Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Флора и фитозональная шкала верхней перми Волго-Уральской стратотипической области

ВАК РФ 04.00.09, Палеонтология и стратиграфия

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Есаулова, Наталия Константиновна, Казань

^■99- Ч/

российская академия наук

палеонтологический институт

министерство общего и профессионального образования российской федерации казанский государственный университет

На правах рукописи УДК 551. 736.3 ЕСАУЛОВА НАТАЛЬЯ КОНСТАНТИНОВНА

ФЛОРА И ФИТОЗОНАЛЬНАЯ ШКАЛА ВЕРХНЕЙ ПЕРМИ ВОЛГО-УРАЛЬСКОЙ СТРАТОТИПИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ

специальность 04,00.09 - Палеонтология и стратиграфия

диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени

И: 33-Ч/3- 9

Работа выполнена на геологическом факультете Казанского государственного университета

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В. А. Красилов (ПИН РАН) доктор геолого-минералогических наук, профессор 3. Р. Лозовский (МГРИ) доктор геолого-минералогических наук, вед. науч. сотр. А. Л. Юрина (МГУ)

Ведущая организация: Геологический Институт РАН (г.Москва) Защита состоится"

на заседании Специалк: .с защите докторских

диссертаций при Палеонт (Москва, Профсоюзы;

С диссертацией в виде научного доклад;-в библиотеке отделения биоло (Москва, Ленинский проспект, 33)

Диссертация в форме научного дс""--? 998 г.

Ваш отзыв на диссертацию в двух эк ^ . заверенных печатью, просим направлять по адресу: 117647, Москва, Профсоюзная, 123, Палеонтологический институт РАН , Ученому секретарю.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ специализированного совета кандидат биологических наук

/3-3

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Пермская система завершает палеозойскую эратему и отвечает наиболее сложному и активному периоду развития земной коры: заключительным фазам герцинского тектонического цикла складчатости, характеризующегося сменой таласократического режима теократическим, резкой палеогеографической дифференциацией, способствующей автономному развитию фауны в разобщенных бассейнах. Это вызывает большие сложности при корреляции местных стратиграфических шкал. Ярусы нижнего отдела перми имеют в настоящее время достаточно убедительное обоснование. Намного сложнее обстоят дела с ярусами верхнего отдела перми.

Согласно требованиям Международной Стратиграфической Комиссии (ICPS) для всех систем должна быть проведена дефиниция границ отделов и ярусов , определены точки глобальных стратотипов границ. 'При этом предпочтение отдается морским отложениям. За последние ""два года к рассмотрению Международной пермской подкомиссии (SPS) было представлено три различных варианта "морской хроностратигра-фической схемы", основанной на последовательной смене фузулинид, ___конодонтов и аммоноидей. Ни один из них нельзя признать удовлетворительным, поскольку эти группы фауны распространены лишь в бассейнах приэкваториальной климатической зоны. В позднепермских морских бассейнах Бореальной и Нотальной климатических зон фузулиниды - и аммоноидеи встречаются довольно редко. По моему мнению, предложенный подход в принципе не способен решить поставленную задачу и,

по-существу, является попыткой сторонников морской шкалы заменить существующие верхнепермские стратотипы, что еще более усложнит проблему корреляции морских и континентальных отложений, так как вновь предлагаемые стратотипы ярусов верхней перми расположены в различных бассейнах. Решение вопроса дефиниции верхнепермских ярусных границ возможно при комплексном подходе к анализу взаимосвязанного развития морской и континентальной биот, при широком использовании современных методов ритмостатиграфии, палеомагнетизма и абсолютных датировок событий. Существующие стратотипы обладают в этом отношении несомненными преимуществами:

1- они расположены на единой платформенной территории Восточно Европейской плиты;

2- расположены в том же бассейне, что и ярусы нижней перми;

3- в пределах единого пермского бассейна всегда существовала граница море-суша, что позволяет использовать метод экотонов и достоверно осуществлять корреляцию морской и континентальной частей бассейна.

Существующие проблемы верхнепермской стратиграфии Вол го-Уральской области связаны в значительной степени с недостаточностью исследований, с раздробленностью информации и отсутствием монографических обобщающих работ. По нашему мнению, проблемы стратиграфии пермской системы более эффективно и достоверно можно решить исходя из существующих Восточно-Европейских стратотипов и немаловажная роль в этом принадлежит верхнепермской макрофлоре. Важным преимуществом флоры является ее распространение, как на обширных пространствах самого континентального бассейна, так и между бассейнами, относящимися иногда к различным климатическим зонам.

Цель и основные задачи.

