ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2014, № 3, с. 283-291
УДК 550.42:551.733(470.23)
ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ УГЛЕРОДА И КИСЛОРОДА В КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ НИЖНЕГО И СРЕДНЕГО ОРДОВИКА НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ РУССКОЙ ПЛИТЫ © 2014 г. А. В. Зайцев1,2, Б. Г. Покровский2
1 Геологический факультет МГУ 119991 Москва, Ленинские горы
2 Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7;
E-mail: alz@geol.msu.ru, alzaitsev@rambler.ru Поступила в редакцию 30.01.2013 г.
Рассмотрены результаты определения изотопного состава углерода и кислорода в карбонатных породах нижнего-среднего ордовика северо-запада Русской плиты (восток Ладожского глинта, разрезы р. Лынна и карьера Бабино). В изученном интервале разреза средние значения 813С и 518О соответственно составляют 0 ± 0.5 и —5.0 ± 0.5%е (V-PDB). Вблизи границы нижнего и среднего ордовика (флоского и дапинского ярусов) установлены 2 сближенных отрицательных изотопно-углеродный экскурса с амплитудой 2%, а в нижней части дарривильского яруса постепенное слабое падение величин 813С до 1%. Экскурсы 813С не коррелируются с вариациями 518О и могут быть рассмотрены как первичные. Изотопно-углеродное событие, выявленное на границе нижнего и среднего ордовика, прослеживается на межрегиональном уровне и является перспективным стратиграфическим маркером. Его причиной, по-видимому, является уменьшение относительной скорости захоронения органического вещества, обусловленное понижением уровня моря и распространением хорошо аэрируемых мелководных бассейнов с низким уровнем первичной продукции фитопланктона.
DOI: 10.7868/S0024497X14030082
Позднеордовикское массовое вымирание организмов отмечено глобальной положительной изотопно-углеродной аномалией, во время которой величины 813С в осадочных карбонатах и органическом веществе увеличились на 4—5%о. Одновременно произошло заметное увеличение значений 818О морских карбонатов, свидетельствующее о начале оледенения и увеличении объемов континентальных льдов. Этим событиям посвящена обширная литература (см обзор, по [Kump, 2003]).
В раннем и среднем ордовике столь же выразительные изотопные события не отмечены, хотя в ряде работ обнаружены значительные и, по-видимому, выходящие за рамки региональных вариаций изотопного состава углерода и кислорода, которые потенциально могут быть использованы в качестве глобальных хемостратиграфических маркеров и содержат информацию о климатических и экологических изменениях, с которыми, возможно, связана биотическая эволюция. Отрицательные экскурсы 813С зарегистрированы, в частности, в нижней части флоского, дапинского и дарривильского ярусов Аргентины [Buggisch etal., 2003] и в основании дапинского и дарривильского ярусов Южного Китая [Munnecke et al.,
2011]. Наиболее ярко выраженные экскурсы отмечены в основании дапинского, в середине дарривильского, а также в основании катийского ярусов [Buggisch et al., 2003; Ainsaar et al., 2010; The Geologic..., 2012; Bergstrom et al., 2009]. В данной статье обсуждаются результаты изучения изотопного состава углерода и кислорода в разрезах карьера Бабино и р. Лынна, расположенных в восточной части Ладожского глинта (Ленинградская область).
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ И СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ИЗУЧЕННЫХ РАЗРЕЗОВ
Рассматриваемый район расположен к югу от Балтийского щита, где породы фундамента перекрыты чехлом, включающим отложения венда— верхнего девона. Ордовикский терригенно-кар-бонатный комплекс трансгрессивно залегает на терригенных отложениях верхнего кембрия. На крайнем северо-западе ордовикские отложения залегают на дневной поверхности, образуя так называемое "ордовикское" плато [Дронов и др., 2012]. Край этого плато узкой полосой протягивается вдоль южного берега Ладожского озера,
Рис. 1. Схема расположения изученных разрезов. 1 — акватории; 2 — границы населенных пунктов; 3 — автомобильные дороги; 4 — железные дороги; 5 — линия Ладожского глинта; 6 — расположение изученных разрезов (1 — карьер Бабино, 2 — р. Лынна).
Финского залива до островной Эстонии, образуя в рельефе крутой уступ — Балтийско-Ладожский глинт. В обрыве глинта и каньонах рек, прорезающих плато, и расположены основные выходы отложений ордовика.
С целью выявления возможных изотопно -стратиграфических маркеров были опробованы два надстраивающих друг друга разреза, расположенные в восточной части Ладожского глинта (рис. 1) — разрез карьера Бабино (верхи флоского — низы дарривильского яруса) и разрез на левом берегу р. Лынна (верхи дапинского—низы дарри-вильского ярусов). Эти разрезы характеризуются наибольшей стратиграфической полнотой данного интервала, в то время как в более западных частях Балтийско-Ладожского глинта его мощности значительно сокращены за счет многочисленных перерывов [Зайцев, Барабошкин, 2006].
Разрезы имеют достаточно сходный литологи-ческий состав. В них преобладают биокластовые известняки (преимущественно вак- и пакстоу-ны), в разной степени глинистые, чередующиеся с прослоями глин с неравномерной примесью глауконитовых зерен. Биокласты представлены
остатками остракод, трилобитов, иглокожих, брахиопод, реже мшанок.
