Содержание к диссертации
Введение
1. История изучения стратиграфии и конодонтов франских отложений приполярного и полярного Урала 11
1.1. Приполярный Урал 11
1.2. Полярный Урал 15
2. Литологическое описание и палеонтологическая характеристика изученных разрезов 18
2.1. Разрез р. Кожым 18
2.2. Разрез р. Косью 33
2.3. Разрезы р. Малая Уса 42
2.3. Разрезы р. Большая Надота 59
3. Биостратиграфия франских отложений приполярного и полярного урала по конодонтам 73
3.1. Региональная стратиграфическая схема франского яруса западного склона Урала 73
3.2. Распространение конодонтов в изученных разрезах 77
3.3. Зональное расчленение и корреляция по конодонтам 90
3.4. Корреляция с депрессионными разрезами востока Русской платформы (Южный Тиман и Волго-Уральская область) 104
4. Патологические формы франских конодонтов 112
5. Биофациальный анализ по конодонтам 122
6. Систематическая часть 147
Заключение 188
Список литературы
- Полярный Урал
- Разрез р. Косью
- Распространение конодонтов в изученных разрезах
- Биофациальный анализ по конодонтам
Полярный Урал
С 1999 по 2012 гг. в Большенадотинском районе проводили исследования Д.Б. Соболев, А.В. Журавлев, Д.А. Груздев, Я.А. Вевель, А.Л. Жерлыгин, Н.М. Еременко, В.А. Коновалова (Соболев и др., 2000; Груздев, Журавлев, 2003; Жерлыгин и др., 2012) и многие другие. Ими был собран обширный материал и получены новые данные по геологическому строению и стратиграфии этого района. Матяшорская толща позднеживетско-франского возраста на р. Б. Надота подразделена на три типа разрезов – западный, центральный и восточный. Восточный тип разреза обнажен в скальных выходах горы Олыся в обн. Nd8, 1212 и 1207 и представлен различными типами детритовых и водорослевых известняков. Мощность матяшорской толщи восточного типа разреза составила более 60 м. Из разрезов этого типа получена представительная биостратиграфическая характеристика по конодонтам, которая используется в настоящей работе.
В 1945–1947 гг. в районе верхнего течения рр. Лемва и Кожым изучение тектоники и стратиграфии девонских отложений проводилось В.В. Меннером и М.Е. Раабен (Раабен, 1959). Геолого-поисковые работы в 1952 г. по р. Сывъю вели В.Д. Дроздов и В.И. Горский, а в 1957 г. в бассейне р. Кожым – Б.Н. Андросов и И.М. Шкарин. В 1958 г. крупные геологические работы проводили в басссейне р. Кожым и верховьях рр. Лемва и Большая Инта А.Д. Миклухо-Маклай и И.А. Кириллов. В результате этих исследований были описаны силурийские и девонские отложения.
Большой вклад в изучение девонских отложений западного склона Приполярного Урала сделан А.И. Першиной (Першина, 1960, 1962). Позднее в 1971 г. А.И. Першина, В.С. Цыганко, Э.С. Щербаков и Н.А. Боринцева опубликовали монографию «Биостратиграфия силурийских и девонских отложений Печорского Урала», в которой приведены результаты исследований 1962–1968 гг. (Першина и др., 1971). Верхний девон был расчленен на франский и фаменский ярусы. В свою очередь, франский ярус был подразделн на подъярусы: нижний (пашийский и кыновский горизонты) и средний (саргаевский, семилукский и мендымский горизонты) и шаръюскую свиту. Было установлено два типа разрезов: карбонатный и терригенно-карбонатный. Каждое подразделение было охарактеризовано макрофауной и выделены соответствующие биозоны. А.И. Першиной впервые были изучены выходы девона на Приполярном Урале в разрезе р. Кожым (Першина и др., 1971).
С 70-х г. изучением девонских отложений западного склона Северного, Приполярного и Полярного Урала (разрезы рек Лемва, Надота, Б. Инта, Сывъю) занимался В.С. Цыганко (Цыганко, 2011).
