Табуляты верхнего силура и девона севера Урала и Тимана

Краткое описание

Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ...3

Глава 1. СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ВЕРХНЕСИЛУРИЙСКИХ И ДЕВОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРА УРАЛА И ТИМАНА...9

1.1. Силурийская система...9

1.1.1. Верхний отдел...9

1.2. Девонская система...14

1.2.1. Нижний отдел...14

1.2.2. Средний отдел...25

1.2.3. Верхний отдел...32

Глава 2. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ТАБУЛЯТ ТИМАНА И СЕВЕРА УРАЛА...40

Глава 3. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ТАБУЛЯТ (биостратиграфический анализ, корреляционное значение)...47

3.1. Табуляты верхнего силура...47

3.2. Табуляты нижнего девона...52

3.3. Табуляты среднего девона...60

3.4. Табуляты верхнего девона...70

Глава 4. СООБЩЕСТВА ТАБУЛЯТ ПОЗДНЕГО СИЛУРА И ДЕВОНА СЕВЕРА УРАЛА И ТИМАНА...82

4.1. Сообщества позднего силура...83

4.2. Сообщества раннего девона...85

4.3. Сообщества среднего девона...90

4.4. Сообщества позднего девона...93

Глава 5. РАЗВИТИЕ ТАБУЛЯТ В РАННЕМ И СРЕДНЕМ ПАЛЕОЗОЕ ТИМАНО-СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА...98

Глава 6. ОПИСАНИЕ ТАБУЛЯТ...117

ОБЪЯСНЕНИЯ К ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИМ ТАБЛИЦАМ...192

ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ...201

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...221

ЛИТЕРАТУРА...223
Введение

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Морские палеозойские отложения на западном склоне севера Урала и на Тимане широко распространены и содержат многочисленные остатки кораллов, брахиопод, остракод и других организмов. Их изучение и использование в геологической практике способствует познанию геологического строения этих уникальных и перспективных на полезные ископаемые регионов.

Несмотря на многолетние исследования, коралловая фауна палеозоя севера Урала и Тимана в настоящее время изучена неравномерно. Нет монографических работ, в которых бы в целом рассматривались проблемы систематики, палеоэкологии, биогеографии и биостратиграфии табулят. Как известно, биостратиграфические подразделения стратиграфической шкалы являются отражением истории развития органического мира. Поэтому вопросы, связанные с изучением различных групп фауны как элементов существовавших в прошлом экосистем, были и остаются актуальными.

Для более обоснованного применения данных по составу и структуре табулятовой фауны в целях биостратиграфии необходимы сведения по всей территории исследований. Это позволит связать данные из различных районов региона и более детально проследить последовательность смены комплексов табулят в верхнем силуре и девоне. Определение таксономического состава табулят и закономерностей их исторического развития дает возможность выявить палеогеографические связи морских палеобассейнов.

Цель и задачи исследований

Цель работы - выявление закономерностей временного и пространственного распространения табулят на территории севера Урала и Тимана на основе исследования их таксономического состава в

4

верхнесилурийских и девонских отложениях Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

t» 1) монографически изучить и описать фауну табулят из отложений

Ф верхнего силура и девона Тимано-Североуральского региона;

2) установить видовые комплексы табулят, характерные для региональных и местных стратиграфических подразделений,

3) определить стратиграфическое и корреляционное значение табулятовых комплексов региона;

'* 4) выявить закономерности распространения их во времени и

пространстве;

5) проследить основные этапы исторического развития табулятовой фауны в Тимано-Североуральском палеобассейне.

Научная новизна

Впервые монографически изучены и описаны табулятоморфные кораллы ш из верхнесилурийских и девонских отложений Тимано-Североуральского

региона. Всего в работе описано 74 вида табулят, относящихся к 23 родам и 10 семействам. Из них восемь видов табулят являются новыми.

На основе ранее накопленных материалов и новых данных по табулятам

региона в интервале верхний силур-девон выделены характерные их

^ комплексы, которые позволяют сопоставлять отложения указанного интервала

севера Урала и Тимана с соседними районами.

» В результате изучения видового состава, условий обитания,

вертикального и площадного распространения в разрезах верхнего силура и девона установлены сообщества табулят и дана характеристика их состава и структуры. Показана зависимость распределения сообществ в регионе от фациальных условий осадконакопления.

