Введение к работе
Актуальность. Повышенный интерес к проблеме стратиграфического расчленения верхнего отдела пермской системы - крупного стратиграфического подразделения геохронологической шкалы, выделенного Мурчисоном ещё в 1841 году по Пермской губернии России, обусловлен решением Международной стратиграфической комиссии строить мировую геохронологическую шкалу на морских разрезах с фиксацией точек глобальных стратотипов границ (ТГСГ). Результатом явилось изменение Общей шкалы верхней части пермской системы с выделением здесь двух новых отделов - среднего (гваделупского) со стратотипом в США и нового верхнего (лопиньского) - в Китае.
Таким образом, перед отечественной геологией встала проблема совершенствования устаревшей схемы деления верхнепермских отложений Европейской России для сближения её структуры с таковой Новой Общей шкалы, поиска палеонтологически выраженных стратиграфических рубежей и оценки их ранга. Этой проблеме были посвящены международный симпозиум (Казань, 1998) и общероссийское совещание (Москва, 2002). Было рекомендовано преобразовать татарский ярус в самостоятельный отдел, выведя из его состава уржумский горизонт (с присоединением его к казанскому ярусу), а северодвинскому и вятскому горизонтам придать ранг самостоятельных ярусов.
Палинологический метод издавна считается пригодным не только для стратиграфического - расчленения вмещающих отложений, но в ряде случаев используется и для прямых сопоставлений разнофациальных толщ, как правило - для молодых отложений. Вместе с тем, практика палинологических исследований, в частности, верхнепермских отложений в северных районах Европейской России, выявила весьма значительные трудности использования ископаемых спор и пыльцы в стратиграфических целях. С одной стороны, не из всех литологических толщ (особенно красноцветных) удавалось выявить споры и пыльцу, что приводило к появлению палинологически «немых» толщ. С другой стороны, в палинологии вместо «метода руководящих таксонов» широко используется статистический «метод процентных содержаний различных таксонов». Это позволяет судить о сходстве и различии анализируемых палиноспектров по отдельным группам таксонов-доминантов, субдоминантов и единичных, но мало что даёт для определения относительного возраста вмещающих пород. В результате к настоящему времени наметился определенный застой в палинологических исследованиях разрезов верхнего отдела пермской системы Европейской России и выявился спад интереса геологов к результатам-палинологического анализа вмещающих отложений.
Цель работы. Для выхода из сложившейся ситуации перед соискателем была поставлена цель повышения информативности палинологического анализа древних толщ для стратиграфии и геологической корреляции вмещающих отложений на примере исследований разрезов казанского и татарского ярусов северных районов Европейской России.
Основные задачи. Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
а) провести опробование на палинологический анализ всех литологических
разностей горных пород, слагающих разрезы буровых скважин в междуречье Северной
Двины и Пинеги и типовые разрезы казанского и татарского ярусов в Приказанском
Поволжье;
б) использовать известные и новые методики для выделения миоспор из различных
горных пород;
в) выполнить необходимые таксономические определения как миоспор обычной
сохранности, так и встречающихся палиноморф, в частности, представленных
псевдоморфозами кварца по миоспорам для получения наиболее полной характеристики
последовательности разновозрастныхпалинокомплексов; рпг [ідіМіпіЦ"! Ч \в
c;u .іі',')т;;;;л
OJ 2;S'. Г;ЧГ
г) осуществить сравнение полученных казанских и татарских палинокомплексов с
ранее известными из верхнепермских разрезов смежных и более удаленных регионов с
использованием традиционной методики статистической оценки частоты встречаемости
характерных палинотаксонов (доминантов, субдоминантов, редких и единичных);
д) провести анализ литературных источников на предмет выявления
позднепермских фациально-зависимых палинотаксонов;
е) изучить полученные палиноспектры из казанских и татарских отложений
региона с целью выявления таксонов-индикаторов степени увлажненности экотопов
продуцирующих растений;
ж) использовать собранные данные о присутствии в разрезах палинотаксонов-
индикаторов увлажненности в стратиграфической корреляции разрезов по событиям
эвстатических колебаний уровня Мирового океана, контролирующих климатические
условия обстановок седиментации.
