Первые находки минерализованных микрофоссилий в фосфоритах позднего рифея п-ова Средний (КАРЕЛОгКОЛЬСКИЙ регион)

УДК 561.72:551.71.72

Вестник СПбГУ. Сер. 7,2005, вып. 3

М. Ю. Белова, Л. В. Вороняева

ПЕРВЫЕ НАХОДКИ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ МИКРОФОССИЛИЙ В ФОСФОРИТАХ ПОЗДНЕГО РИФЕЯ П-ОВА СРЕДНИЙ

Введение. В последние десятилетия появились сведения о находках микрофоссилий в пластовых и конкреционных фосфоритах позднего докембрия [1-4 и др.]. Эти находки пока еще не так многочисленны, как окремненные микробиоты, однако они представляют несомненный интерес для расчленения и корреляции разрезов. Остатки микроорганизмов в фосфоритах сохраняются, как и в конкрециях кремней, в виде объемных клеточных структур, колоний и нитей в тех положении и соотношении, в которых они были на момент захоронения. Их изучение в петрографических шлифах исключает возможность засорения чужеродной органикой, что значительно повышает надежность полученных результатов. Данные по минерализованным микрофоссилиям, в том числе из фосфоритов, существенно дополняют представления о древних биоценозах и фациальных обстановках их формирования.

Органостенные микрофоссилии из отложений докембрия Кольского полуострова изучались неоднократно, начиная еще с конца 60-х годов XX в. В работах Б. В. Тимофеева и А. Л. Рогозиной [5, 6 и др.] приводятся списки органических остатков в целом для кильдинской серии п-ова Средний и о-ва Кильдин. К настоящему времени эти данные уже устарели и не соответствуют современной номенклатуре [7]. Позднее Н. С. Михайловой [8] был описан коматекс органостенных микрофоссилий собственно землепахтинекой свиты, полученный по результатам кислотного растворения 4 образцов песчаников.

Следует отметить, что песчаные породы мало перспективны для поисков органостенных микрофоссилий. Проницаемость отложений в момент захоронения способствует вымыванию или разложению значительной части остатков микроорганизмов. При уплотнении и литификации осадков механическое воздействие песчаных зерен на тончайшие органические пленки приводит к сильному повреждению клеточных структур или полному их уничтожению. Поэтому из отложений землспахтинской свиты было выделено лишь несколько десятков (около 30) деформированных форм, преимущественно одиночных мелких сфероморфит [8]. В обломках фосфоритов из песчаников землепахтинской свиты нами впервые установлен более разнообразный и богатый в количественном отношении комплекс минерализованных микрофоссилий.

Фосфатоносные породы, представленные главным образом конкреционными и обломочными разностями, широко распространены среди образований верхнего рифея на полуостровах Средний и Рыбачий [9]. Они приурочены к двум возрастным уровням, связанным соответственно с двумя свитами: землепахтинской и куяканской, причем в первой отмечается максимальное развитие обломочно-конкреционных фосфоритов. Именно поэтому образцы для исследования фосфатсодержащих пород были отобраны из разреза землепахтинской свиты.

Особенности строения разреза верхнего рифея. Сводный разрез верхнего рифея на п-ове Средний состоит из двух серий: кильдинской и волоковой. Землепахтинская свита в разрезе кильдинской серии занимает ведущее место, поскольку она распространена почти на всей площади полуострова и достигает мощности 700 м [10].

