CC BY
20
УДК 551.735.1(234.851):551.8:561.263
ПЕРВЫЕ НАХОДКИ ШШД [СНЮНОРНУТД] В СЕРПУХОВСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ [РАЗРЕЗ «УНЬИНСКАЯ ПЕЩЕРА», СЕВЕРНЫЙ УРАЛ)
XE. С. Пономаренко, 2Р. М. Иванова, ХА. Н. Сандула 1Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар 2Институт геологии и геохимии им. А. Н. Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург
Изучены литологическое строение и альгофлора нижнекаменноугольных карбонатов разреза «Уньинская пещера». Установлено, что представители рода Kamaena встречаются в этом разрезе в серпуховских отложениях, тогда как на остальной территории Урала они прекратили свое существование в конце визейского века. Анализ фактического материала показывает, что в результате специфики геологического развития в бассейне р. Унья формировалась локальная, возможно изолированная область, где на протяжении поздневизейско-серпуховского времени господствовали тиховодные условия. Это обстоятельство, вероятно, послужило причиной широкого распространения зеленых водорослей из рода Kamaena в серпуховском веке.
Ключевые слова: серпуховскийярус, Северный Урал, водоросли, палеоэкология, осадконакопление.
THE FiRST FIHDIHG OF ШДЕНД [CHLDROPHYTA] IH THE SERPUKHOViAH DEPOSITS («UH'IHSKAYA PESCHERA» SECTIDH, HDRTHERH URALS]
1E. S. Ponomarenko, 2R. M. Ivanova, 1A. N. Sandula institute of geology, Komi science center, Ural Branch, RAS, Syktyvkar 2Zavaritsky Institute of geology and geochemistey, Ural Branch, RAS, Ekaterinburg
The lithological composition and algae in the «Un'inskaya peschera» section of Lower Carboniferous carbonates were observed. Specimens of the genus Kamaena in Serpukhovian deposits of this section were determined, in spite of the fact that they became extinct to the Late Visean on the rest territory of the Urals. A factual material analysis pointed that asynchronous tectonic movements in the Un'ya River basin resulted to the formation of local, probably, isolated area with dominant still water conditions during Late Visean-Serpukhovian ages. These conditions caused a wide distribution of green algae of genus Kamaena in Serpukhovian.
Keywords: Serpukhovian, Northern Urals, algae, palaeoecology, sedimentation.
Введение
Разрез геологического памятника природы «Уньинская пещера» расположен на правом берегу р. Уньи, в её верхнем течении (рис. 1, обн. 85) [2]. Уникальность этого объекта кроме всего прочего заключается в том, что здесь серпуховские отложения представлены известняковым рифогенным типом разреза, тогда как на остальной территории Северного Урала одновозрастные отложения имеют доломитовый, доломитово-из-вестняковый или брекчиево-извест-няковый тип [8, 9, 10]. Проведенные исследования альгофлоры из данно-
го разреза выявили уникальный случай сонахождения двух родов зеленых водорослей (Praedonezella и Катаепа) в серпуховских отложениях. Необычность этого факта обусловлена тем, что эти рода имеют четкую стратиграфическую приуроченность: род Катаепа на Урале прекращает свое существование к концу визе, а род Praedonezella появляется только в серпуховском веке [4, 5]. Установление возможных причин нахождения Катаепа в серпуховских отложениях с литологической и палеоэкологической позиций является целью работы.
Строение разреза
Стратиграфическое расчленение нижнекаменноугольных отложений проводилось Н. В. Калашниковым [6]. В разрезе «Уньинская пещера» (рис. 2) им выделяется михайловский и веневский горизонты визе, а также косогорский (= тарусско-стешев-ский) и протвинский горизонты серпуховского яруса.
Михайловский горизонт (видимая мощность 13.6 м) в основном сложен криноидно-фораминиферо-выми песчаниками с незначительной примесью карбонатного лито-
кластового материала. В составе пород отмечается обилие обломков колониальных кораллов до 10—12 см размером.
Необнаженный участок 3.0 м.