В последующие годы детальное расчленение верхнедевонских отложений стало возможным благодаря использованию конодонтов при стратиграфических исследованиях. В 1975 г. Ю.В. Деулин впервые изучил конодонты для определения возраста отложений верхнего девона на р. Сывъю (Деулин, 2006). В отложениях франского яруса им было установлено присутствие «стандартных» конодонтовых зон: Mesotaxis falsiovalis, Palmatolepis transitans, Pa. punctata, Pa. hassi, Pa. jamieae, Pa. rhenana и Pa. linguiformis.
В 1981–1986 гг. на территории Приполярного Урала были проведены геолого-съемочные работы масштаба 1:50000 под руководством А.К. Афанасьева (Афанасьев и др., 1986ф). В этом районе были описаны два основных типа разрезов франского яруса: западный - относительно глубоководный и восточный -шельфово-отмельный (известняковый). Н.Г. Новаковой в ходе этой съемки были описаны разрезы верхнего девона в районе р. Сывъю (обн. 5302-5307, 5358) и на правом берегу р. Кожым (обн. 5522) (Новакова, 1991). Опробование на конодонты было проведено Л.С. Колесник. В результате этих гелого-съемочных работ был значительно уточнен объем многих региональных горизонтов, а также было установлено наличие большинства стандартных конодонтовых зон, в том числе и для франского яруса (Афанасьев и др., 1986ф).
Большой вклад в изучение верхнедевонских конодонтов на западном склоне Приполярного Урала был внесен А.Б. Юдиной. В 1987 году А.Б. Юдина совместно с В.С. Цыганко детально опробовали на макрофауну и конодонты разрез верхнего девона на р. Сывъю (Юдина, 1989, 1991; Yudina et al., 2002). В 1996 г. А.Б. Юдина и профессор университета штата Орегон Н.М. Сэвидж провели дополнительное исследование верхнедевонских отложений разреза р. Сывъю. Особое внимание они уделили границе фран–фамен. Материалы исследований были опубликованы (Savage and Yudina, 1998) и нашли отражение в кандидатской диссертации А.Б. Юдиной (Юдина, 1999). Во франском ярусе были установлены зоны стандартной конодонтовой шкалы: Mesotaxis falsiovalis, Palmatolepis transitans, Pa. punctata, Pa. hassi, Pa. jamieae, Pa. rhenana и Pa. linguiformis. На основе последовательности видов рода Ancyrodella зоны саргаевского горизонта были расчленены на слои с конодонтами. Также А.Б. Юдиной изучались конодонты из верхнедевонских отложений гряды Чернышева по рр. Изъяель и Шаръю, руч. Дэршор и Шер-Нядейта (1989, 1992, 1995).
В 1995 году исследование живет-франских отложений на Приполярном Урале по р. Кожым было проведено А.Н. Орловым и С.В. Яцковым.
В 1996 г. В.С. Цыганко изучал девонские отложения в верхнем течении р. Лемва, а также в верховьях правых притоков р. Кожым – рр. Большая и Малая Бетью, а в 1998 г. – разрез франского яруса на р. Кожым и в среднем течении р. Сывъю (Цыганко, 2011). Конодонты из саргаевских отложений в разрезе р. Кожым изучались Н.С. Пономаренко (Пономаренко, 2002).
Разрез р. Косью
Разрезы франского яруса на р. Малая Уса расположены в нижнем и среднем течении реки (западный склон Полярного Урала). По обстановкам осадконакопления они разделяются на относительно глубоководные глинисто-кремнисто-карбонатные отложения (разрез р. М. Уса, обн. mu10, mu11, mu12, mu15, mu16) и относительно мелководношельфовые карбонатные (разрез р. М. Уса, обн. mu9), как и повествуется ниже. Стратиграфический диапазон разрезов охватывает интервал от нижнего до верхнего франа (конодонтовые зоны Lower falsiovalis – linguiformis).
Разрез франского яруса в нижнем течении р. Малая Уса (обн. mu10, mu11, mu12, mu15, mu16) в структурном плане расположен в Воркутско Коротаихинском районе Михайловско-Вайгачской подзоны Бельско-Елецкой структурно-формационной зоны (Рис. 13). Франские отложения, распространенные в данном районе, отвечают относительно мелководному компенсированному типу осадконакопления и картируются как доломитово-известняковая толща (Шишкин и др., 2005). Но именно в нижнем течении реки Малая Уса, по данным Л.С. Колесник и М.А. Шишкина, отмечается своеобразный облик этого разреза, который, на наш взгляд, сочетает в себе как относительно мелководные отложения, так и более глубоководные отложения доманикоидного типа.
