CC BY
32
БУРЕНИЕ СКВАЖИНЫ С ЦЕПЬЮ ОБОСНОВАНИЯ ЗТАЛПНА ГРАНИЦЫ ФРАНСКПГП И ФАМЕНСКОГО ЯРУСОВ
Д. г.-м. н. О. П. Тельнова
telnova@geo.komisc.ru
В результате полевых работ этого года удалось с помощью специально спроектированной и пробуренной скважины получить материалы, позволяющие надеяться, что будет наконец решена важная научная проблема детального обоснования границы франского и фаменского ярусов в стратиграф ически наиболее полных разрезах.
Необходимость бурения скважины возникла в процессе работ на франско-фаменскихразрезах в Тимано-Печорской провинции, а затем — в Гренландии [7, 13]. Ранее [6], на страницах «Вестника» Института геологии Коми НЦ УрО РАН уже достаточно детально обосновывалась актуальность изучения пограничных франско-фаменских отложений. Поэтому в данной публикации только в общих чертах содержится суть научной про -блемы, подвигнувшей нас (Тельнова О. П., Маршалл Д.) на организацию буровых работ на исследуемых разрезах.
Рубеж франского и фаменского веков сопряжен с глобальными геологическими и биотическими событиями, одним из которых является массовое вымирание организмов морской биоты [1]. Вымирание коррелируется с регрессией и без-кислородными обстановками.
Анализ эвстатических колебаний уровня Мирового океана, позднедевонского рифтогенеза и суперплюмовых событий демонстрирует дестабилизацию ус -ловий в атмосфере и гидросфере и, как следствие, изменения экологической обстановки и известные биособытия [4]. Однако далеко не во всех регионах Земли в это время наблюдались аноксийные или гипоксийные обстановки. Так, Т. Беккер и М. Хауз [9], детально изучившие разрезы Canning Basin в Австралии, специально указывают на отсутствие этих обстановок на франско-фаменской границе.
В непрерывных разрезах Западной и Восточной Европы, США, Канады, Австралии, Северной Африки четко фиксируются две положительные аномалии d13С, по стратиграфическому положению соответствующие двум кельвассерским горизонтам. Причем аномалии фиксируются во всех разрезах, как содержащих темно-
цветные кельвассерские породы (собственно кельвассерские горизонты), так и в чисто карбонатных, без признаков аноксийных обстановок. Предполагаются ситуации изотопного фракцио-ниро-вания углерода в мантии. Это возможно в эпохи активного тектоногенеза. Флюидные потоки привнесли в экзосф еру не только обогащенный тяжелым изотопом углерод, но и ряд других элементов, в том числе влияющих на развитие биосф еры. При опробовании франско-фаменских разрезов отмечаются геохимические аномалии фосфора, рудных элементов [10]. К этому же периоду приурочен расцвет кремнистой биоты, свидетельствующий об обогащении морской воды кремнекисло-той [15].
К событиям, сопряженным с глобальными процессами рифтогенеза, магматизма и эвстатических колебаний уровня Мирового океана, можно отнести ф ормирование черносланцевых комплексов, характерную минералогению и геохимические аномалии. Максимальное развитие позднедевонских (вторая половина франского и фаменский века) черносланцевых ф ормаций наблюдается в эпикон-тинентальных бассейнах Лавруссии [14].
Существенным вкладом в оценку масштабов биособытия и его достаточно точной межрегиональной корреляции явилась разработка стандартных зон девона по конодонтам [17]. В результате изучения конодонтов из франско-фамен-ских отложений в США, Канаде, Бельгии, Германии, Франции, Нахичевани, Южном Китае и Австралии установлено массовое вымирание на границе конодон-товых зон gigas (ныне linguiformis) и triangularis.
В пределах Рейнских сланцевых гор выделяют два горизонта черных кельвас-серских известняков и известковистых сланцев: нижний — основание зоны Late rhenana и верхний в терминальной части зоны linguiformis. «Кельвассерский кризис» начинается ниже зоны Late rhenana с исчезновения планктонной группы сти-лиолинид (гладкораковинные тентакули-ты) и большей части семейств трилобитов. Промежуток времени, соответству-
ющий зонам Late rhenana — linguiformis, характеризуется глобальным диахронным исчезновением биогермных коралловых и строматопоратовых рифов во всех бассейнах мира.
