CC BY
102
М. А. Тугарова, П. И. Лунев, А. Г. Федяевский
МОРФОЛОГИЯ И МИКРОСТРУКТУРЫ СТРОМАТОЛИТОВ ТРИАСА ВОСТОЧНЫХ ОСТРОВОВ АРХИПЕЛАГА ШПИЦБЕРГЕН (СВАЛЬБАРД)
Введение
Строматолиты — карбонатные стяжения или наросты (биогермы) на дне водоемов, формирующиеся в опресненных или засолоненных зонах или в зонах с периодической сменой пресной и соленой воды. Термин «строматолит» (81гоша1о111Ь) был введен в литературу в 1908 г. Э. Кальковским (Е. Ка1ко^зку), исследовавшим пермо-триасовые образования Бунтсандштайна в Германии. В настоящее время термин «строматолит» практически вытеснен обозначением «цианобактериальные маты». Строматолиты используются при расчленении разрезов и стратиграфической корреляции. Но, прежде всего, как образования, очень чувствительные к фациальным условиям, изменяющие свою форму и структуру в осадках одного и того же возраста в зависимости от окружающих условий, строматолиты являются важным признаком при реконструкции палеогеографии районов. В ископаемом состоянии чаще всего встречаются постройки, сформированные в зоне накопления относительно мелководных морских отложений, существенно карбонатного состава, причем большая часть таких построек, несомненно, испытывала влияние приливно-отливных течений.
Особое внимание в последние годы привлекает изучение аутигенных карбонатных образований как результата жизнедеятельности микробиальных сообществ, приуроченных к различного типа очагам разгрузки флюидов [1, 2, 3]. Для аутигенных биохемо-генных карбонатов современных морских бассейнов установлена частая взаимосвязь процессов развития концентрированных микробиальных сообществ с очагами выходов газов, проявлением гидратообразования и т. д. По-видимому, в древних бассейнах имели место те же процессы, фиксация которых даже при использовании современной аналитической базы является весьма непростой задачей. Для древних отложений, пожалуй, единственным критерием, использующимся в настоящее время и позволяющим устанавливать воздействие эманационных флюидов на развитие микробиальных сообществ, является изотопный состав углерода и кислорода.
Начало описания органических построек, получивших позднее название «строматолиты», относится к концу XIX в. Холл [4] описал строматолиты из докембрийских отложений под названием Cryptozoon как представителей животного царства. В дальнейшем строматолиты принимались за кишечнополостных (губки, кораллы и т.д.), и только в 1914 г. Уолкотт доказал присутствие следов «клеток» низших сине-зеленых водорослей в строматолитах докембрия США [5]. В дальнейшем ряд исследователей считали строматолиты аналогами известковых туфов, отложенных ныне живущими низшими водорослями, но оставались также и сторонники неорганического происхождения строматолитов.
На протяжении нескольких десятков лет велись дискуссии по вопросу о происхождении строматолитов (органическое или неорганическое, животное или растительное),
© М. А. Тугарова, П. И. Лунев, А. Г. Федяевский, 2010
что во многом было обусловлено необходимостью выяснить возможности их использования для корреляции разрезов и определения геологического возраста пород.
В настоящее время не вызывает сомнения органическая природа строматолитов. Исследования в области бактериальной палеонтологии и биологии в последние десятилетия наиболее активно ведутся в Палеонтологическом институте (ПИН РАН, г. Москва) под руководством акад. А. Ю. Розанова [6, 7, 8] и в институте Микробиологии (ИНМИ РАН, г. Москва) — под руководством акад. Г. А. Заварзина [9, 10]. Использование современных аналитических методов в совокупности с обширным накопленным фактическим материалом и сопоставление древних бактериальных форм с ныне живущими объективно доказали органическую природу древних строматолитов.
Однако при изучении карбонатных конкреционных форм диагностика их водорослево-бактериальной природы до сих пор является весьма неоднозначной, что связано с особенностями самих простейших организмов, формой и способом их роста. В ископаемом состоянии находятся обычно не клетки организмов, а известковые минеральные фазы, которые наросли вокруг этих клеток, поэтому при описании характеризуются остатки не самих организмов, а их фоссилизированные оболочки. Карбонатные фазы имеют микритовые структуры, а живые ткани простейших организмов, как показывают лабораторные эксперименты, имеют крайне низкий срок жизни, запечатлевая в минеральной фазе лишь самый верхний слой бактериального мата [11].
