فسیل

مقدمه
واژه فسيل (سنگواره) از کلمه لاتينی فسيلس گرفته شده که به معنای درآوردن چيزی از طريق حفاری است. موضوعی که مورد مطالعه اين علم قرار می گيرد شامل بقايا يا نشانه های حيوانات و گياهانی است که زمانی بر روی کره زمين می زيسته اند.
کليات

الف ) علم ديرينه شناسي (Paleontology)
واژة پالئونتوژي از سه كلمه پالئوس (Paleos) به معني قديمي ، اُنتا (Onta) به مفهوم موجودات و لوگوس (Logos) به معناي شناخت تركيب شده است و منظور علم و شناسائي تمام موجودات زنده در زمانهاي گذشته زمين شناسي با توجه به ساختمان ،‌روابط ارثي و ژنتيكي ، رده بندي و تكامل آنان مي باشد.
.علم پالئونتولوژي اصولاً شامل دو قسمت است:
۱٫ پالئوزئولوژيPaleozoology) ( : كه دربارة‌ جانوران گذشته زمين بحث و تحقيق مي شود. به اين علم امروزه پالئونتولوژي جانوري اطلاق مي شود.
۲٫ پالئوبوتاني (Paleobotany) : كه علم بررسي گياهان در ادوار مختلف زمين شناسي است. پالئونتولوژي جانوري خود به دو بخش ديرينه شناسي بي مهره گان (Invertebarte

Paleonetology) و ديرينه شناسي مهره داران (Vertebrate Paleonetology) تقسيم مي گردد. سرانجام رشته ديگري از فسيل شناسي به نام ميكروپالئولوژي (Micropaleonetology) خوانده مي شود كه مطالعة فسيلهاي ميكروسكپي اعم از جانوري يا گياهي را شامل مي گردد.
شکل۱- ديرينه شناسان

فسيل شناسي
فسيل‌شناسي بحث دربارة گياهان و جانوراني است كه سابقاً ‌در سطح زمين زندگاني كرده اند بقايا و اثراتي را كه از گياهان و جانوران در ته نشين هاي مختلف زمين ديده مي شود فسيل مي نامند بنابراين فسيل شناسي را مي توان به دو قسمت تقسيم نمود:
۱-فسيل شناسي گياهان
۲- فسيل شناسي جانوران

شکل ۲- فسيل جانوری و فسيل گياهی
فسيل شدن عبارت از مجموع پديده هائي است كه در نتيجه آن آثار يا بقاياي گياهان و جانوران در ته نشين هاي مختلف زمين حفظ مي شوند . نخستين شرط لازم براي اينكه جانور گياهي فسيل شود اين است كه گياه يا جانور در هواي آزاد نماند و بواسطه خاك يا عوامل ديگر محفوظ گردد و در ميان ته نشينهاي جاي گيرد. بنابراين هر چه جانور يا گياه كوچكتر باشد بهتر باقي خواهد ماند در صورتيكه جانوران بزرگ بندرت باقي مي مانند و به حالت فسيل ديده مي شوند.

چون عموماً‌ گياهان و جانواران بعد از مرگ از بين مي روند و فقط قسمتهاي سختي از آنها به حالت فسيل باقي مي ماند از اين جهت فسيل شناسي بايد فسيلهاي خود را با موجودات مشابه كنوني مقايسه كند و به ساير قسمتهاي آن فسيل پي ببرد اين روش كه در فسيل شناسي اهميت زيادي را دارا مي باشد روش استدلالي ناميده مي شود. برطبق همين روش است كه كوويه

فسيل شناسي معروف فرانسوي از روي آرواره يا كاسه سر يا استخوان پاي جانوري به ساختمان ساير قسمتهاي جانور پي مي برده و بيشتر اوقات شكل حقيقي جانور را نيز ترسيم مي نموده است.
قسمتهاي نرم جانوران بندرت به حالت فسيل يافت شده اند خصوصاً كه در بعضي از كشورها : در انگلستان و آمريكا و آلمان و روسيه فسيلهائي كشف گرديده كه تمام قسمتهاي بدن آنها بخوبي ديده مي شود – مثلاً در يخهاي سيبري كرگردنها و فيلهاي زيادي به حالت فسيل كشف كرده اند كه پوست و گوشت و حتي پشم بدن آنها هنوز بخوبي ديده مي شود..

