СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2004, том 12, № 2, с. 115-122
УДК 551.782:564.1 (477)
БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИВАЛЬВИЙ ИЗ НИЖНЕГО САРМАТА ЮЖНОЙ ОКРАИНЫ УКРАИНСКОГО ЩИТА И ИХ СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
© 2004 г. Ä. Н. Васильев
Харьковский национальный университет им. ВН. Каразина, Харьков Поступила в редакцию18.12.2002 г., получена после доработки 24.04.2003 г.
Рассматривается возможность использования палеобиогеохимических данных для выделения синхронных стратиграфических уровней в сарматских отложениях юга Украины. С этой целью изучен микроэлементный химический состав раковин бивальвий Donax dentiger Eichw., Ervilia dissita Eichw., Obsoletiforma obsoleta (Eich w.), Venerupis vitaliana (Orb.). из трех известных разрезов нижнего сармата южной окраины Украинского щита. В изученных разрезах выделены интервалы, в которых раковины моллюсков характеризуются необычным распределением ряда химических элементов (Na, Sr, Mn, B и др.). На основании анализа полученных данных высказано предположение, что в раннем сармате на гидрохимию существовавшего на окраине Восточно-Европейской платформы опресненного бассейна существенно влияли коллизионные тектонические движения в Средиземноморском подвижном поясе. В частности, по палеобиогеохимическим данным реконструированы следующие последствия этих движений: 1) изоляция и опреснение сарматского бассейна; 2) активизация разрывных нарушений юго-восточной окраины Украинского щита и, возможно, 3) проявления грязевого вулканизма. Выделенные биогеохимические эффекты контрастны, устойчивы, благодаря чему они могут быть использованы для выделения синхронных стратиграфических уровней и сопоставления разрезов сармата.
Ключевые слова. Стратиграфия, палеобиогеохимия, бивальвии, сарматский региоярус, тектогенез, Восточный Паратетис.
ВВЕДЕНИЕ
Расчленение геологических разрезов и выделение в них синхронных стратиграфических уровней обычно определяются как одна из главных задач прикладной палеобиогеохимии, но иллюстраций успешной реализации этой задачи не так и много. В этой связи необходимо отметить недавнюю работу У. Брэнда и П. Бренкля (Brand, Brenckle, 2001), посвященную палеобиогеохимическому изучению миссисипий-пенсильванской границы в пределах глобального стратотипичес-кого разреза в каньоне Эрроу (Невада, США). Успешное использование палеобиогеохимических оценок для таких древних объектов, как каменноугольные брахиоподы, позволяет оптимистично относиться к стратиграфическим работам подобного рода в кайнозойских (Васильев, 1997) и, в частности, в сарматских разрезах (Васильев, 2002).
Сарматский этап в развитии Восточного Пара-тетиса характеризуется особой контрастностью и своеобразием. Именно этот этап в полной мере отражает сущность Паратетиса как обособившейся в результате орогенеза в Альпийском складчатом поясе северной окраины Тетиса. Небезосновательно считается, что основным фактором, определявшим историю Паратетиса и, в ча-
стности, Сарматского моря, являлись тектонические движения (Невесская и др., 1986).
В развитии Восточного Паратетиса большую роль играли орогенические процессы в Средиземноморском подвижном поясе. На протяжении большей части мезозоя и всего кайнозоя тектонику этого региона определяло сближение Африканской и Евроазиатской литосферных плит, причем движение Африки, в основном, происходило в северном направлении (Зоненшайн и др., 1990; Щерба и др., 2001). Вплоть до олигоцена к югу от Восточно-Европейского кратона существовала активная окраина континента с вулканической дугой и тыловыми океаническими бассейнами вдоль побережья Евразии. В олигоцене суб-дукционный режим сменился коллизионным, что привело к активизации покрово- и горообразования на Большом Кавказе, в Загросе и других зонах по обрамлению Аравийского выступа, и стало основной причиной обособления Паратетиса. В сарматском веке активизировались тектонические процессы в Малоазиатско-Иранской области; начиная со среднего сармата, интенсивные тектонические движения охватили Большой и Малый Кавказ.
115
8*
1
Рис. 1. Расположение изученных разрезов нижнего сармата на южной окраине Украинского щита. 1 - изученные разрезы.
Колебания скорости движения Евразийской и Африканской плит вызывали периодическую изоляцию бассейнов Паратетиса от Тетиса, что выразилось в ритмичной смене аквасистем. Особенно четко фазы колебания уровня моря и солености проявились в Сарматском бассейне; в раннем и среднем сармате фиксируются трансгрессивно-регрессивные циклы длительностью 1.52.0 и 1.0 млн. лет (Чепалыга, 1991). Благодаря изоляции Сарматский бассейн на протяжении большей части своего существования являлся огромным морем-озером с периодически изменяющимися контурами и соленостью вод. Большую часть времени здесь господствовали полуморские обстановки, соленость вод составляла преимущественно не более 14-15%е.
