Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Древнейшие гелиолитиды: морфология, эволюция и биостратиграфическое значение

ВАК РФ 25.00.02, Палеонтология и стратиграфия

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Оспанова, Нарима Каженовна, Душанбе

Академия наук Республики Таджикистан Институт геологии, сейсмостойкого строительства и сейсмологии

На правах рукописи

05201351934

ОСПАНОВА НАРИМА КАЖЕНОВНА

ДРЕВНЕЙШИЕ ГЕЛИОЛИТИДЫ: МОРФОЛОГИЯ, ЭВОЛЮЦИЯ И БИОСТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ (НА ПРИМЕРЕ ЮЖНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ)

ТОМ 1

25.00.02 - палеонтология и стратиграфия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук

Душанбе 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................4

Глава 1. МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУППЫ.......................13

1.1. Терминология.....................................................................................................13

1.2. Общий план строения колоний........................................................................15

1.2.1. Развитие колоний гелиолитид....................................................................15

1.2.2. Почкование в колониях гелиолитид..........................................................20

1.3. Кораллиты..........................................................................................................34

1.3.1. Осевые образования....................................................................................34

1.3.2. Септы и их модификации...........................................................................37

1.3.3. Складчатость полостей кораллитов...........................................................42

1.4. Цененхима..........................................................................................................46

1.5. Структура скелетной ткани гелиолитид.........................................................60

Глава 2. АСПЕКТЫ СРАВНИТЕЛЬНОЙ МОРФОЛОГИИ ГЕЛИОЛИТИД

С ОСНОВНЫМИ ГРУППАМИ КОРАЛЛОВ ПАЛЕОЗОЯ...................................73

2.1. Классификация признаков................................................................................73

2.2. Осевые образования..........................................................................................77

2.3. Септы..................................................................................................................82

2.3.1. Количественный аспект..............................................................................82

2.3.2. Микроструктурный аспект.........................................................................85

2.3.3. Морфообразовательный аспект.................................................................86

2.3.4. Генетический аспект...................................................................................87

2.3.5. Таксономический аспект............................................................................87

2.4. Стенные поры....................................................................................................93

2.5. Цененхимальные образования.......................................................................106

2.5.1. Трубчатая цененхима представителей подотряда Syringoporina..........107

2.5.2. Пластинчатая цененхима Thecostegitidae и Sarcinulidae.......................107

2.5.3. Губчатая цененхима Lyopora favosa и Cleistopora.................................108

2.5.4. Плёночная цененхима...............................................................................108

2.6. Кратность четырём..........................................................................................118

2.7. О природе хететид...........................................................................................126

2.8. Результаты обзора комплекса основных морфологических признаков

кораллов палеозоя...................................................................................................135

Глава 3. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТОЧЕК ЗРЕНИЯ НА ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ПУТИ МОРФОГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ГЕЛИОЛИТИД.................140

3.1. Концепция лихенариоидного происхождения гелиолитид.........................140

3.2. Концепция бесскелетного происхождения гелиолитид..............................144

3.3. Пути морфогенетического развития гелиолитид.........................................147

3.4. Возникновение основных скелетообразующих групп кораллов................158

3.4.1. Краткий обзор различных точек зрения на происхождение палеозойских кораллов.......................................................................................158

3.4.2. Возникновение скелетостроящих групп кораллов способом педоморфоза.........................................................................................................163

Глава 4. О СИСТЕМЕ ГЕЛИОЛИТИД...................................................................176

4.1. О ранге группы и основах классификации...................................................176

4.2. «Система гелиолитоидей» О.Б.Бондаренко..................................................177

4.3. О непротиворечивости системы....................................................................182

4.4. Критерии выделения таксонов, использованные автором..........................185

4.5. Теоретические предпосылки создания систем.............................................194

Глава 5. БИОСТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИЗУЧЕННЫХ ГЕЛИОЛИТИД..........................................................................................................201

5.1. Общая биостратиграфическая характеристика гелиолитид ордовика.......201

5.2. О возрасте местных подразделений ордовика..............................................203

