Брахиоподовые палеосообщества в отложениях Чеславского, Пашийского и Кыновского горизонтов Западного склона Среднего Урала (Разрез «Сулем»)

Введение

В статье впервые описывается ряд брахиоподо­вых палеосообществ, выделенных на основе изу­чения ассоциаций брахиопод из отложений чес­лавского, пашийского и кыновского горизонтов за­падного склона Среднего Урала на примере разре­за «Сулем»; при этом анализируется возможность использования полученных данных для детальной реконструкции условий осадконакопления и фиксации событийных уровней.

Рассматриваемый разрез (рис. 1) расположен на левом берегу р. Сулем (правого притока р. Чусо­вая), на окраине одноименной деревни. Чеславско-кыновские отложения (чередующиеся песчаники, известняки, мергели, аргиллиты и алевролиты) об­нажаются вдоль полотна дороги, проходящей по террасе реки в 200 м ниже моста через реку, вы­ше устья руч. Таможенка. Основы их стратиграфии были заложены в середине XX в. [2, 3, 6, 10, 11]. На рубеже XX и XXI вв. они также изучались совместно сотрудниками лаборатории палеонтологии и стратиграфии и лаборатории региональной геологии и геотектоники. Б. И. Чувашов, описавший раз­рез, выделил в данном стратиграфическом интерва­ле 18 слоев [12], брахиоподы были собраны в сло­ях 1, 5, 6, 9, 16 и 18. Выше в разрезе располагается закрытый интервал (28 м истинной мощности); да­лее обнажаются битуминозные известняки и мерге­ли саргаевского горизонта. Кроме брахиопод, в от­ложениях встречаются растительные остатки, оди­ночные ругозы, табуляты, гастроподы, пелеципо­ды, черви-трубкожилы, остракоды, обломки коло­ний мшанок, членики криноидей, конодонты, об­ломки панцирей рыб. Приведённые в статье опре­деления конодонтов сделаны В. В. Черныхом, водо­рослей — Б. И. Чувашовым.

В результате изучения отложений в известня­ках и мергелях установлено 17 видов брахиопод (табл. 1). Изучение их стратиграфического распре­деления по разрезу позволило выделить пять по­следовательно сменяющих друг друга ассоциаций: 1) Spinatrypina (S.) douvillei — Emanuella subumbona uralica, 2) Schizophoria spp. — Spinatrypina (S.) dou­villei, 3) Spinatrypina (S.) douvillei, 4) Schizophoria (S.) bistriata — Emanuella subumbona uralica и 5) De­squamatia (D.) zonata (рис. 2). Устойчиво повторя­ющиеся ассоциации брахиопод отражают состав локальных палеосообществ. Сообщества объеди­няют формы с общими требованиями к окружаю­щей среде; при их выделении и описании учитыва­лось: процентное соотношение численности видов, сохранность раковин, приуроченность к литоло­гически однородным отложениям и морфологиче­ские особенности раковин, отражающие приспосо­бления к среде обитания. Также определялось по­ложение сообществ относительно береговой линии по модели, предложенной А. Буко [1, 13].

Описание палеосообществ брахиопод

Сообщество Spinatrypina (S.) douvillei — Ema­nuella subumbona uralica

Название. По доминантным видам сообщества.

Положение в группе сообществ. Относится к группе брахиопод ровного дна. Соответствует бентосному комплексу 2 (б. к. 2) по А. Буко [1].

Состав. В составе сообщества доминируют спи­ролофные брахиоподы: атрипиды Spinatrypina (S.) douvillei и спирифериды Emanuella subumbona ural­ica. Также отмечены единичные представители продуктид (Productella ? sp., Devonoproductus cf. sericeus), атрипид (Variatrypa ? sp., Vagrania sp.) и атиридид (Athyris concentrica). Большинство бра­хиопод относятся к якорному, а некоторые — к сво­боднолежащему (понтонному) экологическим ти­пам. Среди остатков раковин, брюшных и спинных створок довольно много обломков. Из других групп бентосной фауны найдены одиночные ругозы, табу­ляты Favosites sp., гастроподы, пелециподы и чле­ники криноидей; кроме того, определены конодон­ты Icriodus expansus Branson et Mehl.

Возраст. Поздний живет (чеславское время).

Типовая местность. Западный склон Среднего Урала, левый берег р. Сулем, на окраине одноимен­ной деревни (обр. 5062-1б/2000, 5062-1Б/2001).

Географическое распространение. Западный склон Урала.

Фациальная приуроченность и условия су­ществования. Известняки комковатые темно-серые неяснослоистые. Брахиоподы обитали на относительно плотном грунте в условиях вод с умеренной или сильной гидродинамической ак­тивностью.

