Кольпэр Клементин Пэгги Анн-Мари. Ассоциации микрофауны (фораминиферы и остракоды) поздней юры суббореальных, бореальных и арктических бассейнов (Северная Евразия): биостратиграфия, биофации и палеобиогеография

Краткое описание

Кольпэр Клементин Пэгги Анн-Мари. Ассоциации микрофауны (фораминиферы и остракоды) поздней юры суббореальных, бореальных и арктических бассейнов (Северная Евразия): биостратиграфия, биофации и палеобиогеография: автореферат дис. ... кандидата Геолого-минералогических наук: 25.00.02 / Кольпэр Клементин Пэгги Анн-Мари;[Место защиты: ФГБУН Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук], 2018

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ НЕФТЕГАЗОВОЙ ГЕОЛОГИИ И ГЕОФИЗИКИ
ИМ. А.А. ТРОФИМУКА
СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
На правах рукописи
КОЛЬПЭР КЛЕМЕНТИН, ПЭГГИ, АНН-МАРИ
АССОЦИАЦИИ МИКРОФАУНЫ (ФОРАМИНИФЕРЫ И ОСТРАКОДЫ)
ПОЗДНЕЙ ЮРЫ СУББОРЕАЛЬНЫХ, БОРЕАЛЬНЫХ И АРКТИЧЕСКИХ
БАССЕЙНОВ (СЕВЕРНАЯ ЕВРАЗИЯ): БИОСТРАТИГРАФИЯ,
БИОФАЦИИ И ПАЛЕОБИОГЕОГРАФИЯ
25.00.02 - палеонтология и стратиграфия
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Научный руководитель
Никитенко Б.Л.
доктор геол.-минерал. наук
Новосибирск, 2018
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ИСТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ФОРАМИНИФЕР И ОСТРАКОД ВЕРХНЕЙ ЮРЫ СУББОРЕАЛЬНЫХ И БОРЕАЛЬНЫХ РЕГИОНОВ 13
1.1. Обзор изученности фораминифер севера Западной и Восточной
Европы 13
1.2. Обзор изученности остракод Восточной Европы 19
1.3. Обзор палеоэкологических и биогеографических исследований
микрофауны 20
Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 29
Глава 3. СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ 34
Глава 4. МИКРОФАУНА И СТРАТИГРАФИЯ ВЕРХНЕЙ ЮРЫ ИЗУЧЕННЫХ ЭТАЛОННЫХ РАЗРЕЗОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ И ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПЫ, СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 65
4.1. Центральная часть Восточно-Европейской Платформы 65
4.2. Вельдский бассейн, Булонь 77
4.3. Тимано-Печорский бассейн 84
4.4. Приполярный Урал 90
4.5. Заметки в зональному расчленению верхней юры по фораминиферам изученных разрезов Восточно-Европейской платформы и северо-запада Западной
Сибири 93
Глава 5. АССОЦИАЦИИ МИКРОФАУНЫ ПОЗДНЕЙ ЮРЫ И БИОФАЦИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ 104
5.1. Общие сведения 104
5.1.1. Методы исследований 104
5.1.2. Морфогруппы и палеоэкологическое значание исследованных родов
фораминифер 106
5.1.3. Палеоэкологическое значение изученных таксонов остракод 117
5.2. Биофациальный анализ 119
5.2.1. Центральная часть Русского моря 119
5.2.2. Север Западно-Европейского моря 132
5.2.3. Тимано-Печорский бассейн 140
5.2.4. Лопсинский залив, северо-запад Западно-Сибирского бассейна 148
Глава 6. ОСОБЕННОСТИ ПАЛЕОБИОГЕОГРАФИИ ПОЗДНЕЙ ЮРЫ ПО ФОРАМИНИФЕРАМ 155
6.1. Общие сведения 155
6.2. Палеобиогеографические реконструкции 156
6.2.1. Центральная часть Русского моря 156
6.2.2. Вельдский бассейн, Булонь 166
6.2.3. Тимано-Печорский бассейн 172
6.2.4. Северо-запад Западно-Сибирского бассейна 177
6.3. Палеогеографические и палеоокеанографические изменения в позднеюрских
морях севера Евразии 180
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 186
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 188
ПРИЛОЖЕНИЯ 231
Приложение А 231
Обьяснения к фототаблицам 231
Таблицы
ВВЕДЕНИЕ
Объектом исследования является микрофауна (фораминиферы и остракоды) и разрезы верхнего келловея - нижнего подъяруса волжского регионального яруса бореальных: Восточно-Европейская платформа (разрезы Макарьев и Городище) и арктических регионов: Тимано-Печорский бассейн (разрезы рр. Вяткина и Ижма), Приполярный Урал (разрез р. Лопсия), а также кимериджа - болонского регионального яруса суббореальных регионов: Булонь (разрезы Кран-дю-Норда и Кап-де-ла-Креш).
