Биотические события в развитии глоботрунканид (позднемеловые планктонные фораминиферы) как инструмент для детализации стратиграфических построений

УДК 551.24 Л.Ф. Копаевич

БИОТИЧЕСКИЕ СОБЫТИЯ В РАЗВИТИИ ГЛОБОТРУНКАНИД (ПОЗДНЕМЕЛОВЫЕ ПЛАНКТОННЫЕ ФОРАМИНИФЕРЫ) КАК ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ДЕТАЛИЗАЦИИ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ПОСТРОЕНИЙ1

Проанализировано изменение качественного и количественного состава комплексов планктонных фораминифер группы глоботрунканид на примере границ альба и сеномана, сеномана и турона, а также морфологии их раковин, что позволило детализировать расчленение разрезов. Выявлена связь биособытий, хемостратиграфии и геохронологии, что значительно повысило корреляционный потенциал стратиграфических построений.

Ключевые слова: поздний мел, планктонные фораминиферы, морфологические изменения, зональные схемы.

Change of qualitative and quantitative structure of planktonic foraminiferal assemblages (Globotruncanids group) on examples of the Albian-Cenomanian and Cenomanian-Turonian boundaries, and also morphology of their shells analysed. These data has allowed to detail of sudivision and correlation of sections. Sequence of bio-, chemo- and geochronological events increased of correlation potential of foraminiferal zonal schemes.

Key words: Late Cretaceous, planktonic Foraminifera, morphological changes, zonal schemes.

Введение. Развитие филогенетически и морфологически обособленной группы глоботрунканид, начавшееся в раннем мезозое, происходило путем выработки и совершенствования приспособлений к флотации в пелагиали. На протяжении юры и мела развитие глоботрунканид шло по пути биологического прогресса, т.е. увеличения систематического разнообразия, многочисленности особей в популяции, широкого географического расселения. Различные приспособления к планктонному образу жизни в процессе эволюции глоботрунканид формировались и совершенствовались постепенно. Образовывались различные морфотипы раковин, осваивавших различные участки акватории Мирового океана. В развитии глоботрунканид существовала периодичность, отраженная в чередовании этапов увеличения и уменьшения систематического разнообразия, которые соответствовали периодам крупных структурных и климатических перестроек в истории Земли.

Как известно, при разработке зональных стратиграфических схем планктонным фораминиферам принадлежит ведущая роль. Это связано с их быстрой эволюцией на протяжении позднемеловой эпохи, широким географическим распространением, постоянным присутствием в морских осадочных толщах разных палеогеографических областей; кроме того, глоботрунканиды легко диагностируемы.

Роль глоботрунканид в биостратиграфии. Начиная с мелового периода, при идентификации глоботрун-

канид используются такие морфологические характеристики раковины, как: 1) строение раковины и характер навивания камер; 2) положение главного устья; 3) пластинки, прикрывающие устье; 4) присутствие дополнительных устьев и их положение; 5) форма периферического края; 6) характер орнаментации. На основании сочетания этих признаков среди глоботрунканид выделяются следующие родовые таксоны: Hedbergella, Ticinella, Praeglobotruncana, Rotalipora, Whiteinella, Helvetoglobotruncana, Dicarinella, Marginotruncana, Globotruncana, Contusotruncana, Globotruncanita, Archaeoglobigerina, Rugoglobigerina, Rugotruncana, Globotruncanella, Gansserina, Abathomphalus (рис. 1).

Развитие и усложнение морфологии раковин глоботрунканид происходило в неразрывной связи и под существенным влиянием изменений палео-океанографических обстановок [Caron, 1983; Caron, Homewood, 1983]. В целом поздний мел представлял собой исключительно благоприятный политаксон-ный этап в эволюции глоботрунканид, когда возрастала плотность популяции, возникали и быстро развивались новые морфотипы, обитавшие в самых различных участках водной колонки — от эуфоти-ческой зоны до глубины 200—300 м; кроме того, они обладали различным типом «жизненной стратегии» [Caron, Homewood, 1983; Горбачик, Копаевич, 1992; Petrizzo, 2002]. Этапы политаксонных фаз высокого таксономического разнообразия прерывались относи-

1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 08-05-00283 и 08-05-00588) и ФЦП «Научные школы» (грант № НШ-841.2008.5).

