New data on stromatoporoidea of the Emsian age in the Polar Urals (Bolshaya Usa River)

Аннотация

The results of the study of stromatoporoids of the Lower Devonian of the Polar Urals (Bolshaya Usa River) are presented. The data on the taxonomic composition of the Emsian stromatoproids of this area are supplemented. Species of Stellopora analoga Bogoyavl. and S. similis Bogoyavl. have been established here for the first time. The complex of stromatoporoids in combination with data on other fossil remains allows dating the studied interval of the section as the Late Emsian. The lithological composition and age of the studied section can be compared with the Early Devonian Shervozhskaya Formation.

Толық мәтін

 

Введение

Строматопороидеи — морские ископаемые организмы, являющиеся важной составляющей биоты севера Урала в девоне. Встречаются в карбонатных и терригенных породах единично или образуя скопления. Также они часто участвуют в образовании органогенных построек различного ранга (Антропова, 2007).

Стратиграфическое значение строматопороидей может восприниматься двояко: среди них нет очевидных видов-маркеров, однако таксономический состав строматопороидей с учетом их фациальной приуроченности дает корреляционные возможности на уровне свит и может служить дополнительным инструментом для стратиграфических построений.

Несмотря на повсеместное распространение строматопороидей на Полярном Урале, при изучении их редко выдерживалась непрерывная последовательность отбора образцов, вследствие чего картина развития строматопороидей в девоне на Полярном Урале выглядит фрагментарно. В этом случае каждая новая находка строматопороидей имеет большое значение, поскольку дополняет картину общего распространения этой группы организмов.

О строматопороидеях эмсcкого возраста Севера Урала известно по сборам В. С. Цыганко с определениями О. В. Богоявленской. Из разреза на р. Лек-Елец (вучвожская свита) определены виды Amphipora aff. intexa Yavor., Atelodictyon uralicum Bogoyavl., Columnoporella majesta Bogoyavl.; из разреза р. Печоры (койвенская свита) — Atelodictyon vogulicum Bogoyavl.; р. Щугор (бийская свита) — Stromatopora elegans Riab.; р. М. Паток (койвенская свита) — Clathrocoilona аbeona Yavor., Parallelopora similana Bogoyavl. (Першина и др., 1971; Богоявленская, 1998; Цыганко, 2011).

Цель работы — изучение таксономического состава и распространения строматопороидей в разрезе р. Большая Уса (Полярный Урал), анализ стратиграфической приуроченности и дополнение фаунистической характеристики нижнедевонских образований Полярного Урала.

Объект и методы исследований

Объектом исследования послужили строматопороидеи из разреза р. Большая Уса (Полярный Урал) — сборы сотрудников ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН А. Н. Плотицына и А. В. Журавлева (2017 г.).

В основу работы положены новые материалы и опубликованные ранее данные. Анализ интервалов распространения таксонов строматопороидей проводился по результатам как опубликованных, так и фондовых работ по Елецкой СФЗ Полярного Урала (Першина и др. 1971; Производство…, 1987*; Богоявленская, 1998; Цыганко, 2011; Государственная…, 2004).

При микроскопическом изучении строматопороидей применялись ориентированные шлифы тангенциального и радиального направлений. Серия шлифов необходима для точного определения основных элементов строения, пространственного взаимоотношения астрориз, горизонтальных и вертикальных элементов, их взаимодействия с вмещающими породами. Всего для уточнения литологического состава и микроскопического изучения органических остатков изготовлено 29 шлифов.

С целью получения микропалеонтологических препаратов карбонатные разности пород обработаны в 7—10 % растворе уксусной кислоты по стандартной методике. Химической дезинтеграции подвергнуто четыре пробы, определяемые конодонтовые элементы оказались в одной. Пробоподготовка на конодонты осуществлялась А. Н. Плотицыным, определение — А. В. Журавлевым.