Объем накопленных данных по верхнепермским флорам стратоти-пической области в настоящее время достаточно велик и нуждается в обобщении. За последние 15 лет получены принципиально новые материалы, основанные на изучении анатомического строения макрофлоры и требующие уточнения взглядов на состав флористических комплексов. Основной целью работы является обобщение всех палеоботанических данных, имеющихся в настоящее время по верхнепермской флоре стра-тотипического региона, который охватывает северо-западную часть Субангарской области Ангарского царства, занимавшего большую часть Евразии.

Это потребовало решения ряда задач: 1- изучения и анализа таксономического состава верхнепермской флоры стратотипической области, 2- выявления возможных прижизненных соотношений различных частей растений (листьев, семян, генеративных органов) на основе анализа ориктоценозов, 3- выявления основных закономерностей эволюции флоры в позднепермскую эпоху, 4- разработки детальной зональной схемы верхней перми на основе анализа различных семейств макрофлоры, 5- выявления соотношения флористической, фаунистической и магнитостратиграфической зональных шкал верхней перми, 6- выявления корреляционного потенциала верхнепермских флористических комплексов и зон.

Исходный материал и личный вклад автора.

Исходным материалом для настоящей работы являются, прежде всего, личные сборы автора макрофлоры из уфимского, казанского и татарского ярусов стратотипической области, обширный фактический палеоботанический материал, полученный в ходе геологических съемок ПГО "Волгагеология" в Поволжье и геолого-съемочных работ в Республике Татарстан. Автором лично отобран материал из 150 обнажений и 40 скважин на территории Татарии, Башкирии, Кировской и Горьков-ской областей, в Печорском Приуралье и Печорском бассейне. Открыто и описано 34 местонахождения макрофлоры, изучены коллекции макрофлоры из 18 ранее известных местонахождений. Этот разнообразный палеоботанический материал был взят за основу при разработке биостратиграфической зональной шкалы верхнепермских отложений в стратотипической области.

Важное значение для анализа позднепермской флоры имело участие в просмотре флористических коллекций во время палеоботанических семинаров и коллоквиумов , проходивших в Воркуте, Сыктывкаре, Москве, Алма-Ате, Ташкенте; изучение монографических коллекций М.Д.Залесского и М.Ф. Нейбург из музея им. Чернышева (С.-Петербург), коллекций макрофлоры из верхнепермских отложений Кузбасса, Казахстана, Приморья, Далонгкоу (северо-западный Китай , Синьцзян), Сиднейского бассейна. Анализ этих материалов сыграл важную роль для выявления элементов верхнепермской флоры в других регионах.

В процессе выполнения работы автор использовал (но в меньшей степени) материалы В.П.Владимирович, C.B. Мейена, Ф.Ю. Киселевского, В.И. Бураго, Л.А. Фефиловой, С.К. Пухонто, Л.Л. Гогановой, К.З. Сальменовой, М.В. Дуранте, C.B. Наугольных, A.B. Гоманькова, А.К. Гусева, В.Г. Халымбаджи. Всем им автор выражает глубокую благодарность. К сожалению, некоторых из них сегодня уже нет в живых.

Научная новизна

Позднепермская флора стратотипического региона формировалась унаследованно от артинско-кунгурской флоры в пределах одной фито-географической области, что позволило автору проследить эволюцию таксонов, наметить этапность развития, выявить их стратиграфическое значение и проследить одновозрастные уровни в сопредельных регионах: Печорском Приуралье, Новой Земле, Актюбинском Приуралье, Джунгарии, Кузбассе, Дальнем Востоке и Северо-Западном Китае. Многолетние исследования, позволили получить результаты, среди которых важнейшими являются следующие:

1. Изучен систематический состав верхнепермской флоры стратоти-пической области, что позволяет уточнить взаимосвязь флор Ангарского, Атлантического и Катазиатского царств, расположенных в пределах Евразии. Впервые в стратотипической области собран и изучен многочисленный материал по харовым водорослям, важное стратиграфическое значение которых в настоящее время не вызывает сомнения.

2. Разработана фитозональная шкала для верхней перми. Увязка выделенных фитозон с известными зоозонами по двустворчатым мо-люскам, остракодам, наземным позвоночным и магнитостратиграфиче-скими зонами существенно увеличивает их корреляционный потенциал.

3. Предложена концепция развития флоры в позднепермскую эпоху, позволяющая использовать палеоботанический метод для межрегиональной и глобальной корреляции.

Изучение позднепермской флоры такого крупного региона , как Вол-го-Уральский бассейн, так или иначе пополняет знания об общей эволюции растительного покрова Земли, о прижизненных соотношениях различных частей растений на основе изучения монодоминантных захоронений, способствует уточнению границ фитогеографических подразделений, выявлению областей возникновения мезозойских элементов.

Теоретическое и практическое значение.