Во многих случаях приходится признать, что определение растительного организма основывается лишь на сравнении его с известковыми формами, образованными современными водорослями и способом роста последних. В некоторых же случаях приходится отказываться от возможности даже путем сравнения отождествить их с организмами, благодаря сильной перекристаллизации и при диагностике опираться на морфологические и структурно-текстурные особенности карбонатной постройки. Именно поэтому один из известных исследователей строматолитов В. П. Маслов считал, что водорослево-бактериальные постройки (строматолиты) в большей степени являются объектами изучения литологии, нежели палеонтологии, а при их диагностике на первое место выходят расположение строматолитов в разрезах, их морфология, взаимосвязь с окружающими породами и приуроченность к тем или иным фациям осадочных отложений [12, 13]. «Изучение строматолитов является не столько палеонтологической, сколько литологической работой» [14, с. 74]. Размеры строматолитов, их внутренняя структура и внешняя скульптуры используются как признаки для их классифицирования [15, 16, 17]. В некоторых классификациях, например у Р. Ридинга [18], учитывается механизм формирования цианобактериальных матов, но при этом в качестве диагностических признаков по-прежнему выступает структура. Предложенная В. В. Макарихиным и П. В. Медведевым [19] единая классификация цианобактериальных и водорослевых построек по формальным признакам с использованием ботанической номенклатуры в соответствии с Международным кодексом (1СБМ, 1980) не получила широкого использования и имеет скорее теоретическое значение.
Строматолиты триаса восточных островов арх. Свальбард (Шпицберен) были изучены комплексом аналитических методов, который включал петрографический анализ шлифов, электронно-микроскопический анализ, химический анализ рентгено-флюорес-центным методом, изучение органомацералов в выделенных препаратах, битуминоло-гический анализ с определением биомаркеров исходного органического вещества. Учитывая большой объем полученных данных, авторы ограничились в данной статье характеристикой микроструктур, как наиболее доступного аналитически и информативного диагностического признака строматолитов. Особое внимание было уделено слоям
обрастания карбонатных построек с текстурой конус-в-конусе, вызывающих наибольшие дискуссии о их природе и связи с биоценотическими сообществами.
Петрографический анализ выполнялся на поляризационном микроскопе Leica DMPL. Детальное изучение структур и минерального состава проводилось методами электронной микроскопии в межфакультетской учебно-научной лаборатории СПбГУ «Ресурсный центр микроскопии и микроанализа» под руководством зав. лабораторией канд. г.-м. наук А. Р. Нестерова и при участии канд. г.-м. наук С. Ю. Янсон.
Геологические объекты
Основанием к этой работе послужило литолого-стратиграфическое изучение разрезов триаса восточных островов архипелага Шпицберген в течение трех полевых сезонов 2007-2009 гг. Полевые работы были организованы Норвежским Нефтяным Директоратом (NPD) и компанией Sintef Petroleum Research при участии с российской стороны Геологического института РАН (ГИН РАН), ВНИИОкеангеология и Ассоциации «Сев-моргеология».
В ходе полевых исследований охарактеризованы основные стратиграфические интервалы триаса на островах Эдж, Баренца и Надежды (рис.1). Сплошная обнаженность пород триаса позволила выполнить непрерывное послойное описание разрезов, в ходе которого, помимо обычных литолого-стратиграфических наблюдений, замерялись встреченные в отложениях конкреции, отмечались особенности их взаимоотношения с вмещающими породами, морфология, особенности строения и по возможности состав. Особое внимание было обращено на карбонатизированные поверхности в верхах триаса и приуроченные к ним карбонатные «холмы». Эти объекты являются дискуссионными по своему генезису, и обоснование их органогенной природы имеет принципиальное значение для реконструкции условий осадконакопления.
При стратиграфической характеристике разрезов триаса использована норвежская стратиграфическая номенклатура [20], по которой в восточной части архипелага Шпицберген (Свальбард) отложения свиты викингхойя рассматриваются в объеме индского и оленекского ярусов, свиты ботнехейя — анизийского и ладинского, а свиты чермак-фьелле и де геердален отвечают карнийскому и норийскому ярусам.
Единичные биогермные постройки встречены в верхней части отложений среднего триаса свиты ботнехейя, а наиболее широко они распространены в разрезах верхнего триаса.