Сообщество Schizophoria spp. — Spinatrypina (S.) douvillei

Название. По доминантным видам сообщества.

Положение в группе сообществ. Относится к группе брахиопод ровного дна. Соответствует б. к. 2.

Состав. Сообщество доминирующих ринхонел­латных брахиопод (доминирующих ортид и атри­пид) состоит из разнообразных представителей ро­да Schizophoria — S (S.). bistriata, S (S.). striatula, S (S.). ivanovi — и атрипиды Spinatrypina (S.) douvil­lei. Также в состав сообщества входят спирифери­ды Emanuella subumbona uralica, атиридиды Athyris concentrica, атрипиды Vagrania sp. и разнообразные продуктиды Productella sp., Productella ? sp., Devo­noproductus cf. sericeus, Rhytialosia petini. По сравнению с предшествующим сообществом, в опи­сываемом сообществе появился ряд новых видов. Среди остатков брахиопод приблизительно по­ровну представлены целые раковины, брюшные и спинные створки; обломков относительно мало, в основном, в образце а. В отложениях также встречены водоросли, одиночные ругозы, пелециподы, конодонты Polygnathus foliatus Brayant, Icriodus ex­pansus Branson et Mehl и I. nodosus (Huddle).

Возраст. Поздний живет (пашийское время).

Типовая местность. Западный склон Среднего Урала, левый берег р. Сулем, на окраине одноимен­ной деревни (обр. 5062-5б/2001, 5062-5д/2000, а).

Географическое распространение. Западный склон Урала.

Фациальная приуроченность и условия су­ществования. Известняки комковатые, серые и темно-серые, глинистые. Брахиоподы сообщества обитали в условиях вод с умеренной или низкой ги­дродинамической активностью, на несколько или­стом грунте.

Сообщество Spinatrypina (S.) douvillei

Название. По доминантному виду сообщества.

Положение в группе сообществ. Относится к группе брахиопод ровного дна. Соответствует б. к. 2.

Состав. Сообщество доминирующих спиролоф­ных брахиопод (доминирующих атрипид) пред­ставлено в основном видом Spinatrypina (S.) douvil­lei. В его состав также входят спирифериды Eman­uella subumbona uralica и Rhynchospirifer altus, и, кроме того, ортида Schizophoria (S.) bistriata. В кон­це существования ряда сообществ, образованных Spinatrypina (S.) douvillei, доминирующая роль пе­реходит к ортидам (обр. 5062-9/ 2000, см. нижеопи­санное сообщество). Присутствуют как целые ра­ковины, так брюшные и спинные створки, облом­ков мало. В отложениях также найдены гастро­поды, остатки харовых водорослей Umbella bella (Masl.), Planoumbella effusa (Tchuv.), Kusjella fruti­cosa Tchuv., конодонты Polygnathus foliatus Brayant и Icriodus expansus Branson et Mehl.

Возраст. Поздний живет (пашийское время).

Типовая местность. Западный склон Среднего Урала, левый берег р. Сулем, на окраине одноименной деревни (обр. б, 5062-6в/2000).

Географическое распространение. Западный склон Урала.

Фациальная приуроченность и условия су­ществования. Известняки слабо глинистые темно-серые слоистые. Сообщество существовало в усло­виях спокойных вод, на несколько илистом грунте.

Сообщество Schizophoria (S.) bistriata — Ema­nuella subumbona uralica

Название. По доминантным видам сообщества.

Положение в группе сообществ. Относится к группе брахиопод ровного дна. Соответствует б. к. 2.

Состав. Сообщество ринхонеллатных брахио­под (доминирующих ортид и субдоминирующих спириферид) представлено Schizophoria (S.) bistri­ata (73.7%), Emanuella subumbona uralica (15.8%), единичными экземплярами Spinatrypina (S.) douvil­lei и Rhynchospirifer altus (по 5.3%). Также найде­ны остатки редких гастропод, пелеципод, остракод.

Возраст. Поздний живет (пашийское время).

Типовая местность. Западный склон Среднего Урала, левый берег р. Сулем, на окраине одноимен­ной деревни (обр. 5062-9/2000).

Географическое распространение. Западный склон Урала.

Фациальная приуроченность и условия су­ществования. Мергели желтовато-серые тонко­плитчатые. Брахиоподы обитали в условиях вод с низкой гидродинамической активностью, на мяг­ком грунте.

Сообщество Desquamatia (D.) zonata

Название. По доминантному виду сообщества.

Положение в группе сообществ. Относит­ся к группе брахиопод ровного дна. Соответствует б. к. 3. Сходно с монотаксонным сообществом Atry­pa по А. Буко [1, 13].