Впервые на территории Тимано-Североуральского региона табуляты • изучены с палеобиогеографических позиций. Выявлены основные этапы и

5

некоторые общие закономерности их исторического развития. Установлена доминирующая роль колебаний уровня моря в последовательности смены таксономического состава табулят в среднем палеозое на территории региона. Данные систематического анализа коралловой фауны Тимано-Североуральского палеобассейна нашли применение в установлении связей между палеогеографическими провинциями

Практическая значимость работы

Результаты исследований позволяют использовать табулят для расчленения верхнесилурийских и девонских отложений Тимано-Североуральского региона и проведения региональной, межрегиональной и глобальной корреляции. Данные по анализу исторического развития табулятовой фауны дают возможность для проведения палеобиогеографических реконструкций и создания палеогеографических карт Материалы, изложенные в работе, вошли в научно-исследовательские отчеты лаборатории стратиграфии Института геологии Коми НЦ УрО РАН, а также могут быть использованы в курсах лекций и практических занятий по палеонтологии и исторической геологии в Сыктывкарском госуниверситете.

Фактический материал

Результаты изучения табулят базируются на полевых исследованиях разрезов девона Среднего и Южного Тимана, верхнего силура и девона различных районов западного склона Северного, Приполярного и Полярного Урала, а также силурийских разрезов Прибалтики (Эстонии) проведенных автором с 1996 по 2004 г. Кроме того, были использованы коллекции шлифов табулят, любезно предоставленные Н.А. Боринцевой и B.C. Цыганко, собранные в разные годы из разрезов силура и девона севера Урала, и немногочисленные материалы, изложенные в рукописных и печатных работах других исследователей. Основой для последующих теоретических заключений

¦:•

6

стали полевые наблюдения и послойный сбор макрофауны в опорных разрезах силурийских и девонских отложений Тимано-Североуральского региона (определения фауны проводились в лабораторных условиях). В распоряжении автора было несколько тысяч ориентированных шлифов. Коллекции шлифов находятся в лаборатории стратиграфии Института геологии Коми НЦ УрО и в Геологическом музее им А.А.Чернова под №№ 73, 74, 144, 231, 323, 453

Апробация работы

Основные результаты работы и отдельные положения диссертации представлялись и докладывались на V-VII и IX-XII научных конференциях «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента» (Сыктывкар, 1996-1998; 2000-2003), на XIII и XIV Геологических съездах Республики Коми (Сыктывкар, 1999, 2004), на Всероссийском симпозиуме «Среда и жизнь в геологическом прошлом» (Новосибирск, 2000), на Международном симпозиуме «Геология девонской системы» (Сыктывкар, 2002), на 48-й и 50-й сессиях Палеонтологического общества при РАН (С.Петербург, 2002, 2004), на III Всероссийской научной конференции «Южные районы Республики Коми» (Сыктывкар, 2002), на I Всероссийской научной школе молодых ученых-палеонтологов (Москва, 2004), на 4-й Балтийской стратиграфической конференции «Проблемы и методы современной региональной стратиграфии» (Латвия, Юрмала, 1999), на 31-м Геологическом конгрессе в Бразилии (Рио-де-Жанейро, 2000), на 5-й Балтийской стратиграфической конференции «Бассейновая стратиграфия - современные методы и проблемы» (Литва, Вильнюс, 2002).

Объем работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованной литературы из 179 наименований. Ее содержание изложено на 240 страницах, включая рисунки и таблицы.

Защищаемые положения

1. Таксономический состав позднесилурийских и девонских табулят включает 132 вида, относящихся к 31 роду и 10 семействам. Приведено монографическое описание 74 видов табулят, в том числе восьми новых.

2. На основе анализа систематического состава и вертикального распространения табулят выделены комплексы, характеризующие верхнесилурийские и девонские отложения севера Урала и Тимана и имеющие важное стратиграфическое и корреляционное значение.

3. Данные о распределении позднесилурийских и девонских табулят на севере Урала и Тимане позволили выделить десять сообществ, распространение которых контролировалось фациальными условиями. Видовой состав табулят наиболее разнообразен в сообществах, приуроченных к отложениям отмельных фаций.