5.3. Комплексы и распространение гелиолитид..................................................208

5.4. Интерпретация возраста чашманкалонских, арчалыкских и минкучарских слоев...............................................................................................216

5.5. Изменчивость гелиолитид региона на примере вида Propora speciosa......223

5.5.1. Классификация типов изменчивости.......................................................223

5.5.2. Изменчивость Propora speciosa (Billings)...............................................225

5.6. Биостратиграфическая характеристика изученных гелиолитид................230

ЛИТЕРАТУРА...........................................................................................................237

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В определении возраста карбонатных отложений палеозоя Южного Тянь-Шаня кораллы занимают ведущее место из-за их многочисленности в разрезах, а также широкого географического и стратиграфического распространения. Гелиолитиды вместе с ругозами и табулятами составляют одну из трёх основных скелетостроящих групп кораллов палеозоя, которая до работ автора оставалась наименее изученной в регионе. Вместе с тем несомненная стратиграфическая ценность гелиолитид видна из того, что в ряде случаев они дают более точный возраст вмещающих отложений как группа, характеризовавшаяся большей требовательностью к условиям окружающей среды по сравнению с табулятами и ругозами.

Проведённый нами (Оспанова, 2005а) анализ данных о возрасте стратиграфических подразделений ордовика Зеравшано-Гиссарской горной области приводит к парадоксальному выводу, что в понимании возраста и объёма практически ни по одному из них нет единства мнений. В сложившейся ситуации важны учёт всех фактических данных и анализ возможно большего числа фаунистических групп. Изучение гелиолитид может помочь в решении спорных вопросов по границе ордовика и силура и других стратиграфических подразделений. Следует также отметить недостаток работ по изучению изменчивости кораллов Средней Азии. Список видов, достигающий ста наименований только для верхнеордовикских отложений Зеравшано-Гиссарской горной области (Сладковская, 1987), заставляет предполагать, что среди них много синонимов и систематический состав кораллов требует пересмотра.

Гелиолитиды являются удобным объектом для выяснения закономерностей эволюции как группа, просуществовавшая менее продолжительный по сравнению с другими кораллами период (верхний ордовик - средний девон включительно). Между тем систематическое положение гелиолитид, их ранг и генезис до сих пор служат предметом дискуссии, это показывает насущную необходимость их детального изучения. Выполнявшаяся (с 2005 по 2010 гг.) в лаборатории палеонтологии и стратиграфии ИГССС АН РТ, где работает автор, тема «Палеобиоразно-

образие фанерозоя Таджикистана» также показываует актуальность работы, так как в ней отображено разнообразие древнейших гелиолитид Южного Тянь-Шаня.

Цель и задачи исследования. Цель предлагаемой работы состоит в том, чтобы на основании детального изучения древнейших гелиолитид Южного Тянь-Шаня и сравнения их с основными скелетостроящими группами кораллов палеозоя выявить закономерности развития и происхождение группы и выяснить биостратиграфическое значение.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) изучить морфологию и установить таксономический состав гелиолитид верхнего ордовика Центрального Таджикистана и сопредельной (Юго-Восточный Узбекистан) территории, где находятся стратотипические для данного региона разрезы верхнего ордовика;

2) на основании имеющегося фактического материала выявить пределы изменчивости видов и составить список синонимов;

3) проследить основные тенденции развития в пределах отряда гелиолитид и выяснить таксономическое значение признаков;

4) на основании сравнения морфологии гелиолитид с морфологией других кораллов палеозоя определить место гелиолитид в общей системе основных ске-летообразующих групп кораллов;

5) для выяснения биостратиграфического значения установить послойную последовательность комплексов древнейших гелиолитид региона в разрезах и сравнить их с комплексами из других областей.

Объект исследования - древнейшие гелиолитиды Южного Тянь-Шаня и сопутствующие им группы палеозойских кораллов (табуляты и ругозы).