Средний триас (свита ботнехейя) представлен битуминозными сланцами и аргиллитами с отдельными линзами и прослоями карбонатизированных пород, аргиллитами с повышенным содержанием фосфатов и отдельными прослоями фосфатолитов.
На северном побережье о. Эдж в верхах свиты ботнехейя описано «плюшкообразное» карбонатное конкреционное образование, по своей морфологии напоминающее строматолит (рис. 2). Морфологически это карбонатная постройка, имеющая плосковыгнутую нижнюю поверхность и выпукло-вогнутую верхнюю. Внутри тела конкреции обнаружены раковины двустворок, отпечатки аммоноидей, основная же масса верхней части конкреции представляет собой достаточно однородную черную микрокристаллическую карбонатную массу. Внутренняя структура этого карбонатного тела не определяет его внешнюю морфологию, что заставляет предположить наличие внешних факторов, обусловивших подобное строение верхней поверхности конкреции (например, выделение газов из центральной части карбонатной постройки).
Породы верхнего триаса, карнийского яруса (свита чермакфьелле) представлены
Рис. 1. Схематическая геологическая карта района работ с расположением изученных разрезов.
Условные обозначения: 1 — серии Темпелфьорден и Гипсдален (верхний палеозой); 2 — серия Сассендален (нижний-средний триас); 3 — серия Капп Тоскана (верхний триас—юра); 4 — серия Адвентдален (юра—мел); 5 — свита Диабазоддед (мезозой); 6—разрывные нарушения; 7 — снежный покров; пункты посещения: 8а — точки наблюдения, 8б — разрезы.
Рис. 2. О. Эдж. Карбонатные постройки в толще пород свиты ботнехейя, средний триас.
аргиллитами, песчанистыми аргиллитами, отдельными прослоями терригенно-карбо-натного и карбонатного состава. По сравнению с подстилающими отложениями свиты ботнехейя отложения свиты чермакфьелле отличаются отсутствием фосфатных пород. Вышезалегающая толща норийского яруса (свита де геердален) характеризуется появлением мелко- и среднезернистых песчаников, часто с проявленной косой и перекрестно-косой слойчатостью и наличием в разрезах углистых прослоев. В целом отложения среднего триаса отвечают фазе максимальной трансгрессии, сменяясь к верхнему триасу мелководно-морскими и прибрежно-морскими. Одним из признаков существенного обмеления бассейна в позднем триасе являются часто встречаемые карбонатизирован-ные поверхности, отчетливо выраженные в современном рельефе, к которым приурочены биогермные постройки.
Примером может служить поверхность, изучавшаяся на о. Эдж на высоте 187 м над уровнем моря, в разрезе свиты чермакфьелле (рис. 3). Поверхность представляет собой карбонатизированную корку по терригенным песчано-алеврито-глинистым породам с трещинами синерезиса. На поверхности выделяются холмообразные образования, в диаметре составляющие от 2,5 до 4 м. Купола возвышаются над уровнем площадки на 20-40 см, их общая вскрытая мощность до основания составляет до 60 см. Подошва куполов ровная, кровля — полого-куполовидная. По поверхности куполов наблюдаются текстуры конус-в-конусе (рис. 4).
В терригенной толще свиты де геердален типичными и наиболее интересными являются куполовидные холмы-конкреции расположенные на карбонатизированной поверхности в подошве свиты.
Рассмотрим морфологию и строение некоторых их этих образований. На о. Эдж (Мьюен) на высоте 210-212 м над уровнем моря располагается карбонатизирован-ная поверхность, развитая по терригенным породам (рис. 5). Верхняя часть этой
таї
Рис. 3. О. Эдж, Дискобухта, верхний триас, карний, свита чермакфьелле, 187 м над уровнем моря. Плато, сложенное карбонатизированны-ми породами.
Рис. 4- Текстура конус-в-конусе, образующая корку по кровле куполовидных образований.
терригенной толщи мощностью около 1,5 м представляет собой переслаивание аргиллитов и карбонатных песчаников.
Рис. 5. О. Эдж (Мьюен), верхний триас, норий, подошва свиты де геердален. Карбонатизированная поверхность на высоте 210 м над уровнем моря. Разрез верхней части толщи, по которой развивается карбонатизированная поверхность — переслаивание аргиллитов и карбонатных слоев.