В центральной части Русской плиты почти повсеместно отсутствуют отложения зоны triangularis. В периферийных районах Русской плиты величина гиатуса в значительной мере варьирует. В При-пятском прогибе регрессия, начавшаяся еще в позднем фране, сменяется трансгрессией на рубеже зон Early — Мiddle triangularis. На юго-востоке Русской плиты и прилегающих районах Южного Урала регрессия ф иксируется начиная с зоны linguifonnis, при этом максимальное ее проявление приходится на время, соответствующее зоне triangularis. На западном склоне Среднего Урала регрессия, сменившая позднефранскую трансфессию, отмечена в терминальной части зоны linguiformis. Максимум регрессии — базальная часть зоны Early triangularis. Начиная с зоны Мiddle triangularis относительный уровень моря повышается [3]. В Тимано-Печорской провинции регрессия началась с зоны linguiformis, а максимальное ее развитие охватывает интервал, соответствующий зонам Early — Мiddle triangularis. Ретроспективный анализ [4, 15, 17] исследований по девонским эв-статическим колебаниям для Северной Евразии (Русская плита, Кузбасс, Колыма) и другим регионам Земли выявил четко проявленную регрессию — конец зоны linguiformis и зона Early triangularis — и сменившую ее трансгрессию fiddle triangularis).
Анализ событий вымирания на фран-ско -ф аменском рубеже в глобальном мас -штабе свидетельствует о достаточно сложном, ступенчатом характере исчезновения отдельных групп фауны, охватывающих по крайней мере две последние конодон-товые зоны франского века (L. rhenana и linguiformis) [11, 16]. Вместе с тем максимум вымирания, выраженный в исчезновении очень большого количества видов морских организмов и затем появлении новых видов, приурочен именно к франско-фаменскому рубежу.
К настоящему моменту наши представления об изменениях, происходивших в это время в континентальной биоте, в частности, в растительных сообществах [8, 12], несколько расширились.
Начиная с 1993 г. мной, а с 2006 г. совместно с английским палинологом Д. Маршаллом (рис. 1) проводились полевые экспедиционные работы на Южном Тимане. В 2007 году нами [6] уста-
Рис. 1. Джон Маршалл — профессор Сау-семптомского университета, председатель Международной комиссии по микрофлоре
новлен новый палинокомплекс в базальной части стратотипа ижемской свиты (обн. 20 — Сосногорский район, правый берег р. Ижмы) (рис. 2).
Новый палинокомплекс более близок франским, чем фаменским комплексам. В нем доминируют франские таксоны, тогда как палинокомплекс перекрывающего его волгоградского горизонта фамена отличается почти полным отсутствием характерных франских видов. Особенностью нового палинокомплекса является эндемизм и гигантизм миоспор, что может, по-видимому, свидетельствовать об островном характере флоры.
Таким образом, благодаря четким отличительным признакам нового палинокомплекса возможно выделение нового биостратиграфического подразделения. В шкале девонской зональности по мио-спорам растений предлагается установить подволгоградские слои со стратотипом в разрезе ижемской свиты. Эти слои заполняют часть фиксирующегося на Русской платформе предфаменского стратиграфического перерыва и увеличивают объем франского яруса. По-видимому, новое
Рис. 2. Обнажение 20 — базальные слои ижемской свиты (Сосногорский район, правый берег р. Ижмы)
биостратиграфическое подразделение соответствует стратиграф ическому интервалу, охарактеризованному в верхнедевонских разрезах Канады миоспоровой зоной Vallatisporites preanthoideus-Archaeozonotriletes famenensis (конодон-товые зоны linguiformis — нижней triangularis) и, возможно, нижней частью зоны Membrabaculisporis radiatus-Cymbosporites boafeticus, установленной в Восточной Померании (Польша) [10, 14].
Новый палинокомплекс демостри-рует постепенный характер изменений во флористических сообществах на уровне, коррелируемом с событием Kellwasser. Процесс вымирания позднефранских таксонов сопровождается появлением новых видов и родов миоспор, характерных для ф аменских и даже каменноугольных па-линокомплексов.
