УДК 561.28:551.72(924.8)
микробиальныи фактор в формировании континентальных осадочных систем протерозоя (мукунский бассейн, нижний рифей анабарского поднятия сибири)
© 2015 г. П. Ю. Петров
Геологический институт РАН, Москва e-mail: petrov@ginras.ru Поступила в редакцию 31.07.2013 г. Принята к печати 11.12.2013 г.
Рассмотрены микробиально-индуцированные осадочные текстуры кварцевых аренитов раннего мезопротерозоя (нижний рифей, 1.58 млрд. лет) Мукунского бассейна Анабарского поднятия Сибирской платформы. Показано влияние микробных матов и биопленок на формирование флюви-альных ландшафтов и архитектуру осадочного бассейна. Сделан вывод о влиянии континентальных осадочно-микробиальных систем на распределение масс песчаных осадков между континентом и шельфом в крупных трансгрессивных последовательностях отложений протерозоя.
БО1: 10.7868/80031031X15040145
ВВЕДЕНИЕ
Подобно микробиолитам карбонатных пород, силикокластические отложения протерозоя заключают разнообразные текстурные признаки, связанные с жизнедеятельностью бентосных микробных сообществ. В последние годы такие признаки играют заметную роль в фациально-эколо-гической интерпретации морских и прибрежно-морских отложений докембрия (Noffke etal., 2001a; Sarkar et al., 2006; Eriksson et al., 2010; Noffke, 2010). В то же время, несмотря на широкие исследования эоловых, аллювиальных и озерных фаций архей-протерозойского возраста (Eriksson et al., 1998; Bose et al., 2012), о микроби-альных текстурах континентальных отложений этого возраста известно очень немного (Prave, 2002). Не известно, могла ли жизнедеятельность микроорганизмов оказывать влияние на процессы континентального осадконакопления.
Очевидно, что любая влажная поверхность горной породы, осадка является потенциальной средой обитания бактерий различной специализации. Поверхности суши и внутриконтинен-тальных водоемов, начиная с наиболее ранних этапов геологической летописи, были заселены примитивными формами жизни. Такие формы активно участвовали в процессах биоэрозии, выветривания, почвообразования (Staudigel et al., 2008; Retallack, 2011; Beraldi-Campesi, 2013). Однако нельзя исключить и то, что в отсутствии высших форм жизни не ограниченные в экспансии и эволюционном творчестве "сухопутные"
бактериальные сообщества формировали экосистемы, которые по своему влиянию на осадочные процессы континентальных бассейнов не уступали морским строматолитовым (микробиолито-вым) экосистемам.
В данной статье на примере континентальных силикокластических отложений раннего мезопротерозоя (нижний рифей) Мукунского бассейна Анабарского поднятия, которые заключают разнообразные микробиально-индуцированные осадочные текстуры, рассмотрено влияние микробных сообществ на процессы континентального осадконакопления, отраженное в фациальном облике отложений, в характере палеоландшафта аллювиальных равнин, в архитектуре осадочных тел и последовательности отложений бассейна в целом.
Мукунский бассейн слагает мощная (более 750 м) толща кварцевых аренитов, залегающая на архей-нижнепротерозойских гранито-гнейсах кристаллического фундамента и представляющая собой наиболее древний (1.58 млрд. лет) горизонт осадочного чехла Сибирского кратона (КИиёо1еу й а1., 2007). На территории Западного Прианаба-рья песчаники мукунской серии с глубокой корой выветривания перекрывают дорифейский пенеплен и согласно перекрываются глинисто-карбонатными, мощностью около 900 м, отложениями билляхской серии, на которой со значительным (продолжительностью более 950 млн. лет) стратиграфическим перерывом залегают венд-палеозойские толщи (рис. 1).
ФАЦИИ И ОБСТАНОВКИ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ МУКУНСКОГО БАССЕЙНА
Как показал фациальный анализ (Петров, 2011), накопление мукунских кварцаренитов происходило в континентальных условиях в обстановках аллювиальной, эолово-флювиальной, а также флювиально-себховой седиментации. Аллювиальные гравийно-песчаные, иногда валунно-галеч-ные осадки были отложены на обширных аллювиальных равнинах в обстановках многорусловых переплетающихся речных систем постоянного стока. В процессе выработки профиля равновесия аллювиальная седиментация постепенно сменялась эолово-флювиальной с повсеместным развитием хорошо сортированных мелко-средне-зернистых кварцевых песков с изобилием разнообразных знаков ряби. Несмотря на доминирование эолового переноса, основные массы этих песков были отложены в водной среде, при этом процессы седиментации нередко балансировали на грани субаквальных и влажных субаэральных обстановок. Эти осадки накапливались в сверхмелководных и эфемерных водоемах — прудах и лужах с непостоянным, но явно выраженным площадным стоком. Палеогидрологические параметры, рассчитанные по данным статистического распределения длин волн и индекса волновой ряби, свидетельствуют о том, что преобладающая глубина таких водоемов составляла около 24 см, а обычная высота ветровых волн находилась в пределах 4—17 см.