Актуальность исследований. Фораминиферы и остракоды - очень важные группы микроорганизмов, используемые для решения биостратиграфических, палеоэкологических и палеобиогеографических задач в мезозойских нефтегазоносных бассейнах. Анализ микрофаунистических сообществ поздней юры Западно-Европейского, Русского, Печорского морей и северо-западной части Западно-Сибирского бассейна является актуальным для более достоверных реконструкций истории и особенностей развития осадочных бассейнов. Кроме того, совершенствование методов палеоэкологического анализа позволяет более точно реконструировать палеообстановки с учетом последних данных палеоэкологических и биофациальных исследований этих бассейнов.
Данные о палеоэкологическом распределении ассоциаций микробентоса в конкретных частях бассейнов и биогеографических связях между бассейнами необходимы для решения задач детальной меж- и внутрибассейновой корреляции разнофациальных толщ, а также для палеогеографических реконструкций. Сравнение микрофаунистических сообществ соседних палеобассейнов дает возможность более полно и обоснованно восстановить палеообстановки. Кроме того, палеогеографические изменения в бореальных и суббореальных бассейнах, очевидно, были связаны с влиянием арктических водных масс с севера и перитетических и тетических с юга, и, таким образом, отражали глобальные океанические изменения. Их реконструкция имеет большое значение для палеогеографии.
Степень разработанности. Монографические исследования позднеюрских суббореальных, бореальных и арктических фораминифер и остракод проводились неоднократно, однако в предшествующих работах не всегда учитывалась внутривидовая изменчивость фораминифер, из-за чего в настоящее время необходима ревизия наиболее важных для стратиграфии таксонов фораминифер.
Зональная шкала по фораминиферам для Восточно-Европейской платформы была разработана в ХХ веке и неоднократно уточнялась, однако стратиграфический объем и границы некоторых зон по фораминиферам остаются не до конца ясными.
Палеоэкологические и палеобиогеографические реконструкции, основанные на анализе сообществ микробентоса, неоднократно применялись как для современных, так и для мезозойских бассейнов. Однако они впервые применены для изученных суббореальных, бореальных и арктических бассейнов.
Целью исследования является совершенствование зональных шкал по фораминиферам для Восточно-Европейской платформы (Костромская зона, Московская впадина), построение палеоэкологических и палеобиогеографических реконструкций для позднего келловея - начала волжского времени, основанных на анализе сообществ фораминифер и остракод Западно-, Восточно-Европейского, Печорского и северо-западной части Западно-Сибирского морских бассейнов, относящихся к разным палеобиогеографическим областям: Арктической, Бореальной и Суббореальной.
Задачи исследования:
1. Монографическое исследование наиболее важных для биостратиграфии, палеоэкологии и палеобиогеографии видов фораминифер и остракод.
2. Совершенствование зональной биостратиграфии по фораминиферам верхнего келловея - нижнего подъяруса волжского яруса стратотипических разрезов Восточно-Европейской платформы (разрезы Макарьев и Городище).