همچنين در آلمان در تشكيلات آهكي ژواسيك ناحيه سلن هوفن پرندگاني يافت شده اند كه علاوه بر استخوان بندي پرهاي آنها نيز بخوبي محفوظ مانده است.
در ايران در اصطهبانات فارس ماهي هائي كشف گرديده كه ستون مهره ها و آلت شناي آنها بخوبي ديده مي شوند بطور كلي فسيل بي مهرگان در ته نشينهاي مارني آهكي – پله سنگي و گل رستي زياد ديده مي شود ولي بقاياي مهره داران اغلب در گسترشهايی يافت می شوند که بواسطه جريانهای آب گذاشته شده باشد در بعضی از گسترشها فسيل فراوان است و در برخي از گسترشها فسيل كمتر يافت مي شود و علت اين امر را مي توان منوط به دلائل فيزيكي و زيستي دانست بطور كلي عواملي كه باعث از بين رفتن گياهان و جانوران در منطقه محدودي مي شوند عبارتند از: تغيير درجه گرماي آب- تغيير شوري آب – طغيان رودخانه ها و غيره.
مثلاً در اوائل دوران سوم زمين شناسي جريان سردي وارد شمال غربي اروپا شده است چون اين جريان سرد وارد درياي گرمي مي شده از اين جهت جانوراني كه وارد اين دريا مي شده اند تاب مقاومت نياورده و يكمرتبه از بين رفته اند همچنين موقعي كه جريان سرد لابرادر با جريان گرم گولف استريم تلاقي مي کند عده زيادي از جانوران بواسطه تغيير حرارت از بين مي‌روند.
تاريخ فسيل شناسي
فسيل شناسي از ازمنة قديم مورد بحث و توجه انسان واقع شده حتي انسان هاي دوره پارينه سنگي اكثر در صدد تجسس و تحقيق فسيل برمي آمده و آنها را كلكسيون مي نموده اند. عده ديگر از اين فسيلها استفاده مي كردند و آنها را براي زينت بكار مي بردند ( گردن بند و گلوبند و غيره) اين فسيلها كه به توسط انسان جمع آوري شده در اكثر غارها و مقابر فرانسه و بلژيك و مصر ديده مي شوند مثلاً :

در فرانسه (‌ناحيه آرسي سوركور )‌ غاري است معروف به غار تري لبيت كه از حيث باستان شناسي اهميت زيادي دارد. در اين غار عده زيادي تري لبيت پيدا كرده اند كه اكثر آنها داراي دو سوارخ بوده و براي زينت بكار مي رفته اند . اين تري لبيتها متعلق به اين ناحيه نبوده است بلكه اصل آنها از بهم مي‌باشند.

در بلژيك غار ديگري به اسم گويت ديده مي شود كه خود موزه كوچك ديرينه شناسي به شمار مي آيد. مخصوصاً‌ صدف گونيات ها و همچنين دندانها و مهره ماهي در آنجا زياد ديده مي شود.

شکل ۳- نمونه ای از صدف گونيانيت
در چك اسلوالك ( ناحيه مراوي ) انساني بنام انسان مراوي زندگي مي كرده است در يكي از مقابر آنها ششصد و پنجان صدف دانتاليوم پيدا كرده اند كه شبيه به گردن بند تعبيه شده است.
چيني ها و مصريها نيز قطعات استخوانهاي فسيل را جمع آوري مي كرده و در روي آنها حكاكي مي نموده اند.