Флювиально-себховые фации, завершающие последовательность мукунской серии, представлены разнозернистыми, иногда полимиктового состава, песчаными отложениями. Они формировались в тесной взаимосвязи аллювиальных и озерных обстановок с локальными областями микробиально индуцированного карбонатона-копления. Такие обстановки существовали в пределах краевой области внутриконтинентального водоема конечного стока со смешанным типом седиментации.
ТЕКСТУРЫ МИКРОБИАЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ
В эолово-флювиальных и флювиально-себхо-вых отложениях распространены разнообразные текстуры, связанные с присутствием микробных сообществ. Такие текстуры известны как мат-образующие "статичные" (Pflüger, 1999) или мик-робно-индуцированные осадочные текстуры "MISS", отражающие взаимодействие биопленок и микробных матов с физическими процессами среды седиментации (Noffke et al., 1996, 2001а, б). Весь спектр взаимодействий органической субстанции и минерального осадка в истории формирования осадочного слоя разграничен двумя
этапами: ростом микробных сообществ и их последующей деструкцией (Eriksson et al., 2004, 2007b; Noffke, 2010). В свою очередь, деструкция включает первичную деструкцию биомассы и последующие процессы разложения остаточного органического вещества.
Текстуры мукунских песчаников демонстрируют самый широкий спектр процессов, связанных с присутствием микробных сообществ. Однако максимальным распространением в мукунской серии пользуются микробно-индуцированные осадочные текстуры. Такие текстуры приурочены почти исключительно к эолово-флювиальным отложениям и в той или иной мере связаны с развитием микробных сообществ, обитавших в самом поверхностном слое песчаного осадка. Происхождение этих текстур большей частью обусловлено эффектом биостабилизации — изменением механических свойств донного субстрата в результате связывания зерен осадка органической полимерной субстанцией. Напротив, флювиально-себхо-вые фации обычно заключают следы деградации сравнительно крупных микробных матов.
Текстуры эолово-флювиальных отложений
Модифицированные формы ряби. Эти наиболее распространенные формы преимущественно волновой ряби включают целый ряд текстур — от ряби с расщепленным гребнем (табл. IX, фиг. 1, см. вклейку) до двухкомпонентной ряби, в строении которой наблюдается упорядоченное чередование двух генераций форм различной амплитуды (табл. IX, фиг. 2). Все эти формы представляют собой результат последовательного наложения однонаправленных волновых осцилляций на поверхность неравномерно колонизированного микроорганизмами осадка. В случае избирательной биостабилизации песчаного субстрата трогов предварительно сформированной ряби последующей волновой эрозии подвергались лишь области ее гребней. При биостабилизации всего рельефа песчаной поверхности последующие волновые потоки формировали миниатюрные двумерные дюны, вытянутые вдоль трогов первичной ряби (рис. 2, а—в). Такие дюны всегда стремятся занять центральное симметричное положение в трогах. Иногда наблюдаемая асимметрия, очевидно, была связана с присутствием заметной однонаправленной составляющей потока, когда дюны формировались в подветренной части рельефа, оказываясь незначительно смещенными к той или другой стороне гребня (табл. IX, фиг. 2).
Среди модифицированных форм часто встречаются текстуры прямоугольно-ячеистого рельефа наложенной ряби (palimpsest ripples) (табл. IX, фиг. 3). Здесь формирование вторичных элементов также происходило в трогах стабилизированного рельефа ряби первой генерации, однако на-
+ + + • • •
+ + + 1 2 3 • •
+ + + • . •
__ . у
s
• • • •
10
- / -
* л-«
11
V
12
оо о
Я
M H hd О öd
м 100
правления первичного и вторичного потока заметно различались. Наблюдаемые углы между составляющими элементами этих текстур отклоняются от прямого угла обычно не более чем на 20°, однако направления потоков могли различаться всего на первые десятки градусов. Поля упорядоченного ячеистого рельефа всегда включают локальные зоны нарушений, обусловленные, как правило, вариациями в строении первичной ряби. В пределах таких зон нередко наблюдается перестройка всего рельефа с образованием зон разнонаправленной ряби.
Различные двухкомпонентные формы ряби, подобные рассмотренным выше, способны формироваться и без стабилизации осадка в случае избирательной эрозии в пределах трогов первичной ряби. Однако такие комбинированные формы всегда несут признаки разрушения форм первичного рельефа, что характерно для современных осадков и почти никогда не встречается среди мукунских текстур. Кроме того, в отсутствии стабилизации рельефа песчаные текстуры, динамически неравновесные потоку, не способны сохраняться внутри гранулометрически однородного слоя песка.
Текстуры избирательной эрозии. Характерным признаком микробной биостабилизации песчаных осадков являются текстуры мозаичной эрозии (erosional remnants and pockets) (Noffke, 1999; Noffke, Krumbein, 1999). В эолово-флювиальных фациях эти текстуры представляют собой одиночные небольшие эрозионные области глубиной не более 5 мм, занятые другими текстурами (табл. IX, фиг. 4). Обычно в таких эрозионных карманах развивают
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.