Веневский горизонт (38.5 м) представлен неравномерно чередующимися слоями известняков би-окластовых, преимущественно с пе-литоморфным цементом, и микро-биально-пелоидных. Для верхней части характерно наличие полого-волнистой и горизонтальной слоистости, обусловленной ориентировкой органогенного материала. Из макрофауны отмечаются фрагменты брахиопод (5.0—14 см), криноидей (до 7.0 см) и хететид (3.0x12 см); ми-крофаунистические остатки более разнообразны: обломки раковин фо-раминифер, остракод, щитков три-
лобитов и др., обычно не превышающие 1.5—2.0 мм.
Косогорский горизонт (119.3 м, включая необнаженные участки) разделяется на три толщи. Нижняя толща (89.9 м) образована известняками биокластовыми с пелитоморфным и спаритовым цементом. Для этих пород характерна тонкая горизонтальная слоистость, обусловленная ориентировкой органогенного материала, его размерами или количеством, а также изменениями структуры цемента. Породы включают разнообразные фаунистические остатки: кораллы, брахиоподы, криноидеи, фораминиферы и др., количество и разнообразие которых уменьшается вверх по разрезу. Средняя толща (7.6 м) — биокластовые известняки с микритовым микробиальным це-
ментом. Здесь ещё отмечается тонкая слоистость, обусловленная ориентировкой органогенного материала, появляются многочисленные кальцисферы. Верхняя часть (21.8 м) — неравномерное чередование слоев известняков литокластовых и ооид-ных, строматолитовых и кальцисфе-рово-пелоидных. Строматолиты построены кальцимикробными сообществами. Отмечаются единичные серпуловые биогермы. Состав водорослей (как и фаунистических остатков) крайне обеднен.
Необнаженный участок 12.0 м.
Протвинский горизонт (видимая мощность 27.5 м) в нижней своей части характеризуется толщей литобио кластово-микробиальных известняков со строматолитами, а в верхней — биокластовых форами-ниферово-кальцисферовых известняков со строматолитами. В первом случае строматолиты сложены каль-цимикробными сообществами, а во втором преимущественно циано-бактериями ОгЧопеНа с/. kershopensis Оагш. Фаунистические остатки кроме фораминифер включают также остракод, гастропод, брахиопод.
Особенности
поздневизейско-
серпуховского-
осадконакопления
В поздневизейско-раннесер-пуховское время условия осадко-накопления Колво-Вишерского и Верхнепечорского края имели существенные различия, а широта р. Унья находилась на границе этих двух типов бассейнов [9]. Отложения мелководного Колво-Вишерского бассейна характеризуются преимущественным развитием доломитов, Верхнепечорского — известняков и карбонатных псефитов, а в области р. Уньи верхневизейско-серпухов-ские породы представлены чередованием доломитов и известняков.
В михайловское время, так же как и на всем Северном Урале, на широте р. Уньи началось обмеление моря [3, 6]. В центральной части бассейна в это время существовала отмель, обусловившая активные гидродинамические условия, которые способствовали образованию обломочных и оо-идных карбонатов (обн. 64). Западные разрезы характеризуются биокласто-выми доломитизированными известняками и мономиктовыми кварцевыми песчаниками (обн. 53) [9, 10]. Вторичные доломиты, вероятно,
Рис. 1. Схема расположения обнажений нижнекаменноугольных отложений в бассейне р. Унья, Северный Урал (номера обнажений по В. А. Варсанофьевой). На фотографии — выход визейско-серпуховских известняков в разрезе «Уньинская
пещера»
Fig. 1. Map of outcrops of Lower Carboniferous sediments in the basin of Unya River, Northern Urals (number of outcrops according to Varsanofeveva V. A.). The photo shows outcrop of Visean- Serpukhovian limestones in the section of «Uninskaya peschera»
Рис. 2. Схематический разрез «Уньинская пещера» и распространение альгофлоры. Условные обозначения: 1 — органогенные песчаники; 2—8 — известняки: 2 — био-кластовые со спаритовым цементом; 3 — биокластовые с пелитоморфным цементом; 4 — пелоидные; 5 — биокластовые с пелитоморфным цементом, тонкослоистые; 6 —биокластовые со спаритовым цементом, тонкослоистые; 7 — ооидные и литокла-
стовые; 8 — строматолитовые
Fig. 2. Schematic section of «Uninskaya peschera» and distribution of algal flora. Legend: 1 — organogenic sandstones; 2—8 — limestones; 2 — bioclastic with sparite cement; 3 — bioclastic with pelitomorphic cement; 4 — peloid; 5 — bioclastic with pelitomorphic cement thin; 6 — bioclastic with sparite cement thin; 7 — ooid and litoclastic; 8 — stromatolite
формировались при смешении пресных и морских вод (модель Dorag). На востоке в районе Уньинской пещеры находился мелководный шельф, где на обмеление указывает наличие органогенных песчаников.
