СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2009, том 17, № 6, с. 17-45
УДК 551.734.2(470.5)
СТРАТОТИП НИЖНЕГО РИФЕЯ - БУРЗЯНСКАЯ СЕРИЯ ЮЖНОГО УРАЛА: ЛИТОСТРАТИГРАФИЯ, ПАЛЕОНТОЛОГИЯ, ГЕОХРОНОЛОГИЯ, Sr- И C-ИЗОТОПНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КАРБОНАТНЫХ ПОРОД
© 2009 г. М. А. Семихатов*, А. Б. Кузнецов**, А. В. Маслов***, И. М. Горохов**, Г. В. Овчинникова***
*Геологический институт РАН, Москва e-mail: semikhatov@ginras.ru **Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург ***Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург Поступила в редакцию 10.12.2008 г., получена после доработки 29.01.2009 г.
Статья посвящена обобщению литостратиграфической, биостратиграфической и изотопно-геохронологической характеристик карбонатных пород типовой последовательности такого популярного хроностратиграфического подразделения, как нижний рифей, - бурзянской серии Южного Урала и ее аналогов. Применив оригинальную методику изучения Rb-Sr и Pb-Pb изотопных систем карбонатных пород и жесткие геохимические критерии их сохранности, авторы выделили в бурзянских карбонатах наименее измененные ("лучшие") образцы, сохранившие отношение 87Sr/86Sr среды седиментации. Это отношение составляло 0.70460-0.70480 и 0.70456-0.70481 соответственно 1550 ± 30 и 1430 ± 30 млн. лет назад, подтверждая, что в раннем рифее в Мировой океан поступал материал главным образом мантийного происхождения. Значение 5 O в бурзянских карбонатах, видимо, под влиянием метеорного диагенеза местами снижается до -2.5... -1.5%с V-PDB, а в "лучших" образцах варьирует от -0.7 до 0%е и согласуется со значениями 518O (0 ± 1%е), которые, по мнению ряда авторов, отражали стазис изотопного состава карбонатного углерода, установившегося в океане 2.061.25 млрд. лет назад. С-изотопные данные по пограничным палеопротерозойским и нижнерифей-ским карбонатным формациям Урала, Индии, Северной Америки и Сибири свидетельствуют, что упомянутый стазис завершился к началу раннего рифея - около 1.6-1.5 млрд. лет назад, а в раннем рифее амплитуда вариаций 518O в наименее измененных карбонатах составляла 4.0-4.5%е.
Ключевые слова: Южный Урал, нижний рифей, бурзянская серия, Sr- и С-изотопная хемостратигра-фия, Pb-Pb возраст карбонатных пород.
ВВЕДЕНИЕ
В течение длительного обсуждения принципов общего стратиграфического расчленения протерозоя были выработаны две принципиально различные концепции решения проблемы - хроно-стратиграфическая и хронометрическая (обзор см. Cowie, Johnson, 1985; Семихатов, 1979, 1991, 1993; Harland et al., 1990). Хроностратиграфическая концепция основана на анализе единственной объективной записи истории Земли - последовательности горных пород и смены содержащихся в них палеонтологических остатков, а для определения границ выделенных подразделений используют биотические и/или абиотические события в стратиграфической летописи планеты, которые наиболее ярко выражены в специально избранных типовых разрезах. Именно эта концепция, распространяющая на докембрий ведущие принципы общего стратиграфического расчленения фанеро-
зоя, была положена в основу общих шкал расчленения протерозоя, принятых за последние три десятилетия на представительных совещаниях в СССР и России и утвержденных Межведомственным стратиграфическим комитетом страны (Келлер и др., 1977; Келлер, Кратц, 1979; Решение..., 1979; Семихатов, 1979; Семихатов и др., 1991; Решение., 2001).
Хронометрическая концепция в качестве основы общего расчленения протерозоя принимает не вещественно выраженную геологическую летопись, а абстрактное геологическое время, выраженное в единицах изотопно-геохронологического летоисчисления (Plumb, James, 1986; Harland et al., 1990; Plumb, 1991; Gradstein et al., 2004a, 2004b). Выделенные подразделения не имеют связи с палеонтологической летописью Земли, лишены стратотипов, а их границами служат лишь выбранные значения изотопного возраста (глобаль-
ные стандарты стратиграфического возраста), которые определяются на основании анализа сводной геологической летописи Земли (Plumb, James, 1986; Plumb, 1991).
Главными недостатками хронометрической шкалы являются: 1) независимость выделенных подразделений шкалы и их границ от реальной последовательности горных пород и содержащихся в них органических остатков; 2) дефиниция границ общих подразделений только в единицах изотопно-геохронологического летоисчисления не с помощью датирования каких-либо реперных (стандартных) объектов, а путем усреднения величин, полученных по разделяемым ими подразделениям; 3) невозможность использования хронометрических единиц для естественной периодизации геологической истории Земли. Тем не менее за последнее время именно хронометрическая концепция расчленения докембрия приобрела большую популярность, так как Международная подкомиссия по стратиграфии докембрия приняла ее для построения шкалы докембрийского времени (Plumb, James, 1986), а позднее этой шкале был придан статус международной (Plumb, 1991; Gradstein et al., 2004a, 2004b).
