CC BY
59
Secmiutc, март, 2014 г., № 3
УДК 551.733.3 (470.1)
УСЛОВИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ И БИОТА НА РУБЕЖЕ ЛЛАНДОВЕРИ И ВЕНЛОКА (ПОДНЯТИЕ ЧЕРНОВА)
Т. М. Безносова, П. Мянник*, Т. В. Майдль, В. Ю. Лукин, В. А. Матвеев
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, [email protected];
*Институт геологии Таллиннского технического университета, Таллинн, Эстония
Приведены результаты лито-, хемо- и биостратиграфического исследования нижнесилурийских отложений в разрезе на руч. Безымянный. Рассматривается вопрос о стратиграфическом положении установленного в этом разрезе интервала с лландоверийско-венлокской фауной и существующих трудностях определения границы между лландове-ри и венлоком в североуральских разрезах, вызванных отсутствием четких литологических маркеров, непрерывной фа-унистической охарактеризованности разновозрастных толщ, часто наблюдаемой плохой сохранностью ископаемой фауны в широко развитых отложениях мелководных фаций и перерывом в осадконакоплении на рубеже лландовери и венлока.
Ключевые слова: лландовери, венлок, брахиоподы, конодонты, изотопы углерода 813С.
DEPOSITIONAL CONDITIONS AND FAUNAS IN THE LLANDOVERY-WENLOCK
BOUNDARY INTERVAL (CHERNOV SWELL)
T. M. Beznosova, P. Mannik*, T. V. Majdl', V. Yu. Lukin, V. A. Matveev
Institute of Geology, Komi SC UB RAS, Syktyvkar *Institute of Geology of Tallinn Technical University, Tallinn, Estonia
Results of litho-, chemo- and biostratigraphical studies of the lower Silurian Bezymyannyj section are presented, problems related to dating of the strata exposed, but also to the identification of the Llandovery-Wenlock boundary in the northern Urals' sections, discussed. These problems are mainly caused by poor preservation of macrofossils, lack of continuous faunal successions in strata of shallow-water origin, and gap(s) in the Llandovery-Wenlock boundary interval.
Keywords: Llandovery, Wenlock, brachiopods, conodonts, carbon isotopes (S13C).
Результаты палеонтологических, хемостратиграфических и седименто-логических исследований отложений нижнего силура на западном склоне Приполярного Урала, полученные в последнее десятилетие, изменили представление о возрасте региональных горизонтов нижнего силура (мар-шрутнинского и усть-дурнаюского), о положении границ между лландовери и венлоком, а также ордовиком и силуром. Установленный перерыв в осадконакоплении на рубеже лландовери и венлока в западно-уральских разрезах приходится на среднюю часть усть-дурнаюского горизонта, что соответствует перерыву в осадконакоп-
лении в средней части самойловичс-кой свиты на Северной Земле и понижению уровня моря на рубеже ллан-довери и венлока в восточных разрезах Эстонии [4, 20].
Выходы раннепалеозойских толщ на ручье Безымянном, (бассейне р. Падимейтывис) впервые были установлены и описаны Г. А. Черновым в 1941 г. [16]. Результаты изучения карбонатно-терригенных пород разреза и коллекций ископаемой фауны приведены в полевых дневниках, тематических отчетах и опубликованных работах Г. А. Чернова, С. А. Князева, А. И. Ляшенко, Н. И. Тимонина, А. И. Антошкиной, Т. М. Безносовой,
П. Мянника, В. А. Матвеева, Т. В. Майдль. В них рассматриваются условия формирования и возраст отложений, слагающих разрез, и предлагаются свои схемы стратиграфического расчленения. Изучив коллекцию бра-хиопод, собранную Г. А. Черновым из разреза по ручью Безымянному, А. И. Ляшенко [10] сделал вывод о девонском (эйфельском) возрасте заключающих их отложений, что позже подтвердил С. А. Князев [6]. В этом же разрезе А. И. Антошкина [1] выделила верхнесилурийские и нижнедевонские отложения, образующие изоклинальную складку, в ядре которой залегают лудловские породы. Позже в
'ёее&Мис, март, 2014 г., № 3
результате изучения коллекций бра-хиопод было палеонтологически обосновано присутствие в этом разрезе отложений нижнего силура — биозоны 8ртпв11а погйвт1з венлока [2]. Такое разнообразие заключений о возрасте толщи, слагающей разрез Безымянный на поднятии Чернова, свидетельствует о сложности биостратиграфической проблемы и недостаточно веских палеонтологических данных. Вновь необходимость изучения этого разреза возникла в связи с обнаружением в толще, относимой к венлоку [2], конодонтов рода Apsidognathus, характерного для лландоверийских отложений [20, 22].