تقريباً تا شش قرن قبل از ميلاد اطلاعات علمي و اسناد صحيحي راجع به فسيل و علم فسيل شناسي در دست نبود و فقط در بعضي افسانه ها در اين باب گفته شده است ولي فلاسفه قديم مدارس يونان و روم اولين اشخاصي هس

آناكسيماندر – ( ۶ قرن قبل از ميلاد )‌عقيده داشته است كه زمين در اثر تغييراتي بحالت كنوني درآمده البته عقايد او متكي به اطلاعات فيسل شناسي و زمين شناسي بوده است.

فيثاغورث (پي تاگور) كه بيشواي پيتاگوريسينها بوده چنين مي نوسيد: قبول كنيد كه هيچ چيز در اين دنيا از بين نمي رود بلكه تغير صورت مي دهد و به اشكال ديگري در مي آِيد. كوههاي مرتفع امروزي قعر درياهاي قديمي مي باشد و يافتن صدفهاي دريائي در اين كوهها دال بر اين امر است.
آمپدوكل ( ۵ قرن قبل از ميلاد) در سيسيل استخوانهاي هيپوپوتام فسيل را جمع آوري نموده و تصور مي كرده است اين استخوانها متعلق به جانوران بزرگي بوده اند كه امروز از بين رفته اند . بعقيده آمپدوكل جانوران تدريجاً از يكديگر منشعب شده اند.

هردوت موقعيكه از مصر گفتگو مي كند چنين می نوسيد : مصر ابتدا خليجي بوده كه آبهاي مديترانه وارد آن مي شده و اين آبها تا قلب حبشه پيش مي رفته اند . البته يافتن صدفهاي دريائي در روي كوهها دال براين مطلب مي باشند.
ارسطو – (۴۰۰ سال قبل از ميلاد) تحقيقاتي در جانورشناسي و تشريح مقايسه اي و روياشناسي كرده است نامبرده عقيده دارد كه طغيان دريا در روي خشكيها باعث مي شود كه فسيلها بوجود بيايند.

بعد از ارسطو ديگر علوم مورد توجه روميها نبوده است و فقط بعضي از شعراي آنها مانند لوكرس و هراس راجع به تغييرات زمين سخن را نده‌اند.
لوكرس- يكي از شعراي رومي كتابي بنام طبيعت اشياء نوشته است و در كتاب خود چنين حكايت مي كند : زمين جد و جهد كرد كه حيوانات عجيب و غريب خلق كند شايد مقصود شاعر حيوانا

ت بزرگي بود ه اند كه در دورانهاي گذشته در سطح زمين زيسته و از بين رفته اند.
اراتستن – ( ۲۷۶ قبل از ميلاد) كه يكي از فلاسفه مدرسه اسكندريه بوده است . مي نوسيد كه : يافتن صدفها در نقاط دور از دريا معلوم مي دارد كه تغييرات عمده در زمين روي داده و فكر اين شخص شبيه بافكار « علماي » ديني مصري است كه تصور مي كردند فسيلهاي اطراف نيل در اثر طغيان و طوفانهاي پي در پي بوجود آمده اند.

در صورتيكه قدما ابداً شكي در طبيعت فسيل نداشتند و مي دانستند كه بواسطه طغيان درياها گذاشته شده اند علماي قرن ۱۶ تصور مي كردند كه فسيلها اتفاقاً اين اشكال را بخود گرفته اند و آنها را بازي طبيعت مي دانستند. يكي از منجمان موسوم به مركاتي عقيده دارد كه ستارگان در تشكيل فسيلها دخالت دارند.
فالوپ – معتقد است كه فسيلها در نتيجه تخمير زيرزمنين تشكيل گرديده اند. گرچه عموماً‌ علماي قرون وسطي تشكيل فسيل را در نتيجه حوادث اتفاقي مي دانند معهذا بعضي از دانشمندان بحقيقت فسيل پي برده و تشكيل آنها را بخوبي بيان كرده اند . چنانچه پزشك و طبيعي دان معروف ايراني ابوعلي سينا معتقد است فسيلها حيوانان زنده اي يوده اند كه سابقاً در سطح زمين مي زيسته اند.