В ходе геологосъемочных работ (Шишкин и др., 2005) в нижнем течении р. Малая Уса было закартировано крыло синклинальной складки с падением на северо-восток с последовательным наращиванием разреза от отложений шервожской свиты (D1-2sv) до отложений доломитово-известняковой толщи (D3di) (Шишкин и др., 2005), что соответствует данным Г.А. Чернова (1962). Шервожская свита выделена в объеме верхней части эмского яруса (койвенский, бийский горизонты), эйфельского и живетского ярусов, а доломитово-известняковая толща – в объеме всего франского яруса (Шишкин и др., 2005). Рис. 13. Местоположение выходов франского яруса в нижнем течении р. Малая Уса на схеме геологического строения (Шишкин и др., 2005)
Проведенные в 2013 году исследования выявили существенно более сложное геологическое строение района, чем предполагалось ранее (Матвеева и др., 2013). Биостратиграфическое расчленение (Соболева, Соболев, 2015) показало, что все изученные нами коренные выходы имеют исключительно франский возраст. Кроме того, взаимное расположение фрагментов разреза по площади позволяет предполагать как минимум три разлома, нарушающие нормальную стратиграфическую последовательность (Рис. 13).
Детальное литологическое изучение Д.Б. Соболевым позволило исключить из анализа обстановок осадконакопления вторичные преобразования и сделать вывод о том, что их формирование проходило в пределах узкой внутришельфовой впадины, в которую активно поступал внутрибассейновый обломочный материал. На этом основании изученные отложения отнесены нами к Буреданско-Изъяшорскому району, а по глубоководному происхождению – к гурейтывисской толще, отвечающей по объему франскому ярусу. По устному сообщению Д.Б. Соболева, формирование этих отложений проходило в относительно углубленных частях мелководного морского бассейна в пределах шельфа с карбонатным типом осадконакопления. Лишь в отдельные интервалы времени зафиксированы более глубоководные обстановки глинисто-карбонатного осадконакопления.
Ниже приведено краткое описание разреза, расположенного в нижнем течении р. М. Уса (в стратиграфической последовательности). Описание разреза начинается с фрагментарных коренных выходов обн. mu15 (Рис. 14).
Схема расположения обн. mu15 и обн. mu10 в нижнем течении р. М. Уса (рисунок Д. Б. Соболева) Саргаевский горизонт
Снизу вверх по разрезу выделяются следующие литологические пачки (Рис. 15):
1. Известняки черные, мелкозернистые, органогенно-обломочные, с кораллами, реже брахиоподами. Обр. mu15-1–mu15-2. Неполная мощность 1, 1 м.
2. Фрагментарные коренные выходы известняков средне- и толстоплитчатых, темно-серых, комковатых, мелкозернистых, с рассеянным органогенным детритом тонкостенных раковин, преимущественно брахиопод. В средней части пачки известняк глинистый. Конодонты представлены Polygnathus aff. dengleri dengleri, Po. dengleri sagita, Po. xylus, Icriodus alternatus, Icr. symmetricus, Mesotaxis falsiovalis, Mes. costaliformis, Mes. asymmetricus, Ancyrodella rotundiloba, And. pramosica, And. alata, And. africana, And. aff. binodosa и др. Обр. mu15-3–mu15-12. Мощность пачки 40, 3 м. Стратиграфически выше расположено обн. mu12, которое находится на левом берегу реки р. М. Уса, приблизительно в 4 км от слияния ее с р. Б. Уса (Рис. 13). Доманиковый горизонт
Здесь выделяются следующие литологические пачки (Рисунок 15): 1. Фрагментарные коренные выходы переслаивания известняков тонко- и среднеплитчатых, почти черных, мелкозернистых и тонкодетритовых с тонкими прослоями черных аргиллитов. Подошва известняков в основном окремненная, а прикровельная часть глинистая. В известняках содержится большое количество мелких брахиопод. Нижний пласт 0,09 м известняка разбит трещинами, заполненными кальцитом. Ближе к нижней и в верхней частям пачки известняки микрослоистые. В пачке выделены следующие конодонты Polygnathus dengleri dengleri, Mesotaxis asymmetricus, Mes. falsiovalis, Mes. johnsoni, Polygnathus uchtensis, Po. timanicus, Po. xylus, Icriodus symmetricus и др. Обр. mu12-10–mu12-4. Неполная мощность пачки 7, 7 м.