Участками эта часть разреза переходит в постройки, возвышающиеся мелкими куполами над поверхностью (рис. 6). Строение этих образований снизу вверх следующее: 0,2 м — карбонатная породы с текстурой ко-нус-в-конусе, слой имеет резкую ровную границу с нижезалегающими аргиллитами, плавно переходит в следующий слой карбонатной породы с суб-горизонтальной слоистостью, мощностью 0,07-0,08 м. Выше еще один слой с текстурой конус-в-конусе, мощностью 0,2 м, который переходит в карбонатный песчаник, красный на выветрелой поверхности, мощностью 0,2 м и затем последовательность слоев еще раз повторяется. По флангам породы плавно выклиниваются в толще переслаивания аргиллитов и карбонатных песчаников. Характер залегания и строение этих образований свидетельствуют об их седиментаци-онной природе.
Такие же постройки, несколько более крупные по размерам, наблюдаются и на самой поверхности. Это
Рис. 6. О. Эдж (Мьюен), верхний триас, 210 м над уровнем моря.
выветрелые купола, преимущественно карбонатного состава, имеющие размеры до 1,5 м в диаметре и до 1 м мощности (рис. 7). Нижняя поверхность этих образований относительно ровная, верхняя — сильно выпуклая. Эти куполовидные холмы-конкреции располагаются на карбонатизированной поверхности в подошве свиты де геердален. Особенностью внутреннего строения является наличие слоев с текстурой конус-в-конусе, переслаивающихся с однородными микритовыми слоями.
Рис. 7. О. Эдж (Мьюен), верхний триас, норий, подошва свиты де геердален, 210—215 м над уровнем моря. Куполообразные карбонатные постройки.
Таким образом, по особенностям внешней скульптуры, морфологии и внутренней структуры в разрезе триаса можно выделить три типа строматолитов. Первый — овально-изометрические карбонатные образования структурно однородные, микрито-вые (средний триас, верхи свиты ботнехейя). Второй тип — уплощенные конкреции, характеризующиеся небольшой мощностью и относительно большим диаметром по длинной оси (до 4 м) с характерным обрастанием по поверхности - конус-в-конусе (верхний триас, свита чермакфьелле). И третий тип — карбонатные холмы, изометричной формы, с близкими значениями мощности и длины диаметра в поперечном сечении (1-1,5 м), со сложным внутренним переслаиванием существенно терригенных и карбонатных слоев с текстурой конус-в-конусе.
Все три типа карбонатных построек приурочены к характерным поверхностям раздела разрезов, наиболее отчетливо выраженных в породах верхнего триаса. Совокупность геологических и литологических признаков указывает на наличие внутриформа-ционных перерывов, которым и обязано появление этих поверхностей. Расположение карбонатных построек в породах указывает на их более быстрый рост по сравнению со скоростями накопления вмещающих терригенных отложений. Макрослоистое внутреннее строение биогермов отчетливо выражено только в постройках верхнего триаса. Снизу вверх по разрезу размер биогермов увеличивается с одновременным увеличением частоты встречаемости внутриформационных перерывов в разрезах.
Структурные и микроструктурные особенности карбонатных построек
В изученных строматолитах выделено несколько типичных видов структур. К первому относятся структуры, макроскопически однородные, микритовые. Такие структуры можно объяснить либо процессами перекристаллизации карбонатов, либо особенностями природы образующих их организмов. Такие структуры, в частности, присущи строматолитам свиты ботнехейя (см. рис. 2), основная масса которых представлена черным плотным микритовым карбонатным веществом. Однако уже на петрографическом уровне фиксируется закономерное слоистое строение, обусловленное чередованием карбонатных и тонких битуминозно-глинистых слойков (рис. 8). Электронно-микроскопическое изучение показало структурную неоднородность карбонатных слойков, наблюдаемых в оптическом поляризационном микроскопе (рис. 9). Порода состоит из известковых микрослойков микронной толщины, чередующихся с пленками алюмосиликатов — гидрослюды (рис. 9, а). Структура осложнена многочисленными кремнистыми включениями округлой формы, размерами в первые микроны (рис. 9 б, в). По отдельным кристаллам кальцита развиваются футляроподобные образования кремнезема. В качестве аутигенной примеси присутствуют агрегаты марказита, размером 3-4 ^н, состоящие из отдельных глобуль в доли ^н. Подобное структурные компоненты как результат жизнедеятельности водорослево-бактериальных биоценозов, формирующих строматолиты, были описаны еще в работах известных русских альгологов А. А. Еленкина и Н. Н. Воронихина [21, 22].
