Характерные особенности этапов формирования позднеордовикских, силурийских и девонских рифогенных сооружений в Алтае-Салаирских палеобассейнах Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 551.78 (571.1)

ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭТАПОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЗДНЕОРДОВИКСКИХ, СИЛУРИЙСКИХ И ДЕВОНСКИХ РИФОГЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ В АЛТАЕ-САЛАИРСКИХ ПАЛЕОБАССЕЙНАХ*

Николай Валерианович Сенников

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией палеонтологии и стратиграфии палеозоя; Новосибирский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова 2, профессор, тел. (383)330-88-47, e-mail: [email protected]

Александр Юрьевич Язиков

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии палеозоя, тел. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Ольга Тимофеевна Обут

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии палеозоя; Новосибирский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова 2, старший преподаватель, тел. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Надежда Георгиевна Изох

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии палеозоя, тел. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Ралия Ахатовна Хабибулина

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, аспирант, младший научный сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии палеозоя, тел. (383) 333-24-31, e-mail: [email protected]

Татьяна Александровна Щербаненко

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, младший научный сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии палеозоя, тел. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Евгения Львовна Попова

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, аспирант, инженер лаборатории палеонтологии и стратиграфии палеозоя, тел. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

* . _

Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН "Биосфера" и Интеграционного проекта СО РАН - УрО РАН.

Приводятся новые данные по строению, разнообразию и продолжительности существования позднеордовикских, силурийских и девонских рифогенных построек в Горном Алтае, на Салаире и в Рудном Алтае.

Ключевые слова: стратиграфия, рифы, ордовик, силур, девон, Алтае-Саянская складчатая область.

PECULIARITIES AND STAGES IN FORMATION OF REEFS IN ORDOVICIAN, SILURIAN AND DEVONIAN ALTAI-SALAIR PALEOBASINS

Nikolay V. Sennikov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Doctor of Science, Head of the Laboratory of Paleozoic Paleontology and Stratigraphy; Novosibirsk State University, 630090, Russia, Novosibirsk, 2 Pirogova St., Professor, tel. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Aleksander Yu. Yazikov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Ph. D., Researcher of the Laboratory of Paleozoic Paleontology and Stratigraphy, tel. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Olga T. Obut

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Ph. D., Senior Research Scientist of the Laboratory of Paleozoic Paleontology and Stratigraphy; Novosibirsk State University, 630090, Russia, Novosibirsk, 2 Pirogova St., lecturer, tel. (383) 333-24-31, e-mail: [email protected]

Nadezhda G. Izokh

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Ph. D., Senior Research Scientist of the Laboratory of Paleozoic Paleontology and Stratigraphy, tel. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Ralia A. Khabibulina

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Ph. D. student, Junior Researcher of the Laboratory of Paleozoic Paleontology and Stratigraphy, tel. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Tatyana A. Shcherbanenko

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Junior Researcher of the Laboratory of Paleozoic Paleontology and Stratigraphy, tel. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

Evgeniya L. Popova

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Koptyug Prospect, Ph. D. student, Engineer of the Laboratory of Paleozoic Paleontology and Stratigraphy, tel. (383)333-24-31, e-mail: [email protected]

New data on the structure, diversity and longevity of Late Ordovician, Silurian and Devonian reef structures in the Gorny Altai, Salair and Rudny Altai are presented.

Key words: stratigraphy, reefs, Ordovician, Silurian, Devonian, Altai-Sayan Folded Area.

Многолетнее изучения органогенных построек в ордовикско-силурийских и девонских рифовых комплексах западной части Алтае-Саянской складчатой области позволило провести их классификацию и установить возраст, и предложить ранжирование. На основе послойной корреляции разрезов и построения реальных геологических профилей, а также с использованием данных геологического картирования площадей рифогенной седиментации и прослеживания латерального распространения объектов рифогенного генезиса зафиксирована разноранговость рифовых объектов с определенной масштабной (включая морфологическую) иерархией. Эта соподчиненность (крупные объекты состоят из средних, а средние из более мелких и т.д.) может как выдерживаться в соседствующих по градациям группах объектах, так и не соблюдаться. Последнее связано с тем, что само обособление отдельных рифогенных объектов друг от друга проходило в геологическом прошлом при сложном взаимоотношении биогенных компонентов (флористические и фаунистические сообщества, их структура, экологические взаимоотношения и др.) с различными абиотическими факторами (соленость, наличие терригенных компонентов, глубина проникновения света, волновое воздействие, углы наклона дна и др.).