В веневское время отмель, по всей видимости, сместилась к востоку, в результате чего на территории среднего течения р. Унья (обн. 53, 65) существовали условия с ограниченной циркуляцией вод [9]. На востоке происходило прогибание дна бассейна, что привело к образованию слоистых несортированных биокласто-вых известняков. Поступление органогенного материала происходило периодически с более мелководных участков морского дна. В более южных районах Урала на веневское время приходится пик регрессии [4].
Косогорское время характеризуется постепенным переходом от от-крытоморских условий к изолированным на всей территории бассейна р. Унья. Строение нижней толщи этого горизонта в разрезе «Уньинская пещера» указывает на усилившееся, хоть и периодическое, поступление органогенного материала с более мелководных участков морского дна. В конце косогорского времени произошло обмеление данной территории и формирование здесь отмель-ных участков, где чередовались фации баров, строматолитовых построек и лагун.
Начавшаяся трансгрессия в начале протвинского времени и выравнивание дна Верхнепечорского моря обусловили в дальнейшем появление фаций открытого мелководного шельфа. Однако область в районе Уньинской пещеры продолжительное время еще оставалась приподнятой. В это время здесь происходило образование сначала литобиокла-стовых осадков со строматолитами, а позже — биокластовых форамини-ферово-кальцисферовых песков со строматолитами. Частые перерывы в осадконакоплении приводили к приостановке развития строматолитов, а углубление — к периодическому проявлению условий со свободной циркуляцией вод и некоторому повышению биоразнообразия.
Палеоэкология водорослей
Катаепа
Альгофлора в изученом разрезе распространена довольно широко. При этом наибольшее родовое и видовое разнообразие отмечает-
Рис. 3. Водорослевые известняки с пелитоморфным цементом. К — Катаепа delicata Айгор., Масштаб: 1.0 мм. Серпуховский ярус, косогорский горизонт. Шлиф У85/34-2
Fig. 3. Algal limestones with pelitomorphic cement. K — Kamaena delicata Antrop., Scale: 1.0 mm. Serpukhovian stage, kosogorsky horizon. Section y85/34-2
ся в породах пограничного интервала визейского и серпуховского ярусов (рис. 2). Таксономический состав водорослей обоих ярусов в целом характерный и согласуется с большинством разрезов Урала [4, 5], лишь распространение рода Катаепа и в какой-то степени Praedonezella выбивается из общей картины. Род Kamaena во всех разрезах Среднего и Южного Урала перестает встречаться к концу позднего визе [5], а в разрезе «Уньинская пещера» он переходит в серпуховский ярус. Первые Praedonezella (типично серпуховские водоросли) в рассматриваемом разрезе появляются на 4.5 м ниже 34-метрового необнаженного интервала, внутри которого Н. В. Калашников [6] проводил границу визе — серпухов, следовательно, они присутствуют уже в верхнем визе.
