ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2014, № 5, с. 443-454
УДК 552.55
УЛЬТРАМИКРОСТРУКТУРЫ СТРОМАТОЛИТОВОГО РИФА СЕВЕРНОГО ПРИАНАБАРЬЯ И ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ
© 2014 г. Т. В. Литвинова
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер.,7; Б-шт: litvinova-geo@rambler.ru Поступила в редакцию 06.06.2012 г.
В результате изучения строматолитов северного Прианабарья с помощью электронного микроскопа было установлено, что цианобактериальная колония представляет собой сообщество различных микроорганизмов, образующих тончайшую биопленку на поверхности минерального слоя. В зависимости от морфологического строения фоссилизированных биочастиц и их взаиморасположения в органогенных слоях, чередующихся с минеральными слоями, формировались своеобразные микроструктуры пород (полосчатая, ленточная, сгустковая и т.д.), положенные в основу классификации строматолитов.
БО1: 10.7868/$0024497Х1405005Х
Работа является логическим продолжением опубликованной ранее статьи [Литвинова, 2009], которая вызвала большой интерес исследователей строматолитов к новому методу изучения генезиса этих пород. В статье были рассмотрены ультрамикроструктуры двух раннерифейских таксонов Со1оппе11а Северного Прианабарья, ниже представлены результаты по исследованию других форм строматолитов.
Изучение строматолитов с помощью электронного микроскопа лишь частично позволяет понять причины и закономерности формирования этих пород, вместе с тем оно дает возможность разделить биогенные, абиогенные и вторичные процессы, в результате длительной совместной деятельности которых и появились строматолиты с их разнообразными, и в то же время повторяющимися по форме и микроструктуре постройками. Материал, изученный с помощью электронного микроскопа при больших увеличениях, позволяет определить химический состав предположительно биогенных образований и вмещающих их пород, что расширяет возможности осмысления и интерпретации полученных таким образом данных.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА
Анабарский массив (щит) представляет собой куполообразный выступ древнего фундамента на севере Сибирской платформы. Он сложен мощной толщей гнейсов и кристаллических сланцев архея, прорванной телами магматических пород различного состава и возраста (1.8—2,1 млрд лет). Сланцы образуют крупные линейные складки северо-западного простирания. По периферии
Анабарского щита на размытой поверхности архейских образований трансгрессивно и полого залегают платформенные отложения верхнего докембрия (рифея), которые несогласно перекрываются вендскими и кембрийскими породами карбонатного состава [Злобин, Голованов, 1970]. Рифейские отложения подразделяют на мукун-скую и билляхскую серии. Первая представлена терригенными породами, в которых тонко переслаиваются пачки аргиллитов, конгломератов, грубозернистых песчаников, они рассматриваются как аллювиальные отложения равнины, сформировавшиеся в прибрежно-континентальной области [Петров, Вейс, 1995]. Вторая, билляхская серия, включает три крупные свиты: усть-ильин-скую, котуйканскую и юсмастахскую. Усть-ильинская свита сложена пачками чередования мелкозернистых песчаников, аргиллитов и алевролитов, а также карбонатными породами, широко распространенными в верхней части разреза. В ее кровле известны желваковые и столбчатые строматолиты — колоннеллы (Colonnella) и кусси-еллы (Kussiella) [Крылов, 1963]. Котуйканская свита представлена монотонной толщей светлоокрашенных карбонатных пород. В ее пределах выделяются нижняя и верхняя подсвиты [Комар, 1966; Злобин, Голованов, 1970; Хоментовский и др., 1985]. Нижняя сложена чередующимися строматолитовыми и тонкозернистыми доломитами, флейкстоунами, пачками алевролитов и аргиллитов. Строматолиты образуют биогермы, в пределах которых известны Kussiella kussensis, Kryl., Colonnella discreta Kom. и др. [Комар, 1964, 1966; Серебряков, 1975]. Нижнекотуйканская подсви-та, по-видимому, представляет собой отложения средней части открытого шельфа, периодически
подвергающегося штормовому воздействию волн [Сергеев и др., 2006]. Верхняя подсвита сложена преимущественно доломитами.
В исследуемом районе отложения билляхской серии залегают на пирокластических породах му-кунской серии, но их контакт не обнаружен. Строение билляхской серии практически такое же, как и в районе р. Котуйкан [Сергеев и др., 2006], однако ее мощность на северном склоне массива составляет лишь около 50 м: верхняя часть свиты срезана в результате размыва [Зло-бин, Голованов, 1970].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе использован материал, собранный автором на севере Анабарского щита, в разрезе безымянного притока реки Фомича, который обнажается в 12 км выше устья ручья Широкого (рис. 1). Здесь были обнаружены биогермы строматолитов нижнекотуйканской (Я1) подсвиты, сложенные красноцветными доломитами и известняками. Они протягиваются на 3 км, их мощность достигает 250—300 м. На северо-востоке, в районе устья ручья Широкого, породы подсвиты становятся серыми, мощность уменьшается до 150 м, в верхней части разреза еще встречаются отдельные пластовые, реже столбчатые строматолиты, а также строматолитовые брекчии, но рифовая постройка полностью выклинивается. На востоке, в районе Афанасьевских озер, мощность свиты уменьшается до 120 м, доломиты приобретают более темный цвет за счет многочисленных прослоев темно-серых аргиллитов и алевролитов, строматолиты отсутствуют.
