Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Биогеохимические особенности раковин брахиопод верхнего мела Северного Донбасса и их значение для систематики, фациального анализа и палеогеографических реконструкций

ВАК РФ 04.00.09, Палеонтология и стратиграфия

Автореферат диссертации по теме "Биогеохимические особенности раковин брахиопод верхнего мела Северного Донбасса и их значение для систематики, фациального анализа и палеогеографических реконструкций"

Ордена Ленина я Дружбы Народов Академия наук Украинской СОР Институт геологических наук

На правах рукописи

Путятин Михапл Михайлович

УЖ 564.3:551.782(477.В)

щогеожшеокие особенности раковин брахиопод верхнего мела северного донбасса и ж значение

хт адтлыгого анализа и

п шогкогрлетгкгстх ркчонотрущй

Опециа.тьчость 04.00.09. палеонтология я стратиграфия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералэгичеокит наук

Киев - 1990

Работа выполнена на кафедре геологии Харьковского . государственного университета им.A.M.Горького.

Научный руководитель - доктор га оло го-мя не рало гичо с ких наук, профессор, заслуженный деятель науки УССР В.П.Макридив

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогаческих наук, профессор, Н.А.Ясаманов (ШУ, Музей землеведения); кандидат геолого-минералогических наук А.В.Иванников (Институт геологических наук АН УССР, г.Киев)

Ведущая организация: Бакинский государственный университет ( НИЛ палеобиогеохимии)

' ? Р

Защита диссертации состоится " fS^^A-P 1990г. в " /5 чао. мин. на заседании Специализированного совета Д 016.54.01 при Институте геологических наук АН УССР.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГН АН УССР.

Сг О

Автореферат разослан У-^" ¿хл?Я<-■ ¡/Л 199¿'года.

Отзивы, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по адресу: 252054, Киев- 54, ул.Чкалова, 55-6, ИГН АН УССР, ученому секретарю спецсовета Д 016.54.01.

Ученый секретарь Специализированного совета В.Ю.Зосшовпч

кандидат геолого-минералогических наук

Введение

Исследования вещественного состава скелетных образований ныне живущих и вымерших беспозвоночных животных, первые попытка которых относятся е:дё к середине минувшего столетия, приобрели в нашем веке, под влиянием основополагающих идей В.И.Вернадского я его олижайшях последователей Я.В.Самойлова я А.П. Виноградова, довольно широкое распространение. Безусловно, важную роль в этом отношения -сыграло совершенствование ранее существовавши и особенно появление новых высокоточных фязако-химических методов.

■ Хотя история Армирования палеобиогеохимического направления насчитывает уже более 60 лет, многие её проблемы остаются ещё не решенными (Барсков, 1988), причем одним из путей их разработки следует считать дальнейшее накопление я глубокое ■

осмысление нового фактического материала.

Актуальность темы. Остатки брахяоггод, довольно часто встречающиеся в верхяемеловкх отложениях северной окраины Донецкого бассейна, обычно представлены хорошо сохранившимися раковинами, благодаря этому они хорошо изучены с морфологической, микроструктурной я систематической точек зрения 1Кац, 1967,1971, 1974; Кац, Худе некий, 1977; Хамышан,Колесников,Макрядян, 1982). К этому нуяно добавить, что вмешщие их толщи горных пород стратиграфически детально расчленены и сопоставлены с применением социального анализа (Бланк.Горбенко, 1965; Еганк, 1974, 1979; лванняков, 1971, 1980;. НаПдян, Кац, 1986). Это позволяет считать названные' ископаемые прекрасными объектами для палеобись геохамическах исследований и использования полученных данных' с целью решения многих актуальных теоретических и практических вопросов.

Следует подчеркнуть, что брахиоподы верхнего мела Север-

иого Доноасса до настоящего временя оставались почти не изучев-ннмя палеобиогеохимически. Исключение составляют лишь несколько видов из маастрихтского яруса, которые была исследованы Л.В.Ла-пчинской (1969-1973) с помощью спектрального анализа.

Цель и задачи исследований. Основная цель настоящей диссертации состоит в изучении вещественного состава раковин брахио-под из верхнемеловых отложений Северного Донбасса и использовании полученных данных для систематики этих организмов, выяснения физико-химических условий среды и накопления пород, заключающих остатки рассматриваемых ископаемых.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- выяснение минералогического и химического элементарного состава исследуемых раковин брахиопод, включая содержание С^^;

- выяснение характера и закономерностей вторичных изменений вещества этих раковин; ■

- выяснение закономерностей изменений палеосолености и да--леотемпературы позднемелового Северодонецкого морского бассейна;

- выяснение закономерностей изменений химического элементарного состава раковин в процессе их онтогенеза;

- выяснение закономерностей биогенного накопления химических элементов в веществе раковин в зависимости от их фациальной приуроченности и таксономической принадлежности.

