetelődtek egymástól az alacsonyabb vízállás idején, ezáltal belterjes, úgynevezett endemikus közösségek alakultak ki. Kormeghatározás szempontjából ez probléma, mivel az endemikus közösségek tagjai különböznek az azonos korú, de szintén elszigetelt közösség tagjaitól, ezáltal az endemikus csoportok korrelációja (vagyis egymáshoz képesti koruk, időbeniségük meghatározása) nem egyszerű. Tovább nehezíti a kormeghatározást – mint ahogy már említettük -, hogy különböző kőzetekben (vagyis különböző egykori élőhelyeken) különböző ősmaradványok vannak – sajnos igaz ez az ammoniteszek egy részére is.
A tengerben vagy szárazföldön lerakódott kőzetek tehát olyan idősorokat reprezentálnak, amelyben az egymás feletti rétegekben talált ősmaradványok (adott esetben például ammoniteszek) ugyanazon a helyen, de időben egymást követően éltek majd pusztultak el, ezután vázuk a kőzetbe ágyazódott. Az egymás feletti kőzetrétegekben talált ősmaradványok sorba rakásával tehát megkapunk egy időbeni sort. Ahhoz, hogy ez a sor pontosan hány millió éves, segítségül kell hívnunk a geokémiát.
A kőzetek kora. Nagyon fontos kiemelni, hogy az ősmaradványok nem alkalmasak a kőzetek abszolút (numerikus, számszerű avagy radiometrikus) korának meghatározására. Az ősmaradványok segítségével kizárólag a kőzetek egymáshoz viszonyított, azaz relatív korát tudjuk megmondani, alkalmazva a korábban említett földtani törvényeket és szem előtt tartva a földi élet evolúcióját, fejlődését. Tehát az egyes kőzetképződési környezetek, események egymáshoz viszonyított korát (vagyis melyik volt előbb vagy később) meghatározhatjuk ősmaradványok segítségével, azonban ősmaradványok alapján azt nem tudjuk számszerűen megmondani, hogy ez az esemény pontosan mikor történt. Erre kizárólag az izotópos geokémiai kormeghatározási módszerek (urán-ólom, urán-tórium, kálium-argon, szén 14 stb.) alkalmasak.
A földtörténeti kor- és időskála (1. ábra) tartalmazza egyrészt a számszerű izotópos koradatokat, melyek mellé illeszthetőek az egyes ősmaradványcsoportok – köztük az ammoniteszek – segítségével kialakított relatív korskálák, melyet a legújabb adatok tükrében 5-6 évente korszerűsítenek.
Jelen írás szerzője kollégáival együtt írt legfrissebb publikációjában a Mediterrán régió apti-albai korú ammoniteszeit rakta időrendi sorrendbe, hozzájárulva a földtörténeti korskála frissítéséhez.
Az angol nyelvű publikáció elérhető: https://www.schweizerbart.de/papers/nos/detail/prepub/102750/Critical_revision_and_new_proposals_on_the_Aptian_Albian_zonation_of_the_Standard_Mediterranean_Ammonite_Zonal_Scheme
Ammoniteszek és egyéb korjelző ősmaradványok megtalálhatóak a Magyar Természettudományi Múzeum kiállításaiban, alkalmanként szervezett vezetések keretében kézbe is vehetőek múzeumunk Őslénytani és Földtani Tárának gyűjteményében.
Szeretettel várunk minden kedves érdeklődőt!
Felhasznált irodalom
Báldi Tamás. A történeti földtan alapjai. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1994. ISBN: 9631859975
Scotese, R. 2014. Atlas of Early Cretaceous Paleogeographic Maps, PALEOMAP Atlas for ArcGIS, volume 2, The Cretaceous, Maps 23 - 31, Mollweide Projection, PALEOMAP Project, Evanston, IL. DOI: 10.13140/2.1.4099.4560
Szives, Ottilia; Latil, Jean-Louis; Moreno-Bedmar, Josep Anton; Lehmann, Jens; Robert, Emmanuel; Owen, Hugh G. 2023. Critical revision and new proposals on the Aptian–Albian zonation of the Standard Mediterranean Ammonite Zonal Scheme. Newsletters on Stratigraphy doi: 10.1127/nos/2023/0753.