Рис. 1. Ключ к определению глоботрунканид, по [Caron, 1985]

тельно кратковременными, но весьма четко выраженными олиготаксонными эпизодами, которые были обусловлены неблагоприятными палеоокеанографи-ческими обстановками — регрессиями, условиями с дефицитом кислорода, резкими климатическим флуктуациями.

В основу зональных схем положено выделение определенных этапов в истории развития глоботрунканид [Маслакова, 1978; Caron, 1983, 1985]. Наиболее часто применяемая в настоящее время шкала, представляющая своего рода «планктонный стандарт», содержит 16 зональных подразделений [Robaszynski, Caron, 1995].

Эта схема, основанная на филогенетических построениях, сохранила многие маркирующие индексы-виды предшествующих шкал, в частности, для терминального альба, сеномана, турона и позднего маастрихта. Выделенные в сеноман-маастрихтском интервале зоны основаны на первом появлении (first occurence) и исчезновении (last occurence) маркирующих, т.е. важных в стратиграфическом отношении, видов. Корреляция планктонных зон со стандартной ярусной шкалой осуществлялась через аммонитовую и иноцерамовую зонации посредством привязки комплексов фораминифер в совместно изученных разрезах, а также через данные магнитостратиграфии (рис. 2).

В составе выделяемых комплексов глоботрунканид можно выделить три группы видов: 1) виды, существующие на протяжении краткого промежутка геологического времени, присутствие этих таксонов указывает на определенный стратиграфический интервал (зона или подзона); 2) виды, существовавшие на протяжении некоторого времени вместе со своими дочерними формами, эти таксоны могут быть встречены в интервалах одного-двух ярусов; 3) длительное одновременное

существование предковых и дочерних форм, когда обе развиваются одновременно, такие таксоны могут существовать на протяжении нескольких веков.

Из приведенного на рис. 2 перечня существующих зональных подразделений видно, что они весьма неравномерны по длительности. Одни интервалы расчленены дробно, другие зоны могут превышать объем целого яруса. Поэтому для детализации стратиграфических построений приходится прибегать к выделению внутризональных уровней, фиксирующих появление определенных эволюционных изменений в морфологии раковин глоботрунканид. При этом удается выделить интервалы, длительность которых не превышает 500 тыс. лет.

Граница альба и сеномана. Хорошим примером такого расчленения могут служить отложения терминальной части альба и сеномана в стратотипиче-ском разрезе альб-сеноманской границы Монт-Ризу (Юго-Восточная Франция). В пределах терминальной части верхнего альба выделяется зона Rotalipora appenninica. Граница зоны включает интервал от первого появления зонального вида до появления Rotalipora globotruncanoides Sigal [Robaszynski, Caron, 1995; Gale et al., 1996]. Внутри зоны можно выделить следующую последовательность событий: в нижней ее части фиксируется интервал совместного присутствия зонального вида и планоспиральной килеватой формы Planomalina buxtorfi Gandolfi; следующий уровень совпадает с последним присутствием в разрезах Planomalina buxtorfi; затем следует диапазон совместного присутствия Rotalipora appenninica и R.. ticinensis Gandolfi (подзона Rotalipora appenninica/ticinensis); последний интервал совпадает с исчезновением R. ticinensis (промежуток Rotalipora appenninica без ticinensis). Эта событийная шкала основана на серии

Рис. 2. Зональное расчленение альбских—позднемеловых отложений по планктонным фораминиферам по [Robaszynski, Caron, 1985] с упрощениями

морфологических изменений в строении раковины планктонных фораминифер (рис. 3).