Фактический материал и методика его исследований. В процессе работы над диссертацией были детально изучены 17 наиболее полных разрезов.верхнемеловых отложений в пределах северной окраины Донецкого бассейна, ограниченных на севере г.Хупянском, на западе г.Изюмом Харьковской области, на юге - г.Лутугино и на востоке - пос.Георгиевское Луганской области. В 16 из них были обнаружены и послойно собраны остатки брахиопод и образцы

эмещаюцих их пород.

Суммарно обработанная- коллекция насчитывает более 2800 раковин я 500 образцов горных порол.

Лабораторные исследования включали: количественный спектральный анализ - 820 раковин а 150 образцов вмещающих их порол; спектральный анализ методом пламенной Фотометрия - 96 раковин и 25 образцов пород; спектральный анализ методом просыпкд - 150 раковин и 50 образцов пород; рентгеновский анализ - 35 раковин; рентген-флуоресцентный анализ - 143 раковин я 76 образцов пород и определение ^0рГ> в восьми раковинах. В общей сложности перечисленным анализам были подвергнуты 1252 раковины, относящиеся к 36 видам, 19 родам, 10 семействам и четырем отрядам из обоих классов брахиопод и 301 образец вмещающих их горных пород в стратиграфическом интервале от сеноманокого до маастрихтского ярусов включительно, асе результаты проведенных анализов были обобщена с. помощью методов математической статистики.

Научная новизна. Настоящая диссертация представляет собой первую монографию по палеобиогеохимии брахиопод верхнего мела северной окраины Донецкого бассейна и одну из немногих работ, посвященных результатам исследований позднемеловых брахиопод в целом. Помимо этого, новым является использование широкого комплекса лабораторных физико-химических методов исследований неорганической и органической составляющих вещества раковин беззамковых и замковых брахиопод, в результате которых были установлены различия в содержании биогенных химических элементов.I в том числе CQor ) в раковинах на уровне различных таксонов, главным обоазом, отрядов и семейств, реке родов и видов; выявлены корреляцаошшо зависимости мезду содержанием химических элементов в раковинах и биосоциальными условиями их существования; определены закономерности изменения содержания ряда химических

элементов в веществе раковин в процессе их окремнения; выяснена динамика распределения химических элементов в течение жизненного цикла некоторых изученных видов брахдопод; дана оценка изменений палеосолености и палеотемпературы позднемелового О'е-веродонецкого морского бассейна.

Практическая ценность работы. Полученные результаты существенно дополняют и уточняют данные фацяалъного анализа и палеогеографических реконструкций условий осадконакопления и существования бентосных организмов в позднемеловом Северодонецком бассейне, полученные с помощью традиционных методов. Этим они способствуют повышению эффективности исследований истории геологического развития названного региона в течение позднемеловой эпохи, занимающих важное место в обобщении материалов детальной геологической съемки и прогнозирования поисков осадочных полезных ископаемых.

Результаты проведенных исследований имеют методическое значение и будут использованы в педагогическом процессе при чтении спецкурса "Учение о фациях и палеогеография".

Апробация работы. Диссертация написана в период пребывания соискателя в аспирантуре при кафедре геологии Харьковского госуниверситета им. А.М.Горького. Она является самостоятельным ■ разделом ваянейаей научно-исследовательской темы "Изучение вещественного состава и микроструктуры раковин мезозойских и кайнозойских моллюсков и Орахиопод и использование полученных данных для стратиграфии, (гениального анализа и палеогеографии", номер гос.регистрация 0186.0133561, разрабатываемо;! кафедрой геологии Х1У в соответствии с планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Минвуза УСиР, ч.Г/ - ведомственная тематика в комплексной межведомственной программе Мгшгео У^Р и Минвуза УССР "Прогноз", задание 02, раздел 02.04, а таете курируе-

мой Научным советом по проблеме "Пути и закономерности исторического развития животных и растительных организмов" при Отделении общей биологии АН ССОР.