كاردان – در سال ۱۵۵۲ اعلام كرد صدفهائيكه در نواحي دور از دريا پيدا مي شوند معلوم مي دارند كه آن نواحي سابقاً‌ بواسطه دريا احاطه شده اند.
در موقع تجدد دو هنرپيشه يكي ايتاليائي موسوم به لئوفاردوونسي و ديگري فرانسوي موسوم به برناردپاليسي افكار صحيح راجع به فسيل بيان كرده اند . حتي هنر پيشه ايتاليائي ادعا ميكند كه محل پديد آمدن صدفها سابقاً‌ دريائي بوده كه رسوبات رودخانه ها وارد آن شده و آنرا پر كرده اند و عميق ترين نقاط اين دريا مرتفع ترين قله كوه را تشكيل داده است.

برناردپاليسي – كه شغل او كوزه گري بود در مقابل تمام دكترهاي پاريس ادعا كرد كه فسيلها بواسطه بازي طبيعت درست نشده اند بكله صدفهاي فسيل صدفهائي هستند كه بواسطه دريا گذاشته شده اند و حتي جنسهائيكه سابقاً زيسته اند زيادتر از امروز مي باشند.
در قرون ۱۸ مردم در صدد جمع آوري سنگواره برمي آيند . حتي كشيشها‌ اطبا و بعضي از تجار در منز ل خود كلكسيو ن هاي سنگواره جمع آوري كرده اند و در ايتاليا و آلمان و فرانسه كتابهائي راجع به فسيل شناسي و فسيل انتشار مي دهند. معهذا بعضي از دانشمندان عقيده دارند كه فسيل بواسطه حوادث خارجي تشكيل گرديده است.

مثلا ولتر مي گويد زمانيكه از سويس به ايتاليا به زيارت مي رفته اند فسيلها را از كنار دريا جمع آوري كرده و در روي كوهها ريخته اند و عقيده دارد كه زمين مي تواند اين فسيلها را ايجاد كند. ولي بوفن كتابي بنام تئوري زمين نوشته و عقيده او براين است كه عده زيادي از جانوران در دورانهاي گذشته در سطح زمين زيسته اند كه امروز بكلي از بين رفته اند (‌مانند آمونيتها و بلمنيتها).

در اواخر قرن ۱۸ تمام شعب علوم طبيعي رو به ترقي مي نهد مخصوصاً‌ در فرانسه طبيعيدانهاي بزرگي پا به عرصه ظهور مي گذارند كه مهمترين آنها كوويه ولامارك و آدولف وبرونيار مي‌باشند.
كوويه – ( ۱۸۳۲-۱۷۶۹) را مي توان واضع فسيل شناسي و تشريح مقايسه اي دانست. نامبرده معتقد است كه اعضاي خود حيوانات در كارها با هم ارتباط دارند بنابراين اگر عضوي از حيوان را پيدا كنيم مي توانيم به ساير اعضاي آن پي ببريم مثلاً اگر پستاندار گوشتخواري داراي چنگال مي باشد آرواره آن متناسب براي بريدن و حس شامه آن نيز قوي بوده است . خلاصه كوويه با كشف يك

دندان يا قطعه استخواني تمام صفات آن حيوان را شرح داده و بيشتر اوقات شكل آنرا ترسيم نموده است.
لامارك- ( ۱۸۳۲- ۱۷۴۴) – تا سن پنجاه و پنج سالگي مشغول تحصيل گياه شناسي بود. پس از آن شروع به تكميل جانورشناسي نمود و در حين اينكه كوويه به تحصيل مهره داران مي پرداخته لامارك بتحقيق و تحصيل جانوران بي مهره مشغول بوده است و كتاب معروفي نيز به نام ( جانوران بدون مهره ) انتشار داده است . لامارك كتاب ديگري بنام فلسفه جانورشناسي فراهم آورده و در اين كتاب طريقه اشتقاق جانوران را از يكديگر بيان كرده است .
آدولف برونياز در ۱۸۲۸ شروع بتحقيق و تحصيل گياههاي فسيل كرد دانشمند نامبرده را مي توان مؤسس فسيل شناسي گياهان دانست.

