УДК 550.42:546.027+551.7(084.2)
ГЕОХИМИЯ ИЗОТОПОВ (513С, 518О) И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ НИЖНЕ-СРЕДНЕПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ р. СОЯНЫ (АРХАНГЕЛЬСКАЯ ОБЛ.)
© 2011 г. В. Н. Кулешов, К. М. Седаева*, Ю. Ю. Строганова*
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7;
E-mail: kuleshov@ginras.ru Геологический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова *119991 Москва, Воробьевы горы;
E-mail: sedaeva-mgu@mail.ru Поступила в редакцию 23.12.2009 г.
В работе представлены результаты изучения изотопного и литологического состава карбонатных и терригенно-карбонатных пород разреза р. Сояны (северная часть Восточно-Европейской платформы, Архангельская обл.). Литологические особенности (выделены 10 основных литотипов пород) и широкий спектр вариаций величин 813С (от —2.2 до +3.6%е, PDB) и б18О (от 22.5 до 30.5%е, SMOW) свидетельствуют об образовании пород в мелководно-морском бассейне с быстро меняющимися условиями седиментации, в разных фациальных (и/или палеоэкологических) зонах: заливы, лагуны, супралиторали, литорали, отмели; отмечаются периоды аридизации и гумидизации климата. Наблюдаются многочисленные синседиментационные кратковременные перерывы в осадконакоп-лении, а также этапы повышенного материкового сноса — эпизодического пульсационного поступления обломочного материала c водными палеопотоками с суши.
В раннепермское время геологическое развитие севера Восточно-Европейской платформы и Волго-Уральского региона, входивших в состав единого Восточно-Русского бассейна седиментации, определялось широким разнообразием условий осадконакопления и протекало на фоне постоянно меняющихся климатических и, отчасти, палеогеографических условий. Морской бассейн, покрывавший Восточную Европу в позднем карбоне и соединявший Палеотетис с северным Арктическим океаном, продолжал существовать и в раннепермскую (приуральскую) эпоху, входя в состав низкобореальных бассейнов, к которому примыкали бассейны Новой Земли, Шпицбергена, Гренландии и островов Канадской Арктики.
Палеоклиматические и палеогеографические изменения нашли отражение как в литологиче-ском составе отложений, так и в характере биоты, распадавшейся на два крупных типа палеосооб-ществ: раннепермский — тетический ("фузулини-довый"), тесно связанный с каменноугольными сообществами и южными морями, и среднеперм-ский — бореальный, сформированный за с чет мигрантов из Канады, Гренландии и Таймыро-Колымской подобласти Арктического бассейна [Устрицкий, 1972, 1993; Грунт, 1995а, 1995б; Биота ..., 1999 и др.]. Аналогичные соотношения наблюдаются и в распределении флоры [Основные ...,
1984; Калашников, 1998; Игнатьев, Наугольных, 2001 и др.].
Нами был изучен разрез пограничных отложений нижней и средней (уфимского и казанского ярусов) перми на правом берегу реки Сояны в Архангельской области (рис. 1), известный в научной литературе как разрез Ива-Горы [Мартынов, 1933, 1935; Куликов, 1937; Зеккель, 1939, 1940, 1941; Беккер-Мигдисова, 1940, 1948, 1960; Куликов и др., 1973; Калашников, 1980; Есин, 1995; Игнатьев, Наугольных, 2001 и др.]. Он характеризуется, так же, как и разрезы Предуральского прогиба и цехштейновых отложений Западной Европы (Германии, Польши, Прибалтики, Англии), палеонтологической неоднородностью и фаци-альным разнообразием. Здесь выделяются морские, прибрежно-морские и прибрежно-конти-нентальные отложения. Разнообразие условий карбонатонакопления (открытое море — периоды трансгрессий морских вод, лагунно-заливные, литоральные и супралиторальные, озерные и т.п.) отразилось как на литологических особенностях карбонатных и карбонатно-терригенных пород, так и на их изотопном составе углерода и кислорода.
Целью работы было воссоздание обстановок и условий образования пограничных отложений нижней и средней перми на основе детального изучения литологического состава (грануломет-
Рис. 1. Местоположение изученного разреза г. Ива-Гора, р. Сояна (Архангельская обл.).
рический анализ, макро- и микроскопическое исследование) и геохимических данных — изотопии углерода и кислорода пород разреза г. Ива-Гора. Полученные результатаы могут быть использованы в качестве дополнительного обоснования целесообразности отнесения верхов уфимского яруса к нижнему отделу пермской системы.
Кроме того, изучение изотопно-геохимических и литологических особенностей разных генетических типов карбонатно-терригенных и карбонатных пород с учетом меняющихся обста-новок и условий осадконакопления позволяет надеяться на возможность разработки своеобразной хемостратиграфической шкалы изученного возрастного интервала для данного региона.
ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НИЖНЕ-СРЕДНЕПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ РАЗРЕЗА р. СОЯНЫ
Разрез расположен на правом берегу р. Сояны в 62 км выше ее устья, в 47 км выше деревни с одноименным названием; в литературе разрез описан как "разрез г. Ива-Горы". Он сложен карбонатно-терригенными, терригенно-карбонатными и карбонатными отложениями верхнеуфимского подъ-яруса нижней перми и нижнеказанского подъ-яруса средней перми. Нижнепермская часть разреза представлена красноцветными карбонатно-
терригенными, а среднепермская — светловато-серыми терригенно-карбонатными и карбонатными отложениями. Между ними отмечается незначительный (синседиментационный) перерыв, который выражен в разрезе маломощным (0.2— 0.25 м) горизонтом древнего почвообразования (диагностируемым по остаткам корневой системы растений). В целом, разрез нижне-средне-пермских отложений характеризуется циклито-вым (по терминологии В.Т. Фролова [1995]) строением и состоит из разных по мощности, литологическому составу и способу образования (микро-, мелко- и мезо-) циклитов.
Строение циклитов определяется циклическими процессами седиментации и степенью деструкции исходного осадочного материала. Элементарные циклиты представлены микроцикли-тами (толщиною 5—10 мм) с миллиметровой слоистостью, состоящими из различных литоло-гических типов (литотипов) пород и их разностей, неравномерно переслаивающихся между собой.
По сложности внутреннего строения и по степени измененности исходного осадочного материала в результате проявления палеогипергенных процессов, и, прежде всего, биоэлювиирования, выделяются два типа микроциклитов: седимента-ционные и седиментационно-элювиальные. К первому типу относятся микроциклиты почти не
затронутые палеогипергенными процессами; ко второму — микроциклиты частично затронутые этими процессами [Фролов, 1995].
В настоящей работе нами условно выделяются также и элювиальные микроциклиты. Они встречаются среди седиментационно-элювиальных и се-диментационных типов в виде тонких (до 5—10 мм) пропластков. Элювиальные микроциклиты представляют собой ихнитолит — полностью переработанный илоедами или биотурбаторами (биоэлю-виированный) исходный осадочный материал, в котором нацело уничтожены следы отложений с миллиметровой слоистостью. Их место в разрезе занимают копрогенные образования, которые косвенно отражают былое присутствие нацело биоизмененных ранее накопившихся осадков [Седаева, Быстрова, 2001].
Мезоциклиты — это пачка разнородных по внутреннему строению мелких циклитов, отражающая смену обстановок [Фролов, 1995], а не просто серию событий одного ранга (что характерно для мелких циклитов), и им присуще поли-гетероциклитовое строение.
В строении разреза г. Ива-Горы принимают участие микритово-микробиальные известняки и различные микробиальные карбонатные образования (используемая авторами терминология применена в работе [Кулешов, Седаева, 2009]).
Общая характеристика пород разреза
Нижнепермская часть разреза представлена отложениями верхней части уфимской свиты и характеризуется следующим строением. В ее основании залегают биотурбированные красно-кирпичные глины — ихнитолиты, видимой мощностью 1.0—1.5м. Они сильноалевритовые (до 35% алеврита) и слабо известковистые, неслоистые, комковатого строения, смектит-хлорит-гидрослюдистого состава, с редкими мелкими, косоидущими ходами илоедов и с обилием копролитов средне-мелкопесчаной размерности. Алевритовый материал представлен зернами кварца, в меньшей степени — листочками слюды. Остатки флоры и фауны практически отсутствуют. Наличие ходов илоедов и ко-пролитов свидетельствует о существовании эпи-фауны и относительно благоприятных для ее развития палеоэкологических условий: очень низкой скорости седиментации и присутствия в достаточном количестве органических и других питательных веществ; первичный осадок почти полностью переработан ими с уничтожением следов его первоначальной структуры, текстуры и отчасти состава. Его место занимают ихнитолиты или копроген-ные образования, которые косвенно отражают былое присутствие нацело биоизмененного ранее накопившегося осадка [Фролов, 1984].
Развитие ихнитолитов свидетельствуют об очень замедленных темпах осадконакопления или отсутствия седиментации, что дает возможность илоедам (биотурбаторам) полностью переработать исходный алеврито-глинистый материал, а также остатки обитавших организмов. Они маркируют собой скрытые перерывы в осадкона-коплении, за время которых происходила деструкция исходного осадочного материала [Седа-ева, Быстрова, 2001].
Далее вверх по разрезу отложений уфимского яруса отмечается крайне неравномерное чередование пачек красноцветных алеврито-глинистых и песчанистых пород и пластов светло-серых известняков, обусловливая его горизонтальную макрослоистость. Всего можно выделить четыре циклита разной мощности (от 0.8 до 12.0 м), которые характеризуются разным строением и различными изотопными характеристиками.
Нижние два циклита сложены алевролитами вишнево-красного цвета, неслоистыми, комковатого строения, с микролинзами и примазками глинистого материала, многочисленными копролита-ми и редкими микросгустками известкового вещества микробиальной природы, а также глинами кирпично-красного цвета, слабоалевритистыми (алеврита до 10—12%) и известковистыми, часто комковатого строения с многочисленными копро-литами и крайне редкими остатками бентосной фауны. Среди биогенных остатков встречаются раковинки мелких фораминифер (в основании), мелкий детрит и шлам раковин тонкостенных остракод (в
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.