Основные положения диссертации опубликованы в шести работах и доложены на семинаре молодых ученых в г.Харькове (лГ7,1985), на конференции молодых ученых в Институте геологических наук АН УССР (г.Киев, 1986;, на ежегодных научных чтениях, посвячен-них-памяти Д.Н,Соболева в г.Харькове (Х1У, 1984, 19!», 1987), на Всесоюзной школе' по брахиоподам и древнейшим организмам АН ССиР 1г.Красновидово, 1987), на X, XI, XIII сессиях Украинского палеонтологического общества (г.Канев, 1967; Яремча, 19Я8; Ни-колаевка, 1990), на Первой республиканской конференции по био-минврализации, посвященной памяти В.И.Вернадскому I.г.Луцк, 1988) я на Всесоюзном минералогическом семинаре "Конденсированное некристаллическое состояние вещества Земной корн" (г.Сыктывкар, 1989).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения, общим объемом 221 страница.Работа иллюстрирована 32 рисунками и I5 таблицами. Список литературы включает 192 наименования, в том числе 39 га иностранных языках, а приложении приведены 73 таблицы аналитических исследований.

Содержание работы. Первая глава посв.тцена основгам этапам

истории палеобиогеохимических исследований (на примере моллюсков и брахиопод). Во второй главе приведена стратиграфия верг.пе-меловых отложений. Северного Донбасса, их фзциально-палаогеогра-

фяческий анализ и стратиграфическое распространение брахиопод. 3 третьей главе дано описание фактического М1тернала и комплекса методов его исследований. В четвертой главе обобщены результаты проведенных исследований мине раж по го и химического состава

раковин брахиопод и вмещающих их вархнемеловых пород северной окраины Донецкого складчатого сооружения. Пятая глава посвящена вопросил вторичного (постседиментационного) окремненяя раковин брахиопод. 3 шестой главе приведены данные, отражающие зависимость химического элементарного состава раковин от систематической принадлежности брахиопод. Седьмая глава посвящена соде|>-

жанпю органического вещества (С„„_ ) в раковинах брахиопод. Во-

ирх •

сьмая, заключительная, глава посвящена интерпретации .результатов исследований вещественного состава раковин брахиопод для выяснения физико-химических параметров среды ях существования, а также расчленения и корреляции разрезов вмещающих пород.

Работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора, заслуженного деятеля наук УССР В.П.'(акридина, которому выражаю свою, глубокую благодарность.

Выражаю благодарность кандидату геолого-минералогических наук, доценту кафедры геологии ХГУ Ю.И.Капу, под руководством которого выполнен весь объем полевых работ, кандидату геолого-шнералогвческях наук, доценту этой кафедры Ю.А.Борисенко, оказавшему помощь в процессе обобщения результатов лабораторных исследований с применением методов математической статистики, а также кандидатам геолого-минералогичскях наук, старшим научным сотрудникам ЮТ ХГУ Л.В.Лапчинской и Л.И.Смысловой, содействовавшим выполнению спектрального анализа вещества раковин и вмещающих пород. Благодарю также всех сотрудников Лаборатории геохимических исследований кафедры геологии ХГУ, оказавших посильную помощь в оформлении настоящей диссертации.

Обоснование защищаемых положений

Положение первое Очень важным фактором, влияющим на распределение химических

элементов в ископаемых остатках скелетных организмов, является их разнообразные (постседаментацаошше) изменения.

При изучении раковин брахиопэд из верхненелэшх отлспеннй Северного Донбасса оказалось, что наиболее суместзеншгл из этих процессом явилось окремнение.

Окремнение ракоыин слоянып я разноооразно протекамчпй поо-цесс, выразиишятся з участии кремнезема а залечипапин тршмати-ческих повреждений и других дефектов ракоиин, иронакнэвенлч ого в вещество раковин по порам, замещения им органической матрицы и т.п.

Изучение наиболее окремнелых ракозин брахпопод маастрихтского рода СагпеИ;1гуг1з из фаций прибранного мелководья показало, что содержание кремния в них колеблется в очень широких пределах от 1,0 % до 14,0 %. При этом оказывается,что брюшная створка окремнена сильнее спинной, а примакушечные части обеих створок -сильнее их передних частей. Это коррелятивно сказывается па распределении в веществе раковин и других химических элементов.

Данное явление объясняется, во-первых, якорным способом прикрепления карнетприсов с опорой на брюшную створку и, следовательно, лесным её контактом с субстратом и, во-вторых, интенсивным замещением органической матрицы раковин кремнеземом после гибели организма.

В данной работе внимание сосредоточено на замещении органической матрицы кремнеземом и проникновением его, таким образом, в меккристаллитное пространство раковины (Голубев, 1988).