4. В историческом развитии табулят раннего и среднего палеозоя Тимано-Североуральского региона выделены семь этапов, характеризующихся сменой таксономического состава различного ранга, обусловленной обстановками осадконакопления в бассейне и событийными явлениями.

Благодарности

Автор благодарен за консультации, критические замечания, ценные советы при подготовке работы и предоставленную литературу докторам г.-м. н. А.И Антошкиной и СТ. Ремизовой (ИГ Коми НЦ УрО РАН), Ю.И. Тесакову и В.Н. Дубатолову (ОИГиГ СО РАН, Новосибирск), А.Ф. Абушик и О.П. Ковалевскому (ВСЕГЕИ, С.-Петербург), П.Э. Мяннику (Таллиннский ТУ, Эстония), и кандидатам г.-м. н. Т.М. Безносовой и Д.Б. Соболеву (ИГ Коми НЦ УрО РАН).

Автор признателен Н.А. Боринцевой за предоставленные коллекции шлифов и консультации при определениях табулят. В.П. Волковой и

А.В. Спирину за фотографии шлифов и общего вида колоний табулят, З.И. Сухановой и Н.Л.Сорвачевой за изготовление шлифов.

Отдельную благодарность автор выражает руководству Института геологии Коми НЦ за предоставленную возможность работать над темой и осуществлять необходимые полевые исследования.

Диссертация выполнена под руководством кандидата геолого-минералогических наук В.СЦыганко, которому автор признателен за постоянную поддержку в ходе написания работы.

9 Глава 1. СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ВЕРХНЕСИЛУРИЙСКИХ И

ДЕВОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРА УРАЛА И ТИМАНА

На территории севера Урала и Тимана1 (рис. 1.1) силурийские и девонские отложения представлены различными фациями - от континентальных до глубоководных батиальных.

1.1. Силурийская система

Мощность силурийских отложений составляет от 40 м на Северном Тимане, до 1400 м в восточный частях Предуральского краевого прогиба (Цыганко и др., 2000ф).

На западном склоне Урала наиболее представительные разрезы силурийских отложений развиты на Приполярном Урале в бассейне р. Кожым и ее притоков. Здесь прослеживаются разрезы нижнего и верхнего отделов и всех четырех ярусов силура - лландоверийского, венлокского, лудловского и пржидольского, а также границы ордовика и силура, силура и девона (Опорные разрезы..., 1983, 1987).

1.1. 1. Верхний отдел

Отложения верхнего силура представлены терригенно-карбонатными и рифогенными образованиями мощностью от 400 м на Приполярном Урале до 800 м на поднятии Чернова. Верхний силур расчленяется на лудловский и пржидольский ярусы.

Пржидольский ярус

Пржидольские отложения на исследуемой территории рассматриваются в объеме гребенского надгоризонта (рис. 1.2). Отличительной особенностью этих отложений является обилие различных органических остатков, которые распределены в разрезе неравномерно. В нижней его части, которую слагают

1 Материалы по Печорской синеклизе носят фрагментарный характер, поэтому в данной работе они не рассматриваются

10

Новая Земля

Карское тюре

Баренцево море

Условные обозначения

Девонская система

Верхний отдел Средний отдел Нижний отдел Силурийская и девонская Силурийская система

Рис. 1.1. Основные площади распространения силурийских и девонских отложений на Тимане и западном склоне севера Урала.

11

Общая стратиграфическая шкала

Система Отдел Ярус

Девон Лохков

Силур Верхний Пржидол

Лудлов

Западный склон Урала (Стратиграфические схемы , 1993)

Над-горизонт Горизонт

Овинпармский

Гребенской Кардовский

Белушьинский

Гердъюский Сизимский

Падимейтывисский

Рис. 1. 2. Стратиграфическая схема верхнесилурийских отложений, принятая в настоящей работе.

12

комковатые известняки, наиболее многочисленны остатки раковинной фауны, преимущественно брахиопод Выше по разрезу доминирующей группой

• становится коралловая фауна Верхняя часть разреза, которую слагают Ф плитчатые известняки и доломиты, иногда глинистые с прослоями мергелей и

аргиллитов заключает сравнительно небольшое количество органических остатков, среди которых преобладают остракоды.