В основании кильдинской серии располагается маломощная мотовская или кутовая свита, нижняя часть которой, залегая с угловым и стратиграфическим несогласием на породах архея, представлена продуктами физических кор выветривания: лолимиктовыми конглобрекчиями и конгломератами. Выше по разрезу они сменяются граувак-ковыми гравелитами и песчаниками пяряярвинской свиты, которые выше по разрезу постепенно переходят в суб-аркозовые и олигомиктовые глауконитсодержащие кварцито-песчаники. Следующая, палвинская, свита в основном сложена более сортированным и хорошо окатанным кварцевым материалом, который сформировал кварциты, часто с карбонатным цементом и присутствием карбонатных и карбонатно-глинистых конкреций и стяжений. Контакт с залегающей выше поропелонской свитой, которая отличается более тонким (алевритовым) составом отложений, постепенный, и из-за примеси окисных форм железа и титана ее породы интенсивно окрашены в розовые и пестрые тона. Главными признаками отложений поропелонской свиты также являются ритмичный (флишо-идный) характер слоистости, развитие многочисленных знаков ряби, подводно-оползневых текстур и гиероглифов, что свидетельствует о формировании осадков в мелководной шельфовой зоне.

Породы землепахтинской свиты залегают на них согласно с постепенным контактом и представлены толщей однородных зеленовато-желто-серых субаркозовых, олигомиктовых песчаников. В ее нижней части располагается прерывистый горизонт гравийных, гравийно-галечных конгломератов, обломочный материал которых представлен разнообразными аргиллитами и алевролитами. Обломки имеют в основном уплощенную форму, ориентированы по слоистости и, судя по текстурным особенностям, откладывались в береговой (пляжевой) фациальной зоне. Ниже мы рассмотрим главные особенности состава пород этой свиты, а сейчас лишь отметим, что она перекрывается отложениями каруярвинской свиты, завершающей разрез кильдинской серии и сложенной ритмично-слоистыми красноцветными алевропелитами и водорослевыми доломитами, содержащими признаки аридного режима седи-

© М. Ю. Белова, Л. В. Вороняева, 2005

Микробиота землепахтинской свиты п-ова Средний

Таксономический состав Группы микрофоссилий Форма сохранности микрофоссилий, количество экземпляров

Акритархи í Н S -е- о т. 5 о- 3 _ а с. с ^ к ЪС Ъ ^ ? Вт С. ь 5 CL Органостенные, ранее описанные [8] Минерализованные, установленные в обломках фосфоритов

Leiosphaeridia crassa (Naum.) Jank. + М >20

L. holtedahlii (Tim.) Jank. + - Е

L. temata (Tim.) Mikh. et Jank. Е МО

L. exculpta (Tim.) Mikh. Е

L. jacutica (Tim.) Mikh. ei Jank. Е Фрагменты, <10

L. minutissima (Naum.) Jank. + Е 43

Leiosphaeridia sp. + Е >10

Pterospeimopsimorphapileifonnis (Tim.) Mikh. et Jank. + Е -

Spumasina rubiginosa (Naum.) Jank. et Medv. + Е -

Trachyhystrichosphaera parva Mikh. + Е Фрагменты, 2

Valeria lophostriata Jank. + Е -

Symplassosphaeridium sp. + Е +

Caudosphaera expansa Herrn. + Е

Leiotrichoides typicus Herrn. Е +

Eo^ynechococcus medius Hofrn. + 20

Sphaerophycus parvum Schopf + >10

Myxococcoides inomata Schopf + <10

Germinosphaera cf. unispinosa Mikh. + 3

с f. Germinosphaera sp. + > 4

cf. Clonophycus ostiolum Oehler + 6

Fusicoccus porrectus Nagovitsin О 3

Glenobotrydion sp. 5

Siphonophycus robustus (Schopf) Knoll et a!. + <20

S. inornatum Schopf + >20

Rhicnonema cf. antiquum Hofm. -г -10

cf. Chlorogloeaopsis (Polysphaeroides) contexta (Hermann) Hofm. et Jackson. + 2

Монстриальные формы и органические пленки Е >10

Примечание. М - мало (2-3 экз.), Е - единичные (1-2 экз.).

ментации в условиях прибрежного мелководья. Определяющими чертами пород этой свиты являются глиптомор-фозы по кристаллам соди и гипса, повышенное содержание в них акцессорных минералов, особенно циркона, апатита, рутила и лейкоксена, вплоть до образования лейкоксен-цирконовых прослоев и горизонтов - производных погребенных прибрежных россыпей.