شکل۴- چند نمونه فسيل

شرايط فسيل شدن
اسكلت يا صدف در موجودات ممكن است از كربنات كلسيم (آراگونيت يا كليست )، فسفات كلسيم، سيلسيس كيتين و غيره باشد. نيروهاي فشاري و تراكمي رسوبات (Compaction) در رسوبات، گاه باعث مي گردد كه اسكلت موجودات از شكل اصلي خارج شود، مثلاً فسيل هاي موجود در شيل هائي كه نيروهاي فشاري را تحمل كرده‌اند اغلب پهن هستند. امكان دارد اسكلت يا صدف توسط كانيهائي غير از جنس خود آنها جانشين شود مثلاً در اغلب صدفهاي آمونيت

مشاهده مي شود كه كاملاً‌ از كاني پيريت (سولفورآهن) تشكيل شده است كه اين يك پديده جانشيني را بيان مي كند. گاه از صدف قالبي در رسوبات باقي مي ماند كه به آن كست (Cast) مي گويند. به عبارت ديگر كست وقتي تشكيل مي شوئد كه اسكلت يا صدف موجود حل شده و جاي آن مواد ديگر جايگزين شود.
انواع فسيل شدن
۱- فسيل شدن كامل:‌ كه در اين حالت موجود بدون تجزيه بطور كامل باقي مي ماند مانند فسيل ماموت در يخ هاي سيبري و فسيل مهره داران ( رينوسروس ) در رسوبات آغشته به قير و اسفالت و فسيل شدن حشرات در صمغ هاي كربونيفر.

شکل ۵- فسيل شدن کامل
۲- فسيل شدن اعضاي سخت: مانند اسكلت ، صدف و كاراپاس كيتيني ( در بند پايان).

۳- فسيل شدن صدف بي مهرگان : كه در موجود زنده اغلب از كربنات كلسيم بصورت آراگونيت است ولي در حالت فسيل شدن به كلسيت تبديل مي گردد.

شکل ۶- فسيل شدن صدف خلزون
۴- فسيل شدن با تركيبات فسفاته، كيتين و كوتيكول: موجوداتي كه در ساختمان خود داراي اين مواد هستند فسيل شدن بهتر صورت مي گيرد چون اين مواد در مقابل عوامل تجزيه كننده مقاوم ترند. مثلاً برخي فسيل ها مثل براكيوپودا و كنودونت ها در تركيب صدف و ساختمان خود داراي فسفات بوده، يا برخي از موجودات داراي پوسته كيتيني هستند. گياهان و دانه‌هاي گرده داراي كوتيكول و ماده اسپروپولنين (Sporopolenin) هستند كه يك تركيب آلي مركب از C,H,O ميباشند. فسيل دانهاي گرده كه بنام سپور (Spore) و پولن (Pollen) معروفند ممكن است كه در رسوبات دريائي ، قاره اي و حتي ئيدروكربورهاي نفتي يافت شوند.

شکل۷- نوع چهارم فسيل شدن
ناگفته نماند كه به آثار باقي مانده از موجودات قديمي نيز فسيل گفته مي شود كه مي تواند به صورت رد پا يا اثر جانورTrails) يا (Tracks باشد . همچنين اثر موجودات حفّار مي تواند به صورت حفره (Burrows) در رسوبات نقش بسته و صور مختلفي از رخسارهها را تشكيل دهند. آثار باقيمانده روي رسوبات را كه منشأ‌ جانوري داشته و عمل موجودات در آن دخالت داشته باشد بنام اينكنوفسيل (Ichnofossil) و رخساره آنها را ايكنوفاسيس (Ichnofacies) نامند.