Состав. Сообщество ринхонеллатных брахио­под (доминирующих атрипид) представлено, пре­жде всего, атрипидами Desquamatia (D.) zonata (от­носящимися к понтонному подтипу свободнолежа­щего экологического типа), также ортидами Schizo­phoria (S.) bistriata и, в меньшей степени, Schizopho­ria (S.) ivanovi, спириферидами Emanuella subum­bona uralica и Uchtospirifer murchisonianus (появля­ется в позднекыновское время); кроме того, встре­чены единичные атрипиды Mimatrypa. и ринхо­неллида Parapugnax ? sp. Большинство раковин це­лые, поврежденных среди них мало. Остатки сооб­ществ также представлены водорослями, пелеци­подами и многочисленными гастроподами, в обр. г из нижней части оврага, кроме того, установлены одиночные ругозы и криноидеи. Обр. 5062-16/2000, а также обр. в из верхней части оврага собраны из слоя онколитовых известняков. Центрами таких онколитов являются раковины или фрагменты ра­ковин брахиопод, гастропод, пелеципод, червей-трубкожилов, или обломки породы; корка образо­вана слоями строматолитов или слойками водорослей родов Girvanella и Rothpletzella.

Возраст. Поздний живет (кыновское время).

Типовая местность. Западный склон Среднего Урала, левый берег р. Сулем, на окраине одноимен­ной деревни (обр. 5062-16/ 2000, в, г).

Географическое распространение. Западный склон Урала.

Фациальная приуроченность и условия су­ществования. Первые два образца из рассматри­ваемых собраны из известняков слабо глинистых темно-серых с многочисленными относительно мелкими онколитами размером от 1–2 до 5 см. По­рода образует крупные по площади (до ¼ м2) плиты толщиной 15–20 см. Между онколитовыми слоями присутствуют прослойки аргиллитов зеленовато-серых. Образец г (из нижней части оврага) собран из мергелей рыхлых зеленовато- и желтовато-серых с многочисленными онколитами (до 5 см в диаме­тре). Мергели содержат несколько крепких просло­ев онколитовых известняков мощностью до 20 см. Брахиоподы обитали в условиях вод с низкой ги­дродинамической активностью, на грунте с повы­шенной илистостью.

Заключение

Использование экостратиграфического мето­да или, как, вероятно, корректнее его называть, па­леоэкологического метода в стратиграфии [5] за­ключается в выявлении различных и разнообраз­ных по составу сообществ древней биоты во вза­имосвязи их с фациально-экологическими особен­ностями существования и во взаимоотношениях их друг с другом в пространстве и времени для уве­ренной корреляции разнофациальных толщ горных пород, в том числе с помощью фиксации уровней различных палеособытий [4, 9]. Биотические со­бытия (перестройки экосистем), очевидно, явля­ются следствием и отражением абиотических (на­пример, изменений уровня моря). В данном случае возможна реконструкция изменений гидродинами­ческой активности и характера грунта. Описанные палеосообщества, по-видимому, заселяли нижнюю часть литорали (б. к. 2) и верхнюю часть сублитора­ли (б. к. 3), в пределах зоны активного фотосинте­за [1]. В изученном интервале разреза присутству­ют признаки постепенного повышения илистости отложений и уменьшения повреждений содержа­щихся в них раковин брахиопод. Изучая предста­вителей брахиоподовых сообществ, можно сделать ряд дополнительных выводов.

Основные виды данных сообществ — Spinatrypi­na (S.) douvillei, Schizophoria spp. и Desquamatia (D.) zonata — имеют раковины одинаковых размеров. Более груборебристая S. (S.) douvillei характерна для мест обитания с подвижными водами и менее или­стым грунтом. Тонкоребристые представители рода Schizophoria доминируют на более мягком дне; при­чем килеобразное возвышение на спинной створке у S. (S.) ivanovi из глинистых известняков являет­ся дополнительным приспособлением, предохра­няющим раковину от засыпания илом. Тонкоребри­стая, с сильно изогнутым передним краем атрипида D. (D.) zonata является представителем «понтонно­го» способа существования, при котором раковины поддерживаются на поверхности рыхлого грунта с помощью больших шлейфов. Эти брахиоподы при­урочены к глинистым породам и обитали в усло­виях спокойных вод, вне зоны активного действия волн. Таким образом, можно проследить связь меж­ду составом сообществ и гидродинамическим ре­жимом. Что касается подвида Emanuella subumbo­na uralica, то он встречается в большом количе­стве в разнообразных живетских сообществах, не­зависимо от степени илистости грунта. Это в соче­тании с маленькими размерами раковин и приуро­ченностью к водорослевым известнякам приводит к предположению, что особи Emanuella subumbona uralica прикреплялись к водорослям.