Микроскопическое изучение и фотографирование шлифов производилось с помощью микроскопов Olimpus-SZ61 с системой визуализации (цифровая окулярная USB-камера «Альтами-UHCCD 5.0 Мпикс», программа для управления камерами и анализа изображений Altami Studio-2015), «Полам-215» с системой фото- и видеофиксации LOMO-Microsystems MCview (MC-20).

Коллекция строматопороидей хранится в Геологическом музее им. А. А. Чернова Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (№ 742), г. Сыктывкар.

Характеристика обнажения

Обнажение находится в правом борту долины р. Большая Уса, на 1480 м выше слияния рек Малая Уса и Большая Уса, координаты: N 67°28’11.8’’, Е 64°45’02.1’’ (рис. 1). Породы сильно затронуты тектоническими нарушениями, представлены светло-серыми, серыми, темно-серыми известняками, доломитизированными известняками, доломитами пелитоморфными, биотурбированными, органогенно-обломочными (рис. 2). Отмечаются уровни с черными аргиллитами и кремниевыми стяжениями. Мощность отложений, вскрывающихся в обнажении, составляет 65.5 м.

Рис. 1. Схемы расположения района исследования (а) и обнажения на р. Большая Уса (Полярный Урал) (b) (по: Журавлев, Плотицын и др., 2018). Условные обозначения: 1 — разрывные нарушения; 2 — геологические границы и индексы местных стратонов; 3 — обнажение Bu1

Fig. 1. The location of the study area (a) and the outcrop on the Bolshaya Usa River, Polar Urals (b) (from: Zhuravlev, Plotitsyn et al., 2018). Legend: 1 — faults; 2 — geological boundaries and indices of formations; 3 — Bu1 outcrop

* Производство геологического доизучения и групповой геологической съёмки масштаба 1 : 50000 Каро-Елецкой площади. Т. I—V: Отчет по объекту / Комигеолфонд, 1987. Отв. исполн. Б. Я. Дембовский, В. А. Бабушкин, Н. Н. Герасимов и др.

Породы содержат неравномерно распространенную по разрезу фауну строматопороидей, табулятоморфных кораллов (рис. 3, 2—4), ругоз (рис. 3, 4), остракод (рис. 3, 1), раковинный детрит и остатки цианобактерий (рис. 3, 5).

Рис. 2. Схематический разрез на р. Большая Уса (Полярный Урал) и распространение в нем определенной фауны. Литологическая колонка построена по полевым дневникам А. Н. Плотицына, А. В. Журавлева. Условные обозначения:

1 — известняк; 2 — доломит; 3 — доломитизированный известняк; 4 — биогенные кораллово-строматопоратовые известняки; 5 — аргиллиты; 6 — биоморфные известняки и доломиты; 7 — кремниевые стяжения; 8 — строматопороидеи; 9 — табуляты; 10 — остракоды; 11 — ругозы; 12 — конодонты; распространение таксонов: 13 — конодонты; 14 — строматопороидеи; 15 — кораллы

Fig. 2. Section on the Bolshaya Usa River (Polar Urals) and the distribution of certain fauna in it. The lithological log is based on the field diaries of A. N. Plotitsyn and A. V. Zhuravlev. Legend:

1 — limestone; 2 –dolomite; 3 — dolomitized limestone; 4 — biogenic coral-stromatoporate limestone; 5 — mudstone; 6 — biomorphic limestone and dolomite; 7 — siliciclastics; 8 — stromatoporoidea; 9 — tabulates; 10 — ostracods; 11 — rugose; 12 — conodonts; Distribution of taxa: 13 — conodonts; 14 — stromatoporoidea; 15 — corals

Рис. 3. Фауна: a — остракодовый известняк, обр. BU1-37; b — табулятоморфный коралл Gracilopora sp., обр. BU1-34; c — табулятоморфный коралл, обр. BU1-32-2; d — ругоза и табулятоморфный коралл Gracilopora sp., обр. BU1-34; e — цианобактерия, обр. BU1-7. Шкала 2 мм