3. Анализ сообществ фораминифер и остракод и выявление экостратиграфических уровней в верхнем келловее - нижневолжском подъярусе / болонском региоярусе изученных разрезов: Восточно-Европейской платформы (разрезы Макарьев и Городище), Тимано-Печорского бассейна (разрезы по р. Ижма и Вяткина), Булони (разрезы Кран-дю-Норда и Кап-де-ла-Креш) и Приполярного Урала (разрез по р. Лопсия).
4. Построение палеоэкологических и палеобиогеографических моделей для позднего келловея - ранневолжского / болонского времени северо-западных регионов Евразии на основе результатов палеоэкологического анализа и анализа распространения таксонов микрофауны.
5. Оценка масштаба выявленных биотических и абиотических событий для возможности составления глобальных реконструкций обстановок и для оценки их корреляционного потенциала.
Теоретическая и практическая значимость. Комплексный анализ абиотических событий, распределения морфогрупп фораминифер и современных данных по экологии микрофауны позволил предложить модель распределения сообществ фораминифер в изученных позднеюрских бассейнах.
Полученные автором палеоэкологические и палеобиогеографические результаты, подкрепленные надежной биостратиграфической основой, позволяют проследить следы абиотических и биотических событий в поздней юре Северного полушария. Это может быть использовано для реконструкции обстановок в разнообразных позднеюрских палеобассейнах. Практическую значимость представляет уточнение лито- и биостратиграфии стратотипических разрезов Восточно-Европейской платформы, предложенное в работе. Кроме того, результаты экостратиграфического анализа могут быть использованы для реконструкции обстановок, определения интервалов крупных экологических перестроек и корреляции этих событий в разрезах разных бассейнов.
Материал. Изученный материал складывается из коллекции микрофауны из разрезов верхнего келловея - нижневолжского подъяруса Восточно-Европейской платформы (разрез Макарьев - сборы В.А. Захарова, образцы подготовлены для изучения С.Н. Хафаевой; разрез Городище - сборы А.В. Рябоконь), Тимано- Печорского бассейна (сборы С.П. Яковлевой) и Приполярного Урала (сборы Н.К. Лебедевой), как переданной Б.Л. Никитенко для исследований автору, так и
образцы, обработанные лично автором (Рисунок 1). Автором изучены разрезы и микрофауна кимериджа - болонского яруса Булони (Кран-дю-Норда и Кап-де-ла- Креш), произведенных в ходе полевых экскурсий летом (совместно с И.Н. Косенко и С. Майе) и осенью (совместно с Б.Л. Никитенко и Т. Данеляном) 2015 г. Послойное описание обоих разрезов северной Франции было проведено во время
полевых работ.
уФРАНЦИЯ
Макарьев
^Уижа
Нижний
Новгород
Казань
Ульяновск
Саратов
Самара
Волгоград
Рисунок 1 - Местоположение изученных разрезов: а. общая географическая карта; б.
географическая карта центральной части Восточно-Европейской платформы: разрез Макарьев
(S1) и разрез Городище (S2); в. Тимано-Печорский бассейн: разрез по р. Ижма (S13) и разрез по
р. Вяткина (S15); г. Булонь: разрез Кран-дю-Норда (CDN) и разрез Кап-де-ла-Креш (CDC); д.
бассейн р. Лопсия. 
Методология и методы исследования.
При монографических исследованиях раковин фораминифер использовались методы биометрического анализа. Многофакторный анализ использовался при анализе морфологически близких фораминифер рода Pseudolamarckina из разрезов верхней юры Восточно-Европейской платформы и Западной Сибири.
При палеоэкологическом исследовании использовалось два подхода: первый основан на распределении морфогрупп фораминифер и их связи с микрообстановками обитания; второй подход основан на анализе катен бентоса. Катенный анализ заключается в выделении сообществ бентоса и соотношении их с определенными биономическими зонами моря. В работе исследовался состав сообществ фораминифер, затем он соотносился с биономическими зонами. Изменения сообществ фораминифер и остракод в разрезах использовались для уточнения ТР кривой и идентификации абиотических и биотических событий.