Водоросли рода Kamaena характерны для отложений позднего девона и раннего карбона, причем встречаются они в известняках, формировавшихся в различных фациальных условиях. Так, франские Kamaena отмечаются в отложениях лагун в Западной Европе [13], Арденнах [11], на Южном Тимане [7], где часто происходило колебание солености [1, 11]. В фамене эти водоросли обитали на иловых субстратах карбонатной рампы [14], а также распространялись в открытые мелководные участ-
ки бассейна с активной гидродинамикой [4]. Турнейские камены отмечены в отложениях опресненных лагун, а также морских мелководных сред с нормальной соленостью и умеренным гидродинамическим режимом [4]. В визейский век отмечается их наиболее широкое развитие: в мелководных бассейнах с активной гидродинамикой [16], в тиховодных обстановках открытого моря [15, 17] и в лагунах [12], во впадинах между иловыми холмами [18]. Таким образом, зеленые водоросли Kamaena были широко распространены, но предпочитали обитать в тиховодных, защищенных нормально-морских или солоноватых средах. В мелководных обстановках с повышенной гидродинамикой их количество резко уменьшалось.
Заключение
Геологическое развитие территории, где расположен разрез «Уньинская пещера», в поздневизей-ско-серпуховское время имело свою специфику. Так, если на верхней Печоре и в Колвинском крае уменьшение глубины бассейна и установление мелководно-отмельных и за-крытошельфовых условий продолжалось с веневского по косогорское время включительно, то на востоке, в районе Уньинской пещеры, следы обмелений отмечаются только в отложениях михайловского и в верхней
толще косогорского горизонтов, а в веневско-раннекосогорское время происходило углубление морского дна с компенсированным осадкона-коплением.
Крупная регрессия, которая произошла в веневское время в более южных районах Урала, несомненно, привела к сокращению мест обитания, оптимальных для жизни Kamaena, и, возможно, являлась одной из причин их исчезновения. В то же время в районе Уньинской пещеры на конец визейского и начало серпуховского веков сохранялась тиховодная обстановка, а следовательно, благоприятные условия для существования Kamaena (рис. 3), что, по всей видимости, способствовало локальному сохранению ограниченной популяции этих зеленых водорослей.
Таким образом, анализ фактического материала показывает, что на территории образования отложений разреза «Уньинская пещера» формировалась локальная, возможно изолированная область, где на протяжении поздневизейско-серпуховского времени господствовали тиховодные условия. Это обстоятельство послужило наиболее вероятной причиной широкого распространения зеленых водорослей из рода Катаепа в серпуховском веке, тогда как на остальной территории Урала они прекратили свое существование в конце визе.
Работа выполнена в рамках проекта УрО РАН №15-18-5-47 «Литогенез осадочных толщ фане-розоя Тимано-Североуральского региона».
Литература
1. Антошкина A. И., Пономаренко Е. С., Канева Н. А. Фенестровые известняки как индикатор специфики позднедевонских морей, Тимано-Североуральский регион // Литология и полезные ископаемые. 2014. №. 6. С. 493-505.
2. Геологическое наследие Республики Коми: Россия / Составитель П. П. Юхтанов. Сыктывкар: Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, 2008. 350 с.
3. Елисеев А. И. Формации северовосточного ограничения Европейской платформы. М.: Наука, 1978. 72 с.
4. Иванова Р. М. Известковые водоросли карбона Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2013. 244 с.
5. Иванова Р. М. Биостратиграфическое значение известковых водорослей в карбоне Урала // Ежегодник-2013, 2014. С. 27-31 (Тр. ИГГ УрО РАН; вып. 161).
6. Калашников Н. В. Нижнекаменноугольные отложения бассейна реки Уньи // Стратиграфия каменноугольных отложений западного склона Северного и Приполярного Урала. Сыктывкар: Коми книжное издательство, 1970. С. 25-40. (Тр. Института геологии Коми филиала АН СССР; вып. 11).
7. Пономаренко Е. С., Канева Н. А. Верхнефранские карбонатные отложения на р. Седъю (Южный Тиман, юг Ухтинской антиклинали) // Палеозой России: региональная стратиграфия, палеонтология, гео- и биособытия: Материалы III Всерос. совещ. СПб: Изд-во ВСЕГЕИ. С. 179-181.
8. Сандула А. Н. Известняковые брекчии в каменноугольных отложениях Печорского Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 143 с.
9. Сандула А. Н, Шадрин А. Н. Пограничные отложения платамовой и калейдовой формации в разрезе реки Уньи (Северный Урал) // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Информ. материалы 13-й научной конференции Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт, 2004. С. 176-180.