В общем виде иерархия объектов рифогенного генезиса может быть представлена следующим образом - «размерно-генетическим рядом»: 1) стромато-литовая постройка (кустовая, пластовая и др.); 2) калиптра (водорослевая); 3) биостром; 4) биогерм (бугор - мини-холм) (бактериальный, цианобактери-альный, водорослевый, водорослево-коралловый) (мелкий 1-3 м, средний 3-10 м и крупный (более 10-20 м)); 5) серия отдельных биогермов; 6) биогермный массив, состоящий из пакета отдельных, как правило, одноразмерных биогер-мов; 7) коралловые луга (как правило, пионерная стадия образования многих рифов); 8) риф (с внутренним атоллом или без атолла) (каркасный или бескаркасный = иловый холм) (0,5-1 км в диаметре и мощностью до 200-400 м); 9) группа разобщенных рифов (до 10 км в диаметре); 10) рифовый массив, сложенный из непосредственно соседствующих друг с другом одновозрастных рифов и их предрифовых, и зарифовых фаций (до 3-5 км в диаметре и мощностью до 500 м); 11) протяженное рифовое сооружение, сформированное из одновоз-растных рифовых массивов общей длиной до 5-50 км и шириной 1-3 км); 12) карбонатная платформа, состоящая из различных, в том числе из близких по возрасту, рифовых сооружений при общей длине платформы до 100-500 км и ширине до и более 5-10 км.

Алтае-Салаирские палеозойские рифогенные сооружения можно охарактеризовать в своем хронологическом развитии следующим образом.

Поздний ордовик. Рифогенные объекты от калиптр до протяженных рифовых сооружений. Рифы каркасные, с атоллами и без атоллов, разобщенные и сближенные в группировки. Мощность рифогенной седиментации в позднем ордовике (хирнанте) на Горном Алтае (верхняя терминальная часть техтень-ской свиты, сопоставляемая с первой половиной хирнанта) достигает от 50 до 250 м. С учетом продолжительности раннего хирнанта около 1 млн. лет (здесь и далее продолжительность веков по Gradstein, 2012) максимальная скорость рифогенной седиментации могла составлять 25 см/1000 лет.

Ранний силур. Рифогенные объекты от строматолитовых построек до протяженных рифовых сооружений. Рифы каркасные, с атоллами и без атоллов, разобщенные и сближенные в группировки, как правило, сопровождающиеся многокомпонентными зарифовыми терригенно-карбонатными комплексами. Мощность рифогенной седиментации в лландоверийском отделе силура на Горном Алтае (полатинская свита, сопоставляемая с заключительной частью телича) достигает от 150-200 м до 400 м. С учетом продолжительности заключительной части телича около 1,5 млн. лет максимальная скорость рифогенной седиментации могла составлять 27 см/1000 лет. Мощность рифогенной седиментации в венлокском отделе силура на Горном Алтае (чагырская свита, сопоставляемая с шейнвудом) достигает от 100 до 250 м. С учетом продолжительности раннего шейнвуда около 3 млн. лет максимальная скорость рифогенной седиментации могла составлять 8,4 см/1000 лет.