При палеобиогеографическом исследовании с помощью статистических методов оценивалось сходство и различие ассоциаций фораминифер из изученных разрезов с другими регионами северо-запада Евразии на основе литературных данных.
Защищаемые положения.
1. Монографическое исследование фораминифер и остракод верхней юры Булони (Франция), Восточно-Европейской платформы, Печорского бассейна и северо-запада Западной Сибири позволили выявить 153 вида фораминифер и 9 видов остракод, принадлежащих к 44 и 3 родам соответственно. Описано 13 характерных форм имеющих важное стратиграфическое и палеоэкологическое значение. Проведенные таксономические и биометрические исследования позволили установить, что позднекимериджские европейские Pseudolamarckina pseudorjasanensis и сибирские Pseudolamarckina lopsiensis следует относить к одному виду Pseudolamackinapseudorjasanensis (согласно правилу приоритета).
2. В разрезах келловея и нижневолжского подъяруса Восточно-Европейской платформы прослеживается стандартная последовательность из 6 биостратиграфических зон по фораминиферам. Впервые предлагается выделять
зону Lenticulina brestica, Epistomina uhligi, объемлющую фораминиферовые зоны Ophthalmidium strumosum, Lenticulina brestica и Epistomina uhligi, Lenticulina russiensis, граница между которыми в значительной степени контролируется фациальными обстановками. Уточнено стратиграфическое положение границы зон Ophthalmidium strumosum, Lenticulina brestica и Ophthalmidium saggittum, Epistomina volgensis в среднем оксфорде. Предагается восстановить подзональное расчленение зоны Pseudolamarckina pseudorjasanensis на две подзоны. Уточнено стратиграфическое положение кинешемской и коломенской толщи. Предложено восстановить как валидную, ранее описанную ермолинскую свиту (вместо синхронной макарьевской) согласно правилу приоритета. Предложена
усовершенствованная версия стратиграфической схемы оксфорда и кимериджа для Костромской зоны Московской впадины.
3. Впервые для позднеюрского Русского моря выявлено 12 морфогрупп фораминифер, различающихся образом жизни и типом питания, что позволяет интерпретировать изменения палеообстановок. Проведены биофациальные и палеоэкологические исследования с использованием статистических методов, позволившие реконструировать разнообразные обстановки верхней и средней сублиторали в изученных разрезах Европейской России, севера Франции и Западной Сибири. Впервые в изученных разрезах обособлены
экостратиграфические интервалы, позволяющие определить разноранговые биотические события. На основе анализа изменений в сообществах микрофауны, выявлены ТР события второго порядка: в середине среднего оксфорда и в кимеридже - начале волжского времени. Биогеографический анализ фораминифер поздней юры западной части Северного полушария позволяет предположить существование и периоды активизации ряда течений в Русском море и северо¬западе Европы.
Научная новизна.
Исследование изменчивости фораминифер показало, что раковины некоторых родов претерпевают значительные изменения на разных стадиях онтогенеза и могут представлять различные экологические морфотипы. Это предполагает, что фораминиферы могли обитать в разных обстановках и на разных биотопах на разных стадиях онтогенеза. Эти данные позволили усовершенствовать морфофункциональную типизацию позднеюрских фораминифер.
На основании изучения фораминифер эталонных разрезов верхней юры Восточно-Европейской платформы: (1) предложено выделять новую зону Lenticulina brestica, Epistomina uhligi, объемлющую две ранее описанные зоны, характеризующуюся более широким стратиграфическим интервалом, но более обоснованными границами; (2) уточнено стратиграфическое положение границы фораминиферовых зон Ophthalmidium sagittum, Epistomina volgensis и Ophthalmidium strumosum, Lenticulina brestica в среднем оксфорде; (3) предложено и обосновано восстановление расчленения зоны Pseudolamarckina pseudorjasanensis на две подзоны; (4) уточнены характерные зональные комплексы биостратонов. Стратиграфический анализ позволил уточнить объем и положение границ кинешемской и коломенской толщ. Предложено восстановить как валидную ранее описанную ермолинскую свиту (вместо синхронной макарьевской) согласно правилу приоритета. Предложена усовершенствованная версия стратиграфической схемы для Костромской зоны Московской впадины Восточно-Европейской платформы.