Результаты наших работ на Южном Тимане демонстрируют, что именно здесь, возможно, находится один из самых стратиграфически полных разрезов франско-фаменского времени. И, возможно, именно он может в дальнейшем стать эталоном границы ярусов. Т ак появилась идея бурения скважины в районе исследований.
Еще пять лет назад казалось, что найти деньги на бурение скважины с чисто научными целями почти не реально. Но благодаря инициативе и международному научному авторитету проф ессора Са-
усемптомского университета Джона Маршалла, нам удалось получить финансовую поддержку нашей идеи.
После получения гранта Научного Королевского Общества Великобритании на проведение буровых работ оказалось не менее сложным реализовать деньги. Одной из причин была необходимость бурения в окрестностях стратотипа ижемской свиты (20 обн.). Это уникальное обнажение неоднократно описывалось [2,
5, 7], содержит богатую и разнообразную ф ауну и микрофлору. Исследования пос-леднихлет научных сотрудников Института геологии привлекли внимание к нему широкого круга российских и зарубежных ученых. В этом году почти одновременно здесь работали специалисты из Швеции, Латвии, Англии. Естественно, такой объект требует особенно бережного отношения и продуманных научно-исследовательских работ. Однако, оберегая памятник природы, ученые должны иметь возможность как можно больше извлекать из него геологической и другой информации. В настоящее время значительная часть этого обнажения закрыта оползнями, и каждый год воды р. Ижмы продолжают его разрушать. Поэтому одним из способов сохранения уникальной геологической инф ормации может быть колонковое бурение скважины (рис. 3). Такие работы проводятся без вырубки леса или других мероприятий, нарушающих экологическую обстановку.
В рамках полевого сезона этого года нам удалось осуществить так давно задуманный проект. Конкурс на проведение буровых работ выиграла ухтинская ООО «Геолог-1». Полевые работы проводились в составе: начальник отряда —
О. П. Тельнова, профессор Саусемптом-ского университета Д. Маршалл, хорошее настроение и отличное питание обес -печивала ст. геолог Н. С. Лавренко , транспортировку членов отряда и поле -вого снаряжения осуществлял водитель А. А. Сырцев. Самую тяжелую и ответственную работу — бурение — добросовестно выполнили: машинист буровой установки Е. В. Агарин, водитель, помощник машиниста — Н.В. Попов, помощник машиниста — Р. А. Дождиков (рис. 3).
В результате усилий многих специалистов пробурена неглубокая (50 м) скважина в Сосногорском районе (правый берег р. Ижмы). Бурение проводилось на площадке, ранее подготовленной Ухтинской геолого-разведочной экспедицией (УГРЭ). В этом месте в 80-х годах прошлого века уже была пробурена скважина, но при ликвидации экспедиции, к сожалению, документация и керн не со-
Рис. 3. Колонковое бурение скважины
хранены. Подвоз оборудования к этой площадке осуществлялся машиной ЗИЛ-131 по грунтовой дороге. Из пробуренной скважины поднят керн, характеризующий верхнюю часть ухтинской (верхняя часть франского яруса) и нижнюю часть ижемской (нижняя часть фаменско-го яруса) свит, в том числе пачка темносерых и зеленовато-серых глин, ранее описанная в этом районе из обнажений как «новое биостратиграфическое подразделение» (рис. 4). Полученный керн доставлен в Институт геологии и распилен на 2 части. Одна часть керна будет храниться в музее Института геологии и станет эталоном франско-фаменской границы, другая всесторонне исследована. Таким образом, будет сохранен уникальный разрез и получен материал для разнообразных геологических исследований.
Полевые работы этого года являются продолжением целого цикла исследований, в задачи которых входят палеонтологические реконструкции основных трендов франско-фаменских сообществ с целью корреляции эволюционных изменений наземной биоты с массовым вымиранием события КеИ^дазег.
Реализация проекта стала возможна благодаря усилиям большого коллектива специалистов. Особую признательность хочется выразить Н. П. Юшкину, А. М. Асхабову, И. Н. Бурцеву, А. М. Пыстину, О. А. Радаевой, В. Ф. Куп-
Рис. 4. Керн из пробуренной скважины
риянову, В. М. Полежаеву, В. Т. Мальцевой, П. П. Юхтанову, коллегам лаборатории стратиграфии и сотрудникам Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Коми за поддержку и понимание научной проблемы. Хочется выразить благодарность Г. А. Панфиловой за четкую организацию работ в шлиф овальной мастерской, О. В. Филипповой и А. Е. Шмырову за отличную работу при распилке керна.