Рис. 8. Фотография шлифа породы из микритового строматолита, изображенного на рис. 2, свита ботнехейя, средний триас, о. Эдж.
Строматолиты верхнего триаса приурочены к карбонатизированным поверхностям, которые слагаются породами известково-терригенного состава. Петрографически породы характеризуются как песчано-алеврито-глинистые известняки с водорослевым
Рис. 9. Фотографии электронно-микроскопических изображений скола микритового строматолита, свита ботнехейя, средний триас.
О.Эдж; а—микрослоистая поверхность кальцитового состава; б, в — известковые слойки, чередующиеся с тонкими пленками глинистых минеральных фаз и аутигенным кварцем, и формы аути-генного кварца в карбонатной массе породы.
детритом (рис. 10). Карбонатные фазы представлены в виде микритовых фрагментов (водорослевые остатки) размером до 0,5 мм и микрит-спаритовым цементом. Порода характеризуется интенсивно проявленными процессами перекристаллизации известкового цемента.
Фрагмент образца, изученный под электронным микроскопом, показал высокое содержание глинистых фаз в составе породы (рис. 11) и отдельные отчетливые фрагменты известкового состава, по-видимому, растительного происхождения.
Строматолиты, морфологически обособляющиеся на карбонатизированных поверхностях верхнего триаса, характеризуются макронеоднородностью строения. Небольшие по мощности биогермы (см. рис. 3) состоят из массивной породы и карбонатной корки обрастания, мощностью до 5 см, с текстурой конус-в-конусе. Биогермы большие по мощности представлены чередованием слоев карбонатно-алюмоси-ликатного состава и карбонатного, также часто имеющими текстуру конус-в-конусе (см. рис. 6, 7).
Массивная часть биогермов представлена терригенно-карбонатными породами (рис. 12). Микротекстура породы подчеркнута тонкими битуминизированными глинистыми слойками. Содержание песчано-алевритовой фракции, в основном кварцевого состава, до 10-15%. Основная часть породы — известковые фрагменты микритовой упорядоченной структуры.
В строении микритовых обломков известкового состава наблюдается большое количество буроватых округлых или несколько сплющенных с боков «зерен» (рис. 13).
Рис. 10. Фотографии шлифа породы карбонатизированной поверхности.
Рис. 11. Фотография электронно-микроскопического изображения скола породы карбонизированной поверхности, свита чермакфьелле, верхний триас о. Эдж.
Рис. 12. Фотография шлифа породы из массивной части строматолита.
Обычно они образуют субпараллельные цепочки. Размер этих компонентов составляет сотые доли мм. При растворении пород эти «зерна» в большом количестве выделялись в органомацеральные фракции. Подобные образования были описаны К. Б. Корде как клетки сине-зеленых водорослей — СуапорЬуееае [23]. По ее описанию бурые тельца, имеющие те же размеры, что и указанные выше, размещаются одно над другим в пределах известковой нити и слагают ее основу. При растворении скрепляющего их кальцита расположение этих образований нарушается. К. Б. Корде отмечалось, что известковые нити могут располагаться радиально, как у современных Ятп-\aria heamatites Ag. или кустисто, аналогично современной Zonotrichia heeriana Naeg. Результатом перекристаллизации последних являются конусовидные кальцитовые образования.
В шлифах пород, содержащих микритовые карбонатные комки с нитевидными образованиями, включающими бурые тельца, были отмечены и многочисленные участки перекристаллизации конусовидной формы, в которые плавно переходили микритовые фрагменты (рис. 14). Эти участки на микроуровне повторяли макроскопические текстуры конус-в-конусе.
Макроскопически массивные части биогермов плавно переходят в корки обрастания с текстурой конус-в-конусе (см. рис. 3).
Традиционно текстура конус-в-конусе рассматривается как эпигенетическая текстура карбонатных пород, образованная в результате растворения под давлением, но в данном случае морфологические особенности распределения этих образований, приуроченные к поверхностям холмообразных построек, заставляют предположить принципиально другой генезис ее формирования. Одно из предположений, высказанных коллективом геологов ВНИИОкеангеология [24], заключалось в том, что подобные формы роста кристаллов кальцита связаны с первично водорослевой природой этих образований. Определения водорослей выполнялись в ПИН (г. Москва) К. Б. Корде. Ею
О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0мм
Рис. 13. Фотография увеличенного фрагмента шлифа породы из массивной части строматолита.