Научная новизна проведенных исследований состоит в получении детальной
палинологической характеристики верхнепермского разреза севера Русской плиты,
выявлении палинокомплексов, состоящих из палиноморф, представленных
псевдоморфозами кварца по миоспорам, что позволило осуществить корреляцию со
стратотипическими разрезами Приказанского Поволжья. Впервые выделены
позднепермские миоспоры-индикаторы увлажненности, отражающие фазы
трансгрессивно-регрессивных циклов седиментации. При интерпретации
палинологических материалов впервые для сопоставления разрезов верхней перми междуречья Северной Двины и Пинеги с разрезами бассейна реки Вятки и Приказанского Поволжья применен событийно-стратиграфический метод. На его основе предложен вариант корреляции верхнепермских отложений Европейской России с одновозрастными разрезами Канадской Арктики и Тетической области.
Теоретическая ценность работы заключается в интерпретации закономерностей изменения состава доминантов палинокомплексов в разрезе, обусловленных особенностями осадконакопления, и в использовании- миоспор-индикаторов увлажненности, отражающих эвстатические колебания уровня Мирового океана.
Практическая ценность работы заключается в расчленении и корреляции разрезов верхней перми севера Европейской России на основе новых возможностей палинологических исследований с использованием спор и пыльцы различной сохранности, миоспор-индикаторов увлажненности и событийно-стратиграфического метода.
Результаты исследования автора могут быть использованы при проведении геолого-съёмочных и тематических работ, связанных с расчленением и корреляцией разнофациальных позднепермских отложений.
Публикация и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 24 научной работы и одна сдана в печать.
Основные результаты исследований изложены в тезисах и докладах на научных конференциях и семинарах НИИ Геологии и геологического факультета Саратовского государственного университета им.Н.Г.Чернышевского (1996-2002 гг.); на Международном Конгрессе «Пермская система Земного шара» (Пермь, 1991); на VII-й Палинологической конференции «Палинология и проблемы детальной стратиграфии» (Саратов/ 1993); на Международной Всероссийской палинологической конференции «Палинология в биостратиграфии, палеоэкологии и палеогеографии» (Москва, 1996); на Международном симпозиуме «Верхнепермские стратотипы Поволжья» (Казань, 1998); (Саратов, 1998); на ХШ-м Геологическом съезде Республики Коми «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России, новые результаты и новые перспективы «(Сыктывкар, 1999); на ГХ-ой Российской палинологической конференции «Актуальные проблемы палинологии на рубеже третьего тысячелетия» (Москва, 1999); Саратов, 2000); на Международном Семинаре «Пыльца как индикатор состояния окружающей среды и палеоэкологические реконструкции» (Санкт-Петербург, 2001-а); на
Региональной научно-практической стратиграфической конференции «Проблемные вопросы региональной и местной стратиграфии фанерозоя Поволжья и Прикаспия» (Саратов, 2001-6); на Х-й Всероссийской палинологической конференции «Методические аспекты палинологии» (Москва, 2002-а); на Всероссийской конференции «Татарский ярус Европейской России: проблемы стратиграфии и корреляции с морской тетической шкалой» ( Москва, ГИН РАН, 2002-6), на TV Всероссийской конференции «Палеонтология и стратиграфия Перми и триаса северной Евразии» (Москва, ПИН РАН, 2002-в).
