CC BY
22
УДК 552.54: 551.733.33 (234.851) DOI: 10.19110/2221-1381-2016-8-3-8
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВЕРХНЕЛУДЛОВСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ О ОПОРНОМ РАЗРЕЗЕ СИЛУРА НА ЗАПАДНОМ СКЛОНЕ ПРИПОЛЯРНОГО УРАЛА
В. А. Матвеев1, Б. И. Канев2
1Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар vamatveev@geo.komisc.ru 2СГУ им. Питирима Сорокина, Сыктывкар slava.kanev.1995@mail.ru
Опорный разрез силура западного склона Приполярного Урала вскрыт в обнажении 236 на р. Кожым. В настоящей статье дана литологическая характеристика пород сизимского горизонта верхнего лудлова обнажения 236 в бассейне р. Кожым. Показано, что в образовании известняков и доломитов значительную роль играли различные бентосные организмы, в том числе цианобактерии, сформировавшие строматолитовые постройки в крайне мелководных условиях в лудловское время.
Ключевые слова: сизимскийгоризонт, лудлов, силур, строматолиты.
FEATURES OF THE UPPER LUDLOW DEPOSITS IN THE SILURIAN KEY SECTION ON THE WESTERN SLOPE OF THE SUBPOLAR URALS
V.A. Matveev1, B. I. Kanev2
Institute of Geology of Komi SC UB RAS, Syktyvkar Syktyvkar Pitirim Sorokin State University, Syktyvkar
Silurian key succession of the western Subpolar Urals is exposed on the Kozhym River, in the section 236. In this paper, lithology of carbonate rocks of the Sizim Stage (Ludlow) exposed in that section is discussed. It is demonstrated that in formation of limestones and dolostones significant role was played by various benthic organisms, including cyanobacteria — the main builders of stromatolites which existed in extremely shallow-water conditions.
Keywords: Sizim stage, Ludlow, Silur, stromatolites.
Введение
Впервые лудловские отложения были описаны А. И. Першиной и выделены в гердъюский горизонт [7, 8], который позже был подразделен на два самостоятельных горизонта — падимейтывисский и сизимский [1, 5].
Разрез сизимского горизонта лудлова (обнажение 236) расположен на левом берегу р. Кожым в 700 м ниже устья р. Сывъю (рис. 1). Разрез представлен ритмичным чередованием известняков серых тонкоплитчатых глинистых микрозернистых с брахиоподовыми и остракодовы-ми ракушняками и строматолитовых известняков, а также доломитов стромотопоратовых. Лудловский возраст отложений определен по брахиоподам Didymothyris didyma (Dalman), Morinorhynchys attenuates (Amsden) и конодон-там Polygnathoides siluricus Branson et Mehl [2, 4, 6]. Первое описание отложений сизимского горизонта в обн. 236 приведено в путеводителе к полевому семинару на р. Ко-жым [6]. Результаты вновь проведенного исследования этого разреза в 2010—2014 гг., во время которого расчистками был вскрыт неизученный интервал разреза мощностью 16 м, позволяют пересмотреть ранее сложившееся представление на строение этого разреза и его палеонтологическую характеристику. Мощность горизонта более 69 м.
Цель статьи — описание основных типов пород, слагающих разрез, и характеристика условий осадконакоп-ления в лудловское время. Результаты биостратиграфических исследований будут опубликованы отдельно.
Материал и методы исследования
Для детальных микроскопических, биостратиграфических исследований разреза быии отобраны 106 образцов пород, из них 34 образца с остатками фауны. Изготовлено и описано 72 шлифа. Образцы пород и шлифы хранятся в Музее Института геологии им. А. А. Чернова (колл. № 514).
Обсуждение и результаты
При макро- и микроскопическом изучении литоло-гических образцов рассматриваемого разреза было выделено 12 литологических типов пород сизимского горизонта (рис. 2):
1. Известняк пелитоморфный глинистый (рис. 2, А). Структура пелитоморфная. В целом порода представлена основной пелитоморфной массой, или глинистой пели-томорфной массой, в которой имеется терригенная примесь кварцевого материала. Присутствуют единичные фрагменты полностью перекристаллизованной, неопределимой фауны. Кроме того, присутствуют фенестровые полости, заполненные кальцитом. Текстура массивная, полосчатая, пятнистая или комковатая.