0 0,1 0.2 03 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0ми
Рис. 14. Фотография увеличенного фрагмента шлифа породы из массивной части строматолита с участком перекристаллизации — микро-конус-в-конусе.
была проанализирована обширная коллекция каменного материала, и во всех образцах карбонатных стяжений, морфологически сходных со строматолитами, были идентифицированы водорослевые фрагменты. В частности, в строении конус-в-конусе — синезеленые водоросли и фрагменты бурых водорослей. К сожалению, эти материалы не были опубликованы.
В наших исследованиях основной акцент был сделан на изучении специфики структур и микроструктур этих образований. В образце породы из верхней части строматолита отчетливо наблюдается разнонаправленная ориентация зон роста кристаллов кальцита.
В шлифах наблюдаются отчетливые зоны роста вытянутых кристаллов кальцита, перемежающихся с тонкими пленками глинистых минералов, преимущественно гидрослюды (рис. 15). Эти зоны роста с микротекстурой конус-в-конусе развиваются либо от сферолитов, сложенных карбонатным микритом с битумами, либо имеют в качестве основания, по которому начинает развиваться рост крислаллов, тонкие слойки-линзы, сложенные тонкокристаллическим кальцитом с примесью битумов.
Рис. 15. Фотографии шлифа битуминозной известковой породы из корки обрастания с текстурой конус-в-конусе.
Вдоль этих слойков часто развивается микротрещиноватость, иногда микротрещины заполнены желтым битумом. Более детальное рассмотрение структуры породы показывает, что она сложена чередованием кальцитовых слоев, формирующих каркас породы, и тонких глинистых слойков хлорит-гидрослюдистого состава.
Еще более отчетливо структура конкреций прослеживается на электронно-микроскопическом уровне (рис. 16). Толщина слойков, которые сформированы пластинами кальцита, составляет первые ^н, степень кристалличности карбонатных фаз различна, размер кристаллов от первых ^н до десятком ^н. Интересна структура породы вкрест плоскостей роста кристаллов кальцита (рис. 16, а)—плотные слойки кальцита толщиной в первые ^н чередуются с пористыми сфероагрегатными слойками, которые состоят из тонких микритовых сферолитов размером 3-5 ^н
Рис. 16. Фотографии электронно-микроскопических изображений скола битуминозной известковой породы из корки обрастания с текстурой конус-в-конусе, свита чермакфьелле, верхний триас. О. Эдж; а — скол, перпендикулярный плоскости роста кристаллов кальцита; б — микроглобулярная известковая поверхность микрослоя.
(рис. 16, б). Примеси в виде глинистых алюмосиликатов фиксируются на поверхностях с относительно хорошо выраженной кристалличностью. На разных сторонах скола изучавшегося образца микрослойчатость развивается в разных направлениях, отражая на микроструктурном уровне макроструктуру породы, и не подчинена строгой ориентации.
Конкреции с текстурой конус-в-конусе являются характерными для разрезов верхнего триаса о-в Эдж, Баренца, Надежды. Они проявляются и как корки обрастания, и как самостоятельные конкреционные образования до первых десятков сантиметров в диаметре. Их структуры характеризуются разной степенью перекристаллизации карбонатных фаз, но практически всегда имеют специфические структурные компоненты биологической природы. Примером самостоятельных карбонатных стяжений с текстурой конус-в-конусе являются образования из норийских разрезов о. Надежды. Породы имеют известковый состав. Макроскопически образец породы представляет собой «классический» вариант текстуры конус-в-конусе (рис. 17).
Рис. 17. Пришлифовка и скол карбонатной конкреции с текстурой конус-в-конусе, верхний триас, свита де геердален, о. Надежды.
Петрографически в породе фиксируются многочисленные микритовые фрагменты, аналогичные описанным выше для корок обрастания биогермов, бурые «тельца» клеток имеют цепочечное расположение, они многочисленны в микритовых частях породы и практически исчезают в участках интенсивной перекристаллизации (рис. 18).
Электронно-микроскопические изображения породы отражают сложное микровет-вящееся строение поверхностей микрослойков. Переплетающиеся ветвеобразные известковые нити покрыты тонкой пленкой глинистых минералов (преимущественно ил-литом) и в них фиксируются отдельные сферические образования кремнистого состава (рис. 19). «Ветвящиеся» поверхности, наслаивающиеся друг на друга, формируют текстуру конусов.