Понятно, что органическая матрица более развита и лучше сохраняется в более толстостепных прямакутечных частях обеих створок раковин, которые, соответственно, оказываются и более окремнелыми. В тонкостенных же частях створок раковин органическая матрипа в большей степени подвержена воздействию внешних

разрушающих факторов, поэтому рассматриваемый наш процеос окра-мнения здесь менее характерен.

Более окремнелые раковины и их части обеднены яелвзом, магнием, марганцем, в меньшей степени бором, стронцием и медью, но обогащены алюминием, который по-видимому, монет изоморфно замещать кремний. Разница в содержании перечисленных элементов сильно ок^емненных раковин и их частей достигает двух-пятя раз по сравнению с малоокремненныма раковинами и их фрагментами.

Из сказанного следует, что при использовании данных палеобиогеохимических исследований скелетных остатков бентосных морских организмов для решения вопросов палеоэкологии, систематики, палеогеографии и других, необходимо учитывать степень и неравномерность их окремнения.

Эмпирическим путем установлено, что при концентрации кремнезема, составляющей менее 5 %, содержание других элементов практически почти не подвержено влиянию данного вторичного процесса. Поэтому результаты исследований химического элементарного состава таких ископаемых могут быть непосредственно, без внесения поправок, применены в дальнейшей работе.

Положение второе

Для определения наличия органического вещества в исследуемых раковинах замковых брахиопод с помощью объемного баритового метода определялось содержание Сор1Ч.

Было установлено, что 0ОрГ в различных количествах имеется во всех анализируемых раковинах. Наименьшее его содержание (0,23".) зафиксировано в раковинах из родов Суо1о№уг1а . и ТвгеЬг1гоа^а, приуроченных к сеноманским песчано-гравийным отложениям прибрежного мелководья. Наиболее же высоким содержанием органического углерода (0,66 %) ХЗРПКТНРИЗУПТСЯ раКОВИИЫ СагпеНЖугХа из

кампаяских мело-мергелмж я маастрихтских песчано-глзуконито-вых отложений сублиторали. Таким образом, среднее содерганяе С0рГ во всех изученных нами раковинах составило 0,44

Лот я в нашем распоряжении имеется небольшое количество анализов, нельзя не обратить внимания на то, что содержание С0рГ в раковинах замковых брахиспод верхнего мела Северного Донбасса в общем не расходятся с литературными данными о среднем содержании органического вещества в карбонатных скелетах мезозойских организмах а вмещающих их породах Русской платформы, которое по Н.Б.Вассоевичу (1973) составляет 0,47 %.

Сопоставление содержания Сорг> и другая химических элементов в изученных раковинах в'*явило очень слабую корреляционную связь этих показателей.

Положение третье

Биогеохимические методы палеогаломегряческого анализа древних морских бассейнов основываются на vcтoйчявш: корреляциях медду содержанием марганца, магния и некоторых других химических элементов в водной среде и скелетных образования* существовавших в ней безпозвоночных организмов.

Для определения палеосоленостп позднвмелового Сезеродопец-кого морского бассейна был использован эмпирический метод множественной регрессии, предложенный Ракером. и Взлентайгом (йакег , Уа1ег^т , 1951) и успешно олробиропанний в несколько измененном вида В.А.Захаровым и Я.Н.Радостевым (1975),

В связи с тем, что наши предшественники прибегли к актуали-стическому подходу а получила возможность судить о количественной оценке палеосолености древних морских водоемов, мы вынучденн ограничиться качественной её оцпшгоЯ. С этой целью были учтены данные о содертанли натрия, магния, стронция и марганца во всех

! Ярус и >> £ Литологи-ческий состав и органические остатки Индекс

МААСТРИХТСКИЙ верхний О -«гг; Кгт4

О

-б: '' ^

ж г 1 КдГП!

о 5 верхний д » ЙВ * ° х=Ьх Кгк™1

ТУРОНСНИЙ верхний

Л

в верхний -г—Г <Ф

СЕНОМАНСКИ средний г 0^=2=;

нижний 6 / * •'• •• •■ и и 1- V ■' .".'. 'Д V - •. ° Ка5,

График изменения зависимости содержания На, Мд, Бг и Мп в раковинах позднемеловых брахиопод Северного Донбасса

г" < ■ I > II > I I

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3

Рис. 1 12

анализированных раковинах 28 видов замковых брзхиопод из сено-маноких, туронских, кампанских и маастрихтских отлояеняй и подсчитаны их отношения по эмпирической формуле На /гg + 3r i мп .