Распространение конодонтов в изученных разрезах
За основу расчленения франских и пограничных отложений разрезов Приполярного и Полярного Урала взята региональная стратиграфическая схема для западного склона Урала (Стратиграфические…, 1993; Объяснительная записка…, 1994; Постановления…, 2008). Биостратиграфические подразделения, рассматриваемые в работе, основаны на «стандартной» конодонтовой зональности (Ziegler, 1962 a, b; Ziegler, Sandberg, 1990).
Установленные нами комплексы конодонтов зачастую не позволяют выделить «стандартные» конодонтовые зоны, поэтому на таких интервалах выделяются слои с фауной. Так, зона Lower falsiovalis вблизи границы с живетским ярусом расчленяется на слои с Polygnathus polloсki – Polygnathus ljasсhenkoi и слои с Ancyrodella alata – Ancyrodella soluta, зона punctata выделяется в объеме слоев с Polygnathus timanicus, слои с Palmatolepis barba соответствуют верхней части зоны jamieae. Paсчленение зон hassi – jamieae затруднено из-за отсутствия зональных видов и характерных форм. Биостратиграфическая региональная схема расчленения франских и пограничных отложений западного склона Урала, принятая в работе, приведена на рисунке 25.
В региональной стратиграфической схеме по западному склону Урала в объеме франского яруса выделены саргаевский, доманиковый, мендымский и аскынский горизонты, которые отвечают интервалу конодонтовых зон: верхняя часть подзоны Lower falsiovalis – зона linguiformis (Рис. 25). Hi щ ЙЧ Q. Зап. Урал(Стратиграфические...,1993; Постановления... 2008 Биостраграфич. маркеры границ Конодонтовые ЗОНЫ Upper disparilis Pa. disparilis Kl. disparilis конодонтами не охарактеризованы Lower disparilis Пашийский hermanni-cristatus hermanm-cristatiJchfd-hf 1- к1 Чеславский varcus Po. varcus ,_ Po. iatifossatus-Oz. semialtemans varcus(недостаточно данных) 5 Po. ansatus Pa. rhenanus-Po. varcus Рис. 25. Региональная стратиграфическая схема франских и пограничных отложений западного склона Урала Граница среднего и верхнего отделов девона (и, соответственно, живетского и франского ярусов) решением Международной подкомиссии по стратиграфии девона (SDS) в 1982 г. принята в основании конодонтовой подзоны Lower asymmetricus (Ziegler, Klapper, 1985). Стратотип этой границы был предложен в разрезе на юге Франции в горах Монтань-Нуар.
Позже, как оказалось, границу выделили по появлению не типичной формы Ancyrodella rotundiloba, а ее более древних форм, появившихся внутри зоны Lowermost asymmetricus. После проведенной ревизии анцироделл и полигнатид этот уровень границы был установлен внутри подзоны Lowermost asymmetricus и, таким образом, внутри подзоны Lower falsiovalis (Sandberg, Ziegler, Bultynck, 1989).
Чрезвычайно важными являются результаты многолетнего изучения верхнедевонских конодонтов на территории Волго-Уральской провинции и Южного Тимана Л.И. Кононовой, Н.С. Овнатановой, А.В. Кузьмина и др. В работах (Ovnatanova, Kononova, 2001, 2008) детально освещены палеонтологическая и стратиграфическая характеристика конодонтов из мелководно-шельфовых и депрессионных разрезов востока Русской платформы. На основе столь длительного изучения Л.С. Кононовой и Н.С. Овнатановой созданы зональные конодонтовые шкалы для разнофациальных франских отложений Русской платформы и приводится корреляция их с существующими зональными конодонтовыми шкалами (Ziegler, 1962 a; Ziegler, Sandberg, 1990). Наряду с описанием и анализом комплексов платформенных элементов построены онтогенетические и филогенетические ряды для пальматолепид и полигнатид, а также проведен биофациальный анализ. В работе (Ovnatanova, Kononova, 2008) отмечено, что «установление точного положения уровня границы среднего и верхнего девона на востоке Русской платформы затруднено в силу фациальных особенностей. Вид Mesotaxis falsiovalis не встречен ниже саргаевского горизонта, а находки видов Ancyrodella pristina и Ancyrodella binodosa в силу тех же причин единичны в верхней части тиманского горизонта Урало-Поволжья. На Южном Тимане тиманский горизонт представлен мелководными отложениями, именно этим же объясняется исключительное развитие в нем полигнатид и отсутствие Mesotaxis и Ancyrodella».
