Russian Federation
UDK 551.734 Девон (400-350 млн. лет) Орогения: Акадийская. Каледонская
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.
stromatoporoidea, Polar Urals, Lower Devonian, Emsian, Amphiporida
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.
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).
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).
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.
1. Antropova E. V. Stromatoporoidea of the Upper Ordovician and Silurian of the western slope of the Subpolar Urals: morphology, biostratigraphy, new species. Syktyvkar, Geoprint, 2007, 36 p. (in Russian)
2. Bogoyavlenskaya O. V. New species of stromatoporoids from amphiporic limestones of the Middle Devonian of the eastern slope of the Urals (Ivdelsky, Severouralsky regions). Materials on paleontology of the Urals. Sverdlovsk, 1970, pp. 69—76. (in Russian)
3. Bogoyavlenskaya O. V. Stromatoporata of the Lower and Middle Devonian of the Urals / The boundary of the Lower and Middle Devonian in the Urals and its paleontological substantiation. Part II: Foraminifera, stromatoporates, tabulates, rugose, pentamerids and atripids. Sverdlovsk, 1978, pp.36—47. (in Russian)
4. Bogoyavlenskaya O. V. Experience of zonal partitioning of Middle Devonian and Frasnian sediments by stromatoporoids. Proceedings of the Ural State Mining University, Ekaterinburg, 1998, No. 8, pp.18—24. (in Russian)
5. Bogoyavlenskaya O. V. Devonian stromatoporites (morphology, systematics, stratigraphic and paleogeographic distribution)/ Lithosphere, 2007, No. 1, pp. 109—122. (in Russian)
6. Bogoyavlenskaya O. V., Likhacheva E. V. Stromatoporites and Devonian stratigraphy. Proceedings of the Ural State Mining University. Series Geology and Geophysics, 2002, 15, pp. 26—28. (in Russian)
7. Bogoyavlenskaya O. V., Lobanov E. Yu. Stromatoporites and heliolithoids of the Ural paleobasin. Proceedings of the Ural Mining Institute. Series: Geology and Geophysics, 1993, 2, pp.53—62. (in Russian)
8. State geological map of the Russian Federation at a scale of 1:200000. Second edition. Polar-Ural Series. Sheet Q-41-XI (Eletsky). Explanatory note. St. Petersburg: VSEGEI, 2004, 217 p. (in Russian)
9. Zhuravlev A. V., Plotitsyn A. N., Vevel Y. A., Erofeevsky A. V. Boundary deposits of the Devonian and Carboniferous on the Vorkuta transverse uplift (Bolshaya Usa River). Scientific Notes of Kazan University. Series: Natural Sciences, 2018, V. 160, 3, pp. 467—483. (in Russian)
10. Pershina A. I. Silurian and Devonian sediments of the Chernyshev Ridge. Leningrad: AS USSR, 1962, 122 p. (in Russian)
11. Pershina A. I., Tsyganko V. S. et al. Biostratigraphy of Silurian and Devonian sediments of the Pechora Urals. Leningrad: Nauka, 1971, 130 p. (Proc. IG Komi Branch USSR AS). (in Russian)
12. Khromykh V. G., Belyaev S. Yu. Devonian reefs of the eastern slope of the Polar Urals. Lithosphere, 2010, No. 2, pp. 25—34 (in Russian)
13. Tsyganko V. S. Devonian rugoses of the Ural North. Leningrad: Nauka, 1981, 220 p. (in Russian)
14. Tsyganko V. S. Devonian of the western slope of the North Urals and Pai-Khoy (stratigraphy, principles of dissection, correlation). Yekaterinburg: UB RAS, 2011, 358 p. (in Russian)
15. Chernov G. A. Devonian sediments of the eastern part of the Bolshezemelskaya tundra. Moscow — Leningrad: USSR AS, 1962, 118 p. (in Russian)
16. Yanet V. F. Subclass Tabulata. Intestinal Spiders and Brachiopods of the Zhizhian sediments of the eastern slope of the Urals. Moscow: Nedra, 1972, pp. 48—98. (in Russian)