Построенная кривая, приведенная на рис. I, свидетельствует о том, что в раннем и среднем сеноманв соленость Северодонатщо-' 14) моря была попиленной, в позднем сэномапе oía возросла, а в течете туронско-кампанского веков, а также раннемэастрихтсмго времени остаъалась неизменной, судя по палеонтологическим нашим - нормальной морской; наконец, в позднем Маастрихте она испытывала некоторое понижение.

Приведенные данные качественных палеогалометрических исследований не расходятся о результатами традиционного давдального анализа (Савчинская, 1982), но существенно его дополняют.

Положение четвертое

Палеобиогеохимия располагает рядом эмпирических методов палеотемпературного анализа древних морских бассейнов. Нами из них был использован метод са /щ отношений, разработанный А.В.Хабаковнм и Т.С.Верлигам (1966), получивший дальнейшее развитие в работах К.М.Султанова (1979), Н.А.Ясаманона(19б9) , Е.Н. Краснова,Л.А.Поздняковой (1982) я др.

Известно, что содержание магния ь скелетах брэхяопод и других морских организмов зависит не только от теипературы бассейна, но также от его солености, минеральной фазы скелчтообраз?р--щего карбоната кальция и некоторых других факторов.

Данные о палеосо лености позднемелового Севе рода непкого морского бассейна приведены в предыдущем параграфе.

Рентгеноструктурннми исследованиями раковин замковых брап-опод Carnelthyris aueoloa dcnetzlnna Knta 1974 , на примере ко-TODfrc приведен палеотемпзратурннй анализ, был поптяорчлоп тп.тт.-

патовый ях состав. Это позволяло ограничиться прослеживанием динамики изменений содержания магния в обеих створках раковин названного подвида.

Пробы в теле раковин отбирались с помощью бормашины аналогично бороздовому опробованию параллельно линиям нарастания створок. Для выяснения количественных показателей палеотемпера-тур Пыла использована эмпирическая формула Л.А.Дорофеевой .* Т°0 * 28+ 0,06 (Са/м8 ).

При оообдании полученных результатов оказалось, что распределение магния в последовательно отобранных пробах от макушки К переднему краю раковин, т.е. в направлении их роста испытывает периодические изменения; участки с повышенным содержанием этого • элемента сменяются участками его пониженным содержанием. Это явление несомненно ооусловленно сезонными колебаниями температурного режима бассейна, причем повышенное содержание магния соответствует более теплому, летнему времени года, а пониженное - более холодному зимнему ( рис.2 ).

Утя вариации в содержании магния сопровождаются изменениями содержания других химических элементов, особенно металлов, что связано с сезонными колебаниями растворяющей способности морских вод.

Средняя температура среды обитания подвида СагпеИ;>гуг1з виес1са <1о1^г1апа и Других, существовавших одновременно

с ним позднакампанских видов составила 23* 0,6 °С.

Подсчет количества пиков повышенного я пониженного содержания магния в построенной кривой позволяет установить продолжительность жизни зрелых экземпляров данного подвида, которая равнялась примерно пяти годам.

Положение пятое

Весьма важным фактором, влияющим на распределение химичес-14

Возрастные изменения содержания магния в последовательных слоях госта раковин СагпеЗЛЬуг 13 зиес1ка <1опе121ала У&Ьг

Схема бороздового опробо- Динамика содержа- Ширина слоя сезонного

эания раковины ния М9 по слоям каюастания гаковину в ш

сезонного нарастания раковины в %

Рис.2

ких элементов в скелетах морских организмов, являются условия среды ах обитания.

Для сравнительной оценки накопления различных химических элементов в исследуемых раковинах брахиопод в зависимости от влияняя внешней среда были изучены маастрихтские виды из рода еагпе1«1уг18 , приуроченные как к фациям гравийной и песчано-грачийной литорали и верхней части сублиторали, так и к фациям фор&чянифврово-кокколитовых .илов, удаленной от берега области открытого моря.

Изученные представители рола Сагпе1гьуг1е , позволили установить, что раковины из фаций гравийной литорали характеризуются повышенным (до 10-20 $) содержанием железа, марганца, стронция и алюминия, по сравнению с раковинами из фаций песч£.-«>-гравийной литорали и верхней части сублиторали, но на 10-20 % меньшим содержанием натрия и магния. В то же время раковины из рассматриваемых выше фаций прибранного мелководья в значительно большей степени обогащены железом, марганцем, стронцием и бором я в несколько меньшей степени медью, титаном и ванадием по сравнению с раковинами из фаций фораминиферово-кокколитовых илов области открытого моря. Последние же, в свою очередь, характеризуются значительно более высоким содержанием натрия и алюминия.