2. Известняк литобиокластовый мелкокристаллический (рис. 2, Б). Структура мелкокристаллическая, литобио-кластовая. Биокласты представлены раковинами остракод и их обломками, а также срезами раковин гастропод. Ли-токласты сложены пелитоморфным кальцитом. Присутствуют сгустки, имеющие четко оформленную округлую, овальную формы. Литокласты и биокласты распределены
Рис. 1. Местонахождение обнажения 236 (широта 65°40'0.86"С, долгота 59°45'2.09"В) (номер обнажения по А. И. Першиной, 1962) Fig. 1. Location of outcrop 236 (latitude 65°40'0.86"C, longitude 59°45'2.09"B) (number of outcrop according to A. I. Pershina, 1962)
в породе хаотично, за редким исключением биокластовый материал ориентирован в одном направлении. Текстура полосчатая (полосчатость обуславливается разным цементом — спаритовым и пелитоморфным, а также ориентировкой биокластового материала).
3. Известняк пелитоморфный полибиокластовый (рис. 2, В). Структура микрозернистая, пелитоморфная, биокластовая. Биокласты представлены фрагментами раковин брахиопод, остракод, гастропод, панцирей трилобитов, члениками криноидей и органогенным детритом неопределенного происхождения. Сферы неясного происхождения замещены кальцитом и имеют неровные очертания. В основной массе они рассеянны хаотично, без ка-
ких-либо закономерностей распределения. В шлифах наблюдаются проблематические гидроиды — фистулеллы (?), строматопороидеи, амфипоры, а также кластеры микропроблематики 8ркавппа (?) и цианобактерии субшаровидной формы — Еепакк. Следует отметить присутствие оолитовых ядер, сложенных микробиальными известняками. Основная масса представлена микрокристаллическим кальцитом, слегка доломитизирована и окрашена ОВ в различной степени. Биокластовый материал иногда ориентирован в одном направлении. Текстура массивная, полосчатая, волнисто-полосчатая или пятнистая, которая подчеркивается насыщенностью органического и глинистого веществ и их распределением.
VeSOk IG Komi SC UB RAS, August, 2016, No. 8
&
Рис. 2. Микрофотографии основных литологических типов пород: А — известняк пелитоморфный глинистый (шл. № 62 Б); Б — известняк литобиокластовый мелкокристаллический (шл. № 19); В — известняк пелитоморфный полибиокластовый (шл. № 38); Г — известняк фенестровый сгустковый (шл. № 37); Д — известняк строматолитовый (шл. № 18); Е — доломит с реликтовой теневой биокластовой структурой (шл. № 72); Ж— доломит остракодовый (шл. № 14); 3 — доломит с реликтовой структурой микробиальных сгустковых известняков (шл. № 28); И — доломит мелкозернистый с полосчатой текстурой (шл. № 31); К — доломит среднекристаллический (шл. № 64); Л — доломит крупнокристаллический (шл. № 56); М —доломит разнокристал-
лический (шл. № 52), все шлифы без анализатора
Fig. 2. Microphotographs of main lithological types of rocks: A — pelitomorphic clay limestone (thin section 62Б); Б — litho-bioclastic small crystalline limestone (thin section 19); B — pelitomorphic polybioclastic limestone (thin section 38); Г — lumpy limestone (thin section 37); Д — stromatolite limestone (thin section 18); E — dolomite with relict shadow bioclastic structure (thin section 72); Ж — ostracod dolomite (thin section 14); 3 — dolomite with relict structure of microbial lump limestone (thin section 28); И — fine-grained dolomite with banded texture (thin section 31); K — medium crystalline dolomite (thin section 64); Л — coarse dolomite (thin section 56); M — various crystalline
dolomite (thin section 52); all thin sections are without analyzer
Рис. 3. Разрез сизимского горизонта лудлова, обн. 236, р. Кожым. Справа от литологической колонки — фациальная кривая. Условные обозначения: 1 — доломит; 2 — известняк; 3 — известняк алевритовый; 4 — известняк глинистый; 5 — известняк комковатый; 6 — мергели; 7 — плоскогалечник; 8 — литокласты; 9 — строматолиты; 10 — оолиты; 11 — литобиокластовый мелкозернистый известняк; 12 — пелитоморфный полибиокластовый известняк; 13 — пелитоморфный полибиокластовый известняк с оолитово-остракодовым мелкозернистым известняком. Органические остатки: 14 — строматопороидеи; 15 —детрит; 16 — бра-хиоподовый ракушняк; 17 — брахиоподы; 18 — трилобиты; 19 — гастроподы; 20 — пелециподы; 21 — ругозы; 22 — цианобакте-рии; 23 — остракоды; 24 — криноидеи. Фото: А, В — куполовидные строматолитовые постройки; Б — пластовая строматолитовая