Нижнесарматские отложения на юге Украины представлены глинами, известняками и песками широкого литологического спектра. Песчаные и песчано-ракушняковые отложения имеют ограниченное распространение, но именно они содержат наиболее богатые комплексы малакофауны. Песчанистые отложения нижнего сармата, в частности, образуют небольшой по площади участок, протягивающийся вдоль южной окраины Украинского щита. В пределах этого участка сосредоточены хорошо изученные разрезы сармата Восточного Паратетиса (Парамонова, Белокрыс, 1972). Биогеохимические исследования биваль-вий из этих отложений открывают возможность получения новой информации, касающейся стратиграфии и палеогеографии нижнего сармата юга Украинского щита.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Изучены нижнесарматские отложения с. Весе-лянки (бассейн р. Конки, Запорожская обл.), с. Широкого (левый берег р. Ингульца, Днепро-
петровская обл.) и карьера Чкаловский-2 в районе г. Орджоникидзе (Днепропетровская обл.; рис. 1). Эти разрезы хорошо изучены традиционными методами и описаны в литературе (Парамонова, Белокрыс, 1972; Стратиграфия УРСР..., 1975; Белокрыс, 1976).
Для палеобиогеохимических исследований отбирались раковины бивальвий, характеризующиеся наилучшей сохранностью и достаточным стратиграфическим интервалом распространения. Из разреза вблизи с. Веселянки использовались раковины Donax dentiger E i c h w., в карьере Чкаловский-2 наиболее полно по всему вскрытому разрезу представлены Ervilia dissita E i c h w. и Obsoletiforma obsoleta (Eich w.), в обнажениях на окраине с. Широкое - раковины Venerupis vitaliana (Orb.).
Отбор проб и подготовка их к анализу осуществлялись по общепринятым методикам. Для оценки химического состава раковинного вещества применен эмиссионный спектральный анализ в канале угольного электрода. В качестве регистрирующего прибора использовался спектрограф СТЭ-1. Пробы, предварительно буферированные NH4Cl, сжигались в трех повторностях в канале угольного электрода в дуге переменного тока 20 А (Васильев, Журавель, 1988). Контрольные пробы изучались методом атомно-эмиссионного анализа с индуктивно-связанной плазмой на установке ICP-AEs фирмы Thermo Jarrell Ash Corp. Оценены содержания Mg, Sr, Na, Cu, Ni, Ti, Mn, Zr, B, Al, Si, Ce, La, Y и других микроэлементов. Опробование производилось послойно, относительно мощные слои разбивались на секции, исходя из их литологических особенностей и распределения остатков фауны. Каждые слой или секция разреза охарактеризованы 5-7 пробами, результаты анализа по которым усреднены. Для сравнения выборок использовались средства математи-
ческой статистики, в частности критерии Стью-дента и Фишера.
ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧЕННЫХ РАЗРЕЗОВ
Сарматские отложения юга Украины впервые были выделены, описаны в полном объеме и расчленены Н.П. Барботом де Марни в 1866 г. С тех пор "сарматский ярус" стал одним из центров оживленных дискуссий в среде специалистов по стратиграфии кайнозоя. Одним из результатов этих дискуссий стало заключение о значительной трудности сопоставления геологических разрезов этого возраста (Парамонова, Белокрыс, 1972).
Сарматский региоярус разделяется на три ре-гиоподъяруса, которые отражают отчетливо отличающихся стадии развития бассейна: раннюю, среднюю и позднюю (Андрусов, 1961). В раннем сармате в связи с изоляцией от Мирового океана и понижением солености вод почти полностью вымерли стеногалинные формы бивальвий, сохранившиеся эвригалинные формы в новых условиях претерпели некоторые изменения. В среднем сармате появилось значительное количество новых видов, из которых в позднем сармате сохранились лишь представители рода Mactra (Не-весская и др., 1986).
Нижнесарматский региоподъярус большинство авторов делит на две части, которые достаточно хорошо различаются по фауне двустворчатых моллюсков (Дидковский и др., 1970). По-видимому, низы сарматского региояруса представлены в бассейне р. Конки, где известково-песчаные отложения с характерной сарматской фауной залегают непосредственно на конкском региоярусе.
Пески нижнего сармата в окрестностях с. Ве-селянки преимущественно мелкозернистые, от желтовато-серых до зеленовато-серых, кварцевые, иногда переходят в плотные ракушняки, сложенные детритом и мелкими раковинами двустворчатых и брюхоногих моллюсков. Слоистость подчеркивается неравномерным распределением раковин, скопления которых образуют линзы, изометричные гнезда, иногда тонкие слойки. В верхней части рассматриваемого разреза количество плотных ракушняковых прослоев возрастает. Остатки бивальвий обильны и в песках, среди них преобладают Mactra eichwaldi Lask., Ervilia dissita Eichw., Donax dentiger Eichw., Venerupis vitaliana (Orb.), Plicatiforma praeplicatum Hilb., Obsoletiforma ruthenicum (Hilb.), Abra re-flexa (Eich w.) и др. Эти раковины в большинстве своем очень хрупкие, исключение составляют раковины D. dentiger, которые отличаются сравнительно хорошей сохранностью. В целом, в изученном обнажении, имеющем общую мощность более 5 м, остатки фауны распределены неравно-
мерно, но раковины D. dentiger встречаются по всей толще.
В разрезе нижнего сармата в карьере Чкалов-ский-2 также преобладают песчаные и ракушня-ково-детритовые отложения, которые изредка переслаивают
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.