اخيراً مطالعات بيشتري درباره ايكنوفسيلها و ايكنوفاسيس ها بمنظور پي بردن به شرايط محيط رسوب گذاري و تطابق چينه شناسي رسوبات انجام مي‌گردد.
اقسام فسيل هاو كاربرد آنها در زمين شناسي

همانگونه كه قبلاً اشاره شد، بيشترين كاربرد فسيلها در تعيين سن طبقات و بنابراين در بيوستراتيگرافي است. بديهي است كه تمامي فسيلها قادر به تعيين سن نسبي دقيق نبوده و برخي از آنها در تمام ادوار زمين شناسي وجود داشته اند. بطور كلي مي توان اقسام فسيل ها را به شرح زير خلاصه نمود:
۱- فسليهاي شاخص Index – fossils : كه داراي گسترش جغرافيائي وسيع بوده ولي در زمان كوتاه زمين شناسي ميزيسته اند – مانند فسيل آمونيت Turrilites كه منحصراً‌ دركر تا سه مياني وجود داشته است.

۲- فسيلهاي غيرشاخص (NonIndex- fossils) : كه تقريباً در تمام دوره ها و يا دورانهاي زمين شناسي وجود داشته اند و شاخص زمان معين و كوتاه زمين شناسي نيستند. مانند برخي دوكفه ايها، شكم پايان ،‌مرجانها و غيره.

شکل۸- فسيل مرجانی

ناگفته نماند كه ممكن است جنس هائي از فسيلها شاخص نباشند ولي گونه هاي هر جنس مربوط به زمان كوتاه تري بوده و شاخص مي باشند . بنابر اين نتيجه مي شود كه دقّت تعيين سّن نسبي هر گونه هاي يك جنس معمولاً بيشتر است.
۳- فسيلهاي رخساره (Facies Fossils) : اين فسيلها مي توانند معرف وضعيت جغرافيائي زمان زيست خود از نظر آب و هوا و ساير شرايط محيط زيستي باشند. مثلاً فسيل كلني هاي مرجاني حاكي از محيط ساحلي دريا و آب و هواي استوائي تا نيمه استوائي هستند.

شکل۱۴- فسيل کلنی های مرجانی
با وجود تعاريف موجود در كتب فسيل شناسي درباره اقسام سه گانه فسيل كه در بالا ذكر شد، ولي ممكن است فسيلهائي يافت شوند كه هم فسيل شاخص،‌ هم فسيل غيرشاخص و هم فسيل رخساره باشند.
مثلاً فسيل بريوزوآ (Bryozoa) ظاهراً چون از پالئوزوئيك (اردويسين) تا زمان حاضر وجود دارد فسيل غيرشاخص به حساب مي آيد. ولي جنسها و گونه هاي شاخصي از آن وجود دارد. مثلاً جنس Fenestella بريوزوآي مربوط به پالئوزوئيك است (اردويسين تا پرمين )‌و گونه اي از آن بنام Fenestella retiformis شاخص پرمين بالائي بوده و سن رديف هاي ناحيه Zechstein آلمان را بخوبي مشخص

مي كند. از طرفي فسيل بريوزوآها معرف محيط هاي ريفي و ساب ريف (Reef & sub-reef) و آب و هواي گرم هستند. بنابراين فسيل بريوزوآ بطور كلي فسيلي غيرشاخص ولي جنس ها و مخصوصاً گونه هاي آن مي تواند جزو فسيلهاي شاخص باشد. ضمناً معرف شرايط محيطي و جغرافياي ديرينه بوده و فسيل رخساره نيز بشمار مي آيد.