К числу таких изменений относятся следующие [Горбачик, 1986; Gorbachik, Kopaevich, 2002; Вишневская и др., 2006]: сначала субсферические камеры заменяются уплощенными в филогенетической линии Hedbergella trochoidea — Ticinella roberti — Ticinella preaticinensis. Этот процесс, начавшись в апте,

продолжался вплоть до начала сеномана; затем умбиликальное отверстие расширяется, возникают дополнительные умбиликальные устьевые отверстия Ticinella roberti — Ticinella preaticinensis — Rotalipora subticinensis. Этот процесс происходил на протяжении позднего апта и всего альба. Одновременно у некоторых таксонов дополнительные умбиликальные устья трансформировались в шовные — Ticinella preaticinensis — Ticinella primula, T. raynandi и ранние Rotalipora subticinensis, R.. ticinensis в позднем аль-бе. Наконец киль у форм, переходных от Ticinella к Rotalipora, образуется в результате приострения периферического края сначала на ранних стадиях онтогенеза, а затем переходит на его более поздние стадии вплоть до последнего оборота (конец позднего альба). Форма раковины у роталипор меняется от линзовидной (начало сеномана) до умбиликально- и спирально-выпуклой (середина — конец сеномана) (см. рис. 4 в работе [Вишневская и др., 2006]).

Граница сеномана и турона. В детализации определенных интервалов стратиграфических схем с успехом используется влияние окружающей обстановки на состав и таксономическое разнообразие планктонных фораминифер. В этом аспекте наиболее интересным можно считать проявление обстановок с дефицитом кислорода. Одним из таких интервалов дизоксии является граница сеномана и турона. Дефицит кислорода в придонных участках и внутри водного столба вызвал значительные изменения в составе комплексов планктонных фораминифер и способствовал вымиранию представителей рода Rotalipora. На рубеже сеномана и турона выделяется обычно зона Whiteinella archaeocretacea (рис. 2), в состав которой входят относительно примитивные бескилевые таксоны. Нижняя граница определяется по исчезновению Rotalipora, верхняя — по появлению первых Helvetoglobotruncana helvetica.

Однако комплексное изучение стратотипического разреза границы сеномана и турона на территории Северной Америки (разрез Пуэбло в антиклинории Рок-Каньон) позволило не только детализировать биостратиграфическое расчленение зоны Whiteinella archaeocretacea, но и связать эти изменения с данными геохимических исследований и определениями абсолютного возраста реперных уровней [Keller, Pardo, 2004]. В результате в верхней части зоны Rotalipora cushmani выделены подзоны Praeglobotruncana praehelvetica (94,88—94,50 млн лет) и Anaticinella multiloculata (94,5—93,94 млн лет). Время вымирания Rotalipora охватывает интервал от 93,94 до 93,90 млн лет. Подзона Praeglobotruncana praehelvetica заключена в промежутке от FO зонального вида до FO Whiteinella archaeocretacea. Подзона Anaticinella multiloculata охватывает интервал от FO Whiteinella archaeocretacea до LO Rotalipora greenhornensis. Подзона, отвечающая вымиранию FO, маркируется вымиранием R. greenhornensis и R. deeckei в основании и R. cushmani в кровле.

Верхний альб Нижний сеноман Подъярусы

Mortoniceras perinflatum Stoliczkaia dispar Mantelliceras mantelli Зоны по аммонитам

Rotalipora ticinensis Rotalipora appenninica Rotalipora globotruncanoides Зоны по ПФ

L Planomalina buxtorfí Rotalipora apenninica R. ticinen is R. gandolfi R. globotruncanoides Биособытия

Rotalipora ticinensis Rotalipora appenninica/ Planomalina buxtorfi Rotalipora appenninica/ ticinensis Rotalipora appenninica Rotalipora globotruncanoides Подзоны по ПФ

Рис. 3. Событийная шкала расчленения пограничных альб-сеноманских отложений, по [Вишневская и др., 2006]

Рис. 4. Геохронологическая и событийная шкала расчленения сеноман-туронского пограничного интервала в разрезе Пуэбло, Колорадо [Keller, Pardo, 2004]: 1 — геохронологические датировки по результатам анализа; 2 — датировки расчета скорости седиментации; 3 — бентонитовые глины; 4 — известняки; 5 — глины; 6 — мергели; 7 — калькарениты; 8 — бентонитовые глины

Следующие подзоны выделяются уже в составе зоны Whiteinella агсИаеоо^асеа, которая имеет протяженность от 93,90 до 93,29 млн лет. Она подразделяется на три подзоны. Первая — GlobigerineПoides bentonensis (93,9—93,86 млн лет) — охватывает интервал от LO Я.. cushmani до LO Globigerinelloides Ьеп-

tonensis. Этой подзоне также отвечает промежуток между двумя пиками 813С (рис. 4). Следующая подзона DicarineПa hagni (93,86—93,78 млн лет), ограничена LO Globigerinelloides bentonensis в подошве и резким увеличением количества особей рода Heterohelix в кровле. Кроме того, в стратотипическом разрезе к этому