Fig. 3. Fauna: a — ostracod limestone, sp. BU1-37; b –tabulate coral Gracilopora sp., sp. BU1-34; c — tabulate coral, sp. BU1-32-2; d — rugose and tabulate coral Gracilopora sp., sp. BU1-34; e — cyanobacterium, obs. BU1-7. Scale 2 mm

Пачка I. Известняки доломитизированные, темно-серые, неравномерно-кристаллические, с гнездами кальцита, местами пелитоморфные, узорчатые. Встречаются скопления строматопороидей диаметром 1—3.5 мм («амфипоровые луга»). Определены строматопороидеи: Stellopora analoga Bogoyavl., S. similis Bogoyavl. Мощность 2.65 м.

Пачка II. Известняковые градационные циклиты от известняков темно-серых детритовых до известняков серых, разнозернистых, пелитоморфных, волнисто-слойчатых, с включениями глинистого известняка. Встречаются прослойки и скопления многочисленных раковин остракод, раковинный детрит. Определен конодонтовый элемент Pandorinellina aff. expansa Uyeno еt Mason. Мощность 3.05 м.

Пачка III. Чередование аргиллитов глинистых, известковистых, местами ожелезненных и известняков светло-серых, серых, местами до темно-серых, микрокристаллических, с тонким органическим детритом. В шлифах встречаются скопления раковин остракод, детрита. Фрагменты цилиндрических строматопороидей сильно дислоцированы, плохой сохранности, определены как Stellopora? sp. Мощность 5.25 м.

Пачка VI. Известняки серые, темно-серые, черные, микрокристаллические, волнисто-слойчатые, массивные, мелко-, среднедетритовые. Мощность 3.1 м.

Пачка V. Известняки кремнистые, волнистые, мелкозернистые, массивные, со стяжениями кремней и следами ожелезнения, с пятнистым распределением органогенного детрита. Мощность 1.25 м.

Пачка VI. Известняки доломитизтрованные, серые, микрокристаллические, микритовые, тонкодетритовые. Мощность 1.20 м.

Пачка VII. Переслаивание известняков темно-серых, микрокристаллических, тонкодетритовых, узорчатых, пелитоморфных, глинистых и известковистых аргиллитов. Распределение детрита неравномерное, пятнистое, встречаются прослои и скопления раковин остракод. Мощность 3.3 м.

Пачка VIII. Известняки доломитизированные, темно-серые, микрозернистые, биотурбированные, с многочисленными строматопроидеями, единичными табулятоморфными кораллами, ругозами, органическим детритом. Строматопороидеи Сlathrocoilona abeona Yavor. шаровидного вида и цилиндрические амфипориды Stellopora analoga Bogoyavl., S. similis Bogoyavl., S. ex. gr. spica Bogoyavl. Мощность 0.8 м.

Пачка IX. Неравномерное чередование известняков темно-серых, микрокристаллических, волнисто-слойчатых, кремнистых, остракодовых, с неравномерным содержанием органического детрита, с известковистыми аргиллитами или глинистой составляющей. Одиночные кораллы Gracilopora sp. до 1 см в диаметре. Мощность 1.95 м.

Комплекс строматопороидей

По внешнему строению встречены две разности строматопороидей — цилиндрические (обломки до 0.5 см в диаметре) и шаровидные ценостеумы (до 7 см в поперечнике). Всего определено пять видов строматопороидей, относящихся к двум родам — Сlathrocoilona и Stellopora (рис. 4).