постройка с бугристой поверхностью; Г — плоскогалечник
Fig. 3. Section of sizimsky ludlow horizon, outcrop 236, Kozhym River. Facies curve is to the right from lithological column. Legend: 1 — dolomite; 2 — limestone; 3 — aleurolite limestone; 4 — argillaceous limestone; 5 — lumpy limestone; 6 — marls; 7 — pebble; 8 — lithoclasts; 9 — stromatolites; 10 — oolites; 11 — litho-bioclastic small-grained limestone; pebble; 12 — pelitomorphic polybioclastic limestone; 13 — pelitomorphic polybioclastic limestone with oolite-ostracod small-grained limestone; Organic remains: 14 — stromatoporoids; 15 — detritus; 16 — brachiopod shells; 17 — brachi-opods; 18 — trilobites; 19 — gastropods; 20 — pelecypods; 21 — rugoses; 22 — cyanobacteria; 23 — ostracods; 24 — crinoids. Photo: A, B — dome-shaped stromatolite buildups; Б — bedded stromatolite bildup with hilly surface; Г — pebble
УеиЖ Ю Кот1 ее ив яде, Аидив^ 2016, N0. 8
4. Известняк фенестровый сгустковый (рис. 2, Г). Структура мелко-, среднекристаллическая, литобиоклас-товая, сгустковая. Сгустковая структура распознается по очертаниям мелких комочков округлой, овальной или слегка неправильной формы, сложенных пелитоморфным кальцитом. Микроскопически порода сложена литоклас-тами, биокластами, сгустками в основной мелко-, сред-некристаллической массе. Литокласты представлены пе-литоморфным известняком и в основной массе рассеянны хаотично. Биокласты представлены раковинами ост-ракод и их обломками. Отмечается присутствие фенест-ровых полостей, заполненных яснокристаллическим кальцитом, которые распространены по шлифу достаточно равномерно и придают породе пятнистую текстуру. Текстура фенестровая.
5. Известняки строматолитовые (рис. 2, Д). Строматолиты представлены двумя типами построек — пластовыми и куполовидными. Пластовые постройки мощностью до 10 см с мелкобугристой поверхностью (размеры бугорков от 1 до 3 см) (рис. 3, Б), куполовидные постройки высотой до 15 см и диаметром до 0.4 м (рис. 3, А, В). Пространство между строматолитовыми постройками заполнено тёмным, коричневато-серым мелкокристаллическим доломитом, в котором наблюдаются скопления окатанного тонкого карбонатного кластического материала. Микроструктура строматолита характеризуется тонкой волнистой микрослойча-тостью, обусловлена чередованием темных плотных глинистых и более светлых микритовых слойков. В шлифах отмечаются тонкие разнонаправленные каналы, заполненные мелким спаритовым кальцитом.
6. Доломит с реликтовой теневой биокластовой структурой (рис. 2, Е). Структура породы — мелкокристаллическая, мелкосреднекристаллическая, мелкокрупнокристаллическая, биокластовая реликтовая. Биокластовая реликтовая структура представлена крупными и мелкими реликтами фауны, имеющими овальную или дугообразную формы. Лишь в некоторых шлифах четко различимы обломки раковин остракод, брахиопод, членики криноидей, срезы раковин гастропод, фрагменты панцирей трилобитов, а также кальцисферы неясного происхождения. Порода имеет массивную, пятнистую, волнисто-полосчатую текстуры, которые фиксируются распределением органического и глинистого веществ.
7. Доломит остракодовый (рис. 2, Ж). Структура мелкокристаллическая, мелкосреднекристаллическая, сред-некристаллическая, среднекрупнокристаллическая, крупнокристаллическая и биокластовая. Биокласты представлены крупными и мелкими раковинами остракод, встречаются единичные срезы раковин гастропод и полностью перекристаллизованные неопределимые остатки. Присутствуют литокласты, представленные пелитоморфным известняком. Породы имеют массивную, пятнистую или полосчатую текстуры.
8. Доломит с реликтовой теневой структурой микро-биальных сгустковых известняков (рис. 2, 3). Структура мелкозернистая, мелкосреднезернистая, среднезернистая, сгустковая реликтовая. Сгустки округлые, овальные или слегка неправильной формы, сложены пелитоморфным известняком. Отмечается присутствие терригенной примеси кварца (около 5 %). Округлые и угловатые зерна кварца рассеяны в породе неравномерно. Текстура — массивная, пятнистая.
