Палеоэкология и фации органогенных построек верхнего карбона севера Урала (на примере скелетных холмов Р. Щугер)

ПАЛЕОЭКОЛОГИЯ И ФАЦИИ ОРГАНОГЕННЫХ ООСТРОЕК ВЕРХНЕГО КАРБОНА СЕВЕРА УРАЛА

В разрезах Печорского Урала с конца среднего карбона широко распространены органогенные постройки, связанные с развитием палеоапли-зиновых известняков. Однако, согласно результатам исследований Б. И. Чувашова и др. [13], за Palaeoaplisyna (Krot.) часто принимались филлоид-ные водоросли Eugonophyllum, Anchicodium, Neoanchicodium и Ivanovia, визуально напоминающие их по строению. Позднее большинство из них были отнесены к типу скелетных холмов [2].

Объектом нашего исследования являлись органогенные массивные известняки на западном склоне Северного Урала в разрезе Верхних Ворот р. Щугер, который располагается в 73 км от устья р. Щугер, на 18 км выше впадения р. Бол. Паток (рис. 1). Биогермные отложения здесь отмечаются в отложениях московско-касимовского возраста, как на левом, так и на правом берегах реки. В задачи исследований входило изучение правобережного выхода, выступающего выше ущелья с водопадом. Мощность московско-касимовских отложений составляет 89 м.

Изученные породы в разрезе верхнемосковско -касимовских отло -жений представлены практически чистыми известняками (н.о. в пределах

0.39—0.46 %, лишь в пелитоморфных известняках достигают 5.62 %). По литологическому составу среди них выделено пять групп известняков: био-цементолиты, биокластовые, микробиальные, пелитоморфные и обломочные [8].

Для определения этапов развития органогенных построек и их особенностей в разрезе верхних ворот проводился анализ палеоценозов основных породообразующих компонентов в пачках III, У1-УШ. Опираясь на данные микроскопического изучения, здесь в составе пород верхнемосков-ско-касимовских отложений можно выделить следующие основные органогенные компоненты: зеленые водо-

Выпускница СыктГУ Н. А. Канева

росли, микробиальные образования, мшанки, фузулиниды, брахиоподы и криноидеи (рис. 2).

Среди водорослевых компонентов преобладают остатки филлоидных водорослей (рис. 2, А), а наиболее распространены Ivanovia и реже Eugonophyllum, Anchicodium и

Neoanchicodium [13]. Они являются породообразующими на интервалах развития биоцементолитов верхней части подольского горизонта (пачка

характерный для биоцементолитов [3]. Выше по разрезу среди породообразующих компонентов роль водорос -лей постепенно снижается. Так, в породах пачки VII их количество не пре -вышает 30 %, в пачке VIII — 10—20 %, а в вышележащих отложениях они не отмечаются.

Микробиальные образования представлены микрокомковато -сгус -тковыми скоплениями и колониями Tubiphytes (рис. 2, Б). В одном образ-

Рис. 1. Выходы среднего и верхнего карбона на правом берегу в разрезе Верхних Ворот р. Щугер. А — местоположение Верхних Ворот

III) и верхней части мячковского горизонта московского яруса, кревя-кинского и нижней части хамовни-ческого горизонтов касимовского яруса (пачки УІ—УІІІ) (рис. 3).

В первом интервале развития биогермных пород водоросли слагают известняки на 10—30 %, причем снизу вверх по разрезу наблюдается постепенное увеличение их количества в составе породы, а ближе к кровле, наоборот, уменьшение. Во втором интервале филлоидные водоросли практически целиком слагают породы (пачка VI). В таких случаях их количество в составе породы достигает 70 %, при этом остальные 30 % занимает крустификационный кальцит,

це встречается колония, напоминающая остатки зеленых водорослей Calcifolium. Микробиальные образования выступают в роли основных структурных элементов в известняках, подстилающих и перекрываю -щих толщи биоцементолитов. В отложениях, подстилающих первый интервал биогермной толщи, количество микробиальных образований не превышает 30 %, далее наблюдается уменьшение их содержания в составе известняков до 20 %, а в отложениях, образующих кровлю био-гермной толщи, количество данных органических остатков достигает 60 % (рис. 3). Выше по разрезу прослеживается аналогичная ситуация: в

Рис. 2. Основные структурные элементы в составе пород верхнемосковско-касимовских

отложений Верхних Ворот:

А — филлоидные водоросли; Б — микробиальные образования; В — криноидеи; Г — мшанки; Д — брахиоподы; Е — фузулиниды. Масштаб А, В—Е 0.5 мм

отложениях, подстилающих второй интервал биоцементолитов, процентное содержание микробиальных образований чуть больше 20 % и далее их численность начинает колебаться от 3 до 15 %, затем возрастает до 40 %, что соответствует породам, перекрывающим биогермные известняки. В вышележащих отложениях микробиальные образования встречаются только в конце пачки, завершающей разрез в количестве 20 %.