Литература
1. Алексеев А. С. Типизация фанеро-зойских событий массового вымирания организмов // Вести. Моск. ун-та. Сер. геол., 2000. № 5. С. 6—14. 2. Безносов П. А., Хипели Д. В., Кузьмин А. В. и др. Литология, остатки позвоночных и ко-нодонты ижемской свиты в стратотипе // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: Материалы XIV Геол. съезда Республики Коми. Т. IV. Сыктывкар: Геопринт, 2004. С. 220—224. 3. Бикбаев А. 3., Снегирева М. П. Граница франского и фаменского ярусов на Среднем Урале по конодонтам // Девонские наземные и морские обстановки: от континента к шельфу (проект 499 МПГК/ Международная комиссия по стратиграфии девона): Материалы Международной конф. Новосибирск, 2005. С. 35—36. 4. Веймарн А. Б., Корнеева С. А. Глобальные геологические события на рубеже франского и фаменского веков // Бюл. МОИП. Отд. геол., 2007. Т. 82. Вып. 1. С. 48—68. 5. Майдель Т. В. Изучение глинистых минералов верхнедевонских отложений Южного Тимана
для реконструкции климата // Геология и мин. ресурсы Европейского Сев.-Вост. России: Матер. XV Геол. съезда Республики Коми. Т. II. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2009. С. 231-233. 6. Тельнова О. П. Абиотические и биотические события на рубеже франского и фаменского веков // Вестник института геологии: Сыктывкар. Геопринт, 2008. № 6. С. 2—
6. 7. Тельнова О. П. Маршалл Д. Е. А. Палинологический метод изучения геологических памятников (на примере стратотипа ижемской свиты) // Изучение, сохранение и использование объектов геологического наследия северных регионов (Республика Коми): Материалы науч.-практич. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2007. С. 58—60. 8. Тельнова О. П. Маршалл Д. Е. А. Новое биостратиграфическое подразделение во франско-фаменском разрезе Восточно-Европейской платформы // ДАН, 2009. Т. 429. № 1. С. 82—83.
9. BeckerR T, House M. R Sea-level changes in the Upper Devonian of the Canning Basin, Western Australia // Courier Forsch.-lnst. Senckenberg, 1997. Vol. 199. P. 129—146.
10. Braman D. R, Hills L. V Upper Devonian and Lower Carboniferous miospores, western District of Mackenzie and Yukon Territory, Canada. Palaeontolographica Сanadiana. 1992. № 8. 97 p. 11. Copper P. Reef development at the Frasnian/Famennian mass extinction boundary // Palaeogeography, Palaeo-climatology, Palaeoecology. 2002. Vol. 181. P. 27—66. 12. Ettenson F. R Controls on the origin of Devonian black-shale facies on Laurussia: palaeogeography, palaeoclimate and tectonics // Девонские наземные и морские обстановки: от континента к шельфу: Материалы Междунар. конф. Новосибирск, 2005. С. 13—18. 13. Marshall J. E. A., Astin Т., Tel’nova O. P. The terrestrial Frasnian // Abstracts for Ninth North American Paleonological Covention. University of Cincinnati. 2009. P. 235. 14. Stempien-Salec M. Miospore taxonomy and stratigraphy of Upper Devonian and Lovermost Carboniferous in western Pomerania (NW Poland). Ann. Soc. Geol. Pol. 2002. V. 72. P. 163 — 190. 15. Racki G. D., Racka M, Matyja П., DevleeschouwerX The Frasnian/Famennian boundary interval in the South Polish-Moravian shelf basins: integrated event -stratigraphical approach // Palaeogeography, Palaeo-climatology, Palaeoecology. 2002. Vol. 181. P. 251—298. 16. SchindlerE. Event stratigraphic markes within Kellwasser Cricis near the Frasnian-Famennian boundary (Upper Devonian) in Germany // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1993. Vol. 104. P. 115—123. 17. Ziegler W, Sandberg C. A. The Late Devonian standard conodont zonation // Cour. Forsch. Inst. Senckenberg. 1990. Vol. 121. S. 1—115.
гг