Волоковая серия представлена тремя свитами (снизу): куяканской, пуманской и мякинской. В подошвенной части куяканской свиты располагаются линзы, линзовидные горизонты полимиктовых галечно-валунных, глыбовых конгломератов и конглобрекчий мощностью до первых десятков метров, залегающих с угловым и стратигра-

фическим несогласием на породах каруярвинской свиты. В составе обломков преобладают все типы пород киль-динекой серии, а также отдельные фрагменты пород фундамента, эффузивов и фосфатсодержаших аргиллитов: Основную часть разреза свиты слагают слоистые, косослоистые граувакковые субаркозовые песчаники, содержащие прослои алевролитов. Пуманская свита сложена ритмичнослоистыми субграувакковыми полимиктовыми песчаниками с глауконитом и серпентиновыми алевролитами, включающими линзы и горизонты известняков и мергелей. Важный признак пород этого уровня - присутствие оползневых текстур и крупных глинистых окатышей и сферолитов. свидетельствующих о формировании осадков в гидродинамически активной прибрежно-мелковод-ной зоне, которая имеет крутые склоны s

Породы землепахтинекой свиты, вмещающие фосфатоносные обломки, обычно представлены полимиктовыми аркозами, субаркозовыми песчаниками разной степени окатанности и сортированности, в цементе которых широко развиты серицит, хлорит, карбонат и лейкоксен. В обломочной части песчаников, помимо кварца и полевых шпатов. часто присутствуют фрагменты (лапилли?) хлоритизированных вулканических стекол основного состава. Обломки аргиллитов и алевролитов мелкогалечной и гравийной размерностей окатаны в разной степени в зависимости от их состава. Всего можно выделить три типа обломков: светлые алевритистые разности, слабо окатанные; бурые крупные уплощенные фрагменты алевропелитовых сланцев, с точечными выделениями лейкоксена; тонкие темно-бурые аргиллиты, хорошо окатанные, овальной шаровидной формы. Фосфатное вещество представлено фтор-карбонат-апатитом и присутствует во всех типах обломков, однако более всего оно развито в тонких темно-бурых разновидностях, где образует стяжения вместе с пылевидным органическим (углеродистым) веществом.

Описание микрофоссилий. Как видно из таблицы, значительная часть форм, сохранившихся в песчаниках в виде фитолейм, присутствует и в обломках фосфоритов, причем иногда в значительно больших количествах. Прежде всего это наиболее широко распространенные в отложениях докембрия, особенно позднего, одиночные сфе-роморфные формы рода Leiosphaeridia (Eisenack) Jank. Кроме того, в изученном материале установлены и не описанные ранее формы, как коккоидные - одиночные и колониальные, так и нитевидные.

Одиночные коккоидные формы. Преобладающий в землепахтинской микробиоте вид L. minutissima (Naum.) Jank. представляет собой тонкие гладкостенные полупрозрачные светло-бурые оболочки диаметром 10-20 мкм (в среднем - 13,6 мкм, п ~ 43). Оболочки не несут складок смятия, так как, отличие от мацерированного материала, сохраняют объемную форму (рисунок, 2-5, 8, 9). Несколько реже встречаются темно-бурые оболочки с толстой сплошной (рисунок, 7, 10, 13) или растрескавшейся (рисунок, 6, 12) стенкой, диаметром 13-20 мкм (в среднем -15,3, п = 20). Размеры этих форм и их утолщенные стенки соответствуют диагнозу L. crassa (Naum.) Jank., а растрескивание оболочек характерно для близкого вида L. temata (Tim.) Mikh. et Jank. Еще одним, ранее не описанным компонентом землепахтинской биоты являются очень мелкие шаровидные клетки диаметром 3-5 мкм с плотной стенкой, встречающиеся поодиночке, в парах или.свободных группах (рисунок, 1 У). Они сопоставимы по размерам и отсутствию колониального габитуса с акритархами рода Margominuscula (Naum.) Jank. или цианофитами рода Sphaerophycus Schopf. Однако у маргоминускул в качестве диагностического признака отмечается двойной контур клеточной стенки, который в нашем материале не наблюдается. Поэтому мы считаем более правильным отнести эти формы к Sphaeröphycus äff parvum Schopf. Наиболее крупные сфероморфиды - L. jacutica (Tim.) Mikh. et Jank., представляющие собой гладкостенные слабо прозрачные оболочки диаметром от 70 до 800 мкм, присутствуют лишь в виде фрагментов, сопоставимых по размерам с разрушенными клеточными структурами (рисунок, 14).