Рис. 18. Фотографии фрагментов шлифа породы, изображенной на рис. 17; а — микри-товые известковые компоненты, б — бурые «тельца», образующие цепочки, в — развитие радиальной и сноповидной перекристаллизации по микритовым фрагментам, г—микротекстура конус-в-конусе.
Рис. 19. Фотография электронно-микроскопических изображений скола известковой породы с текстурой конус-в-конусе.
Таким образом, при детальном изучении макротекстура конус-в-конусе оказывается отражением сложного микростроения карбонатных стяжений.
Заключение
Изученные карбонатные постройки триаса восточных островов арх. Свальбард приурочены к среднему (свита ботнехейя) и верхнему (свиты чермакфьелле и де геерда-лен) триасу. Фациальная организация терригенной толщи этого стратиграфического диапазона указывает на нарастание процессов обмеления, что отражается в появлении в разрезах верхнего триаса пачек терригенных пород с увеличением доли песчаных фракций, слоев песчаников с косой однонаправленной и перекрестно-косой слойчато-стью, многочисленных поверхностей внутриформационных перерывов. Одновременно с изменением литологического состава пород увеличивается частота встречаемости карбонатных построек и их мощности.
Карбонатные стяжения идентифицированы как строматолиты при полевых исследованиях на основании их морфологии и характера взаимоотношения с вмещающими толщами. Характерным проявлением биогермов верхнего триаса являются их приуроченность к карбонатизированным поверхностям внутриформационных перерывов и отчетливое обособление в виде карбонатных «холмов».
Макроструктуры биогермов однородные для карбонатных построек верхов среднего триаса и имеют макрослоистое строение в верхнем триасе. В качестве крустифициру-ющих корок наблюдаются карбонатные слои с текстурой конус-в-конусе. В разрезах встречены обособленные карбонатные стяжения, внутреннее строение которых характеризуется сноповидно-радиальным расположением кристаллов кальцита, проявляющимся в той же текстуре конус-в-конусе.
Состав биогермов известковый, в качестве примесей, текстурированных в породах, присутствуют обломочные зерна кварца тонкозернисто-песчаной и алевритовой раз-
мерности, а чаще глинистые алюмосиликаты — преимущестенно иллит. Во всех образцах проявлены тонкие битуминозные пленки, отражающие наличие в исходном составе липидных компонентов. На микроскопическом уровне в строении всех карбонатных стяжений проявлена тонкая микрослойчатость.
Особенностью состава и структур строматолитов явлется наличие фрагментов, указывающих на их биогенное происхождение. Сопоставление полученного аналитического материала с фондовыми и опубликованными данными свидетельствует о наличии в составе пород следов простейших организмов, в частности цианобактерий. Максимальное проявление следов цианобактерий зафиксировано в корках обрастания биогермов, макроскопически представленных известковыми породами с текстурой конус-в-конусе.
Прослежены процессы перекристаллизации биоморфных цианобактериальных фрагментов и развитие микроконусовидной перекристаллизации. Отражением микроструктур пород является макроскопическое проявление в породах текстуры конус-в-конусе.
Электронно-микроскопические наблюдения выявили неоднородности в ультра- и микроструктурах кристаллов кальцита, образующихся в результате перекристаллизации. Они представляют собой сложные глобулярные или сложенные многочисленными ветвящимися нитями поверхности, отражающие первичную тонкую неоднородность известковых построек.
Совокупность морфологических и структурных признаков карбонатных построек триаса восточных островов архипелага Шпицберген, изученные особенности микро- и ультраструктур указывают на их водорослево-бактериальное происхождение и позволяют рекомендовать их в качестве одной из групп диагностических признаков строматолитов.
Благодарности. Авторы выражают благодарности канд. г.-м. наук А. В. Зайон-чеку за организацию и руководство работами по совместному российско-норвежскому проекту с российской стороны, Норвежскому Нефтяному Директорату (NPD) за приглашение принять участие в экспедиционных работах с борта судна «Конгсой» в 2007-2009 гг., коллегам Б. А. Лундшайну, Я. Стенлокку, Т. Хойю, М.Волденген (NPD), Р. С. Род (Sintef, Норвегия), д-ру К. Краевскому (Геологический институт Польской Академии Наук), Ю.К.Текину (H.U., Турция) за плодотворное полевое общение. Особую признательность хочется выразить д-ру А. Мерку (Sintef Petroleum Research, Норвегия) за геологическое руководство работами, полевые обсуждения фациальных и стратиграфических аспектов исследования разрезов триаса.