10. Формации палеозоя северо-восточной окраины Европейской платформы / А. И. Елисеев, А. И. Антошкина, В. А. Салдин и др. Сыктывкар, 2006. 72 с. (Научные доклады Коми НЦ УрО РАН; вып. 481).
11. Caiser J.-G., Devleeschouwer X., Maillet S., Petitclerc E., Preat A. Ostracods
and rock facies across the Givetian/ Fransian boundary interval in the Sourd d'Ave section at Ave-et-Auffe (Dinant Sync lino rium, Ardenne, Belgium) / Bulletin of Geosciences, 2013. v. 88. No. 2. P. 241-264.
12. Falahatgar M, Mosaddegh H. Microfacies and palaeoenvironments of the Lower Carboniferous Mobarak Formation in the Kiyasar section, Northern Iran / Boletin del Instituto de Fisiografia y Geologia, 2012. v. 82. P. 9-20.
13. Garland J. Middle to Upper Devonian (Givetian and Fransian) shallow-water carbonates of Western Europe: Fades analysis and cyclicity /Durham theses, Durham University. Available at Durham E-Theses Online, 1997. 484 p. http:// etheses.dur.ac.uk/4897/
14. Herbig H.-G, Mamet B. A muddy to clear carbonate ramp, Latest Devonian, Velbert Anticline (Rheinisches Schiefergebride, Germany) / Geologica et Palaeontologica, 2006. v. 40. P. 1-25.
15. Horbury A. D., Qing H. «Pseudobreccias» reveales as calcrete mottling and bioturbation in the Late Dinantian of the southern Lake District, UK. Sedimentology, 2004. v. 51. P. 19-38.
16. MadiA., Bourque P.-A., Mamet B. L. Depth-related Ecological Zonation of a Carboniferous Carbonate Ramp: Upper Visean of Bechar Basin, Western Algeria / Facies, 1996. v. 35. P. 59-80.
17. Mamet B. L, Pinard S., Armstrong A. K. Micropaleontological Zonation (Foraminifers, Algae) and stratigraphy, Carboniferous Peratrovich Formation, Southeastern Alaska. U.S. Geological Survey Bulletin, 1992. v. 2031. 68 p.
18. Somerville I. D. Review of the Irish Lower Carboniferous (Mississippian) mud mounds: depositional setting, biota, facies, and evolution. / In: Ahr WM, Harris PM, Morgan WA, Somerville ID (eds) Permo-Carboniferous carbonate platforms and reefs, 2003. v. 78. SEPM Spec Publ, P. 239-252.
References
1. Antoshkina A. I., Ponomarenko E. S., Kaneva N. A. Fenestral limestones: Specific Features of Late Devonian Seas in the Timan—Northern Ural Region. (Fenestrous limestones as indicators of specific Late Devonian seas, TimanNorthern Ural region). Litologiya i poleznye iskopaemye (Lithology and mineral resources). 2014, No. 6, pp. 493505.
2. Geologicheskoe nasledie Respubliki Komi. Rossiya (Geological heritage of Komi Republic). Syktyvkar:
Institut geologii Komi NTs UrO RAN, 2008, 350 pp.
3. Eliseev A. I. Formatsii severo-vostochnogo ogranicheniya Evropeiskoi platform (Formations of North-eastern margin of European platform). Moscow: Nauka, 1978, 72 pp.
4. Ivanova R. M. Izvestkovye vod-orosli karbona Urala (Calcareous algae of Carboniferous of Urals). Ekaterinburg: RIO UrO RAN, 2013, 244 pp.
5. Ivanova R. M. Biostratigraficheskoe znachenie izvestkovyh vodoroslei v karbone Urala (Biostratigraphic meaning of calcareous algae in Carboniferous of Urals). 2014, pp. 27-31 (Tr. IGG UrO RAN, vyp. 161).