Ранний девон. Рифогенные объекты от калиптр до протяженных рифовых сооружений и карбонатных платформ. Рифы каркасные, обычно сближенные в группировки, соседствующие и замещающиеся многокомпонентными зари-фовыми терригенно-карбонатными комплексами. Мощность рифогенной седиментации в лохковский век на Салаире (томскозаводские и петцевские слои) достигает 330-470 м на восточном склоне и оценивается в 520-620 м на западном. С учетом продолжительности раннелохковского интервала зоны eurekaen-sis (= верхняя часть зоны Caudicriodus postwoschmidti) около 1,5 млн. лет скорость рифогенной седиментации могла составлять 22-31 см/1000 лет на восточном склоне Салаира и достигать значений 34-41,3 см/1000 лет на западном склоне. Мощность рифогенной седиментации в раннепражское время Салаира (малобачатские слои) достигает 180 м на восточном склоне и оценивается в 300 м на западном. С учетом продолжительности раннепражского интервала приблизительно 1,8 млн. лет максимальная скорость рифогенной седиментации могла составлять 10 см/1000 лет на восточном склоне Салаира и достигать значений 16,7 см/1000 лет на западном склоне. Мощность рифогенной седиментации в позднепражско-раннеэмсское время на Салаире (нижне- и средне-салаиркинские слои) достигает 70 м на восточном склоне и оценивается в 145 м на западном склоне. С учетом продолжительности позднепражско-раннеэмсского интервала зон pireneae-kitabicus около 2 млн. лет максимальная скорость рифогенной седиментации могла составлять 3,5 см/1000 лет на восточном склоне Салаира и достигать значений 7,2 см/1000 лет на западном склоне. Мощность рифогенной седиментации в позднеэмсское время на Салаире (средне- и верхнешандинские слои) достигает 185 м на восточном склоне и оценивается в 300 м на западном склоне. С учетом продолжительности позд-неэмсского интервала зоны serotinus около 2,7 млн. лет максимальная скорость рифогенной седиментации могла составлять 6,9 см/1000 лет на восточном склоне Салаира и 11,1 см/1000 лет на западном его склоне.

Средний девон. Рифогенные объекты от калиптр до протяженных рифовых сооружений. Рифы каркасные, обычно сближенные в группировки и соседствующие с многокомпонентными зарифовыми терригенно-карбонатными

комплексами. Мощность рифогенной седиментации в эйфельский век на Са-лаире (верхняя часть малосалаиркинских слоев и пестеревские слои) достигает 490 м на восточном склоне и условно оценивается в 480 м на западном склоне. С учетом продолжительности эйфельского интервала зоны соБ1а1:ш - нижняя часть зоны коскеНапш около 2,6 млн. лет максимальная скорость рифогенной седиментации могла составлять 18,8-18,5 см/1000 лет. Мощность рифогенной седиментации в живетский век на восточном склоне Салаира (верхняя часть сафоновских слоев и керлегешские слои) достигает 100 м. На западном склоне Салаира рифогенные тела этого возраста не обнаружены. С учетом продолжительности живетского интервала средней и верхней частей зоны уагсш около 1,3 млн. лет максимальная скорость рифогенной седиментации на восточном склоне Салаира могла составлять 7,7 см/1000 лет.

Поздний девон. Рифогенные объекты от калиптр до протяженных рифовых сооружений. Рифы безкаркасные, без атоллов, как правило, одиночные, соседствующие с терригенно-карбонатными зарифовыми комплексами. Мощность рифогенной седиментации во франском веке на северной и северо-западной окраине Кузнецкого бассейна, в Колывань-Томской складчатой зоне (вассин-ские и возможно нижние уровни соломинских слоев) оценивается в 80-150 м. С учетом продолжительности франского интервала зоны ИаББ! (нижняя часть зоны гИепапа около 3 млн. лет) скорость рифогенной седиментации могла составлять 2,7-5,0 см/1000 лет.

Продолжительность формирования рифогенных сооружений в Алтае-Салаирских позднеордовикско-девонских бассейнах варьирует в интервале от 1 до 3 млн. лет. Эти рифогенные этапы интенсивного карбонатонакопления ритмично сменялись более продолжительными периодами обширного поступления в палеобассейн терригенного материала, обуславливающих накопление мощных толщ терригенных пород. В условиях доминирования терригенной седиментации процессы рифообразования в палеобассейне практически прекращались. Синхронно сокращались и площади развития смешанной терригенно-карбонатной седиментации. Продолжительность таких «безрифовых» интервалов в Алтае-Салаирских позднеордовикско-девонских бассейнах можно оценить: 1) между катианским и позднехирнантским рифогенными этапами - около 12 млн. лет; 2) между позднехирнантским и позднетеличским рифогенными этапами - около 8 млн. лет; 3) между позднетеличским и шейнвудским рифо-генными этапами - около 2 млн. лет; 4) между шейнвудским и лохковским ри-фогенными этапами - около 15 млн. лет; 5) между лохковским и раннепраж-ским рифогенными этапами - около 4,0 млн. лет; 6) между раннепражским и раннеэмсским рифогенными этапами - около 1,0 млн. лет; 7) между ранне-эмсским и позднеэмсским рифогенными этапами - около 8,5 млн. лет; 8) между позднеэмсским и среднеэйфельским рифогенными этапами - около 3,3 млн. лет; 9) между среднеэйфельским и среднеживетским рифогенными этапами -около 2,5 млн. лет; 10) между среднеживетским и франским рифогенными этапами - около 6,0 млн. лет.