Криноидеи (рис. 2, В) в виде члеников встречаются в отложениях, слагающих основание разреза (рис. 3). Снизу вверх по разрезу наблюдается уменьшение количества криноидей в породах с 40 до 5 %. Выше криноидеи слагают известняки, которые перекрывают в кровле синседиментационные трещины в фитобиокластовых (пачка III) и в биокластово-водорослевых известняках (пачка У). Также они являются заполнителями неглубоких трещин в толще биоцементолитов (пачка VII). В таких случаях содержание криноидеи в породе достигает 70 %. Далее на границе тектонического контакта можно наблюдать известняки, сложенные до 50 % криноидеями.

В вышележащих отложениях криноидеи являются главными структурными компонентами в биокластовых известняках.

Фрагменты мшанок (рис. 2, Г) и раковин брахиопод (рис. 2, Д) являются основными структурными элементами в биокластовых известняках в основании разреза (рис. 3). Далее по разрезу брахиоподы практически не встречаются, а мшанки можно наблюдать в кровле первого интервала с биоцементолитами и в толще второго интервала. Интересно, что в завершении строения мячковско-ха-мовнического биогерма прослеживается смена структурных компонентов: водоросли замещаются мшанками и брахиоподами. При этом вверх по разрезу остатки брахиопод начинают преобладать.

Количество фузулинид (рис. 2, Е) в составе биокластового материала снизу вверх по разрезу возрастает от 10 до 40 % (рис. 3). Далее фузулини-ды в количестве до 20 % встречаются в отложениях, перекрывающих толщу биоцементолитов (пачка IV) и в верхней части толщи разделяющих два интервала с биоцементолитами (пачка V). Выше фузулиниды встре-

чаются в редких случаях, и только в кровле второго интервала с биоце-ментолитами их численность достигает 40 %.

Интересно отметить, что каждую группу пород характеризуют определенные палеоценозы. Так, микроскопическое изучение пород показало, что в составе биоцементолитов основными породообразующими компонентами выступают зеленые филлоидные водоросли в ассоциации с колониями тубифитесов и пластинчатыми образованиями, которые подразделяются на мшанки и брахиоподы. В биокластовых известняках встречаются фрагменты створок брахиопод, мшанок и членики криноидей, а в микробиальных известняках можно наблюдать совместное нахождение фузулинид и микробиальных образований.

Как было установлено нами ранее [10], в разрезе представлены две органогенные постройки: нижняя имеет подольский возраст, а верхняя — верхнемячковско-хамовниче-ский (рис. 4).

Основанием для подольского скелетного холма послужили микро-биально-фузулинидовые ассоциации, что соответствует стадии стабилизации. Позднее наступили благоприятные условия для колонизации этого участка микробиально-водорослевыми сообществами. Начало стадии деструкции [7] фиксируется появлением обломочных известняков и мшанково-водорослево-микро-биального биоценоза. Далее по разрезу прослеживаются трещины и полости, выполненные пелитоморф-ным и криноидным материалом, что говорит о подъеме уровня моря. Пос -ле этого начинает ф ормироваться ос -нование для мячковско-хамовниче-ского скелетного холма, в строении которого принимали участие фузули-нидово-микробиальные и мшанко-во-водорослево-микробиальные биоценозы. Выше по разрезу водоросли выходят на первый план, и в нижней и верхней толще биогерма отмечаются уже микробиально-водорослевые, а в ее центральной части — мшанко-во-микробиально-водорослевые ассоциации. Далее происходит смена структурных компонентов в составе известняков. Мшанки и брахиоподы начинают играть немаловажную роль в постройке и образуют микробиаль-но-водорослево-мшанковые и мик-робиально-водорослево-брахиоподо-вые сообщества, что соответствует

Рис. 3. Распределение органогенных компонентов в разрезе верхнемосковско-ка-симовских отложений. Условные обозначения: количество органогенных компонентов в составе пород

стадии диструкции. После этой стадии в кровле постройки формировались только мшанково-брахиоподо-вые биоценозы.

В строении подольской органогенной постройки (пачка III) отчетливо проявляется пятнистая текстура. Здесь участки неправильной формы и различного размера сложены водорослевыми биоцементолитами, биокластовыми и обломочными известняками и постепенно переходят друг в друга. Например, в основании постройки около уреза воды участок темно-серых известняков с видимым размером около 1 м, сложенный практически полностью остатками филлоидных водорослей, по простиранию постепенно переходит в серые биокластово-микробиальные породы. Выше по разрезу развиты филло-

Рис. 4. Разрез верхнемосковско-касимов-ских отложений [10].