уровню приурочено первое появление вида Dicarinella hagni. Подзона Heterohelix moremani охватывает интервал с резким преобладанием зонального вида до FO вида Helvetoglobotruncana helvetica (93,78—93,29 млн лет). Пик Heterohelix является надежным глобальным биомаркером, который отражает экспансию зоны кислородного минимума и пика 13С. Начало зоны Helvetoglobotruncana helvetica совпадает с появлением зонального вида, приуроченного к отметке 93,29 млн лет. Граница между ярусами проводится по макро-палеонтологическим данным и совпадает с отметкой 93,49 млн лет [Hardenbol et al., 1998].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Вишневская В.С., Горбачик Т.Н., Копаевич Л.Ф., Браги-на Л.Г. Развитие фораминифер и радиолярий на критических рубежах альба—сеномана и сеномана—турона (Северный Перитетис) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2006. Т. 14, № 5. С. 42-63.

Горбачик Т.Н. Юрские и раннемеловые планктонные фораминиферы юга СССР. М.: Наука, 1986.

Горбачик Т.Н., Копаевич Л.Ф. Влияние меловых событий на эволюцию глобигеринид // Геологическая история Арктики в мезозое и кайнозое. СПб.: Наука, 1992. С. 17-29.

Маслакова Н.И. Глоботрунканиды юга европейской части СССР. М.: Наука, 1978.

Caron M. Cretaceous planktic foraminifera // Plankton Stratigraphy. Cambridge Univ. Press, 1985. P. 17-86.

Caron M. La spéciation chez les Foraminifères planctiques: une response adaptée aux contraintes de l'environment // Zitteliana. 1983. Vol. 10. P. 671-676.

Caron M., Homewood P. Evolution of early planktic foraminifers // Marine Micropaleontol. 1983. N 7. P. 453-462.

Gale A.S., Kennedy W.J., Burnett J.A. et al. The Late Albian to Early Cenomanian sucession at Mont Risou near

Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра региональной геологии и истории Земли, доцент, e-mail: lkopaev@geol.msu.ru; lfkopaevich@mail.ru

Заключение. На примере границ альба и сено-мана, сеномана и турона видно, как изменение качественного и количественного состава комплексов планктонных фораминифер группы глоботрунканид, а также морфологические изменения раковин помогают детализировать расчленение разрезов. Сочетание биособытий с данными хемостратиграфии позволяет «привязать» определенные эволюционные уровни к датировкам абсолютного возраста вмещающих отложений, что значительно повышает корреляционный потенциал стратиграфических построений.

Rosans (Drome, SE France): an integrated study (ammonites, inoceramids, planktonic foraminifers, nannofossils, oxygen and carbon isotopes) // Cret. Res. 1996. Vol. 17, N 5. P. 515-606.

Gorbachik T.N., Kopaevich L.F. Biotic events of Planktonic Foraminifer evolution at the Early-Late Cretaceous boundary // EMMM congress. Austria, 2002. P. 23-25.

Hardenbol J., Thierry J., Farley M.B. et al. Mesozoic and Cenozoic sequence chronostratigraphic framework of European basins // SEPM (Soc. Sedim. Geol.). Spec. Publ. 1998. N 60. Ch. 1.4.

Keller G., Pardo A. Biostratigraphy and palaeoenvironments of the Cenomanian-Turonian stratotype section at Pueblo, Colorado // Marine Micropalaeontol. 2004. Vol. 51. P. 95-128.

Petrizzo M.R. Palaeoceanographic and paleoclimatic inferences from Late Cretaceous planktonic foraminiferal assemblages from the Exmouth Plateau (ODP Sites 762 and 763, eastern Indian Ocean) // Ibid. 2002. Vol. 45. P. 117-150.

Robaszynski F., Caron M. Foraminifères planctoniques du Crétacé: commentaire de la zonation Europe-Mediterranée // Bull. Soc. Geol. France. 1995. T. 166, N 6. P. 681-692.

Поступила в редакцию 06.06.2008