научная статья по теме УСЛОВИЯ СОХРАННОСТИ ИНСИТНЫХ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ В ДЕВОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ СРЕДНЕГО ТИМАНА Геология

Текст научной статьи на тему «УСЛОВИЯ СОХРАННОСТИ ИНСИТНЫХ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ В ДЕВОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ СРЕДНЕГО ТИМАНА»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 1, с. 60-69

УДК 551.734.5+552.143+561

УСЛОВИЯ СОХРАННОСТИ ИНСИТНЫХ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ В ДЕВОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ СРЕДНЕГО ТИМАНА

© 2013 г. И. Х. Шумилов

Институт геологии Коми НЦ УрО РАН 167000 Сыктывкар, ул. Первомайская, 54;

E-mail: shumilov@geo.komisc.ru Поступила в редакцию 27.04.2011 г.

В верхнедевонских красноцветных терригенных осадках на Среднем Тимане открыты многочисленные палеопедокомплексы. В одних и тех же разрезах обнаружены палеопочвенные профили с хорошо сохранившимся углефицированным органическим веществом инситных корневых систем и профили, в которых оно утрачено. Литологические исследования позволили установить, что большая часть осадочных пластов сложена обломками глинистых пород песчано-гравийной размерности (с мелкой галькой) и имеет субаэральный спазматический пролювиальный генезис. Менее широко распространены пелит-алевритовые слоистые отложения, сформированные в водных бассейнах с пассивным гидродинамическим режимом. Выяснено, что органическое вещество корней сохраняется только в случаях перекрытия палеопедонов осадками гряземутьевых потоков, единовременно консервирующих их.

DOI: 10.7868/S0024497X12050072

В ходе полевых исследований цилемской и устьчиркинской свит верхнедевонских отложений на территории Среднего Тимана в среднем течении р. Цильмы в 2008 и 2010 гг. автором впервые были обнаружены погребенные почвы [Шумилов, Мингалев, 2009; Шумилов, 2010]. Наиболее ярко выраженной пестротой окраски отличаются палеопочвенные генетические горизонты в красноцветных отложениях. Одним из характерных морфологических признаков выявленных образований, присущих именно палеопочвам [Арефьев, Наугольных, 1998; Якименко и др., 2000; ЯйаПаек, 1990], является наличие в них ин-ситных корневых систем наземной растительности. Однако примерно в трети изученных древних педопрофилей органическое вещество корней либо не сохранилось, либо присутствует на глубинах более 15 см от кровель палеопочв (былых дневных поверхностей). На их месте наблюдаются ветвящиеся каналы, заполненные рыхлыми железистыми охрами или мелкими коричневато-желтыми кристаллами кальцита. Обычно наложенные процессы в ходе геологического развития осадочных толщ, такие как литификация, диагенез, катагенез и метаморфизм, уничтожают или затушевывают многие черты ископаемых почв, в первую очередь это касается органического вещества [Алексеева и др., 2009]. Намечается эмпирическое правило: чем древнее ископаемая почва, тем меньше органического углерода в ней сохраняется. Так, например, по данным В. А. Демкина

с соавторами [2007] потери органического углерода в четвертичных палеопочвах могут составлять до 70% за первые сотни лет их погребения. Кроме того, условия накопления красноцветных отложений весьма неблагоприятны для сохранения в них органических остатков, которые обычно полностью окисляются (выгорают) [Фролов, 1992]. В этом свете проблема сохранности столь древних инситных корневых систем в одних и тех же обнажениях, но в разных палеопочвенных профилях вызывает немалый интерес.

Анализ литературных данных показал, что ранее выяснению условий, влияющих на сохранность органического вещества корневых систем в палеопочвах, не уделялось практически никакого внимания. Предлагаемая статья ставит целью восполнить данный пробел, по крайней мере, в отношении девонских погребенных почв на Среднем Тимане.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Исследования Цилемской площади имеют более чем пятивековую историю — о медных рудах Тиманской меденосной провинции достоверно известно со времени правления Ивана III, отправившего за государственный счет первую русскую геологоразведочную экспедицию на берега р. Цильмы в 1491 г. А уже в 1496 г. вблизи устья Заводского ручья, впадающего в р. Цильму в 8 км выше устья р. Рудянки, был открыт большой по

10 км

Dзkp

Dзuja

03с1 + иС

D3vl

D3ls

пгпгпг-й PD3kt 1-1-1- ь

Г PD3vlI

I- 1 Ь

ш

Рис. 1. Геологическая схема района исследований.

1 — существенно карбонатные отложения крайпольской свиты доманикового горизонта; 2 — мелководно-морские отложения устьярегской свиты саргаевского горизонта; 3—5 — пестроцветные терригенные отложения цилемской и усть-чиркинской (3) свит тиманского горизонта, валсовской (4) и лиственничной (5) свит джьерского горизонта; 6, 7 — интрузивные комплексы: 6 — канино-тиманский долеритовый гипабиссальный, 7 — валсовские базальтовые покровы и туфы; 8 — обнажения с палеопочвенными профилями в зеленоцветных (а) и красноцветных (б) породах; 9 — крупные тектонические нарушения.

6

7

8

9

тем временам медеплавильный завод [Карамзин, 1991; Шумилов, 2008]. Тем не менее в геологическом отношении рассматриваемый район до сих пор исследован слабо: изучение района производственными геологическими организациями относится к концу 60-х гг. XX в., а научные исследования носили эпизодический и бессистемный характер.