Колебания в содержании магния и натрия в раковинах брахиопод из фаций гравийной и песчано-гравийной литорали связаны, вероятно, с неустойчивым солевым режимом прибрежной части бассейна в связи с стоком пресных вод о суши. Влиянием последнего объясняется также повышенное содержание в этих раковинах большинства других химических элементов. При этом источником поступления железа, марганца, алшиняя, титана, ванадия и некоторых других элементов могли быть верхнепалеозойские карбонатно-террягвюшв породы Донецкого складчатого сооружения, а меди, стронция и бора

- хемогенянэ пермские и, может быть, частично триасовые отложения.

Положение шестое

Сопоставление результатов биогеохимических исследований всех изученных нами раковин брахиопод позволяло разделать их на четыре крупные группы, соответсвующив ращу отрядов.

К первой группе относится отряд Craniida из класса беззамковых брахиопод' . Раковины его характеризуются повышенным, по сравнению со всеми изученными группами, содержанием магния ■ (Ц6 %), титана (0,07 %), свинца (0,0014 %) я бора (0,06 Я) и пониженным содержанием стронция (0,02 %), хрома (0,0009 %), пл-келя (0,0007 %), кремния (0,3 %) и алюминия (0,2 %).

Все последующие группы охватывают уже представителей замковых брахиопод.

Ко второй группе принадлежит отряд Hhynchonelllda , в раковинах которого зафиксировано повыше pros содержание натрия (0,2 %), хрома (0,0015 %), никеля (0,0013 "Î) и алюминия (0,5 i), я пониженное - магния (0,5 %), марганца (0,055 t), циркония (0,0021 %) и свинца (0,00075 %).

В третью группу входит отряд flarebratulida , характеризующийся наиболее высоким, среди нсех изученных нами брахиопод содержанием в веществе раковин стронция (0,Г %), меди (0,0015 "), железа 10,6 %), кремния ^ 1,4 %), ванадия (0,0018 *?) и кобальта (0,0008 %), и довольно низким - натрия (0,03 %), никеля (0,CJI %) хрома (0,0009 алшиняя (0,19 %).

Наконец, четвертая группа представлена отрядом Centrone-llida , раяовпнн которого характеризуются пониженным содержанием большинства упоминавшихся вше элементов: железа (0,25 "?), кремния (0,6 î), натрия (0,025 %), мрдя (0,0105 ?,), титана

10,032 %), никеля (0,0008 %), хрома (0,0008 %) я др., но несколько оолев высоким содержанием алюминия (0,8 %).

Таким оорагом, специфичность химического элементарного состава раковин, относящихся к разным отрядам брахиопод, оказывается достаточно очевидной , не вызывающей сомнений.

Для оценки геохимических различий в ранге семейств наш были проанализированы раковины из отряда Terebratulida . При этом установлено, что наиболее четкие отличия на указанном уровне проявляются в содержании стронция, магния, железа, кремния, титана, никеля, оора, меди я циркония. Так наиболее высокое содержание стронция (0,174 %), магния (0,99 %), железа (0,72 %), кремния (2,1 %), никеля (0,0017 %) и меди (0,0016 S) оказалось характерным для представителей семейства Те rebrate lüdae . В то не время содержания этих элементов в раковинах из семейства Солее llo thyrididae достигает наигленьших значений. Пониженным содержанием стронция (0,03 %), магния(0,5 %), алюминия (0,03 %), бора (0,005 %) а меди (0,0005 %) характеризуются представители семейства Arouatothyrldidae , а В раковинах Dallinidae содержание этих элементов существенно более высокое.

Отсюда следует, что различия в содержании перечисленных химических элементов свидетельствует о существовании биогеохимической специфичности рассматриваемых семейств.

Среди представителей семейства iferebratulidae наиболее контрастные биогеохимические различия прослежены у родов ТегеЪга-tule , Carneithyris и Capillithyris .

Раковины Те rebrat ula характеризуются повышенным содержанием железа (0,72 %) и кремния (1,3 %), а Capliiithyria - бора (0,02 %) и циркония (0,004 %). В то же время раковины Capillithyris отмечаются пониженным содержанием стронция (0,043 %), железа (0,25 %), марганца (0,041 %) и титана (0,016 %). Ракови-

ны же Carneithyris отмечаются наиболее высоким содержанием стронция (0,15 %) и наиболее низким - меда (0,001 ¡1), бора (0,003 i), кремния (0,4 %), ванадия (0,0018 Зместе с тем биогеохимичес-кае различия раковин других родов теребратулид ( Recthythyria , Chatwinothyria ) выглядят менее отчетливо и нередко носят веро-ятносткый характер.