После установления границы внутри конодонтовой подзоны Lower falsiovalis (Sandberg, Ziegler, Bultynck, 1989) и детального изучения франских конодонтов из разрезов франского яруса, расположенных на юге Тимано-Печорской провинции в Ухтинском районе (Ovnatanova, Kononova, 2008) целесообразно считать, что нижнюю границу франского яруса следует проводить в основании верхнетиманской подсвиты Южного Тимана. На западном склоне Урала граница живет-фран проводится в основании саргаевского горизонта, которая также не подвержается находками зональных видов. Автором изучен комплекс саргаевского горизонта с находками Polygnathus pollocki и Polygnathus ljaschenkoi, который практически идентичен комплексу верхнетиманской свиты, при этом вид Polygnathus pollocki ранее был известнен только из отложений доманикового горизонта.
Верхняя граница франского яруса (граница франского и фаменского ярусов) решением Девонской комиссии Международного стратиграфического комитета в 1987 году утверждена в основании конодонтовой зоны Palmatolepis triangularis. Именно масштабное сокращение девонской биоты в конце франского века в связи с резким падением уровня моря послужило мотивом для установления границы на этом уровне (Walliser, 1996). В работе (McLaren, 1988) подчеркнуто исключительное значение фран-фаменского биособытия, проявившегося в быстром изменении в сообществах фауны. Важность этого биособытия принята при выборе стратотипа фран-фаменской границы. В типовом разрезе на юге Франции в горах Монтань-Нуар граница была выбрана между кровлей Upper Kellwasser (= кровля зоны linguiformis) и зоной Palmatolepis triangularis (Walliser, 1996).
Биофациальный анализ по конодонтам
этих патологий имеют травматическое (аксидентное Номенклатура патологий в настоящее время охватывает 19 латинизированных названий, отражающих специфику конкретных отклонений: Abrasio (истирание), Accessio (дополнение), Decompositio (разложение), Deflectio (изгиб), Deformatio (искажение общего облика платформы), Depressio (вмятие), Diminutio (уменьшение), Duplicatio (удвоение), Fractio (дробление), Fusio (cлипание), Impressio (сдавливание), Jugatio (образование дополнительных орнаментаций около главного зубца на внутренней стороне элементов), Mutilatio (искажение), Occlusio (смыкание), Perforatio (пробуравливание), Remotio (смещение), Teratio (срастание по типу сиамских близнецов двух платформ), Transpositio (перестановка), Caudatio (наличие на заднем конце платформы обособленного «хвостового» элемента) (Weddige, 1990; Бикбаев, Снигирева, 2003; Тагариева, 2012; Соболева, 2014). Большинство), рудиментарное (остаточное) или дегенеративное происхождения.
В.М. Назарова и Л.И. Кононова на материале из среднего и верхнего девона Воронежской антеклизы и других районов европейской части России выделили конодонтовые элементы, строение которых отклоняется от нормы (Назарова, Кононова, 2012). Однако не все изменения, выраженные в морфологии и орнаментации, они отнесли к патологиям по (Weddige, 1990). Так, например, возникновение дополнительных зубчиков В.М. Назарова и Л.И. Кононова относят к эволюционному преобразованию, то есть к появлению новых таксонов (происхождение Icriodus interjectus от Pelekysgnathus planus), а не к патологии Accessio. Формы Depressio (углубление на поверхности задней половины платформы) и Abrasio (различные варианты стртостей) они относят к результату нормального функционирования конодонтовых элементов. Форму Duplicatio (раздвоение платформы) они считают характерной чертой некоторых видов, особенно хорошо проявляющейся на поздних онтогенетических стадиях. Не считают они патологией и форму Jugatio – рудиментарные образования (например, резкие перегибы базальной полости у Icriodus formosus на месте боковых ветвей латерикриодусных предков).