Основной задачей наших исследований являлся анализ качественно-
го и количественного изменения в составе различных групп органических остатков с учетом биоседименто-логических признаков и поведения изотопов углерода (813С) в разрезе Безымянный. Помимо опубликованных данных авторы располагают собственными материалами, собранными из послойно изученного разреза: пробами на геохимический анализ, коно-донты, коллекциями литологических образцов и остатков разнообразной фауны. Органические остатки исследовали: Т. М. Безносова (брахиопо-ды), П. Мянник (конодонты), В. Ю. Лукин (табуляты), В. С. Цыганко (ругозы), литологические образцы изучала Т. В. Майдль, строматолиты — В. А. Матвеев. Также были учтены заклю-
чения о возрасте отложений по остра-кодам А. Ф. Абушик [17] и стромато-пороидеям О. В. Богоявленской [2].
В изученном разрезе выделены четыре пачки общей мощностью 197.97 м.
Пачка 1 (слои 121, мощность 43.75 м). Основание пачки представляет собой переслаивание тонкослоистых, преимущественно иловых известняков, включающих раковинный детрит, крупные пеллетовые комочки, с прослойками кварцевого алеврита, известковых пеллоидов и алевритис-тых мергелей. В верхней части пачки отмечаются кораллово-строматопоро-вый биостром (см. рисунок) и переход к пятнисто-иловым и зернисто-ило-вым разностям с желвачками багря-
ы
Нзт| -детритовый [т^ггг! -пелетовый
] -алевритовый [-Ц-^ -доломит: ] -иловый -плоскогалечник
_] -тектонические нарушения
| 7 |-брекчии |-у—Н -трещины усыхания | -знаки волновой ряби
Интервал с лландоверийской и венлокской фауной в разрезах поднятий Чернова и Чернышева и западного склона Полярного
Урала
Sectnímc, март, 2014 г., № 3
ных водорослей, обломками мшанок, криноидным детритом. Штормовые и течениевые фации представлены линзами и прослоями био-лито- и интрак-ластовых разностей. Из остатков фауны определены: брахиоподы Spirinella nordensis (Ljashenko), Hyattidina sp.; табуляты — Rifaeolites lamelliformis Klaamann, Parastriatopora sp., Romengeria sp.; ругозы — Phaulactis cyathophylloides Ryder (биогерм), Palaeophyllum fasciculum Kutorga, P. tubuliferum Reiman; конодонты Ozarkodina kozhimica Melnikov, Oulodus? kozhimicus Sokolova, Oulodus? rectangulus Bischoff, Apsidognathus sp., Nudibelodina sensitiva Jeppsson, Panderodus ex gr. greenlandensis Armstrong, Panderodus cf. panderi (Stauffer), Pterospathodus sp., Ctenognathodus sp. и др.