Морфологически более сложные одиночные формы представлены в землепахтинских фосфоритах ранее описанными [8] сферическими тонкостенными оболочками с короткими заостренными шипами, диаметром 20-70 мкм - Trachyhystrichosphaera parva Mikh., которые сохранились в шлифах, к сожалению, лишь фрагментарно (рисунок, 18). Следует отметить, что акантоморфиды рода Trachyhystrichosphaera Herrn, et Jank. - характерный компонент многих позднерифейских микробиот.

Шаровидные формы с отростками или выводной шейкой, предположительно представляющие собой репродуктивные органы водорослей или грибов, описанные Н. С. Михайловой из землепахтинской свиты как Caudos-phaera expansa Herrn, et Tim, по-видимому, относятся скорее к роду Germinosphaera Mikh. Диаметр оболочек С. expansa колеблется от 200 до 500 мкм, в то время как на изображении [8, табл. 11, фиг. 13] он не превышает 30 мкм, что соответствует размерным характеристикам некоторых видов рода Germinosphaera.

Минерализованные микрофоссилии из отложений землепахтинской свиты п-ова Средний. 1 - Myxococcoides inornata Schopf; 2-5, 8,9- Leiosphaeridia minutissima (Naum.) Jank.; 6, 12 - L. temata (Tim.) Mikh. et Jank.; 7, 10, 13 ~ Leiosphaeridia crassa (Naum.) Jank.; 11 ~ Sphaerophycus äff. parvum; 14 - L. jäcutica (Tim.) Mikh. et Jank.; 15, 16 - Glenobotrydion sp.; 17 - Fusicoccus porrectus Nagovitsin; 18 - Trachyhystrichosphaera parva Mik-hailova; 19 - Eosynechococcus medius Hofm.; 20 - cf Germinosphaera sp.; 21 - Germinosphaera cf. unispinosa Mikh.; 22, 23 - Siphonophycus robustum (Schopf) Knoll et al.; 24 - Rhicnonema cf antiquum Hofm.; 25, 26 - S. inomatum Schopf; 27-cf. Chlorogloeaopsis (Polysphaeroides) contexta (Herrn.) Hofm. et Jackson; 28-et Clonophycus ostiolum Oehler; 29-34 - монстриальные формы. 1-17 и 21-27a, 28-34 - увел. 700, 18-20 и 27 6- увел. 1300

Оболочки с отростками (проросшие оболочки), близкие к роду Germinosphaera Mikh, представлены в изученном нами материале несколькими морфологически отличными формами. Мелкие овальные гладкие толстостенные темно-бурые оболочки размером 13—20 мкм в поперечнике с одним отростком шириной 1,5-3,0 мкм сопоставимы с G. unispinosa Mikh. (рисунок, 21). Более крупные сфероморфные, в той или иной степени деформированные, тонкостенные оболочки с широким полым выростом, открывающимся в полость оболочки, близки к G. tadasii Weiss. Однако в наших шлифах установлено всего 3 таких формы; все они имеют диаметр около 40-50 мкм и сильно деформированы (рисунок, 20). В типовом материале из омахтинской свиты нижнего рифея Учуро-Майского района Сибири [7] диаметр микрофоссилий этого вида 60-80 мкм. Бо^лее мелкие размеры установленных нами форм, их плохая сохранность и малое количество не позволяют сделать корректное видовое определение, в связи с чем данные оболочки включены в синоптическую таблицу как cf. Germinosphaera sp.