Гребенской надгоризонт В ранге горизонта впервые был выделен Н.А.Куликом (1936) на острове Вайгач. В стратиграфическую схему западного

* склона Урала горизонт был включен по предложению А.И.Першиной, которая рассматривала гребенской горизонт в объеме всего пржидольского яруса. В ранг надгоризонта был включен по предложению А.И.Антошкиной и Т.М.Безносовой (Объяснительная записка..., 1980). На западном склоне севера Урала он подразделяется на два горизонта: целебейский и устьсывъюский (Антошкина и др., 1989). Эти местные подразделения по объему соответствуют региональным белушьинскому и карповскому горизонтам (Стратиграфические

,л схемы..., 1993; Черкесова, 1970).

Отложения гребенского надгоризонта развиты на Полярном, Приполярном и Северном Урале, на грядах Чернова и Чернышева.

Белушъинский горизонт. Белушьинскому горизонту соответствует

целебейская свита, установленная на гряде Чернышева, в бассейне р. Сизим-

^ Целебей-Шор, где расположен ее стратотипический разрез (Антошкина и др.,

1989; Безносова, 1994). Парастратотип целебейских слоев находится на

„ Приполярном Урале, в бассейне р. Кожым (обн. 236). Здесь наблюдается

наиболее полный разрез этого стратиграфического подразделения. В нижней

части разреза целебейская свита представлена чередованием известняков

глинистых, комковатых с обилием брахиопод (Опорные разрезы..., 1983).

Нижняя граница целебейской свиты, являющаяся также нижней границей

гребенского надгоризонта и границей лудловского и пржидольского ярусов

• установлена в кровле небольшого по мощности прослоя желтовато-серых

13

аргиллитов и глин, выше которых появляются брахиоподы родов Atrypoidea, Collarothyris, Hemitoechia, Pseudohomeospira, Howellella (Опорные разрезы..., 1983). Такое положение границы утверждено в уральской стратиграфической схеме (Объяснительная записка..., 1994). Верхняя граница белушьинского горизонта устанавливается в подошве темно-серых известняков плитчатого сложения с обилием криноидей и брахиопод Grebenella parvula.

Карповский горизонт. По объему карповскому горизонту соответствуют устьсывъюская свита, установленная на Приполярном Урале, в бассейне р. Кожым (обн. 236) (Антошкина и др., 1989). В разрезе нижнюю его часть слагают массивно-плитчатые известняки и доломиты, заключающие колонии крупных строматопорат, ругоз и табулят родов Squameofavosites и Thecostegites, а также скопления брахиопод Atrypoidea, Collarothyris и Grebenella. Верхнюю часть разреза, соответствующую сывъюским слоям (Першина, Безносова, 1978), слагают тонкослоистые доломиты и аргиллиты с прослоями строматолитов и единичными раковинами брахиопод Collarothyris canaliculata и Grebenella parvula, а также скоплениями остракод рода Kiaeria. Нижняя граница карповского горизонта проведена в основании пачки с брахиоподами Grebenella parvula. Верхняя граница устанавливается по смене комплекса фауны. Мощность горизонта в стратотипическом разрезе составляет 74,2 м. Разрезы карповского горизонта наблюдаются также на гряде Чернышева, в бассейне р. Шарью. Здесь горизонт слагают плитчатые серые известняки с брахиоподами Grebenella parvula и Collarothyris canaliculata (Цыганко и др., 2000ф)

На Северном Урале, в бассейне р. Илыч, отложения карповского горизонта представлены крупнокомковатыми известняками и мергелями с обилием табулят, остракод и брахиопод.

Верхнесилурийские отложения известны также на Северном Тимане, где пржидольскому ярусу отвечает ептарминская свита (Решение..., 1990; Оловянишников, 2004). Она представлена песчаниками и зеленовато-серыми и

14

красноцветными алевролитами с ходами илоедов, лингулидами и остатками костных рыб.

1. 2. Девонская система

Девонская система подразделяется на три отдела: нижний, средний и верхний. В настоящее время нижняя граница системы принимается в основании граптолитовой зоны Monograptus uniformis. По конодонтам этот уровень отвечает подошве зоны Icriodus woschmidti. Нижняя граница девонской системы достаточно надежно обоснована палеонтологически и является одним из наиболее устойчивых стратиграфических реперов во всем фанерозое.