На основе анализа сообществ микрофауны изученных синхронных разрезов верхней юры арктических, бореальных и суббореальных бассейнов выявлены основные биотические и абиотические события, реконструированы обстановки верхней и средней сублиторали. Уточнены ТР кривые изученных регионов: установлены события второго порядка. Впервые для изученных регионов для исследования микрообстановок обитания фораминифер применена TROX-модель, что позволило уточнить и детализировать биофациальные реконструкции.
Биогеографический анализ распределения бентосных и планктонных фораминифер поздней юры позволил установить периоды преобладания и активизации двух основных течений из Перитетиса на север в Арктическую область.
Степень достоверности. Достоверность результатов исследования основана на изучении большого количества образцов микрофауны (122 образца и более 28000 экземпляров раковин фораминифер и более 2000 остракод) с детальной привязкой к разрезам.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 5 статей в международных рецензируемых журналах, входящих в базу данных Web of Science ("Asian Earth Science", "Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology", "Геология и геофизика", "Bulletin de la Societe Geologique de France") и Scopus ("Revue de Micropaleontologie") и 6 материалах и тезисах конференций. Результаты работы докладывались на сессиях Всероссийского палеонтологического общества (Санкт-Петербург, 2015, 2016), Международной научной студенческой конференции (Новосибирск, 2015, 2017), конференции «Трофимуковские чтения - 2015» (Новосибирск, 2015),
международной конференции «The 8th International Siberian Early Career GeoScientists Conference» (Новосибирск, 2016).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения. Работа изложена на 241 странице, иллюстрирована 35 рисунками и 4 палеонтологическими таблицами. Список цитируемой литературы включает 393 наименования.
Благодарности. Автор благодарна своему научному руководителю Б.Л. Никитенко за помощь в подготовке работы, плодотворные дискуссии, советы и поддержку в процессе подготовки работы в течение последних трех лет. Крайне признательна декану ГГФ НГУ академику В.А. Верниковскому за всемерную поддержку проводимых исследований. Общие вопросы палеонтологии обсуждались с Б.Н. Шурыгиным, Н.В. Сенниковым, А.В. Каныгиным, Н.К. Лебедевой, Е.Б. Пещевицкой и О.Т. Обут. Образцы с Восточно-Европейской платформы были отобраны В.А. Захаровым, В.В. Митта, их подготовка к изучению была выполнена С.Н. Хафаевой. Т. Данелян оказывал поддержку в организации и изучении разрезов Франции. Р. Блоджетт, Дж. Клоуф, Т. Альгео, А. Уолл, В.Г. Князев и Л.А. Глинских давали ценные советы и комментарии при подготовке сделаны В.П. Девятовым. А. Рибулло, М.Ф. Брюне и М. Реолид оказывали помощь в подборе и поиске литературы. Д. Вашар, С. Клозен, К. Моне, Н.Г. Изох, И.Г. Тимохина давали полезные советы и помощь при подготовке общей статьи. Сотрудники лаборатории Evo-Eco-Paleo (Университет Лилль-1) и С. Вильманн (Университет Упсалла) оказывали постоянную и поддержку. С. Майе оказывал помощь в проведении и организации работ летом 2015 г. на разрезе Кран-дю- Норда. Дж. Кювийе и Т. Одуар организовывали работу с коллекциями в Музее Естественной истории г. Лилля. Н.А. Кравец подготовила перевод текста диссертации с английского языка на русский. Всем перечисленным коллегам автор искренне благодарна. Кроме того, я благодарна семье и друзьям, которые оказывали моральную поддержку во время работы над диссертацией.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 14-37-00030 и франко-российского научного проекта “Geodynamic and palaeoecosystem evolution in Siberia”.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изучены фораминиферы и остракоды из разрезов келловея - нижнего волжского подъяруса Восточно-Европейской платформы (разрезы Макарьев и Городище), Тимано-Печорского бассейна (разрезы р. Вяткина и р. Ижма), Приполярного Урала (разрез р. Лопсия) кимериджа - болонского региояруса севера Франции (разрезы Кап-де-ла-Креш и Кран-дю-Норда). Монографическое изучение наиболее важных видов верхнеюрских фораминифер показало, что изменения формы раковины в онтогенезе отображается на их образе жизни и стратегии питания. Раковина фораминифер может быть спирально закрученной или выпрямленной на разных онтогенетических стадиях и/или у разных половых диморфах, что способствует адаптации к обитанию в разных обстановках осадка. Эти особенности необходимо учитывать при совершенствовании морфо¬функционального анализа и типизации фораминифер по морфогруппам для дальнейших палеоэкологических реконструкций. Монографические исследования вехнекимериджских Pseudolamarckina Восточно-Европейской платформы и Сибири позволили провести номенклатурные изменения в названии межрегионального репера - зоны Pseudolamarckina pseudorjasanensis в разрезах Сибири.