Условные обозначения: 1—9 — структурные компоненты: 1 — филлоидные водоросли, 2 — микробиальные скопления, 3 — тубифи-тесы, 4 — криноидеи, 5 — мшанки, 6 — фу-зулиниды, 7 — брахиоподы, 8 — кораллы, 9 — литокласты; 10—15 — текстурные особенности: 10 — стилолитовые швы, 11 — горизонтальная слоистость, 12—13 — синседимента-ционные трещины (каналы) с тонкой горизонтальной слоистостью проникающей извилистой (12) и линзовидной (13) формы, 14 — структуры крустификации, 15 — «червячковые» крустификационные структуры

идно-водорослевые известняки с разнообразными крустификационными структурами. В середине данной толщи неоднократно проявляются син-седиментационные трещины или западины, которые выполнены тонкослоистыми пелитоморфными и, по всей видимости, глинистыми известняками, перекрывающимися маломощными прослоями (до 3 см) желтовато-серых криноидных известняков. Глубина проникновения трещин или западин достигает 0.5—0.7, местами 1.2 м. В верхней части толщи среди участков фитобиокластовых известняков встречаются участки с неясно выраженной обломочной структурой, обломки и цемент которых имеют сходные структурно-текстурные признаки и окраску. Размер обломков — от 1 до 5 см. Фрагменты имеют неокатанные и полуокатан-ные очертания. В этой части, как и в середине пачки, неглубокие трещины выполнены тонкослоистыми пелитоморфными и криноидными известняками. Биоцементолиты здесь представлены исключительно филлоидно-ворослевыми разностями. Мощность подольской постройки составляет около 14 м.

Органогенная постройка верхне-мячковско -хамовнического возраста (пачки VI—VIII) имеет мощность око -ло 32 м. В основании залегает пласт (около 1 м) интенсивно крустифици-рованных филлоидно-водорослевых известняков, сложенных тонкими (около 1—1.5 мм толщиной) пластинками филлоидных водорослей Ivanovia различного размера и морфологии с присутствием (участками до 15 %) микробиальных образований, представленных микрокомковато-сгустковыми скоплениями и колониями Tubiphytes.

Вверх по разрезу они сменяются толщей (около 25 м) массивных и толстоплитчатых, участками сильно дислоцированных биоцементолитов. Основную массу представленных здесь пород слагают остатки филлоидных водорослей. Их пластинки часто имеют извилистые очертания и большей частью интенсивно крустифицирова-ны, в результате чего формируются «червячковые» текстуры [1]. Заметную роль в составе породообразующих компонентов играют мелкий биокла-стовый материал, а также фузулини-ды, брахиоподы и гастроподы. В данной толще встречаются участки и небольшие пласты (линзы?), основную часть породы которых (до 70 %) сла-

гает микрокомковатая масса с мелкими микробиальными скоплениями, а пластинки Ivanovia расположены в этой массе свободно, практически не соприкасаясь друг с другом. Кроме того, довольно часто наблюдаются небольшие линзовидные полости максимальной глубиной 10—15 см, выполненные или тонкослоистыми, тонкозернистыми, или криноидными литобиокластовыми известняками. В кровле данной толщи выступают участками брахиоподо-мшанковые известняки с интенсивной крустификаци-ей, перекрывающиеся небольшими (0.5—0.6 м) пластами биолитокласто-вых и темно-серых криноидных известняков. Нужно отметить, что на долю литокластов в составе породы приходится до 30 % и представлены они мелкими (до 1 см) обломками мелко-биокластовых или водорослевых известняков со структурами крустифика-ции. Интересно, что биокласты в той или иной степени окатаны, а литок-ласты — нет.

Завершается разрез данной органогенной постройки пачкой (около 4.5 м) темно-серых, участками почти черных микробиально-биокластово-водорослевых биоцементолитов с сильным запахом битума. Под микроскопом в шлифах данных пород видно, что их основными структурными компонентами являются проблематичные образования Tubiphytes (до 20 %) и гетерогенные пластинчатые образования (10—20 %), часто сильно перекристаллизованные. Размер желваков тубифитесов колеблется от долей до нескольких миллиметров. По большей части они были центрами, вокруг которых происходила крусти-фикация. Пластинчатые образования тоже крустифицированы. По сохранившимся реликтовым структурам среди них можно распознать пластинки филлоидных водорослей, обрывки мшанок и смятые створки брахиопод. В свободном от крустификационно-го кальцита пространстве наблюдаются два типа заполнителя: микроком-ковато-сгустковый и пелитоморф-ный. Первый из них кроме мельчайших комков и сгустков пород включает в себя еще и желваки тубифите-сов, мелко- и микробиокластовый материал (около 5 %), а во втором они отсутствуют. Породы разбиты тончайшей сеткой извилистых трещин, выполненных темным непрозрачным материалом (битумом?).