9. Доломит мелкокристаллический (рис. 2, И). Структура мелкозернистая. Микроскопически порода состоит из
мелкокристаллических агрегатов, плотно прилегающих друг к другу, неправильно ромбоэдрических и ромбоэдрических кристаллов доломита с отчетливыми ровными, нередко сглаженными краями. Встречаются трещины, заполненные мелкокристаллическим кальцитом и органическим веществом, приуроченным к трещинам, а глинистое вещество обволакивает кристаллы доломита. Текстура пород массивная, полосчатая или волнисто-полосчатая.
10. Доломит среднекристаллический (рис. 2, К). Структура среднекристаллическая. Кристаллы доломита — неправильно ромбоэдрические и ромбоэдрические, плотно прилегают друг к другу. Имеются поры или гнезда, заполненные яснокристаллическим кальцитом. Текстура — массивная, волнисто-полосчатая.
11. Доломит крупнокристаллический (рис. 2, Л). Структура крупнокристаллическая. Кристаллы доломита неправильно ромбоэдрические и ромбоэдрические, плотно прилегающие друг к другу, слабо замутненные равномерно рассеянной примесью пелитоморфного вещества. Текстура пород массивная.
12. Доломит разнокристаллический (рис. 2, М). Структура разнокристаллическая (неравномерно-кристаллическая). Микроскопически порода состоит из мелкокрупнокристаллического, мелкосреднекристаллического доломита. Кристаллы неправильно ромбоэдрические и ромбоэдрические, плотно прилегающие друг к другу, с отчетливыми ровными, нередко сглаженными краями, слабо замутненными равномерно рассеянной примесью пелитоморфного вещества. Текстура пород пятнистая, обусловленная разным размером кристаллов доломита, а также неравномерным распределением органического и глинистого веществ.
Условия образования отложении
Кривая фациальной изменчивости (рис. 3) показывает, что отложения нижней части разреза формировались преимущественно в обстановках сублиторали и литорали (литотипы 1, 3, 7, 9, 12). Об этом свидетельствуют многочисленные органические остатки, принадлежащие к первому бентосному комплексу (Б. К. 1, 2), — ругозы, брахи-оподы, остракоды, гастроподы, пелециподы [3].
В средней части разреза в отдельных прослоях наблюдаются ориентированные параллельно поверхностям напластования створок крупных пелеципод (до 4.5 см), чередующиеся с прослоями оолитово-острако-довых мелкозернистых известняков и известняков с ориентированным биокластовым материалом. Это служит свидетельством того, что формирование отложений этой части разреза происходило в мелководно-морских условиях в зонах супралиторали и литорали с периодическим воздействием морских волн. На крайне мелководные условия указывают и прослои доломитов с реликтовой теневой биокластовой структурой, доломиты остракодовые, доломиты микробиальные сгустковые и известняки с трещинами усыхания осадка, со строматолитами, а также известняки фенестровые, которые, возможно, образуются за счет выделения пузырьков газа в виде метана, аммиака, сероводорода при отмирании цианобактерий [9].
Выводы
В результате проведенных исследований разреза си-зимского горизонта в обнажении 236 было выделено 12 литологических типов пород.
Фациальная кривая, построенная на основе распространения литотипов и органических остатков в разрезе, показывает два этапа его формирования. Нижняя часть разреза, сложенная в основном известняками, формировалась преимущественно в сублиторально-литоральных обстанов-ках. Верхняя часть разреза накапливалась в еще более мелководных условиях литорали и супралиторали, благоприятных для развития и распространения цианобактериальных сообществ, которые способствовали строматолитообразова-нию. Появление строматолитов в верхней части разреза и отсутствие бентосной фауны служат индикатором экологических изменений в морском бассейне в лудловское время.
Авторы глубоко признательны Э. С. Щербакову и П. Мяннику за консультации, замечания и рекомендации, которые были учтены при написании статьи.
Работа выполнена при поддержке программы Президиума УрО РАН № 15-18-5-37 «Тимано-Североуральский па-леобассейн в палеозое. Закономерности динамики биотических комплексов, палеобиогеография и палеоклиматология».
Литература
1. Антошкина А. И., Афанасьев А. К., Безносова Т. М. Новая стратиграфическая схема верхнего ордовика и силура севера Урала (Елецкая зона). Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1989. Вып. 206. 16 с.
