Остатки морских организмов нередко подвергаются фосфатизации. Источник самого фосфата может быть как внешним, когда он вымывается с поверхности суши и прибрежные морские воды насыщаются этим соединением, так и внутренним — мягкие ткани содержат достаточно этого вещества. Опыты показывают, что если животное быстро гибнет в бескислородных условиях, то под действием анаэробных бактерий, поддерживающих определенное состояние среды, благоприятное для роста мельчайших кристалликов фосфатных минералов (в основном апатит), эти кристаллики в течение срока от нескольких часов до нескольких недель обрастают покровы организма, создавая его точный полый слепок. Благодаря фосфатиза-ции нам известны даже ископаемые эмбрионы и личинки менее миллиметра размером, на которых можно проследить количество бластомеров, характер дробления и начальные стадии развития организма.
Важнейшие местонахождения таких остатков находятся в Южном Китае (эдиакарская формация Доушаньтуо, возрастом около 580 миллионов лет), в Северной Монголии и Восточной Сибири (нижнекембрийские отложения). Если принадлежность эдиакарских эмбрионов установить довольно трудно, то среди раннекем-брийских различаются эмбрионы головохоботных червей и кишечнополостных. Реже, в небольших фосфатных стяжениях — конкрециях, фосфатизированные остатки организмов встречаются и в более поздних кембрийских и нижнеордовикских слоях. Опять же фосфатизируются в основном небольшие организмы (мелкие членистоногие, пятиустки, тихоходки) и их личинки вплоть до мельчайших щетинок и пор (не более одного микрона величиной), от крупных особей остаются только фрагменты конечностей (менее 2 миллиметров длиной). Этот тип минерализации организмов получил название «Эрстен» по одному из шведских местонахождений, где он был впервые установлен палеонтологом Клаусом Мюллером из Рейнского университета имени Фридриха-Вильгельма (Бонн) в 1960-е годы.
Встречаются фосфатизированные остатки организмов и в иных осадочных слоях вплоть до отложений голоцено-вой эпохи, но характер минерализации в них другой, вероятно, за счет анаэробных бактерий, мобилизующих фосфаты из мягких тканей самого животного. Постепенный распад тканей протекает с поглощением кислорода и повышением кислотности, что мешает садке карбонатов и благоприятствует развитию бактерий. Так что, как ни парадоксально, в подобных условиях разложение мягкого тела является причиной сохранения его формы. В этом случае, в отличие от мелких внешних фосфатных слепков, получаются полные реплики отдельных клеток, тканей и органов, особенно сарколемм (чехлов, покрывающих мускульные волокна) и коллагеновых волокон, при жизни содержащих немало фосфора. Иногда фосфатизируются и клетки самих бактерий. Самые известные из местонахождений остатков такого рода — верхнеюрский известняк Зольнхёфен (около 145 миллионов лет) в Германии, в котором найден археоптерикс, и нижнемеловая формация Сантана (около 115 миллионов лет) на северо-востоке Бразилии, где уцелели разнообразные летающие ящеры с перепонками и рыбы с чешуей.
Третий вариант посмертной минерализации организмов получил подтверждение лишь в последние годы, хотя сами местонахождения подобного типа были выявлены еще в конце XIX века. Честь открытия первого из них принадлежит палеонтологу Чарлзу Уолкотту, возглавлявшему Геологическую службу США. Работая в заснеженных горах Западной Канады, он обнаружил в среднекем-брийском сланце Бёрджесс необычайно полные отпечатки различных, как тогда представлялось, водорослей, губок, медуз, кольчатых червей и членистоногих. Их подробные описания исследователь опубликовал в нескольких объемистых книгах.
В семидесятые годы прошлого века на поразительную сохранность этих организмов обратил внимание палеонтолог Гарри Уиттингтон из Кембриджского университета. Ему удалось организовать многолетнюю экспедицию в те места, поддержанную его университетом и Канадской геологической службой. Участники экспедиции смогли не только собрать десятки тысяч новых образцов и описать множество новых видов, но и по-новому взглянуть на находки Уолкотта и выявить некоторые закономерности образования захоронений типа «Бёрджесс».
Теперь подобные лагерштетты (по-немецки «залежные места») обнаружены по всей Северной Америке, в Австралии, Китае, России и Испании. Наиболее интересными среди них являются Сириус-Пассет в Гренландии (самое древнее), Ченцзян в Китае (самое богатое), Синское в Сибири (самое необычное) и Муреро в Испании (самое объемное по продолжительности). Все они приурочены к незначительному временному интервалу, названному кембрийским тафономическим окном: середина раннекембрийской — середина среднекембрийской эпохи (520–500 миллионов лет).
Переосмысление «бестиария» Уолкотта позволило выяснить, что остатков кишечнополостных в сланце Бёрджесс нет. То, что он считал медузами, оказалось либо циклическими ротовыми аппаратами необычных огромных, по мерках кембрийского мира, до метра в длину, хищников — аномалокаридид, либо странными планктонными животными — парапсонемидами, которые относились либо к вторичноротым, либо к лофофоратам (от греч. λοφος — гребень, пучок, (φορε, φορος — ношу). А его «кольчатые черви» в новом свете предстали в основном голово-хоботными червями и ксенузиями — многоногими животными, несколько напоминавшими современных онихофор и тихоходок. В кембрийских лагерштеттах также присутствуют водоросли, скелеты спикульных губок, брахиоподы (буквально: плеченогие; от греч. βραχιων — плечо, πους — нога) с ножками и чувствительными щетинками, разнообразные членистоногие с конечностями и органами пищеварения (иногда наполненными остатками последней трапезы), а также отпечатки древнейших гребневиков, щетинкочелюстных и хордовых; иногда попадаются примитивные кольчецы. Объединяет все эти организмы одно обстоятельство — у них есть достаточно прочные и устойчивые покровы, которые и предохраняют тела от быстрого распада.
Все лагерштетты приурочены к относительно глубоководным морским отложениям, состоящим из очень мелких, микроскопических обломков и глинистых частиц. Последние служили своеобразным упаковочным материалом. Способствовало сохранности остатков и то, что кембрийские морские глубины с пониженным содержанием растворенного кислорода еще не были освоены различными роющими организмами, которые в считанные дни перерабатывают современные морские осадки так, что почти ничего целого в них не остается. Они добрались туда только к концу кембрийского периода, что и стало одной из причин исчезновения лагерштеттов типа «Бёрджесс». Но вероятно, это не было главной причиной.
Ведь эти остатки являются не просто отпечатками. Долгое время на вопрос о минеральном составе ископаемых из сланца Бёрджесс ответа найти не удавалось. Сланец подвергся заметным преобразованиям в результате прогрева, и ныне эти ископаемые представляют собой углистые образования, покрытые слюдистой или кварцевой корочкой. Но в конце концов изучение остатков из испанского Муреро позволило понять, что и покровные ткани, и раковины до тончайших деталей состоят из различных глинистых минералов, в основном из зеленых призм хлорита и серебристых шестоватых кристаллов иллита, в зависимости от исходной морфологии ткани. Вместо организмов получились их глиняные слепки, приятного изумрудно-зеленого или серебристого цвета, своего рода природная керамика.