Рис. 4. Строматопороидеи из обнажения по р. Большая Уса: a, b— Сlathrocoilona abeona Yavor.,обр. BU1-32a; c — Stellopora ex gr. spica Bogoyavl. обр. BU1-32a; d — Stellopora analoga Bogoyavl. обр. BU1—32a; e — Stellopora similis Bogoyavl., обр. BU1—11; f — сообщество «амфипорового луга», обр. BU1—32a. Шкала 2 мм

Fig. 4. Stromatoporoidea from an outcrop along the Bolshaya Usa River: a—b — Stellopora abeona Yavor., sp. BU1-32a; c — Stellopora ex gr. spica Bogoyavl. sp. BU1-32a; d — Stellopora analoga Bogoyavl. sp. BU1-32a; e — Stellopora similis Bogoyavl., sp. BU1-11; f — Amphipora’s community, sp. BU1-32a. The scale 2 mm

Шаровидные ценостеумы принадлежат виду Сlathrocoilona abeona Yavor., который широко известен из эмсских отложений Уральского палеобассейна (конодонтовые зоны gronbergi, inversus, serotinus) (Богоявленская, Лобанов 1993; Богоявленская, 2005). Учитывая распространенность вида по всему Уральскому палеобассейну, включая Северный и Полярный Урал, достаточно четкую стратиграфическую приуроченность, О. В. Богоявленская предложила выделить лону Сlathrocoilona abeona в объеме койвенского и бийского горизонтов (Богоявленская, 1998, 2007).

Также в изученном обнажении на данном этапе исследования выявлено два уровня амфипоровых лугов (пробы 11, 32А) (рис. 3, 5, 6). В ископаемом состоянии амфипоровому лугу соответствуют темно-серые, часто битуминозные биоморфные каркасные известняки с большим количеством субцилиндрических, от 0.5 до 6.5 мм в диаметре, обломков ценостеумов строматопороидей в иловом матриксе. Сообщество амфипорового луга представлено видами строматопороидей Stellopora analoga Bogoyavl., S. similis Bogoyavl., S. ex gr. spica Bogoyavl.

Распространение S. analoga Bogoyavl. охватывает конодонтовые зоны gronbergi, inversus, serotinus. Появление S. similis Bogoyavl. фиксируется по данным исследователей не особенно четко и установлено условно в верхней части конодонтовой зоны serotinus (Богоявленская, 2007).

Кроме того, в средней части обнажения в сильнодислоцированных толщах чередующихся прослойков известняков и аргиллитов обнаружены обрывки плохой сохранности недиагностируемых субцилиндрических ценостеумов Stellopora? sp.

Обсуждение результатов

Стратиграфический анализ органических остатков указывает на раннедевонский возраст отложений. Строматопороидеи Stellopora analoga Bogoyavl., S. similis Bogoyavl., Clathrocoilona abeona (Yavor.) известны из койвенского горизонта (конодонтовая зона serotinus) Среднего Урала (Богоявленская, 1993, 1998, 2005). Представители рода табулятоморфных кораллов рода Gracilopora, обнаруженные в верхах разреза, были описаны из эмсского яруса нижнего девона восточного склона Среднего и Северного Урала (Янет, 1972). Конодонтовые элементы получены с четырех уровней и имеют плохую сохранность. Определен единичный экземпляр Pandorinellina aff. expansa Uyeno еt Mason, характерный для эмсского яруса.

В указанном районе исследований эмсскому ярусу соответствует вучвожская, шервожская и частично бийская свиты. По литологическому анализу пород уровни доломитизированных известняков с широким распространением амфипоровых лугов могут относится к верхам вучвожской свиты или к шервожской свите.

В известняках верхней части вучвожской свиты появляются прослои серого доломитизированного известняка, более чем наполовину сложенного ценостеумами строматопороидей и колониями табулят (Производство…, 1987*). Венчают разрез вучвожской свиты темно-серые доломитовые известняки с прослоями амфипорид Amphipora aff. intexa (Цыганко, 2011). Распространение Amphipora intexa Yavor. соответствует раннеэмсскому времени (Хромых, 2010). Отмечены также строматопороидеи Atelodictyon uralicum Bogoyavl. (Цыганко, 2011), которые характерны для верхов нижнего эмса на Среднем Урале (Богоявленская, Лобанов, 1993). Мощность свиты 95 м.