Беззашовне Орахиоповд, относящиеся к родам Jsoorania я Danaorania из семейства Craniidae не имеют аналогов среди всех замковых брахиопод по содержанию в раковинах магния, достигающего 1,5-1,7 %.

Сопоставление элементарного химического состава раковин на уровне видов было проведено на примере представителей рода Carne ithyris . Оказалось, что наиболее контрастными выглядят различия видов по содержанию в раковинах кремния, магния, стронция и марганца я в меньшей степени бора, титана и кобальта. Так, в раковинах с. graciiis( sahni ) содеояание кремнезема, магния и марганца оказалось наиболее высоким (соответственно 1,7 %; 0,161; 0,09 %), а раковинах С.carnea ( Sow} ях содержание ниже более чем в 3-4 раза.

При изучении всех названных выше видов отчетливо зафиксирована обратная зависимость в содержаниях магния и стронция. Например, при сравнительно высоком содержании магния в раковинах с. ovata Katz составляющем 0,4 %, содержание стронция всего 0,15 %, тогда как у вида с. aubovaüa Katz эти показатели выглядят существенно иначе: магния 0,36 стронция 0,CPI 1.

Таким образом биогеохямическая специфичность прослеживается в составе раковин брахиопод на всех таксономических уровнях. Особенно контрастной она оказывается на уровнях крупных таксонов -отрядов и семейств. Менее отчетливы биогеохлмическае отличия я ранге родов и видов, где они (особенно нч видовом уровня) лногдо

находятся в пределах ошибки анализов и, следовательно, носят вероятностный характер.

Заключение

выполненный комплекс исследований химического состава раковин брахиопод верхнего мела Северного Донбасса дает основания для следующих выводов.

1. Замещение органической матрицы кремнеземом охватывало раковину не одновременно, а распространялось постепенно, от макушки к переднему краю и в большей степени присуще брюшной створке, чем спинной. Это оказывало существенное влияние на характер распределения химических элементов как в раковине в целом, так я в отдельных её частях.

Установлено, что более окремнелые раковины и их части обеднены магнием, железом и марганцем, в меньшей степени стронцием, бором я медью, но одновременно обогащены алюминием, который может изоморфно замещать кремний. При этом разница в содержании названных элементов достигает 2-5 раз по сравнению с менее окре-мнелыми раковинами и их фрагментами. Однако при окремнении, сос-тавлянщм менее пяти процентов, содержание других элементов практически не подвержено его влиянию и полученные данные о химическом элементарном составе раковин брахиопод могут быть использованы для палеоэкологических и палеогеографических реконструкций.

2. Впервые установлено, что остатки органического вещества (С0рГ ) содержатся во всех изученных раковинах брахиопод из сено-манских, туронских, кампанских и маастрихтских отложений Северного Донбасса в пределах от 0,23 % до 0,66 %.

Сопоставление содержания органического вещества и химических элементов в раковинах брахиопод выявило очень слабую связь этих показателей.

Содержание С в ископаемых раковинах брэхиопод в зяачи-тельной мере определяется условиями я степенью их фсоилззапии, которая сопровождалась дублением и обугливанием органической матрицы, тем самым повышавшим её химическую устойчивость. При этом среднее содержание органического вещества в изученных раковинах, составляющее в среднем 0,44 %, не расходится с данными о его среднем содержания в карбонатных скелетах различных мезозэйо-ких беспозвоночных организмов я вмещащих их пород Русской платформы, которое по Н.Н.Ваосоевичу (1973), составляет 0,47 %.

3. Впервые расчетным пттем с использованием эмпирической формулы Л.А.Дорофеевой Т °С = 2Б * 0,066 (Са / ) установлено, что температура позднемеловэго Северодонецкого морского бассейна в котором обитали изученные братиоподы подвида_ Сагпе1гьуг1в

аиео!са <1о^г1апа&12, составила порядка 23 ± 0,6 °С, а время их жизни зрелых особей около пяти лет.

Распределение магния в кальцятовнх раковинах брахиопод от макушки к переднему краю периодически изменяются: участки повышенного его содержания сменяются участками пониженного содержания, что обусловлено сезонными колебаниями температурного режима бассейна. Аналогично магнию поведение и ряда других элементов, в особенности металлов.