В пределах рифа (см. рис. 1), протянувшегося вдоль притока р. Фомича, были выявлены пластовые, желваковые и столбчатые неветвящиеся строматолиты, последние представлены преимущественно колоннеллами, реже конофитонами. С помощью электронного микроскопа нами были изучены три вида Colonnella: C. laminata Кошаг, 1966, C. kyllachii 8Иароуа1оуа, 1968 и новый, ранее не описанный вид C. Fomich, а также Conophyton cylindricus Ма81оу, 1939, пластовые строматолиты группы 1гге§и1апа КогоИик, 1960 и желваковые строматолиты Colleniella КогоИик, 1960. Было
установлено, что минеральный слой в каждом из них представлен однообразной бесструктурной карбонатной массой. Органогенный слой включает микрочастицы, морфология, состав и распределение которых в породе характерны только для данного таксона. В зависимости от количества этих микрочастиц и их взаимного расположения формируется та или иная микроструктура, которая и положена в основу формальной классификации строматолитов.
Сопоставление ультрамикроструктур Colonnel-la laminata и C. Kyllachii, осуществленное с использованием электронного микроскопа, показало следующее [Литвинова, 2009]. Ленточная микроструктура Colonnella laminata [Комар, 1966], наблюдаемая с помощью бинокулярной лупы (см. рис. 2а), возникла в результате тонкого чередования органогенного и минерального слоев (см. рис. 2б); последний сложен пелитоморфным карбонатом. Органогенный слой характеризуется скоплением тесно соприкасающихся удлиненных частиц, сложенных известняком с повышенным содержанием магния и углерода. Данная микроструктура сформировалась в результате жизнедеятельности преимущественно нитевидных бактерий, строение которых хорошо фиксируется в случае фоссилизизации отдельных организмов, выявленных в пределах минерального слоя (см. рис. 2в), причем в их составе сохраняются C, Na, K, Si, Cl, Al, Ti, Mg.
Сопоставление полученных материалов с экспериментальными данными [Орлеанский, 2002] позволяет предположить, что в условиях интенсивно выпадающего осадка часть нитевидных бактерий проникала на его поверхность и создавала новую биопленку: это подтверждается отпечатками бактерий в минеральном матриксе (см. рис. 2г). Таким образом, ленточная микроструктура, характерная для C. Laminate, создавалась путем поочередного формирования двух слоев, один из которых возникал в процессе жизнедеятельности нитевидных бактерий, а другой в результате периодического выпадения осадка.
Сгустковая микроструктура (см. рис. 2д) C. Kyllachii Shapovalova [Крылов и др., 1968] имеет иное происхождение: органогенный слой в этом таксоне состоит из несоприкасающихся друг с другом
Рис. 1. Схематическое строение строматолитового рифа в безымянном притоке р. Фомич, его положение в общей стратиграфической схеме и местонахождение в районе С. Прианабарья.
На врезке 1 стратиграфический разрез рифейских и вендских отложений Анабарского поднятия в бассейне р. Фомич [Сергеев и др, 2006], на врезке 2 схема расположения изученного разреза строматолитовых построек нижнекотуйкан-ской свиты.
1 — известняки и доломиты; 2 — доломиты; 3 — алевролиты и аргиллиты; 4 — песчаники; 5 — конгломераты; 6 — биогермы столбчатых строматолитов; 7 — доломиты и известняки с трещинами синерезиса; 8 — доломиты и известняки с хаммоковой слоистостью; 9 — флейкстоуны; 10 — онколитовые доломиты и известняки; 11 — доломиты с линзами и прослоями кремней; 12 — кристаллический фундамент; 13 — перерывы и несогласия в разрезе; 14 — азимутальное несогласие; 15 — место отбора образцов. У-И — усть-ильинская, Юс — юсмастахская, Мн — маныкайская свиты, 16—18 — строматолиты: 16 — пластовые, 17 — столбчатые, 18 — желваковые; 19 — конгломерато-брекчия. Мк — мукунская серия, показана вне масштаба.
'*> to « H* ^
3000 м
1
----- 3 4 ÏSS& 5
I I
ёЩЗ 9 ^^ 10 11 — 12 13 OL 14 ЩШ 15
8 16
1I
18
19
Рис. 2. Ультрамикроструктуры Colonnella laminata и C. Kyllachii.
а — ленточная микроструктура Colonnella laminata^; б — ленточная ультрамикроструктура Colonnella laminata^; в — нитевидные бактерии; г — след нитевидной бактерии в минеральном слое; д — сгустковая микроструктура Colonnella Ky-1ММГ; е — сгустковая ультрамикроструктура Colonnella Kyllachн; ж — биогенное образование; з — мелкая сыпь на поверхности этого образования.
относительно крупных частиц различной конфигурации (см. рис. 2е, ж). Все они сложены преимущественно доломитами, в отличие от вмещающих их известняков, и покрыты еще более мелкими (0.1 мкм) частичками, для которых характерны высокие содержания углерода, присутствия хлора либо фтора, а также натрия, калия, алюминия, редкоземельных элементов [Литвинова, 2009]. Каждая из разнообразных по форме изолированных микрочастиц, покрытая
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.