Доступная для изучения часть разреза начинается с нижней части волховской свиты, которая вскрывается на правом берегу р. Волхов, в Бабин-ском карьере — лектостратотип волховской свиты [Иванцов, Мельникова, 1998]. Вскрытая часть разреза начинается в 0.4 м выше подошвы свиты и распространяется до ее кровли (хамонтовская пачка). Нижележащие отложения леэтсеской свиты сложены бескарбонатными кварц-глауко-нитовыми песчаниками и в настоящее время не обнажены. В основании свиты развиты зеленовато-серые, неравномерно глинистые, вак- и пак-стоуны с глауконитом. В 0.2 м выше основания разреза можно наблюдать три сближенные неровные поверхности твердого дна (ТД), высокой степени зрелости, инкрустированные глауконитом, с характерными сверлениями Оаз^окавпоШвз ^гопоу, М1ки1аз, 2010; Кпаиз1 й а1., 2012]. По нижней из них проводится граница биллинген-ского и волховского горизонтов.
Вверх по разрезу породы переходят в зеленовато-серые, охристые, ржаво-бурые глинистые пак-
стоуны с биотурбитовой текстурой и небольшой (до 10%) примесью глауконита (пачка "желтяки"), а затем в пачку переслаивания светло-серых, зеленовато-серых с розовато-фиолетовыми пятнами пакстоунов и разнообразно окрашенных глин (пачка "фризы"). Мощность пластов известняка заметно варьирует, местами они приобретают нодулярное строение. Венчают разрез отложения хамонтовской пачки, сложенной более плотными породами, образующими выступ в рельефе обнажения. Внутри пачки насчитывается до 7 поверхностей ТД, выраженных в виде слабоволнистых полос лилово-вишневого цвета. По одной из этих поверхностей, расположенной в 0.2 м ниже кровли пачки, проводится граница между волховским и кундаским горизонтами. Выше породы пачки перекрываются современным почвенным слоем.
Разрез может быть надстроен в обнажении, вскрытом на левом берегу р. Лынна, в 350 м выше ее устья (стратотип лыннаской свиты). Разрез здесь сложен верхней третью волховской (пачка "фризы"), а также лыннаской, силлаоруской и нижней половиной обуховской свиты [Иванцов, Мельникова, 1998].
Отложения волховской свиты в данном разрезе представлены только ее верхней частью ("фризы" и нижняя половина хамонтовской пачки). Вышележащая лыннаская свита сложена чередованием зеленовато-серых и розовато-серых глинистых известняков и зеленовато-серых с вишнево-красными пятнами глин. Верхней границей свиты служит основание прослоя (0.07 м) кир-пично-красной карбонатной глины с мелкими (<1 мм) гетит-гидрогетитовыми микроконкрециями (основание силлаоруской свиты).
Породы силлаоруской свиты представлены серыми вакстоунами с фиолетово-вишневыми пятнами. Верхней границей является кровля вишнево-красного прослоя карбонатной глины (0.15 м) с линзами вишнево-серого глинистого вакстоуна.
Обуховская свита в разрезе р. Лынна сложена своей нижней половиной (1, 2 и низы 3 пачки [Иванцов, Мельникова, 1998]). В нижней части она представлена массивными серыми вакстоу-нами, вверх по разрезу переходящими в нодуляр-ные сильноглинистые вакстоуны. Венчает разрез пачка массивных, крепких светло-серых кавернозных вак- пакстоунов, к подошве которых приурочено скопление остатков головоногих моллюсков.
Изученный интервал разреза охватывает верхнюю часть флоского (от верхов конодонтовой зоны Оер1коёш еуае), дапинский, а также низы дар-ривильского яруса (до основания зоны Yangtzeplacognathus сга88ш) международной стратиграфической шкалы (МСШ), что соответствует верхам аренига—низам лланвирна традиционной британской последовательности [Корень, 2009].
Границами ярусов новой МСШ [Корень, 2002; The Geologic..., 2012] являются "точки глобальных стратотипов границ" (ТГСГ). ТГСГ нижней границы дапинского яруса (основание среднего ордовика) определена по первому появлению ко-нодонтов Baltoniodus triangularis в разрезе Хуан-хуачан (Huanghuachang) в Южном Китае [Wang etal., 2005]. Конодонты B. triangularis в разрезах Ладожского глинта обнаружены в основании волховского горизонта, где этому уровню соответствует крупный стратиграфический перерыв [Dronov et al., 2003; Tolmacheva et al., 2003]. Нижняя граница вышележащего дарривильского яруса установлена в разрезе Хуаннитан (Huangnitang) Южного Китая и проводится по первому появлению граптолитов Undulograptus austrodentatus [Mitchell et al., 1997]. В более мелководных карбонатных отложениях северо-запада Русской плиты, достаточно бедных граптолитами, этот вид-индекс до настоящего времени не найден [Koren et al., 2004].
В региональной стратиграфической схеме северо-запада Русской плиты [Решения..., 1987] изученный интервал отвечает верхней части бил-лингенского, волховскому и нижней части кун-даского горизонта (рис. 2). Основание разреза сложено верхами пяйтейской пачки волховской свиты (верхи биллингенского горизонта). Нижняя граница среднего ордовика и дапинского яруса, установленная по появлению конодонтового вида Baltoniodus triangularis, приходится на подошву "зеленого" пласта в нижней части пачки "дикари" (основание волховского горизонта [Dronov et al., 2003; Tol
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.