Исходный материал и личный вклад автора в решение проблемы. Основой диссертации послужили палинологические исследования образцов горньж пород, отобранньж лично автором и геологическими партиями (Пинежская, Лешуконская, Среднепинежская ГСП Юрасской ПСЭ ПГО «Архангельскгеология») из керна картировочньж скважин, а также образцы из стратотипических разрезов казанского и татарского ярусов в Приказанском Поволжье (сборы автора). Из всех изученных образцов около 400 содержали ископаемые пыльцу и споры. Кроме того, использовались палинологические материалы кандидата геолого-минералогических наук Е.Ф.Шаткинской по 70 образцам (сборы С.Н.Баженовой, Аэрогеологическая экспедиция № 14, Москва) и по 37 образцам из сборов доктора геолого-минералогических наук М.Г.Миниха (НИИ Геологии СГУ, Саратов).
Объем работы. Диссертация объемом 145 страницы состоит из введения, шести глав и заключения, содержит три рисунка и восемь таблиц в тексте и фотоатлас спор и пыльцы в Приложении.
В списке использованной литературы 182 работы, в том числе 25 на иностранных языках.
1. Разнофациальные казанские и татарские отложения междуречья Северной Двины и Пинеги охарактеризованы 15 спорово-пыльцевыми комплексами (СТІК), сменяющими друг друга в стратиграфической последовательности. В аналогичных отложениях Приказанского Поволжья (в страторегионе) зафиксировано 18 СПК (главы 3 и 4).
В междуречье Северной Двины и Пинеги СПК с 1-го по Х-й установлены для свит казанского яруса (верхи вихтовской, долгощельская, ускольская, нижнеустьинская); с ХГА и ХІ-Б по XV-й -для свит татарского яруса (сухонская, полдарская, саларёвская).
В Приказанском Поволжье с 1-го по XVT-й палинокомплексы характеризуют казанский ярус (бугульминская, байтуганская, камышлинская, барбашинская, приказанская, печшцинская, верхнеуслонская, морквашииская толщи, уржумская свита, низы мергельной толщи); СПК XVII-й и XVTH-й харакеризуют татарский ярус (мергельная толща).
За основу выделения палинокомплексов взяты таксономический состав и количественные соотношения компонентов. Наибольшее значение среди миоспор имеют представители инфратурм Striatiti, Praecolpati, Disacciatrileti, родов Lebachiacites, Vitreisporites, субтурмы Disaccites, родов Fuldaesporites и Bascanisporites.
При спорово-пыльцевом анализе верхнепермских отложений севера Русской плиты и Приказанского Поволжья выявлено, что не все палинокомплексы образованы миоспорами обычной сохранности. Большую часть их составляют палииоморфы, представленные псевдоморфозами кварца по миоспорам. СПК, состоящие из палиноморф, выделены из верхов нижнеказанского подъяруса, уржумского и северодвинского горизонтов Приказанского Поволжья, а также из вихтовской (верхи) и, начиная с верхней подсвиты ускольской свиты, до саларёвской включительно в междуречье Северной Двины и Пинеги. Такая сохранность миоспор связана с тафономическими особенностями, обусловленными разными типами фаций вмещающих пород. Палииоморфы, представленные псевдоморфозами кварца по миоспорам, как
правило, приурочены к красноцветным отложениям, являющимся образованиями регрессивных фаз седиментогенеза. Подобные палиноморфы из верхнепермских отложений севера Русской плиты и в Приказанском страторегионе выделены впервые, причем из образований, считавшихся ранее палинологически «немыми». Окварцованная пыльца, равно как и пыльцевые зерна обычной сохранности, определимы и отражают таксономический состав ископаемой палинофлоры (главы 3 и 4). Они могут бьпь использованы не только для биостратиграфических целей, но и для восстановления палеогеографических и палеоклиматических обстановок седиментогенеза. Для сероцветных пород, фаций трансгрессивных фаз, более характерны миоспоры обычной сохранности.
2. Приуроченность некоторых палинотаксонов к определенным фациальным
обстановкам, позволяет рассматривать их в качестве индикаторов увлажненности,
территории (глава 6:6.1., 6.3).