Отложения шервожской свиты по литологическим особенностям делятся на две подсвиты. Нижняя подсвита карбонатная, для нее характерно чередование темно-серых биоморфных и биокластических известняков, переслаивающихся с углисто-глинистыми сланцами (Государственная…, 2004). Породы содержат многочисленные остатки строматопороидей Stellopora spica Bogoyavl. и следующих кораллов: Favosites goldfussi Orb., F. bijensis Sok., Thamnopora aliena Yan., Pachyfavosites tumulosus Yanet, Crassialveolites crassiformis Sok., Stringophyllum cf. isactis (Frech.), Caliopora cf. battersbyi Mil.-Edw. et Haim., Dedrostella rhenana (Frech.), Neospongophyllum longiseptatum Bulv., Брахиоподы Zdimir pseudobaschkiricus (Tschern.) брахиоподы Zdimir pseudobaschkirikus (Государственная…, 2004). Этот комплекс указывает на интервал койвенского и бийского горизонтов. Мощность нижнешервожской подсвиты составляет 140—150 м.

Стратиграфическое распространение единственного указанного здесь вида строматопороидей Stellopora spica Bogoyavl. сопоставляется с верхней частью конодонтовой зоны serotinus и зоны patulus, что соответствует верхам эмса и пограничным отложениям эмса и эйфеля (Богоявленская, 1978; 2005).

Необходимо отметить, что в карбонатных толщах эмсского яруса отмечены многочисленные прослои с амфипоридами (Чернов, 1962; Першина, 1962; Першина и др., 1971; Производство…, 1987*; Цыганко, 2011). По данным предыдущих исследований (Производство…, 1987*; Государственная…, 2004; Цыганко, 2011), из вучвожской свиты выделены представители рода Amphipora, из шервожской — рода Stellopora. Определенный нами комплекс располагается стратиграфически выше распространения Amphipora intexa Yavor. и ниже Stellopora spica Bogoyavl., являющегося пограничным видом эмса-эйфеля.

Так как отложения эмса на Полярном Урале преобразованы многочисленными тектоническими нарушениями, доломитизацией, это негативно сказывается на сохранности ископаемых органических остатков и затрудняет дробное стратиграфическое расчленение разрезов. На крыльях Лек-Елецкой антиклинали вучвожская и шервожская свита не расчленены (Чернов, 1962; Государственная…, 2004), а в стратотипических разрезах охарактеризованы только определениями табулятоморфных кораллов и остракод. Поэтому отложения нижнего девона Полярного Урала требуют дальнейшего палеонтолого-стртиграфического изучения для расширения фаунистической характеристики стратиграфических подразделений.

Заключение

Стратиграфический анализ строматопроидей, кораллов и конодонтов из обнажения на р. Большая Уса (Полярный Урал) свидетельствует о раннедевонском возрасте вмещающих их отложений. Нахождение в комплексе строматопороидей таких видов, как Stellopora analoga Bogoyavl., S. similis Bogoyavl., Clathrocoilona abeona (Yavor.), и конодонтов Pandorinellina aff. expansa Uyeno еt Mason позволяют определить возраст формирования этой толщи как позднеэмсcкий и предположительно отнести вмещающие строматопороидей породы к шервожской свите. Комплекс строматопороидей рода Stellopora в составе «амфипоровых лугов» установлен на севере Урала впервые и дополняет фаунистическую характеристику нижнедевонских отложений. Так как виды Stellopora analoga Bogoyavl., S. similis Bogoyavl. широко распространены в пределах Урало-Монгольского пояса, их находки позволят также исследовать пути распространения фауны в девоне.

Автор выражает благодарность рецензентам за детальное изучение материала и конструктивные замечания, которые позволили улучшить статью и найти новые направления дальнейших исследований.

Работа выполнена в рамках темы НИР государственного задания ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН № 122040600008-5.