Фактическая основа и методы исследований. Работа отражает результаты 35-летних исследований автора. В основу работы положен фактический материал, собранный автором по Центральному Таджикистану, Юго-Восточному и Южному Узбекистану во время выездов на полевые работы (1976, 1978 - 1980, 1985, 1986 и др.), а также коллекции гелиолитид, собранные таджикскими геологами (начиная с 1957 года) и переданные автору для изучения доктором reo лого-

минералогических наук, профессором |В. Л. Лелешусом]. Автор знакомился с коллекциями гелиолитид и некоторых табулят в ПГО «Южказгеология» (Алма-Ата, 1979), Институте геологии АН Эстонской ССР (Таллинн, 1985), ЦНИГР-музее им. Ф.Н.Чернышёва, в музее ВНИГРИ и музее кафедры исторической геологии ЛГУ (Ленинград, 1986), в Китабском Государственном геологическом заповеднике (1986-1987), музее ПГО «Уралгеология» (Свердловск, 1988, 1991), в ОАО «Регио-налгеология» (Ташкент, 2008). В общей сложности просмотрено и изучено не менее 8000-10000 шлифов. Часть шлифов, описание которых приводится в работе, была перефотографирована из коллекций других регионов (Прибалтика, Казахстан, Алтай) Б.С.Погребовым, а также любезно передана автору для изучения кандидатом геолого-минералогических наук О.В.Сосновской (п-ов Таймыр).

При описании разрезов производился послойный отбор всех найденных колоний гелиолитид. При расшлифовке материала использовалась методика ориентированных срезов, которая заключается в том, чтобы серией срезов охватить все участки колонии, которые могут отличаться между собой по строению: основание колонии, зрелые стадии роста, центр, периферию. Для этого мною сначала непосредственно на полипняке фломастером производилась в шлифовальной мастерской разметка, и лишь после этого материал подвергался распиловке. Продольные срезы пересекали всю колонию от основания вверх, количество поперечных срезов с одной колонии не лимитировалось и определялось её размерами. Расшлифо-вывался весь имевшийся в наличии каменный материал, чтобы в дальнейшем при микроскопическом изучении по возможности получить полную картину изменчивости. Микроскопическое изучение производилось с помощью бинокулярной лупы МБС-9. Фотографирование шлифов осуществлялось при 10-кратном увеличении, которое автор считает оптимальным для изучения морфологии гелиолитид. Широко практиковавшееся ранее 4-х - 5-кратное, а то и 2-хкратное увеличение изображений гелиолитид не даёт представления о деталях строения скелета и сильно затрудняет работу с ними. При необходимости отобразить интересующие детали строения производилось 15, - 20 - и 40-кратное увеличение изображений гелиолитид.

Научная новизна работы. В результате проведённых исследований получены интересные новые данные по морфологии, систематике и эволюции ге-лиолитид и некоторых других групп палеозойских кораллов, а также по изменчивости гелиолитид.

Новые данные в области морфологии гелиолитид касаются специфики развития колоний гелиолитид и механизма ценосаркального почкования и помогают полнее понять биологию этой группы ископаемых кораллов. Конкретизировано применение термина «автотомия» в отношении гелиолитид, и впервые показано широкое развитие процессов автотомии у позднеордовикских и силурийских гелиолитид Южного Тянь-Шаня. Впервые выделено четыре типа продольной складчатости полостей кораллитов гелиолитид (волновой, септатный, автото-мический и цененхимозависимый). Предложена новая трактовка макроструктуры и детализирована макроструктурно-текстурная характеристика скелета гелиолитид. Введён ряд новых терминов, более полно раскрывающих особенности морфологии гелиолитид. Впервые произведено комплексное сравнение морфологии гелиолитид с морфологией табулят и ругоз с позиций концепции суммы общих признаков. Впервые обращено внимание на такую интегральную характеристику палеозойских кораллов, как кратность тех или иных признаков четырём, на де-синхронизацию изменчивости взаимосвязанных признаков и др. Впервые показано многообразие путей возникновения цененхимы в разных группах палеозойских кораллов.