В сложившейся ситуации особое значение приобретает расширение комплексной мультидисци-плинарной характеристики типовых последовательностей нижнего, среднего, верхнего рифея и венда - тех подразделений докембрия, которые являются краеугольными камнями доказавшей свою эффективность российской хроностратиграфиче-ской шкалы протерозоя. Такой подход обеспечит взаимный контроль результатов различных методов при обособлении общих хроностратиграфиче-ских подразделений и откроет пути использования принципа взаимозаменяемых признаков стратонов при их корреляции. В предлагаемой статье мы рассмотрим литостратиграфию, биостратиграфические и изотопно-геохронологические характеристики типовой последовательности нижнего рифея - бурзянской серии Южного Урала и ее аналогов на территории России, а также представим оригинальные C- и Sr-изотопные данные о бурзянских карбонатных породах и оценим значение этих данных в межрегиональном масштабе.
ЛИТОСТРАТИГРАФИЯ
БУРЗЯНСКОЙ СЕРИИ
Бурзянская серия, развитая на западном склоне Южного Урала, начинает типовую последовательность рифея (рифейской эонотемы) и представляет собой тип нижнего рифея (нижнерифейской эратемы). Выходы серии наблюдаются на северо-востоке и в центральной части Башкирского ме-гантиклинория, а полные ее разрезы вскрыты в пределах Тараташского и Ямантауского антикли-нориев (рис. 1). В Тараташском антиклинории се-
рия обнажается в двух структурно-фациальных зонах - западной и восточной, которые различаются главным образом тем, что в западной степень вторичных преобразований и деформаций отложений уменьшается, в нижней части серии среди терри-генных пород появляются вулканиты, тогда как в восточной зоне снижается количество карбонатных толщ за счет замещения их обломочными, а мощность серии сокращается. В западной зоне породы изменены на уровне глубинного катагенеза, местами подверглись метасоматозу с образованием залежей магнезитов и сидеритов, а также метеорному диагенезу. В восточной зоне породы преобразованы на уровне глубинного катагенеза и метагенеза, местами метеорного диагенеза, а вдоль зоны Главного Уральского разлома мета-морфизованы в зеленосланцевой фации (Анфи-мов, 1997; Маслов и др., 2001).
Приведенная ниже литостратиграфическая характеристика бурзянских отложений основана на материалах ряда сводных работ (Гарань, 1969; Стратотип..., 1982, 1983; Анфимов, 1997; Анфи-мов и др., 1987; Козлов и др., 1989; Маслов, 1997; Маслов и др., 2001, 2004; Крупенин, 1999), а геохимическая характеристика опробованных отрезков разреза опирается на оригинальные данные. При анализе зернистых структур карбонатных пород мы вслед за М.С. Швецовым (1958) выделяли пели-томорфные (размер зерен <0.01 мм), тонко- (0.010.05 мм), мелко- (0.05-0.2 мм), средне- (0.2-0.5 мм) и крупнозернистые (>0.5 мм) структуры. Удержание силикокластической примеси (СП) в карбонатах и концентрация в них Сорг указаны в весовых процентах. Частота отбора образцов для изотопных исследований варьировала от первых метров до нескольких десятков метров в зависимости от степени сохранности и обнаженности пород. Собранные образцы карбонатных пород при камеральных работах разделяли на две части, одну из которых использовали для петрографического, а другую для химического и изотопного изучения. Содержания Ca и Mg в карбонатной составляющей образцов определяли весовым методом, а содержания Mn и Fe - атомно-абсорбционным методом в Лаборатории химико-аналитических исследований ГИН РАН после растворения образца в Ш
Нижний рифей Тараташского антиклинория
В пределах Тараташского антиклинория бурзянская серия залегает с угловым несогласием на древнейшем на Урале полиметаморфическом ар-хейско-нижнепротерозойском тараташском комплексе кристаллических пород, который испытал завершающий ретроградный метаморфизм амфи-болитовой фации 1800.8 ± 2.6 млн. лет назад ^тбст et я1., 2005; Синдерн и др., 2006). Верхним ограничением серии являются залегающие с угло-
Рис. 1. Схема расположения изученных разрезов бурзянской серии в Башкирском мегантиклинории. 1 - архей-протерозойский Тараташский комплекс; 2 - нижний рифей; 3 - средний рифей; 4 - верхний рифей; 5 - венд; 6 - положение изученных разрезов бурзянской серии. Цифры в кружках: 1 - Куса, 2 - Сатка, 3 - гора Казымовская, 4 - гора Березовая, 5 - Бакал, 6 - Карталинская Запань, 7 - Суран, 8 - Исмакаево, 9 - Аскарово.
вым несогласием конгломераты и песчаники зи-гальгинской свиты - второй снизу свиты типовой последовательности среднего рифея (юрматин-ской серии). Бурзянская серия расчленяется на три согласно залегающие свиты (рис. 2): вулканоген-но-терригенную айскую (1700-2500 м), существенно карбонатную саткинскую (1700-3500 м) и кар-бонатно-глинистую бакальскую (1400-1600 м). Карбонатные породы саткинской и бакальской свит подверглись крупномасштабным наложенным преобразованиям, которые привели к формированию залежей магнезитов и сидеритов Саткин-ского и Бакальского рудных полей.
Айская свита, несогласно залегающая на дори-фейских кристаллических комплексах, расчленяется на западном крыле Тараташского антиклино-рия на три подсвиты
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.