На границе пашийского и кыновского веков отме­чается наиболее значимое биособытие — замена со­обществ с относительно груборебристыми атрипи­дами Spinatrypina (S.) douvillei на сообщество с тон­коребристыми обитателями мягкого грунта Desqua­matia (D.) zonata, что, скорее всего, связано с замет­ным углублением бассейна (рис. 2). Можно выде­лить и менее заметные колебания уровня моря. По полученным данным была построена кривая углу углу­бления—обмеления бассейна (рис. 3). Кроме того, проведено ее сравнение с одной из наиболее извест­ных трансгрессивно-регрессивных кривых, перво­начально разработанной на североамериканском ма­териале [14, 15] и прослеживаемой во многих дру­гих регионах. Как удалось выявить, изменения уров­ня воды на данной территории (определяемые в том числе и по характеру смены сообществ в разрезе) в целом совпадают с колебаниями уровня Мирового океана [7, 8]. Таким образом, можно утверждать, что подобные исследования могут помочь не только при реконструкции локальных обстановок палеобассей­нов, но и при установлении уровней региональных и даже глобальных биособытий.

А. Г. Мизенс

«Ежегодник-2009», Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 157, 2010.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 08—05—00575.

Список литературы

1. Буко А. Дж. Эволюция и темпы вымиранияю. М.: Мир, 1979. 320 с.
2. Домрачев С. М. Девон хребта Кара-Тау и прилега­ющих районов Южного Урала // Девон Западного Приуралья. Тр. ВНИГРИ. Вып. 61. Л.—М.: Гостопте­хиздат, 1952. С. 5–121.
3. Домрачев С. М., Мелещенко В. С., Чочия Н. Г. Стра­тиграфия девонских отложений Уфимского амфитеатра и Кара-Тау (бассейн рек Уфы, Ая, Юреза­ни и Сима) // Изв. АН СССР. Сер. Геол. 1948. № 1. С. 12–17.
4. Красилов В. А., Зубаков В. А., Шульдинер, В. И., Ре­мизовский, В. И. Экостратиграфия. Теория и методы. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1985. 148 с.
5. Краснов В. И. Проблемы теории стратиграфии. Сред­ний палеозой Сибири: Избранные труды. Новоси­бирск: СНИИГГиМС, 2007. 478 с.
6. Марковский Б. П. Очерк стратиграфии девонских от­ложений западного склона Среднего и Южного Ура­ла // Тр. ВСЕГЕИ. Общ. сер. Сб. 8. Л.: Госгеолиздат, 1948. С. 22–28.
7. Мизенс А. Г. Верхнеживетские сообщества брахи­опод ровного дна в разрезе «Сулем» на западном склоне Среднего Урала // Верхний палеозой России: стратиграфия и фациальный анализ: мат-лы Вто­рой Всеросс. конф., посвящ. 175-летию со дня рожд. Н. А. Головкинского (27–30 сентября 2009 г.). Ка­зань: КГУ, 2009. С. 108–110.
8. Мизенс А. Г. Брахиоподы и биостратиграфия верхне­го девона Среднего и Южного Урала: Автореф. ... канд. геол.-мин. наук. Новосибирск, 2009. 18 с.
9. Сапельников В. П., Мизенс Л. И., Мизенс А. Г. Но­вый — палеобиосферологический метод в биостра­тиграфии и учении о Биосфере // Геология и пер­спективы расширения сырьевой базы Башкортоста­на и сопредельных территорий: Материалы IV Ре­спубл. геол. конф. Т. 1. Уфа: ИГГ УНЦ РАН, 2001. C. 148–151.
10. Цырлина В. Б. Девонские отложения бассейна реки Чу­совой, Пермского Прикамья и Уфимского плато // Тр. ВНИГРИ. Вып. 127. Л.: Гостоптехиздат, 1958. 128 с.
11. Чочия Н. Г., Адрианова К. И. Девон Колво-Вишерского края // Девон Западного Приуралья: Тр. ВНИГРИ. Вып. 61. Л.—М.: Гостоптехиздат, 1952. С. 122–199.
12. Чувашов Б. И., Черных В. В., Мизенс Л. И., Мизенс А. Г. Биостратиграфия пограничных живетско-франских отложений бассейна р. Чусовой // Ежегодник-2001. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2002. С. 3–9.
13. Boucot A. J. Evolution and extinction rate controls. Amsterdam, Oxford, New York: Elsevier, Scientific Publishing Company, 1975. 427 p.
14. Johnson J. G., Klapper G., Sandberg C. A. Devonian eustatic fluctuations in Euramerica // Geological Society of America Bulletin. 1985. V. 96. P. 567–587.
15. Johnson J. G., Sandberg C. A. Devonian eustatic events in the Western United States and their biostratigraphic responses // Devonian of the World. Calgary: Canadian Society of Petroleum Geologist, 1989. Memoir 14. V. 3. P. 171–178.