Большой фактический материал, полученный в процессе изучения франских отложений Приполярного и Полярного Урала, позволил установить 3 типа патологий: Deformatio, Occlusio, Caudatio. Патологические экземпляры выявлены в двух изученных разрезах франского яруса Приполярного (разрез р. Кожым) и Полярного (разрез в нижнем течении р. Малая Уса, обн. mu10) Урала в интервале конодонтовых зон hassi-jamieae – Upper rhenana. Патологические изменения в основном выражены в изменении морфологии.
Распределение конодонтов с патологиями по разрезам неравномерное. Больше всего они наблюдаются на Pa-элементах, что, вероятно, связано с их функциональной особенностью и являются результатом травматических последствий, связанных с образом жизни конодонтоносителей. Считалось, что они питались подвижными объектами, обладающими твердыми оболочками (Барсков, Назарова, 2012).
И.С. Барсков и В.М. Назарова (Барсков, Назарова, 2012) систематизировали основные морфологические группы конодонтовых элементов и аппаратов, а также их предполагаемые функции. Конодонты с Ра-элементами, по их морфологии, относятся к группе «многозубы». Это многочленные аппараты с хватающими, удерживающими, сортирующими и платформенными Ра-элементами. Их основная функция – разрезать, а потом давить. По трофическому признаку предполагаемой жизненной формой группы «многозубы» с Ра-элементами являются пелагические формы, питавшиеся подвижными объектами с твердыми оболочками. Справедливо замечено, что распространение конодонтов группы «многозубы» совпадает с временем существования аммоноидей, личинками которых они могли питаться.
В интервале конодонтовых зон hassi-jamieae – Lower rhenana найдены единичные Pa-элементы с патологиями. На уровне Upper rhenana были зафиксированы массовые патологические изменения в конодонтовых Pa-элементах. Количество экземпляров на уровне Upper rhenana с патологическими изменениями достигает 80 % от количества нормальных форм конодонтов (образцы 50 и 52 в разрезе р. Малая Уса). Следует отметить, что время Upper rhenana характеризуется богатым количественным и таксономическим разнообразием конодонтов, где доминируют палматолепиды.
В интервале зон hassi-jamieae установлены 2 патологических экземпляра: Palmatolepis hassi из разреза р. Кожым (обр. 49) и Palmatolepis sp. 1 из разреза р. Малая Уса (обр. 10) (Рис. 30). В изученном интервале установлена патология Deformatio у Palmatolepis sp. 1 и новый вид патологии Caudatio у Palmatolepis hassi, который будет подробно рассмотрен ниже.
Интервал подзоны Lower rhenana содержит 2 конодонта с патологиями: Palmatolepis simpla и Ancyrodella nodosa из разреза р. Малая Уса (образцы 38 и 40 соответственно). В этом интервале выявлены патологии: Caudatio у Palmatolepis simpla и Occlusio у Ancyrodella nodosa (Рис. 30).
Основной стратиграфический уровень с повышенным содержанием патологических форм в разрезе р. Малая Уса соответствует нижней части подзоны Upper rhenana. Здесь установлены 3 типа патологий: Caudatio у Palmatolepis sp. 2, Occlusio у Icriodus alternatus и Deformatio – у 80 % экземпляров конодонтов в образцах 50 и 52 (Рис. 31). Морфологическое строение последних значительно отличается от морфологии здоровых форм. Стоит отметить, что патологии Deformatio оказались больше подвержены конодонты Palmatolepis semichatovae. Ниже приводится краткое описание установленных патологий.
Патология Deformatio по классификации А.З. Бикбаева и М.П. Снигиревой (2003). Слово «Deformatio» от латинского означает «искажение». Диагноз: под этим названием выделяются патологические формы конодонтовых Pa-элементов рода Palmatolepis, характеризующиеся различными прижизненными искажениями общего облика платформы, независимо от этиологии. Согласно работе А.З. Бикбаева и М.П. Снигиревой (2003) патологические формы Deformatio распространены в интервалах подзон Lower rhenana – Upper rhenana разреза Кривой Рог и в зоне triangularis разреза Баронская западного склона Среднего Урала.