Авторы благодарят канд. г.-м. науку А. Р. Нестерова и канд. г.-м. наук С. Ю. Янсон (СПбГУ) за помощь в проведении электронно-микроскопических исследований.
Литература
1. Логвина Е. А. Различные сценарии формирования аутигенных минералов в отложениях очагов разгрузки флюидов // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2008. Вып. 4.
2. Boetius A., Ravenschlag K., Schubert C. et al. A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane// Nature, 2000, 407.
3. Zehnder A.J., Brock T.D. Anaerobucmethane oxidation: occurrence and ecology // Appl. Environ. Microbiol., 1980. 39.
4. Hall J. Cryptozoon proliferum // Ann. Rep. of New York St. Mus., 1884. Vol. 36.
5. Waicott C. D. Precambrian Algonkian algal flora // Smiths. Misc. Coll. / 1914. Vol. 44.
6. Бактериальная палеонтология. М., 2002.
7. Розанов А. Ю. Ископаемые бактерии, седиментогенез и ранние стадии эволюции биосферы // Палеонтол. журнал. 2003. №6.
8. Розанов А. Ю. Бактериальная палеонтология, седиментогенез и ранние стадии эволюции биосферы // Современные проблемы геологии. М., 2004.
9. Заварзин Г. А. Становление системы биогеохимических циклов // Палеонтол. журнал. 2003. №6.
10. Заварзин Г. А., Колотилова Н. Н. Введение в природоведческую микробиологию. М., 2001.
11. Крылов И. Н., Орлеанский В. К. Лабораторная модель образования карбонатных корок в водорослево-бактериальных пленках // Известковые водоросли и строматолиты (систематика, биостратиграфия, фациальный анализ). Новосибирск, 1988.
12. Маслов В. П. Нижнепалеозойские породообразующие водоросли Восточной Сибири. Материалы к познанию ископаемых водорослей СССР (Этюд V) // Проблемы палеонтологии. 1937. Т. II-III.
13. Маслов В. П. Строматолиты. М., 1960.
14. Маслов В. П. Систематическое положение и отличие строматолитов и онколитов от ископаемых известковых водорослей // Бюлл. Моск. о-ва исп. природы. Отд. геол. 1950. Т. XXV
(4).
15. Маслов В. П. Принципы номенклатуры и систематики строматолитов // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1953. №4.
16. Раабен М.Е. Строматолиты верхнего рифея (гимносолениды). М., 1969.
17. Hofmann H.J. Precambrian microflora, Belcher Island, Canada: significance and systematics // J. Paleontol. 1976. Vol. 50, №10.
18. Riding R. Calcareous algae and stromatolites. Berlin, 1991.
19. Макарихин В. В., Медведев П. В. Строматолиты. Методы исследования. Научные online проекты. Геоинформационный центр ИГ КарНЦ РАН. http://geoserv.krc.karelia.ru/geo/rus /htm_files/projects/Str/str.htm
20. M0rk A., Dallaman W. K., Dypvic H., Johannessen E. P., Larsen G. B., Nagy J., Nottvedt A., Olaussen S., Phelina T. M., Worsley D. Mesozoic litostrsatigraphy // Dallmann W. K. (ed.)/ Lithostratigraphic lexicon of Svalbard. Review and recommendations for nomenclature use. Upper Palaeozoic to Quaternary bedrock. Norsk Polarinstitutt, Tromso, 1999.
21. Воронихин Н. Н. К познанию флоры и растительности водорослей пресных водоемов Крыма // Ботан. журн. СССР. 1932. №3.
22. Еленкин А. А. Сине-зеленые водоросли СССР. Общая часть. М.; Л., 1936.
23. Корде К. Б. Микроскопическая структура наслоений строматолитов и типы сохранности ископаемых Cyanophyceae // Доклады АН СССР. 1950. Т. LXXI. №6.
24. Пчелина Т. М. и др. Стратиграфия и палеогеография мезозойских отложений архипелага Свальбард (Шпицберген): В 2 т. Научно-производственный отчет. ВНИИОкеангеология. Л., 1983.
Статья поступила в редакцию 25 января 2010 г.