Редкими компонентами землеп ахти некой микробиоты являются коротковеретеновидные тонкостенные бурые клетки размером 12-1 8x24-36 мкм - Fusicoccus porrectus Nagovitsin (рисунок, 17), недавно впервые описанные [11] из позднерифейских отложений свиты Серого ключа на Енисейском кряже, а также шаровидные или коротко эллипсоидальные тонкостенные формы 20-30 мкм в поперечнике с правильным округлым отверстием 5-9 мкм в диаметре, сходные с Clonophycus ostiolum Oehler (рисунок, 28), особенно с экземплярами этого вида, не содержащими внутренних споро подобных тел, из среднерифейской формации Умишань Китая, приведенными в работе Ю. Занга [12]. Cl. östiolum рассматривается как спорангиеподобные репродуктивные структуры прокариотических или эвкариотических микроорганизмов.

Формы, переходные от одиночных к собственно колониальным микрофоссилиям, представлены мелкими овальными тонкостенными клетками, в том числе в стадии поперечного деления, встречающимися поодиночке, парами или в небольших свободных группах, - Eosynechococcus médius Hofm. (рисунок, 19). Этот вид, впервые описанный из отложений афебия надгруппы Белчер в Канаде [33], широко распространен в отложениях позднего докембрия.

Остатки колониальных микроорганизмов в биоте землепахтинекой свиты встречаются реже. Тем не менее, наряду с описанными Н. С. Михайловой единичными Sympîassosphaeridium sp., нами установлены небольшиё колонии из 3-5 гладких тонкостенных сфероидов диаметром Î 5-20 мкм - Myxococcoides inornata Schopf (рисунок, 1) и плотные колонии из 5-10 сильно деформированных взаимным сжатием клеток 15-17 мкм в поперечнике с темным внутренним включением до 5 мкм в диаметре, близкие к роду Glenobotrydion Schopf (рисунок, 15, 16).

Нитевидные формы, как правило, изобилующие в большинстве позднерифейских микробиот, в маиерирован-ном материале из землепахтинской свиты практически отсутствуют. В обломках фосфоритов, напротив, нити довольно многочисленны, хотя и не образуют плотных дер новинок. Представлены они в основном полыми трубчатыми чехлами предположительно осциллаториевых цианофит - Siphonophycus robustus (Schopf) Knoll et al. (рисунок, 22, 23) и S. inomatum Schopf (рисунок,. 25, 26). Реже встречаются нити с внутренними включениями Rhic-попета sp. (рисунок, 24) и многоклеточные нитевидные агрегаты cf. Chlorogloeaopsis (Polysphaeroides) contexta (Herrn.) Hofm. et Jackson (рисунок, 27), состоящие из нескольких (2-3) рядов деформированных взаимным сжатием мелких сферических клеток диаметром 2-3 мкм, не заключенных в чехол.

Наряду с хорошо и удовлетворительно сохранившимися формами микрофоссилий в шлифах обнаружены многочисленные деформированные клетки, колонии и нити, а также так называемые монстриальные формы - единичные микроскопические остатки необычной морфологии (рисунок, 29-34). Систематическую принадлежность таких форм, как правило, установить не удается из-за малого числа экземпляров и отсутствия древних и/или современных аналогов. Кроме того, остается неясным, в какой степени на их необычное строение повлияли процессы посмертной деградации и последующей минерализации. Тем не менее они представляют интерес, так как при дальнейших исследованиях может появиться возможность их идентификации.

Заключение. Впервые в отложениях позднего докембрия Карело-Кольского региона выделен комплекс минерализованных микрофоссилий в фосфатоносных породах. Установлено, что таксономический состав микробиоты землепахтинской свиты значительно более богат и разнообразен, чем представлялось ранее по результатам изучения органостенных микрофоссилий. Он сопоставим с составом позднерифейских ассоциаций мелководных палео-бассейнов некоторых районов Восточной Сибири [14].