Верхняя граница системы установлена в основании аммоноиднои зоны Gattendorfia subinvoluta. По конодонтам он совпадает с границей зон Bispathodus costatus (Siphonodella praesulcata) и Siphonodella sulcata.

На территории Северо-Востока Европейской части России девонские отложения широко развиты и представлены различными фациями - от континентальных до глубоководных батиальных.

1. 2.1. Нижний отдел

Нижний отдел девона отвечает интервалу конодонтовых зон Icriodus woschmidti - Polygnathus costatus patulus. В полных разрезах отложения данного интервала расчленяются на лохковский, пражский и эмсский ярусы. На территории Тиманского кряжа установлены отложения только лохковского и эмсского ярусов.

Нижняя граница отдела совпадает с основанием девонской системы, а верхняя граница отдела приходится на верхнюю часть разрезов бийского субрегионального горизонта (Сапельников, Мизенс, 1980; Стратиграфические схемы..., 1993). Последний выделяется и на западном склоне севера Урала однако здесь верхняя часть его разрезов, представленная в основном аргиллитами, практически не содержит конодонтов. Ввиду этого граница нижнего и среднего отделов девона проводится по кровле бийского горизонта,

15

над которым залегают породы эйфельского яруса, заключающие конодонты зоны Polygnathus costatus costatus (Цыганко и др., 1987).

Лохковский ярус

На рассматриваемой территории лохковский ярус отвечает интервалу конодонтовых зон Icriodus woschmidti - Pedavis pesavis

На территории западного склона севера Урала в составе лохковского яруса выделяются два горизонта, отвечающие нижнему и верхнему подъярусам: овинпармский и сотчемкыртинский (рис. 1.3).

Овинпармский горизонт Отложения, относящиеся к овинпармскому горизонту, впервые были выделены А.И. Першиной (1957) в разрезах девона бассейна р. Щугор в качестве овинпармской свиты. В ранге горизонта рассматриваемый стратиграфический интервал был предложен А.И. Першиной (Першина и др.., 1971; Першина и др., 1976). Впоследствии овинпармский горизонт был включен в стратиграфические схемы девонской системы западного склона севера Урала и Приуралья (Унифицированные и корреляционные..., 1980; Стратиграфические схемы..., 1993).

На территории Приполярного Урала разрезы овинпармского горизонта развиты в наиболее полном объеме. На р. Кожым разрез горизонта сложен толщей закрыто- и, реже, открытошельфовых известняков, доломитов и аргиллитов общей мощностью более 100 м, охарактеризованных разнообразной и многочисленной фауной.

Нижняя граница горизонта, совпадающая с подошвой лохковского яруса и основанием девонской системы, отчетливо выражена фаунистически. С ней связано исчезновение многих позднесилурийских видов, родов и более крупных таксонов и появление новых форм.

Кроме бассейна р. Кожым сходные разрезы овинпармского горизонта установлены на реках Изъяель, Косью, Вангыр, Б. Сыня, в бассейне р. Щугор. На р. Щугор, в районе Овин-Пармы, на восточном склоне гряды, к овинпармской свите относятся отдельные выходы темно-серых

Система Отдел Ярус Горизонт

Верхний лытвинский

s !2 о X кушелпшскии

р •е- мурзакаевский

макаровскии

аскынский

скии мендымскии

фран доманиковый

саргаевский

Девонска! Средний JS S о 5 аз Я •е кыновский

пашийский

чеславскин чусовской

5 1 i •е-IS афошшскин

бийский

if! эмсски койвенский

ВЯЗОВСкИИ такатинский

филнппчукскнй

вскии СОТ |(.МКЫрТИНСКШ!

Ji у о с: овннпармский

Западная подзона Елецкой СФЗ

Приполярный Урал

реки Кожым, Щугор, Косыо, Сывъго

шаръюская

воротская

\ кыновская " 5 23м устьсотчемъельская 20 м ^

малопатокская

50

Сибиряковская

бийская б0 м 20 м.

малопатокская 50 м

Сибиряковская

50 м

бийская

60 м