Проведя сравнительный анализ литологических характеристик верх-

некаменноугольных скелетных холмов р. Щугера и других органогенных сооружений верхнего карбона Северного Урала (на реках Щугер (верхние ворота), правый берег [13], Подчерем в районе устья р. Оселок

[5], в бассейнах рек Илыч

[6] и Б. Шайтановки (разрезе «У Печей») [11, 12], на р. М. Печора [9], а также в отложениях на р. Унья [4]), можно заключить, что выделяемые в верхнекаменноугольных отложениях органогенные сооружения сложены примерно одним и тем же набором пород. Это палеоаплизино-вые, водорослевые, микробиальные и биокластовые известняки. Причем для них часто характерны крустифи-кационные структуры, образованные как вокруг палеоаплизин, водорослей, так и вокруг биокластовых компонентов (брахиопод, мшанок). Для более детального сопоставления упомянутых выше характеристик и результатов наших исследований не хватает детальных литологических исследований.

Выводы

• В строении верхнемосковско -касимовских отложений правобережного выхода Верхних Ворот р. Щугер участвуют пять групп пород: биоце-ментолиты, биокластовые, микробиальные, пелитоморфные и обломочные известняки.

• Два интервала развития биоце-ментолитов соответствуют двум органогенным постройкам. В каждой из них выделяется три стадии, типичные для скелетных холмов: стабилизации, колонизации и деструкции.

Образование первой из них происходило в конце подольского времени. Данная постройка относится к типу филлоидно-водорослевых скелетных холмов. Вторая, верхнемяч-ковско-хамовническая постройка, также является скелетным холмом и по составу слагающих ее пород относится к водорослево-мшанковому типу.

• Верхнекаменноугольные скелетные холмы р. Щугер и других органогенных сооружений верхнего карбона Северного Урала формировались за счет быстрой цементации скелетного материала, т. е. за счет формирования биоцементолитов.

Литература

1. Алуев Ю. В. Верхнекаменноуголь-но-нижнепермские карбонатные отложения «Писаного Камня» (р. Унья, Север-

ный Урал) / Геолого-археологические исследования в Тимано-Североуральском регионе. Сыктывкар: Геопринт, 2002. Т. V. С. 42—49. 2. Антошкина А. И. Рифо-образование в палеозое Северного Урала и сопредельных областей. Екатеринбург, 2003. 303 с. 3. Антошкина А И. Биоцемен-толиты — важный компонент органогенных построек позднего карбона—ранней перми (на примере севера Урала) // Верхний палеозой России: стратиграфия и фа-циальный анализ: Материалы Второй Всероссийской конференции. Казань: КГУ, 2009. С. 42—43. 4. КалашниковН. В., Михайлова 3. П. К стратиграфии верхнего карбона р. Унья. Сыктывкар, 1971. С. 55—65. (Тр. Ин-та геол. Коми фил. АН СССР, Вып. 14). 5. Кузькокова Н. Н. Нижнепермские отложения Средней Печоры. Л.: Наука, 1976. 128 с. 6. Пономаренко Е. С., Ремизова С. Т., Камалетдинова Л. М. Проблемы стратификации касимовского яруса на р. Илыч // Верхний палеозой России: стратиграфия и фациальный анализ: Материалы Второй Всероссийской конференции. Казань: КГУ, 2009. С. 147—148. 7. ПономаренкоЕ. С. Стадии развития ассельской органогенной постройки на р. Унья (Северный Урал) // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 17-й науч. конф. Ин-та геол. Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт, 2008. С. 203—208. 8. СандулаА. Н. Верхнемосковско-касимовские скелетные холмы на реке Щугер // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар, 2009. № 9. С. 2—4. 9. Сандула А. Н. Инкрустационные структуры в верхнекаменноугольных — нижнепермских отложениях бассейна Верхней Печоры // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 14-й науч. конф. Инта геол. Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт, 2005. С. 125—128. 10. Сандула А. Н, Канева Н. А. Верхнемосковско-ка-симовские биогермные образования среднего течения р. Щугер // Литогенез и геохимия осадочных формаций Тима-но-Уральского региона. Сыктывкар, 2009. С. 24—37. (Тр. ИГ Коми НЦ УрО РАН; Вып. 124). 11. Чермных В. А. Стратиграфия карбона севера Урала. Л.: Наука, 1976. 303 с. 12. Чермных В. А. К стратиграфии каменноугольных отложений р. Большая Шайтановка // Геология и полезные ископаемые Северного Урала и Тимана. Сыктывкар, 1960. С. 26—35. (Тр. Коми фил. АН СССР, вып. 10). 13. Чувашов Б. И., Мизенс Г. А, Черных В. В. Верхний палеозой бассейна р. Щугор (правобережье средней Печоры, западный склон Приполярного Урала) // Материалы по стратиграфии и палеонтологии Урала. Вып. 2. Екатеринбург, 1999. С. 38—80.