СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2009, том 17, № 5, с. 41-59
УДК 562/569:551.735.15(470.311)
БЕНТОГЕННЫЕ КАРБОНАТНЫЕ ФАЦИИ ФАНЕРОЗОЯ: ОБЗОР И ПРИМЕР ИЗ КАРБОНА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ
ПЛАТФОРМЫ
© 2009 г. П. Б. Кабанов
Тюменский нефтяной научный центр, ТНК-BP, г. Тюмень e-mail: kabanovp@gmail.com Поступила в редакцию 27.06.2008 г., получена после доработки 25.02.2009 г.
Приводится обзор современных тенденций в общих классификациях осадочных карбонатов фанеро-зоя. Рассматриваются факторы, контролирующие накопления главных типов карбонатных осадков. По В. Шлягеру, выделяются три главные обстановки ("фабрики") бентосного карбонатонакопления: тропическая мелководная, прохладноводная и иловых холмов. В тропической мелководной обстановке производятся фотозойные карбонатные осадки, в прохладноводной - гетерозойные карбонатные осадки. Обстановка иловых холмов - ископаемая осадочная система, характеризующаяся накоплением микробного микрокристаллического кальцита в виде холмов. Бентосное карбонатонакопление контролируется освещенностью, донной температурой, степенью эвтрофности, привносом терриген-ного материала и эволюционным состоянием морской биоты. Циклическая смена скелетных ассоциаций (биофаций), связанная с высокоамплитудными колебаниями уровня моря, показана на примере московского яруса карбона Восточно-Европейской платформы. Выделены брионодермная расширенная (гетерозойная), штаффеллидно-сифонеевая (фотозойная) и микелло-ортонелловая (лагунно-литоральная с экстремальными условиями) биофации.
Ключевые слова: осадочные карбонаты, фанерозой, карбон, гетерозойные фации, фотозойные фации, иловые холмы.
ВВЕДЕНИЕ
В отличие от терригенных (силикокластиче-ских) пород и осадков, "карбонатными осадками рождаются, а не становятся" ("Carbonate sediments are born, not made" (James, 1984, p. 105)). Этот знаменитый афоризм Ноэла Джеймса выражает одну из двух главных особенностей карбонатных осадков: местное происхождение осадочных частиц и ранних морских цементов (минеральных фаз, образующихся в полостях уже отложенного осадка; Tucker, Wright, 1990), а как следствие, способность этих компонентов карбонатной породы отражать среду осадконакопления. Второй особенностью является биогенность морских карбонатов (Sorby, 1879), которая распространяется не только на скелетные остатки, но и на продукты изменения (биодеградации) скелетов (Hallock, 1988) и нескелетные компоненты, такие как микритовые цементы (Tucker, Wright, 1990; Flügel, 2004). По причине биогенно-сти анализ осадочных карбонатных фаций фактически тождествен анализу ископаемых биофаций или ориктоценозов. Будучи биокосной системой, морские "фабрики производства карбонатов" ("carbonate factories" (Tucker, Wright, 1990; Wright, Burchette, 1996)) дают крайне изменчивые продукты при различном сочетании факторов среды -
температуры, солености, освещенности/глубины, привноса терригенного материала, доступности биогенов, гидродинамического режима в бассейне (Hallock, Schlager, 1986; James, 1997; Hallock, 2001; Mutti, Hallock, 2003). Эволюционное состояние морской биоты определяет облик осадочных карбонатов в очень большой степени, включая как эволюцию отдельных групп, так и потенциал биогенного карбонатообразования в данное геологическое время, в частности способность или неспособность строить волноломные рифы (Kiessling, 2002; Kiessling et al., 2003; Кузнецов, 2003; Flügel, 2004). Однако необходимо отметить, что способность к рифостроению на протяжении фанерозоя практически не была связана с общим размахом тропического карбонатообразования (Kiessling et al., 2003).
Существует потребность в общих классификациях карбонатов, позволяющих эффективно описывать и сравнивать карбонатные осадочные тела различных регионов и геологических эпох. Обзор современных тенденций в этом направлении приведен ниже.
Рис. 1. Главные разновидности карбонатных платформ с указанием размеров и характерной карбонатной ассоциации. а - карбонатный шельф, плоский или оконтуренный возвышающимся краем (рифами или песчаными барами); б - изолированная карбонатная платформа; в - карбонатный рамп; г - эпиконтинентальная карбонатная платформа; д - иловые холмы (могут входить как мезоформы в более крупные карбонатные платформы, как правило рампы). БВ - базис волнового размыва.
МЕГАФОРМЫ КАРБОНАТНЫХ ОСАДОЧНЫХ ТЕЛ
В современных работах мегаформы мелководно-морских карбонатных осадочных тел, или карбонатные платформы (Read, 1985; Kiessling et al., 2003), классифицируются на шельфы, рампы нескольких типов, изолированные платформы и океанические атоллы, утонувшие платформы и эпи-континентальные платформы (рис. 1а-1г; Wright, Burchette, 1996; Flügel, 2004). В пределах карбонатных платформ выделяются мезоформы осадочных тел, такие как лагуны, песчаные валы, рифы и склоны платформ (Tucker, Wright, 1990; Wright, Burchette, 1996; Flügel, 2004). К особому типу карбонатных тел принадлежат иловые холмы или банки, подробно рассмотренные ниже (рис. 1д).
ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ БЕНТОСНЫХ КАРБОНАТНЫХ ФАЦИЙ
На микрофациальном уровне существует несколько подходов, увязывающих текстуру, состав породы и обстановку ее образования. В современных работах в основном используется текстурная классификация Данэма, составляющая основу различных частных классификаций осадочных карбонатов (Tucker, Wright, 1990; Flügel, 2004). Среди последних наиболее успешная и наиболее общая классификация - стандартные микрофации, "жестко" связывающая текстуру и состав карбонатной породы с обстановками осадконакопления (Уилсон, 1980; Tucker, Wright, 1990; Flügel, 2004). Среди отечественных достижений последних десятилетий следует указать детальную классификацию компонентов и литотипов карбонатных пород, разрабо-
танную во ВНИГНИ в основном на верхнепалеозойском материале (Фортунатова и др., 2005). Номенклатура породообразующих компонентов в этой работе частично приведена в соответствие с принятыми в мировой практике (Tucker, Wright, 1990; Flügel, 2004).
А. Лиз и А.Т. Булер (Lees, Buller, 1972; Lees, 1975) предложили общее деление современных осадочных карбонатов по составу скелетных остатков: мелководные тропические карбонаты были объединены под названием хлорозойных (chlorozoan: от зеленых известковых водорослей -Chlorophyta и герматипных кораллов - Zoantharia), а известные на тот момент более холодноводные карбонаты за пределами тропических карбонатных мелководий получили название форамольных (foramol), по фораминиферам и моллюскам - наиболее постоянным компонентам прохладновод-ных фаций. В последующие десятилетия количество общих фаций скелетных карбонатов росло, поскольку стало очевидно, что названия "фора-мольные" и "хлорозойные" неприменимы для обозначения главных группировок карбонатных фаций отдаленного геологического прошлого в силу эволюционных различий в составе морской био-ты. Ноэл Джеймс (James, 1997) предложил изъять из имени этих группировок названия таксонов и заменить хлорозойную ассоциацию "фотозойной", а форамольную и другие нехлорозойные ассоциации объединить под названием "гетерозойная ассоциация". Й. Халфар и др. (Halfar et al., 2004) предложили называть фотозойными только фации, содержащие >20% фотозойных компонентов, фации с <1% фотозойных компонентов классифицировать как гетерозойные, а фации с 1-20% фотозойных компонентов рассматривать в качестве переходных гетеро-фотозойных (табл. 1). В. Шлягер (Schlager, 2000, 2003), избегая названий "фотозой-ные" и "гетерозойные", выделяет три принципиальных типа биогенного карбонатонакопления: (1) тропические мелководные, соответствующие фотозойным фациям Н. Джеймса; (2) прохладно- и холодноводные, в основном соответствующие ге-терозойным фациям; и (3) обстановки накопления иловых холмов.
Фотозойная ассоциация
Фотозойная ассоциация (James, 1997) определяет мелководные нормально-морские тропические карбонаты с низким притоком терригенного материала и биогенов (рис. 2, 3). Современные фотозой-ные фации развиты на глубинах в основном <20 м при зимней температуре воды не менее 15-20°С (Halfar et al., 2004). Диагностические признаки - обилие обызвествленных светозависимых организмов: зеленых водорослей-сифоней классов Dasycladales и Syphonales (систематика по (Шуйский, 1987)), сим-бионтсодержащих и герматипных организмов, а
также обилие нескелетного карбоната в виде морских цементов и микритовых построек, замещающего микрита, ооидов, пелоидов (James, 1997; Flügel, 2004). Под герматипными организмами здесь понимаются организмы с массивными скелетами - рифовыми каркасообразователями, а под симбионтсодержащими - герматипные и агерматипные организмы с динофлагеллятными или прокариотическими эндосимбионтами (Schuhmacher, Zibrowius, 1985). Сифонеи встречаются и за пределами фотозойных обстановок, где, однако, теряют способность к обызвествлению. Необходимо заметить, что сифонеи класса Syphonales (например, современные Halimeda и Udotea) встречаются в большем диапазоне глубин, нежели дазикладовые, в том числе и в затененных мезотрофных обстанов-ках с глубиной в несколько десятков метров (Flügel, 2004). Прочие группы скелетного бентоса также могут присутствовать в фотозойных фациях в большом количестве. Благодаря развитию нескелетного карбоната и крупных симбионтсодержащих и герматипных организмов, продукция карбоната (скорость осадконакопления) в современных и древних фотозойных обстановках в среднем в 4 раза выше скорости производства карбоната в большинстве прохладноводных (гетерозойных) обстановок (рис. 3; Schlager, 2003).
Гетерозойная ассоциация
Гетерозойная ассоциация (James, 1997) включает разнообразные обстановки карбонатонакопления за пределами тепловодных тропических мелководий. Гетерозойные фации сложены скелетными остатками гетеротрофных организмов с добавлением различных количеств красных известковых водорослей (табл. 1) и в основном лишены индикаторов фотозойных фаций - зеленых известковых водорослей, герматипных организмов, оолитовых фаций, неорганических карбонатных цементов, микритовых цементов. Состав скелетного бентоса изменчив в пространстве и геологическом времени. Все
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.