Пачка II (слои 22—67; мощность 82.85 м). Основание пачки (слои 22— 48) слагают известняки иловые, био-кластово-иловые, сгустково-микро-комковатые с прослоями остракодо-вых известняков, алевритопесчаников и плоскогалечников и известняки тонкоплитчатые брахиоподовые. Выше залегают пятнисто-комковатые доломиты, тектонически брекчиро-ванные известняки иловые с фрагментами водорослей и остракод, которые перекрываются известняками строматолитовыми, детритово-ило-выми с остракодами, пелециподами, прослойками мергеля, а также известняками микробиальными с плоскогалечными гравелито-конгломерата-ми и с остатками брахиопод, остракод, ортоцератид, гастропод, трилобитов. В основной части пачки преобладают известняки биокластовые, полидет-ритовые доломитизированные и пере-кресталлизованные по ходам илоедов, отмечаются прослои известняков с признаками штормовых отложений, которые выше сменяются прослоями с уплощенными гальками, скоплениями брахиопод и остракод, а в 3.5 м ниже кровли пачки — прослоями со знаками волновой ряби. Определены: брахиоподы Spirinella nordensis (Ljashenko), Atrypa ex gr. reticularis (Linnaeus), Hyattidina sp.; конодонты, Ozarkodina kozhimica Melnikov, Oulodus ? kozhimicus Sokolova, Panderodus ex gr. greenlandensis Armstrong, Ctenognathodus sp., Oulodus sp., Apsidognathus sp., Panderodus cf. panderi (Stauffer), Pterospathodus sp.
Пачка III (слои 68—95, мощность 44.07 м) в целом представлена лагунными отложениями с прослоями известняков остракодово-пелециподо-
вых с градационной сортировкой тонкостенных створок раковин; известняков строматолитовых со следами микробиальных обрастаний галек и трещинами гидроразрывов осадков («блюдцеобразные текстуры»). Известняки переслаиваются с доломитис-тыми битуминозными мергелями, часто перемятыми и стилолитизирован-ными, реже встречаются доломитовые мергели и известняки с плоскими гальками. В верхней половине пачки развиты колонии строматолитов диаметром 1.4 м и до 0.25 м высотой (слой 82). Они занимают нижнюю или среднюю части элементарных цикли-тов, которые завершаются поверхностями с трещинами усыхания [12, 13]. В кровле пачки развиты прослои ракушечника с линзами плоскогалечного конгломерата. Определены: брахиоподы Spirinella nordensis (Ljashenko), Atrypa ex gr. reticularis (Linnaeus), Hyattidina sp.; строматопороидеи Desmostroma confertum Bolshakova (слой 69, определение E. В. Антроповой). Конодонты Ozarkodina kozhimica Melnikov, Panderodus sp. и Ctenognathodus sp. обнаружены только в нижней половине пачки.
Пачка IV (слои 96—116; видимая мощность 27.3 м) сложена глинистыми и алевритистыми сланцеватыми известняками, сменяющимися светлыми комковатыми пятнистыми и микрослойчатыми микробиально-во-дорослевыми и фенестровыми известняками, послойно алевритистыми и глинисто-доломитистыми. Основными литотипами пачки являются: известняк иловый сгустковый с тонким детритом и неотчетливой слойчатос-тью; мергель-известняк полосчатый; пеллоидный гравелито-песчаник; биокластовый полидетритовый известняк с крупными гальками острако-дово-илового известняка; известняк полосчатый биокластово-иловый, ос-тракодово-водорослевый (микроби-альный) с пелоидами, известняк узорчато-водорослевый с фенестрами; ракушечник остракодовый, с плоскими гальками [11]. Определены: брахиоподы Spirinella nordensis (Ljashenko), (Atrypoidea linguata (Bush), Hyattidina sp.; строматопороидеи Eclimadictyon fastigiatum (Nicolson), табуляты Rifaeolites lamelliformis Klaamann, Parastriatopora priva Klaamann, Aulocystella aseptata (Barskaja) [9]. Ко-нодонты из отложений этой пачки еще не выделены.
В кораллово-строматопоратовом биостроме (слой 15) обнаружены ру-
гозы Phaulactis cyathophylloides Ryder, Palaeophyllum fasciculum Kutorga и P. tubuliferum Reiman. Эти виды распространены в слоях Слит (Slite) венлока и Хемс (Hemse) лудлова о. Готланда. Табуляты Rifaeolites lamelliformis Klaamann, Parastriatopora priva Klaamann и Romengeria sp. (слой 15) известны в отложениях венлока (горизонт яагараху) Эстонии и слоях Халла (Halla) о. Готланда. Строматопороидеи Eclimadictyon fastigiatum (Nicolson) (слои 15, 101, 103, 104; определения О. В. Богоявленской) распространены в венлоке Горного Алтая, Англии, в верхах лландовери и венлоке Эстонии, Сев. Америки, а вид Desmostroma confertum Bolshakova (слой 69) встречается в венлоке Подолии.