На палинологическом материале чередование трансгрессивных и регрессивных фаз седиментогенеза отражается в повторяемости СПК со сходными доминирующими и субдоминирующими компонентами. Приуроченность таксонов к фациям, фиксирующим более или менее четкие события - различные этапы трансгрессий и регрессий -позволяет выявлять таксоны-индикаторы степени увлажненности территории и относительного уровня влажности климата. Установлено, что для осадочных толщ трансгрессивных фаз позднепермского седиментогенеза характерно присутствие представителей инфратурм Striatiti (гаплоксилоидный тип), Praecolpati, родов Vesicaspora, Gardenaspontes, Limitisporites, Crustaespontes globosus Lesch., разнообразие спор, в том числе Ahrensisporites thorsteinssonii Utt. Для регрессивных фаз -представителей субтурмы Disaccites (диплоксилоидный, подокарпоидный типы и тип Abies), родов Lueckisporites, GuttulapoHenites, Fuldaesporites, Lebachiacites, Bascanisporites undosus Balme and Henn. Миоспоры-индикаторы позволяют также реконструировать условия обитания продуцирующих растений, намечать время наибольших (наименьших) пульсаций продвижения моря, сопоставлять отдельные событийные моменты.
3. Три трансгрессивно-регрессивных цикла в казанском и татарском ярусах
междуречья Северной Двины и Пинеги выделяются по присутствию в изученных
палннокомплексах миоспор-индикаторов увлажненности территории. Выявленная
цикличность, в позднепермском осадконакоплении на севере Русской плиты
позволяет на основе событийно-стратиграфического метода проводить ближние и
дальние корреляции (глава 6: 6.2,6.4,6.5).
Выявленные в казанском и татарском ярусах междуречья Северной Двины и Пинеги три трансгрессивно-регрессивных цикла подтверждаются присутствием миоспор-индикаторов увлажненности в соответствующих палинокомплексах.
Принимая во внимание таксономический состав палинокомплексов и приуроченность таксонов-индикаторов увлажненности к определенным фазам циклов седиментогенеза, проведены сопоставления разрезов пачек «а» и «Ь» полдарской свиты междуречья Северной Двины и Пинеги с юрпаловскими слоями Н.Н.Форша на реке Вятке; уржумского горизонта Русской плиты и вордского яруса Канадской Арктики. Установленные трансгрессивно-регрессивные циклы на территории севера Русской плиты, трансгрессивные и регрессивные слои - в Канадской Арктике (по Utting, 1994), трансгрессии — в Тетической области (Левей, 1973, 1975, 1993, 1996) сравнимы между собой. Основываясь на использовании собьпийно-стратиграфического метода, автор провел сопоставление между циклами седиментации - казанским на севере Русской плиты, роадско-вордским в Канадской Арктике и кубергандинско-мургабской трансгрессией в пределах Тетической области; между северодвинской (сухонская свита) и индийской трансгрессиями; между вятской (пачка «с» полдарской свиты) и дорашамской трансгрессиями.
Благодарности: Диссертация выполнена в отделе палеонтологии и биостратиграфии НИИ Геологии Саратовского государственного университета имени Н.Г.Чернышевского под руководством доктора геолого-минералогических наук М.Г.Миниха, которому автор выражает глубокую благодарность.
Автор глубоко признателен докторам геолого-минералогических наук, профессорам ] В.Г.Очеву]и Е.М.Первушову, кандидату геолого-минералогических наук А.В.Миних за советы, консультации и критические замечания, полученные в процессе выполнения работы; кандидату геолого-минералогических наук Т.Ф.Букиной за проведение фациального анализа вмещающих миоспоры пород и за минералогический анализ позднепермских псевдоморф, представленных псевдоморфозами кварца по миоспорам; инженеру Н.В.Добролюбовой, оператору ЭВМ Н.Н.Чуфистовой, старшим научным сотрудникам Ф.В.Малышеву и Е.В.Попову за помощь в освоении компьютерной техники; инженеру Л.И.Андроновой за модернизацию известных методик технической обработки образцов горных пород; старшему научному сотруднику НВ НИИГТ Е.В.Трусовой за компьютерную обработку фотоизображений изученных миоспор.