6. Kalashnikov N. V. Nizhnekamen-nougol'nye otlozheniya basseina reki Un'i (Lower Carboniferous deposits of the Un'ya River basin). Stratigraflya kamennougol'nyh otlozhenii zapadnogo sklona Severnogo i Pripolyarnogo Urala (Stratigraphy of Carboniferous sediments of western slope of Northern and Subpolar Urals). Syktyvkar: Komi knizhnoe izdatel'stvo, 1970, pp. 25— 40. (Tr. Instituta geologii Komi filiala AN SSSR; vyp. 11).
7. Ponomarenko E. S., Kaneva N. A. Verhnefranskie karbonatnye otlozheniya na r. Sed'yu (Yuzhnyi Timan, yug Uhtinskoi antiklinali) (Upper Frasnian carbonates at Sedyu River (South Timan, southern Ukhta anticline). Proceedings of 3rd All-Russian conference. Saint-Petersburg: VSEGEI, pp. 179-181.
8. Sandula A. N. Izvestnyakovye brekchii v kamennougol'nyh otlozheniyah Pechorskogo Urala (Calcareous breccias in Carboniferous deposits of Pechora region of the Urals). Ekaterinburg: UrO RAN, 2008, 143 pp.
9. Sandula A. N., Shadrin A. N. Pogranichnye otlozheniya platamovoi i kaleidovoi formatsii v razreze reki Un'i (Severnyi Ural) (Boundary deposits of platamovaya and kaleydovaya formation in the Un'ya River section). Struktura, veschestvo, istoriya litosfery Timano-Severoural'skogo segmenta.Proceedings of 13th conference of Institute of Geology Komi SC UB RAS. Syktyvkar: Geoprint, 2004, pp. 176-180
10. Formatsii paleozoya severo-vostochnoi okrainy Evropeiskoi platformy (Paleozoic formations of the Northeast margin of the European platform) A. I. Eliseev, A. I. Antoshkina, V. A. Saldin et al. Syktyvkar, 2006. 72 pp.
11. Caiser J.-G., Devleeschouwer X., Maillet S., Petitclerc E., Preat A. Ostracods and rock facies across the Givetian/Fransian boundary interval in the Sourd d'Ave section at Ave-et-Auffe (Dinant Synclinorium, Ardenne,
Belgium). Bulletin of Geosciences, 2013, v. 88, No. 2, pp. 241-264.
12. Falahatgar M., Mosaddegh H. Microfacies and palaeoenvironments of the Lower Carboniferous Mobarak Formation in the Kiyasar section, Northern Iran. Boletin del Instituto de Fisiografia y Geologia, 2012, v. 82, pp. 9-20.
13. Garland J. Middle to Upper Devonian (Givetian and Fransian) shallow-water carbonates of Western Europe: Fades analysis and cyclicity. Durham theses, Durham University. Available at
14. Durham E-Theses Online, 1997, 484 pp. http://etheses.dur.ac.uk/4897/
15. Herbig H.-G., Mamet B. A muddy to clear carbonate ramp, Latest Devonian, Velbert Anticline (Rheinisches Schiefergebride, Germany). Geologica et Palaeontologica, 2006, v. 40, pp. 1—25.
16. Horbury A. D., Qing H. «Pseudobreccias» reveales as calcrete mottling and bioturbation in the Late Dinantian of the southern Lake District, UK. Sedimentology, 2004, v. 51, pp. 1938.
17. Madi A., Bourque P.-A., Mamet B. L. Depth-related Ecological Zonation of a Carboniferous Carbonate Ramp: Upper Visean of Bechar Basin, Western Algeria. Facies, 1996, v. 35, pp. 59-80.
18. Mamet B. L., Pinard S.,
Armstrong A. K. Micropaleonto logical Zonation (Foraminifers, Algae) and stratigraphy, Carboniferous Peratrovich Formation, Southeastern Alaska. U.S. Geological Survey Bulletin, 1992, v. 2031, 68 pp. Somerville I.D. Review of the Irish Lower Carboniferous (Mississippian) mud mounds: depositional setting, biota, facies, and evolution. In: Ahr WM, Harris PM, Morgan WA, Somerville ID (eds) Permo-Carboniferous carbonate platforms and reefs, 2003, v. 78, SEPM Spec Publ, pp. 239-252.
Рецензент д. г.- м. н. Г. А. Мизенс