Остракоды, по заключению А. Ф. Абушик, изучавшей коллекцию разреза Безымянный, характеризуются комплексом биозоны Herrmannina insignis — Eukloedenella grandifabae венлока [13].
Конодонты в настоящее время изучены из интервала мощностью 160.6 м, нижняя часть которого мощностью 125 м заключает конодонты рода Apsidognathus, характерного для лландоверийских отложений [20, 22], и венлокский комплекс кораллов, брахиопод и остракод.
Брахиоподы: Spirinella nordensis доминируют по численности раковин и в разрезе распространены с основания первой до половины четвертой пачки (см. рисунок). В отдельных прослоях (пачка II) отмечены захоронения раковин S. nordensis в прижизненном положении с сохранившимися элементами внутреннего строения, тонкими пластинами нарастания и иглами на поверхности раковин. Одной из возможных причин возникновения таких захоронений считаются штормы, во время которых происходило захоронение части донного сообщества [7]. Вид S. nordensisраспро-странен в отложениях венлока на западном склоне Приполярного Урала и поднятии Чернышева [3], а также на о. Долгий [14]. Представители рода Spirinella известны в венлоке и лудло-ве Алтая [8], о. Готланда, Великобритании, в лландовери и венлоке Сев. Америки и Арктической Канады, в венлоке Австралии [19, 23, 24, 25], в лудлове Эстонии (Quadrithyris sinuate) [15], Богемии, Монголии и на юге Китая [18, 19]. Род Hyattidina в уральских разрезах является характерным для региональной биозоны венлока Spirinella nordensis, представители рода
Atrypoidea впервые появляются в вен-локе и продолжают развитие до конца силура. В изученных нами разрезах не установлены совместные захоронения раковин этих таксонов, так как распространение брахиопод в морском бассейне контролировалось батиметрическими показателями. Известно, что представители родов Hyattidina и Atrypoidea принадлежат ко второму бентосному комплексу, а Spirinella — к третьему и существование этих брахиопод, формировавших экологические сообщества, определялось различными условиями, прежде всего глубиной обитания [3, 5]. Вместе с брахиоподами, которые представлены в основном отдельными створками раковин и их скоплениями, наиболее часто встречаются гастроподы, остракоды, реже — фрагменты крино-идей, пелеципод и трилобитов.
Следует отметить, что в тимано-североуральских разрезах пограничных отложений лландовери и венло-ка прослеживаются разные по мощности интервалы, заключающие брахи-оподы Hyattidina и Spirinella и конодон-ты Apsidognathus. Так, на западном склоне Приполярного Урала в бассейне р. Щугер (обн. 10ц) интервал с находками брахиопод S. nordensis и ко-нодонтов Apsidognathus составляет около 19 м. В бассейне р. Кожым (обн. 217) конодонты Apsidognathus, брахи-оподы Hyattydina и остракоды Herrmannina insignis встречаются в интервале мощностью 17.3 м, выше которого, через 19 м, установлены Spirinella nordensis. На поднятии Чернышева на р. Шаръю (обн. 64) интервал, заключающий слои с брахиопо-дами S. nordensis, Hyattidina sp. и коно-донтами Apsidognathus составляет менее 14 м.