Ранее для мелкомасштабных палеогеографических схем [1, 2] высказывались предположения о возможном непрерывном распространении полосы ри-фогенной седиментации позднеордовикских, силурийских и девонских и отложений по всей территории западной части Алтае-Саянской складчатой области - от Кузбасса на северо-востоке до Рудного Алтая на западе. Считалось, что эти «Алтае-Салаирские» рифогенные сооружения формировались на бровке внешнего шельфа и были преимущественно «барьерного» типа. Однако оказалось, что в палеозойских Алтае-Салаирских бассейнах существовали рифовые сооружения иного типа. Установлено, что и на юго-западном (в современных координатах) «площадном распространении» «барьерных» «Алтае-Салаирских» рифовых систем имеется син-седиментационное ограничение. Это доказывается полученными данными по вулканогенно-осадочному средне-верхнедевонскому комплексу отложений островодужной природы на северо-западе Рудного Алтая. Установленные там рифогенные постройки выделены как локальные изолированные образования, приуроченным к положительным палеовулкани-ческим структурам [3], возвышающимся над дном в преддуговом бассейне. Такие «Рудно-алтайские» рифогенные постройки принципиально отличаются от одновозрастных Алтае-Салаирских «барьерных» рифовых сооружений [1, 2]. В обнажённой, оставшейся после отработки «цементно-известковых» карьеров (извлечение чистых массивных известняков центральных частей рифовых построек), изученной «Рудно-Алтайской» рифовой системы преобладают склоновые фации, часто имеющие грубообломочный характер. Сильно расчленённый палеорельеф средне-верхнедевонского «Рудно-алтайского» бассейна способствовал как широкому распространению среди отложений гравититов (олисто-стромы, турбидиты), так и пёстрому составу олистолитов вследствие близко -одновременного существования различных по составу источников внутрибас-сейновых обломков. Обломки рифогенных построек и фрагменты слоев сили-цитов и кислых вулканитов слагают олистостромовые брекчии [3].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Елкин Е.А., Сенников Н.В., Буслов М.М., Язиков А.Ю., Грацианова Р.Т., Бахарев Н.К. Палеогеографические реконструкции западной части Алтае-Саянской области в ордовике, силуре и девоне и их геодинамическая интерпретация // Геология и геофизика. - 1994. -№ 7-8.-C. 118-143.

2. Елкин Е.А., Сенников Н.В., Бахарев Н.К., Изох Н.Г., Язиков А.Ю. Периодичность осадконакопления в силуре и соотношения глобальных геологических событий в среднем палеозое на юго-западной окраине Сибирского континента. // Геология и геофизика. - 1997. -Т. 38, № 3. - C. 596-607.

3. Сараев С.В., Батурина Т.П., Бахарев Н.К., Изох Н.Г., Сенников Н.В. Среднепоздне-девонские островодужные вулканогенно-осадочные комплексы северо-западной части Рудного Алтая // Геология и геофизика. - 2012. - Т. 53, № 10. - С. 1285-1303.

4. Gradstein F.M., Ogg J.G., Smith A.G., and Ogg GM. The Geologic Time Scale 2012. -2012. - V. 1. - 1144 p.

© Н. В. Сенников, А. Ю. Язиков, О. Т. Обут, Н. Г. Изох, Р. А. Хабибулина, Т. А. Щербаненко, Е. Л. Попова, 2015