Ревизовано и усовершенствовано литостратиграфическое деление и зональная биостратиграфия по фораминиферам для разрезов Макарьев и Городище (Восточно-Европейская платформа). Уточнено положение границы между коломенской и кинешемской толщами. Предложено восстановить ермолинскую свиту согласно правилу приоритета. В эталонном разрезе Макарьев впервые выделена зона Lenticulina brestica, Epistomina uhligi, которая объемлет две фораминиферовые зоны Ophthalmidium strumosum, Lenticulina brestica и Epistomina uhligi, Lenticulina russiensis. Новая зона соответствует более широкому стратиграфическому интервалу, однако имеет более обоснованные границы. Уточнено положение границы фораминиферовых зон Ophthalmidium sagittum, Epistomina volgensis и Ophthalmidium strumosum, Lenticulina brestica в верхней части аммонитовой зоны Cardioceras densiplicatum. В результате предложена усовершенствованная версия стратиграфической схемы для Костромской зоны Московской впадины.
Установлена последовательность ассоциаций микрофауны, отражающая изменение палеообстановок в поздней юре и келловее Русского моря, Тимано- Печорского бассейна, северо-западной части Западно-Сибирского моря и Вельдского бассейна. На основании изменений ассоциаций микрофауны в изученных разрезах уточнена трансгрессивно-регрессивная кривая, определены события второго порядка. В оксфорде и кимеридже изученных разрезов выявлены биотические и абиотические события, которые могут быть использованы для межрегиональной корреляции разрезов северо-западных регионов Евразии. Значительное биотическое событие идентифицировано в интервале от позднего оксфорда до кимериджа. Оно связано с кризисом сообществ микробентоса, который фиксируется в Русском, Печорском и арктических морях.
Палеоокеанографическая и палеоклиматологическая реконструкции для поздней юры севера-запада Евразии выполнена на основе палеобиогеографического анализа распространения фораминифер. Два главных течения циркулировали в Суббореальной, Бореальной и Арктической областях, которые периодически выступали в качестве климатического регулятора. Первое циркулировало через Русское море к Печорскому морю и далее на северо-восток к Западно-Сибирскому морю. Второе циркулировало от Протоатлантики к Арктике. Печорское море и регион между Шотландией и Гренландией представляли экотонные регионы между теплым течением с юга и холодным течением с севера. Установлены периоды активизации этих течений в поздней юре.
Перспективы дальнейших исследований связаны с изучением микрофауны из других разрезов верхней юры Северной Евразии для уточнения межрегиональной корреляции, а также имеющихся палеобиогеографических и палеоокеанографических реконструкций. Наибольший интерес представляют разрезы регионов, являвшихся в поздней юре экотонными, к которым могут быть отнесены Шотландия, Норвегия, Гренландия и Тимано-Печорский бассейн.