Таким образом, формирование отложений, слагающих разрез Безымянный, происходило в обстановках открытого мелководного шельфа при низком уровне моря, в режиме преобладания штормовой седиментации и общей регрессивной направленности развития бассейна. Изученная нами толща с нечетко выраженной цикличностью представляет собой последовательный секвентный ряд развития бассейна седиментации. Первая пачка соответствует обстановке иловой сублиторальной лагуны, для которой характерно накопление карбонатных илов и повышенная соленость вод (содержание стронция не менее 500— 600 г/т). Поступление карбонатного обломочного материала зафиксирова-
SeetHMuc, март, 2014 г., № 3
но маломощными прослоями штормовых выносов. Отложение осадков штормовых потоков (темпеститов) резко возрастает во второй половине первой пачки и во второй пачке, в то же время развивались течениевые фации, связанные с аккумулятивным рельефом и спецификой циркуляции вод на обширных пространствах отмелей мелководного шельфа. В третьей пачке отражена обстановка периодически осушаемой литорали. Членами мелких циклитов становятся строматолиты, в кровле пачки появляются трещины усыхания. Четвертая пачка представляет собой самостоятельный ординарный циклит с той же направленностью, что и в третьей пачке.
Проведенные исследования дали неожиданный результат: в разрезе Безымянный была установлена значительная по мощности толща (125 м), в которой обнаружены лландоверий-ские конодонты Apsidognathus и характерные для венлока брахиоподы БртпеНа, а также представители других групп фауны, типичные для отложений венлока и лудлова. Известно, что рубежи изменения структуры па-леоэкосистем являются важными региональными реперами при стратиграфических и корреляционных построениях, но наши исследования не показали изменений в доминировании таксонов, в контрастности определенного обновления бентосной биоты и увеличения разнообразия каких-либо групп фауны, которые в разрезе Безымянный могли бы отвечать границам стратиграфических подразделений — зон или горизонтов.
Кривая изотопов углерода (813 С) не демонстрирует четких отклонений от средних значений (см. рисунок). Отсутствие характерного нижневен-локского позитивного отклонения, возможно, связано с перерывом в осадконакоплении, первоначально установленном в разрезе западного склона Приполярного Урала [4].
Разногласия в выводах о возрасте толщи по разным группам организмов могут быть объяснены с позиций особенностей седиментации: образования аккумулятивных форм осадочного рельефа, тектоническими явлениями, переотложением осадков. Стратиграфическое положение интервала разреза, заключающего ллан-доверийские конодонты, а также бра-хиоподы, остракоды и кораллово-строматопоратовую фауну венлока, можно будет установить после дополнительного изучения биостратигра-
фического объема каждого из таксонов, на которых основывается определение возраста отложений, слагающих разрезы лландовери и венлока в Тимано-Североуральском регионе.
Работа поддержана программами фундаментальных исследований Президиума РАН «Происхождение биосферы и эволюция геобиологических систем» (проект № 12П-5-10-15) и Президиума УрО РАН «Формирование углеводородных систем в толщах верхнего палеозоя в арктическом районе Тимано-Пе-чорского нефтегазоносного бассейна» (проект № 12-5-6-012-АРКТИКА), проект № 14-5-НП-289.
Исследования П. Мянника поддержаны Эстонским научным фондом (грант № 8907).
Литература
1. Антошкина А. И. Стратиграфия и условия залегания силурийских отложений поднятия Чернова // Геология и полезные ископаемые северо-востока европейской части СССР: Ежегодник-1974. Сыктывкар, 1975. С. 40—46.
2. Антошкина А. И., Безносова Т. М. Новые данные по стратиграфии венлокских отложений Большезе-мельской тундры // Бюл. МОИП. Отд. геол., 1988. Т. 63. Вып. 6. С. 32— 39.
3. Безносова Т. М. Сообщества брахиопод и биостратиграфия верхнего ордовика, силура и нижнего девона северо-восточной окраины палео-континента Балтия. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 217 с.
4. Безносова Т. М, Мянник П. Граница лландовери и венлока на севере палеоконтинента Балтия // Докл. АН, 2005. Т. 401. № 5. С. 1—4.
5. Буко А. Эволюция и темпы вымирания. М.: Мир, 1979. 378 с.
6. Князев С. А. Силурийские отложения центральной части поднятия Чернова // Материалы по геол. и полез. ископ. северо-востока европейской части СССР. Сыктывкар: Коми фил. АН СССР, 1965. Вып. 6. С. 112— 120.
7. Красилов В. А., Зубаков В. А., Шульдинер, В. И., Ремизовский В. И. Экостратиграфия: Теория и методы. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1985. 148 с.