2. Безносова Т.М. Сообщества брахиопод и биостратиграфия верхнего ордовика, силура и нижнего девона северо-восточной окраины палеоконтинента Балтия. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 218 с.
3. Буко А. Эволюция и темпы вымирания. М.: Мир, 1979. 378 с.
4. Модзалевская Т. Л. Силурийские и раннедевонские атириды (брахиоподы) Вайгача // Стратиграфия и фауна силурийских отложений Вайгача. Л.: НИИГА, 1980. С. 150—164.
5. Объяснительная записка к стратиграфическим схемам Урала (докембрий, палеозой) / Под ред. Н. Я. Анцы-гина. Екатеринбург, 1994. 152 с.
6. Опорные разрезы пограничных отложений силура и девона Приполярного Урала / Под ред. В. С. Цыганко, В. А. Чермных. Сыктывкар: Коми фил. АН СССР, 1983. 136 с.
7. Першина А. И. Стратиграфия готландия и девона бассейнов рек Большой Сыни и Вангыра (южная часть гр. Чернышева) // Известия Коми фил. Всесоюзного геогр. общества. 1957. Вып. 4. С. 47—56.
8. Першина А. И. Силурийские и девонские отложения гряды Чернышева. М.; Л.: Наука, 1962. 122 с.
9. Шуйский В. П. Фациальная природа фамен-турней-ских отложений Киенгопского вала // Литология и условия образования докембрийских и палеозойских отложений Урала. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1981. С. 54—70.
References
1.Antoshkina A. I., Afanasev A. K., Beznosova T. M. No-vaya stratigraficheskaya skhema verkhnego ordovika i silura severa Urala (Eletskaya zona) (New Upper Ordovician and Silurian stratigraphic scheme of Northern Urals (Eletsk zone). Syktyvkar, Komi SC UB RAS, 1989, 16 pp.
2. Beznosova T. M. Soobshchestva brakhiopod i biostratigrafi-ya verkhnego ordovika, silura i nizhnego devona severo-vostoch-noj okrainy paleokontinenta Baltiya (Brachiopod communities and biostratigraphy of Upper Ordovician, Silurian and Lower Devonian of the north-eastern margin of Baltica Palaeoconti-nent). Ekaterinburg. UrO RAN, 2008. 218 p.
3. Buko A. Evolyutsiya i tempy vymiraniya (Evolution and extinction rate). Moscow: Mir, 1979. 308 p.
4. Modzalevskaya T. L. Silurijskie i rannedevonskie atiridy (brakhiopody) Vajgacha (Silurian and Early Devonian Athyrids (brachiopods) of Vaigach) // Stratigrafiya i fauna silurijskih ot-lozhenij Vajgacha. L.: NIIGA, 1980. P. 150—164.
5. Obyasnitelnaya zapiska kstratigraficheskim skhemam Urala (dokembrij, paleozoj) (Explanatory note to the stratigraphic schemes of Ural). Composed by N. Ya. Antsygin. Ekaterinburg, 1994, 95 pp.
6. Opornye razrezy pogranichnykh otlozhenij silura i devona Pripolyarnogo Urala (Reference sections of the Silurian/Devonian boundary deposits of Subpolar Urals) / Composed by V. S. Tsganko, V. A. Chermnyh. Syktyvkar: Komi fil. AN SSSR, 1983. 136 p.
7. Pershina A. I. Stratigrafiya gotlandiya i devona bassejnov rek Bol'shoj Syni i Vangyra (yuzhnaya chast' gr. Chernysheva) (Gotlandian and Devonian stratigraphy of the Bolshoj Synya and Vangyr river basins (southern part of the Chernyshev Range)) // Izvestiya Komi fil. Vsesoyuznogo geogr. Obshchest-va, 1957. Vyp. 4. P. 47—56.
8. Pershina A. I. Silurijskie i devonskie otlozheniya gryady Chernysheva (Silurian and Devonian deposits of the Chernyshev Range). L., 1962. 122 p
9. Shujskij V. P. Facial'naya priroda famen-turnejskikh otlozhenij Kiengopskogo vala (Facies nature of the Famennian-Tournaisian deposits of the Kienkopsky swell // Litologiya i usloviya obrazovaniya dokembrijskikh i paleozojskikh otlozhenij Urala. Sverdlovsk: UNC AN SSSR, 1981. P. 54—70.