Полученные данные открывают возможности для корреляции рифейских разрезов региона, поскольку весьма вероятно, что фосфатоносные породы не в переотложенном, а в коренном залегании могут быть выявлены не только на землепахтинском, но и на более нижних уровнях разреза верхнего рифея.

По нашему мнению, следующим шагом должен явиться поиск и микрофитологическое изучение фосфатоносных пород не только куяканского уровня, но и более древних аналогичных по составу образований кильдинской серии.

Summary

Belova M. Yu., Voroniaeva L. V. The first findings of mineralized microfossilia in phosporutus of Late Rifea of the peninsula Sredny (Karelo-Kolsky region).

Complex of mineralized microfossilia in phosphatocarryng rocks compared in taksonomy structure with Late Rifey associations of microorganisms for shallow-water paleoreservoirs of some districts of Eastern Subiria are established for the first time in rocks of late before Kembria in Karelo-Kolsky region.

Литература

1. Wang F. Middie-upper Proterozoic and lowest Phanerozoic microfossils assemblages from SW China and contiguous areas // Precambrian Res. 1985. Vol. 29, N 1-3. 2. Xiao SZhang K, Knoll A. IL Three-dimensional preservation of algae and animal embryos in a Neoproterozoic phospharite // Nature. 1998. Vol. 391, N 5. 3. Головенок В. К., Белова М. Ю.. Курбацкая Ф. А. Первая находка обручевелл в вендских отложениях Среднего Урала // Докл. АН СССР. 1989. Т. 309, № 3. 4. Белова М. Ю.. Головенок К. Позднерифейские минерализованные микрофоссилии валюх-тинской свиты Байкало-Патомского нагорья // Стратиграфия. Геол. Корреляция. 1999. Т. 7, № 2. 5. Тимофеев Б. В. Сфероморфиды протерозоя. Л, 1969. 6. Рагозина А. Л. Акритархи в рифее Кольского полуострова // Палинология в СССР: Материалы 6-го Палинол. конгресса. Лакнау (Индия), 1976. 7. Микрофоссилии докембрия СССР / Отв. ред. Т. В. Янкаускас. Л., 1989. 8. Любцов В. В.. Мшайлова Н. С.. Предовский А. А. Литостратиграфия и микрофоссилии позднего докембрия Кольского полуострова. Апатиты, 1988. 9. Негруща В. 3Басапаев А. А., Чикирев И. В. Барен-иевоморский фосфоритовый бассейн..Апатиты, 1994. 10. Lyubtsov К VNegrutsa V. Z, Siedleska A., Roberts D. Neoproterozoic sedimentary rock succeions of the Barents and "white Sea Coasts of the Koia Peninsula, Norm-Wesi. Russia. Rep. N 99.138. Geol. Surv. of Norvey. Trondheim, 2000. П. Наговиуин К. E. Окремненкые микробиоты верхиегоу рифея Енисейского кряжа /7 Новости палеонтологии и стратиграфии: Прил. к журн: Геология и геофизика. 2000. Т. 41, вып. 2-3. 12. Zhang У. Stromatolitic microbiota from the middle Proterozoic Wumishan Formation (Jixian Group) of the Ming Tombs, Beijing, China // Precambrian Res. 1985. Vol. 30, N 3. 13. Hofmann H. J. Precambrian microflora Belcher islands, Canada: significance and systematic //J. Paleontology. 1976. Vol. 50, N 6. 14. Вейс А. Ф.. Петров П. Ю. Главные особенности фаииально-экологического распределения микрофоссилии.в рифейских бассейнах Сибири // Стратиграфия. Геол. корреляция. 1994. Т. 2, № 5.

Статья поступила в редакцию 15 марта 2005 г.