Новые результаты морфологических исследований приводят к новым доказательствам и построениям в систематике. Складчатость полостей кораллитов гелиолитид как дополнительный диагностический признак использована при уточнении систематического положения отдельных таксонов. Анализ способов возникновения цененхимальных структур у палеозойских кораллов даёт возможность получить новые доказательства самостоятельности гелиолитид и хализитин и их независимости друг от друга. Прослеживание динамики развития признаков табулят позволяет взглянуть на природу хететид с новых позиций и рассматривать их как акромикрические формы табулят. Обосновано выделение нового подкласса Ра1еозс1егосога11а Оэрапоуа, 2007. Для соблюдения требований непротиво-

речивости системы гелиолитид предложено правило соподчинительного (иерархического) контроля.

Приведены новые данные по эволюции и филогении гелиолитид. Обоснована версия происхождения основных скелетообразующих групп палеозойских кораллов способом педоморфоза, увязывающая между собой морфологический и геохронологический аспекты, которые до работ автора не находили своего объяснения. Предложена новая схема эволюции гелиолитид. На основании детального рассмотрения возникновения сирингопороидного габитуса колоний табулят и генезиса пористости представлены новые филогенетические данные о становлении подотрядов Syringoporina и Favositina.

Впервые из среднеазиатского региона изучена изменчивость таких видов гелиолитид, как Propora speciosa, Vorupora exigua, Acdalina asiatica.

Выявлены комплексы гелиолитид чашманкалонских, минкучарских и арча-лыкских слоев. Изучение древнейших гелиолитид Южного Тянь-Шаня позволяет более обоснованно подходить к решению вопроса о положении границы между ордовиком и силуром и проводить её не по подошве, а по кровле минкучарских слоев. Также автором на основании анализа комплексов гелиолитид обосновывается присутствие в регионе отложений среднего ашгилла и предлагается трёхчленное деление ашгильского яруса в изучаемом регионе.

В работе описаны 68 таксонов (от вида до подкласса), описание снабжено 52 таблицами. Автором установлены два новых подкласса (один описан), 6 семейств, 18 родов и 17 видов (из них два вида и два рода - совместно с В.Л.Лелешусом).

Практическое значение. Материалы работы автора использованы при составлении ряда научных отчётов (см. список неопубликованной литературы) и включены в монографические сводки «Атлас ископаемой фауны и флоры Таджикистана. Ордовик. Силур. Девон» (том 1, 1991) и «Стратиграфический словарь фанерозоя Таджикистана» (2012). Словарь может служить справочным пособием для геологов при производстве поисково-съёмочных и геологоразведочных работ, составлении стратиграфических схем, геологических и палеогеографических карт, а также для корреляционных построений. Определения гелиолитид использова-

лись геологами Управления геологии при СМ ТаджССР при проведении геологосъёмочных и поисковых работ.

В результате монографического изучения гелиолитид ордовика Южного Тянь-Шаня уточнён их систематический состав и выявлен список синонимов, что повышает их корреляционный потенциал и позволяет более обоснованно судить о возрасте вмещающих пород. Новые данные по морфологии, филогении и систематике кораллов, концепция автора о происхождении основных скелетообразую-щих групп палеозойских кораллов способом педоморфоза и ряд общетеоретических полученных автором в процессе изучения кораллов положений могут рассматриваться как вклад в дальнейшее развитие теории эволюции (Оспанова, 20026, 2004в, 2006а, 2011а и др.).

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации апробированы: на IV Всесоюзном симпозиуме по ископаемым кораллам (Тбилиси, 1978); на V Всесоюзном симпозиуме по ископаемым кораллам и рифам (Душанбе, 1983); VI Всесоюзном симпозиуме по ископаемым книдариям и рифам (Владивосток, 1987); VII Всесоюзном симпозиуме по ископаемым кораллам и рифам (Свердловск, 1991); III Международном симпозиуме по ископаемым книдариям (Варшава, 1979); V Международном симпозиуме по ископаемым книдариям, включая археоциат и пористых (Брисбэн, 1988); VI Международном симпозиуме по ископаемым книдариям, археоциатам и пористым (Мюнстер, 1991); VII (Мадрид, 1995), IX (Грац, 2003), X (Санкт-Петербург, 2007) и 11-м (Льеж, 2011) Между