На Среднем Тимане в бассейне р. Цильмы широко развиты терригенные отложения нижнего и среднего подъяруса франского яруса верхнего девона. К нижнему подъярусу относятся осадки яранского (яранская свита), джьерского (лиственничная и валсовская свиты) и тиманского (цилемская и устьчиркинская свиты) горизонтов. Верхнему подъярусу принадлежат саргаевский (устьярегская свита) и доманиковый (крайполь-ская свита) горизонты (рис. 1). Следует отметить, что некоторые исследователи [Цыганко, 2006] от-

носят породы нижнего подъяруса к среднему девону.

На данном этапе исследований палеопочвенные профили уверенно выделены лишь в отложениях объединенных цилемской и устьчиркинской свит, перекрытых со стратиграфическим, а локально и с угловым несогласием мелководно-морскими породами саргаевского горизонта: тонко-, мелкозернистыми алевритистыми песчаниками, глинистыми алевролитами и алевритистыми глинами преимущественно серо-голубых тонов.

Породы цилемской и устьчиркинской свит относятся к пестроцветной формации и представлены в основном переслаивающимися осадками глин, алеврита и песка в разнообразных пропорциях: от слабоалевритистых глин до почти чистых песчаников. Преимущественные цвета пород — зеленовато-серый, зеленый, голубовато-зеленый, реже серый. В целом толща сложена многочис-

Рис. 2. Крупные углефицированные фрагменты девонских растений.

а — субвертикально расположенный фрагмент крупной ветви (деления на линейке — 1 и 10 см); б — наклонно залегающий древесный ствол (длина молотка 60 см).

ленными элементарными циклитами с песчаной нижней и глинистой верхней частями. Мощность циклитов варьируют от 0.5 до 5 м. Общая тенденция заключается в увеличении вверх по разрезу доли, приходящейся на песчаную составляющую. Однако следует отметить, что текстурно-структурные особенности пород в пределах пластов довольно сильно изменяются по простиранию, мощности колеблются в относительно широком диапазоне. Практически во всех породах присутствует то или иное количество вулканогенного материала основного состава — вплоть до образования отдельных слоев и линз темно-зеленых туффитов и туфов.

Для толщи характерно довольно высокое содержание углефицированной растительной органики: от мелкого пылеватого рассеянного детрита до так называемых древесных свалов с фрагментами отдельных древесных стволов диаметром до 25 см и длиной до 3 м в песчаниках. Реже встречаются угольные линзы мощностью до 5 см и протяженностью до 15 м. Следует особо отметить, что некоторые крупные растительные обломки захоронены по диагонали к напластованию пород (рис. 2), что косвенным образом указывает на импульсное (катастрофическое) поступление обломочного материала в область осадконакопления.

В обнажениях были зафиксированы многочисленные поверхности выравнивания с корытообразными промоинами, образованными, по-видимому, блуждающими временными водотоками. Как правило, такие палеорусла заполнены галькой (диаметром до 10 см) подстилающих пород, очень редко кварцевой галькой, обломками панцирей девонских рыб, многочисленными крупными фрагментами растений, ориентированны-

ми вдоль русла. Выше сериями залегает песчаник с крупной косой слоистостью. Ширина русел достигала 50, глубина вреза — до 3 м. Обычно русловые фации заполняют не более половины глубины промоины.

Красноцветные отложения отмечаются по всему разрезу в виде тонких прослоев и маломощных протяженных линз, в большинстве случаев приуроченных к кровлям элементарных зеленоцвет-ных циклов. Частота их встречаемости и мощности тел постепенно возрастают вверх по разрезу и достигают максимума (до 40 м суммарной мощности) в районе впадения р. Рудянки (левого притока) в р. Цильму. Преимущественным распространением пользуются глинистые породы, песчаники встречаются значительно реже в виде маломощных протяженных пластов-линз мощностью 0.1—0.5 м. Породы ранее диагностировались как глины, глинистые алевролиты, что, как будет показано ниже, совершенно не соответствует действительности. Одной из основных особенностей красноцветной толщи является наличие фрагментов девонских растений, захороненных на определенных стратиграфических уровнях. При этом большая часть растительных остатков псевдоморфно замещена различными минералами, в том числе сульфидом меди — джарлеитом [Шумилов, 2007]. Другой характерной чертой рассматриваемых отложений является наличие в них многочисленных палеопочвен-ных профилей, зачастую располагающихся друг над другом через интервал 0.5—2 м и образующих палеопедокомплексы.

Субгоризонтальное залегание пород цилем-ской и устьчиркинской свит осложнено пологой брахискладчатостью, в замках некоторых складок

наблюдаются небольшие грабены или горсты, изредка фиксируются крутопадающие малоамплитудные сбросы, часто их серии.

ПАЛЕОПОЧВЫ

Палеопочвенные профили в зеленоцветных отложениях обнаружить довольно трудно: в отличие от погребенных почв в красноцветных отложениях, в породах зеленых тонов отсутствует цветовая дифференциация генетических горизонтов палеопедонов. Они выявляются по некоторой комковатости (кучерявости) их прикровельных интервалов и/или по наличию реликтовых следов (каналов) инситных корневых систем либо непосредственно по их присутствию в угл

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.

Показать целиком