8. Кульков Н. П. Брахиоподы и стратиграфия силура Горного Алтая. М.: Наука, 1967. 151 с.
9. Лукин В. Ю. Систематическое положение вида Syringoporinus aseptata из силурийских отложений поднятия
'SectHimc, март, 2014 г., № 3
Чернова (Большеземельская тундра) // Палеонтол. сборник. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2014. Вып. 129 (в печати).
10. Ляшенко А. И. Новые виды девонских брахиопод Русской платформы и западного склона Урала // Фауна палеозоя Волжско-Уральской области нефтегазоносной провинции. М.: Наука, 1964. С. 3—57.
11. Майдлъ Т. В. Плоскогалечные конгломераты — штормовые отложения нижнего палеозоя Печорского седиментационного бассейна // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2013. № 4. С. 2—6.
12. Матвеев В. А. Строматолито-вые постройки венлока на поднятии Чернова: основные морфотипы, микроструктура бассейна // Там же. 2013. № 11. С. 25.
13. Матвеев В. А. Биогенные микроструктуры строматолитов поднятия Чернова и западного склона Приполярного Урала // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Се-вероуральского сегмента: Материалы 22-й науч. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2013. С. 116—118.
14. Патрунов Д. К., Шурыгина М. В., Черкесова С. В. Силур и нижний
девон на острове Долгом / / Силурийские и нижнедевонские отложения острова Долгого. Свердловск: УНЦ ФН СССР, 1980. С. 3-26.
15. Рубель М. Брахиоподы Penta-merida и Spiriferida силура Эстонии. Таллинн: Валгус, 1970. С. 140-150.
16. Чернов Г. А. Силурийские отложения поднятия Чернова // Докл. АН СССР, 1964. С. 843-846.
17. Abushik A. F. Silurian-Earliest Devonian ostracode biostratigraphy of the Timan — Northern Ural Region // Estonian Acad. Sci. Geol., 2000. Vol. 49. No 2. P. 112—125.
18. Chen P., Jin J., Lens A. C. Palaeoecology of transported brachiopod assemblages embedded in blak shale Cape Phillips Formation (Silurian) Arctic Canada // Elsevier. Palaeoecology, Palaeoclimatology, Palaeoecology 367— 368, 2012. P. 103—120.
19. Gourvennec R. The evolution, radianion and biogeography of early spiriferid brachiopods // Records of the Australian Museum Sapplement, 2000. No 58. P. 335—347.
20. Melnikov S. V., Zhemchugova V. A. Lower Silurian stratigraphy of the Timan-Northern Ural region and eustatic fluctuation //Proceedings of the Estonian
Academy of Sciences, Geology 49, 2000. P. 85—103.
21. Mannik P. Ordovician and Silurian conodonts / Matukhin R. G., Menner V. V. // Stratigrafija silura i devona arkhipelaga Severnaya Zemlya. Novosibirsk: Izd. SNIIGIMS, 1999. P. 110—119 (in Russian).
22. Mannik P., Martma T. Llandovery — Wenlok boundary in the Subpolar Ural // Pan—Arctic Palaeozoik Tectonics, Evolution on Basins and Fauna. Syktyvkar, 2000. P. 64.
23. Sheehan P. M. Late Ordovician and Silurian of the Eastern Great Basin, Part 4. Late Llandoveri and Wenlock Brachiopods. Milwaukee Public Mus. Contrib. Biol. Geol. 1980. No 30. 23 p.
24. Strusz D. L. Brachiopoda from the Silurian of Fyshwick Canberra, Australia // Bureau of Mineral Resourse, Journal of Australion Geology and Geophisics, 1985. 9.P. 107—119.
24. Strusz D. L. Silurian spiriferidae brachiopods from Yass and Molong, New South Wales, and Canberra, Australian Capital Territory // Memoris of the Assotiation of Australian Palaeontologists, 2010. 39. P. 85—120.
Рецензент к.г.-м. н. Э. С. Щербаков
Река Падымейтывис, поднятие Чернова. Фото П. Мянника