4. Применение метода множественной регрессии с использованием аддитивных показателей позволило дать качественную оценку солености поздяемелового Северодопепкого морского бассейна.

Впервые по биогеохимическим данным установлено, что в раннем а среднем сеномане соленость морокого бассейна была пониженной. В позднем сеномане она повысилась до нормально морокой и оставалась на этом уровне до раннемаастрихтского враленй включительно. В позднем Маастрихте произошло некоторое его оирропр-ние.

Сопоставление полученных данных с результатами традиционных фацяальных исследований (Савчпнская, 1982) свидетельствуют об их совпадении. Следовательно, можно утверждать, что применение палеобиогеохимических методов для определения палеосоленос-ти бассейна, в особенности в комплексе с другими методами фа-циального анализа, целесообразно.

5. Установлено, что раковины из рода Сагпе1гьуг1в , приуро-чешше в маастрихтском веке к фациям гравийной литорали, характеризуются повышенным содержанием марганца, стронция, алшиния

и железа, но меньшим содержаняем натрия и магния по сравнению с раковинами из фаций песчано-гравийной и песчаной литорали. В то же время раковины из фаций гравийной и песчано-гравийной литорали и верхнеЗ части субллтораля в целом в большей степени обогащены магнием, стронцием, марганцем и железой по сравнению о раковинами из фаций фораминиферово-кокколитовых ялов, у которых содержание натрия и алюминия наиболее высокое.

Изменения в содержании магния и натрия в раковинах из фаций гравийной и песчано-гравийной литорали связано с изменениями солености прибрежной части бассейна, а накопление магния, кроме того, контролировалось температурным фтором.

Повышенное содержание большинства других химических элементов в раковинах яз фаций области прибрежного мелководья объясняется влиянием берегового стока. При этом источником поступления марганца, железа, алюминия, титана, ванадия и других элементов могли быть карбонатно-терригенныа, а бора, стронция, бария я частично меди - хемогенные верхнепалеозойо^ие породы Донецкого складчатого сооружения.

6. Установлено, что различия в микроэлементном-составе изученных раковин брахиопод существуют на всех таксономических уровнях. Наиболее отчетливо они проявляются в ранге отрядов и в

несколько меньшей степени - в ранге семейств. Геохимические особенности родового и особенно видового рангов носит в значительной мере вероятностный характер, так как точность полученных аналитических данных обычно находятся в пределах ошибки анализа. Поэтому при современном состоянии имеющейся приборной базы определять конкретные показатели геохимической родо- и видоспечиличности раковин брахиопод представляется затруднительным, хотя объективность их существования вряд ли вызывает сомнения.

Опубликованные работы по теме'диссертации

X. Палеогядрохимические аспекты биогенного накопления химических элементов (на примере раннемэастрихтских брахиопод)// йестн. Харьк. ун-та. - Харьков: Изд-во ХГУ, 1986, И 283,; с.73-74 (совместно с Ю.'Л.Канем).

2. К вопросу о биохимических особенностях ракован поздне-меловых брахиопод Северного Донбасса // Веатн. Харьк. уп-та.-Харьков: 'Лзд-во ХГ/, 1988, № 325, с.70-73.

3. 0 ранних стадиях окремнения кальцятових раковян//Теэясы I рвсггубл. кон^ер.(выездная сессия украинского минералогического об-ва) по биомянералогия, посвященная 125-лвтяю В.И.Вернадского, АН СССР, АН Уо'СР. Луцк, 1988, с.24-25 (совместно с Ю.А.Ворпсенко)

4.0кремнелые палеонтологические остатки как объекты бкогео-хамического изучения//Тезисы докл. Всес.минералог, семинара "Конденсированное некристаллическое состояние вещества Земной коры" Коми научн.центр УрО АН СССР. Сыктывкар, 1989,0.131-132 (совместно с Ю.А'.Борисенко).

5. Особенности окремнения раковин ископаемых брахяопод//Со&-ремонное состояние и основные направления изучения брахиопод. доклад 3 Всес. школа. МожаЙск(Красновидово), 1966, 11-17 дек., Т.1; Палеонтологический ин-т АН СССР. М., 1989, с.129-134. Деп. в ЗЛНШ 29.05.89., 3536-В89.

6. К вопросу о содержании органического вещества в раковинах замковых брахиопод из верхнего мела Северного Донбасса// Веотн. Харьк. ун-та. - Харьков: Изд-во "Основа" Х1У, 1990, № 345 , 0.89-92.