Эволюция биоты в том или ином бассейне определяется закономерностями изменения среды этого бассейна и несомненно связана с тектоническими факторами и изменением физических полей (в частности магнитного поля Земли). Реконструкция палеобассейнов, выявление закономерностей формирования биот, центров происхождения таксонов, путей их миграции, ареалов климатической зональности в значительной степени определяется точностью и достоверностью стратиграфических корреляций. В этом смысле выявление соотношения флористической и палеомагнитной зональностей имеет важное значение. Прослеживание

соотношения флористических и магнитостратиграфических зон позволило установить одновозрастные стратиграфические подразделения в условиях частой смены обстановок осадконакопления и связанной с этим разнофациальностью, установить этапность развития флоры в поздне-пермскую эпоху. Историко-биогеографические реконструкции позволяют восстановить облик растительного покрова Ангарского царства.

Прослеживание в смежных регионах элементов флористических комплексов стратотипической области дает возможность привязать местные стратиграфические подразделения к унифицированной шкале наряду с другими биостратиграфическими и палеомагнитными данными. Разработанная схема стратиграфического расчленения верхней перми стратотипической области пригодна для геолого-съемочных работ в пределах Волго-Уральского бассейна, для межрегиональных и глобальных корреляций.

Выгодное в пределах Евразии расположение Субангарской области на стыке трех царств: Ангарского, Атлантического и Катазиатского позволяет установить степень взаимосвязи растительности в различных климатических зонах, выявить центры видообразования и наметить пути миграции растений.

Большой интерес представляет выявление общих закономерностей в развитии морской и континентальной биот. Изучение событий, происходящих на границе море-суша , дает представление об эволюции биосферы в пермский период.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на республиканских (Воркута, 1979; Ташкент, 1983; Казань, 1996) и всесоюзных конференциях ( Свердловск, 1989; Сыктывкар, 1990), заседаниях Всесоюзного Палеонтологического Общества (Санкт-Петербург, 1985, 1993, 1994), на заседаниях секции верхней перми и нижнего триаса РМСК по центру и югу Русской платформы (Н. Новгород, 1992; Москва, 1993), на Всероссийском совещании "Палеонтология и стратиграфия континентальных отложений перми и триаса Северной Евразии" (Москва, 1995), чтениях памяти C.B. Мейена (Москва, 1995), чтениях памяти C.B. Семихатовой (Москва, 1995). Кроме того автор выступал с докладами на I Международном симпозиуме по харофитам во Франции (Монпелье, 1989), на Международном геологическом конгрессе "Пермская система земного шара" (Пермь, 1991), на Международном симпозиуме "Проблемы эволюции пермской морской биоты" (Москва, 1995), на XIII Международном конгрессе по карбону и перми в Польше (Краков, 1995), на 30-м Международном геологическом конгрессе в Китае (Бейджин, 1996), на Международном симпозиуме в Ав-

стралии (Канберра, 1997).Тезисы всех докладов опубликованы. Всего по теме диссертации опубликовано 60 печатных работ общим объемом 54 п.л., из них три монографии (две в соавторстве).

Защищаемые положения

1. Изучена позднепермская флора стратотипической области, выявлено ее систематическое разнообразие, насчитывающее сто сорок семь видов шестидесяти девяти родов, относящихся к двадцати трем семействам. Эта флора рассматривается, как типичная для Субангарской области.

2. Разработаны филогенетические фитозональные шкалы: по харо-вым водорослям: зона Stellatochara gracilis (сокский горизонт), зона Stomochara lubrica (поволжский горизонт), зона Luichara molostovskae (уржумский горизонт), зона Cuneatochara vjatkensis (северодвинский горизонт), зона Horniella flexa - Н. victoriae ( вятский горизонт); по лепидо-фитам: зона Viatches!avia(conmaucmv\ горизонт), зона Signacularia (шешминский-уржумский горизонты), зона Pleuromeiopsis (северодвинский-вятский горизонты); по филладодермам: зона Phylladoderma (Phylladoderma) spiriosa (шешминский горизонт), зона P. (P.) meridionalis -P. (P.) sentjakensis (сокский горизонт), зона P. (P.) volgensis (поволжский горизонт), зона P.(P.) tscheremuschca (уржумский горизонт), зона Р. (Aequistomia) rastorguevü - P.(A.) trlchophora (северодвинский горизонт), зона P. (A.) aequalis - P.(A.) tatarica (вятский горизонт)ю.

3. Выявлено стратиграфическое соотношение фито-, зоо- и палео-магнитных зон. Установлена одновременность наиболее крупных событий на рубеже уржумского и северодвинского времени.

4. Основные элементы позднепермской флоры стратотипической области прослежены в Западном Притиманье, Печорском и Актюбинском Приуралье, в Северном Прибалхашье, Кузбассе, Приморье и Северном Китае, что существенно расширяет возможности межрегиональной стратиграфической корреляции.

5. Показано, что позднепермской флоре стратотипической области принадлежит важная роль в формировании основных групп мезозойских споровых и голосеменных растений.

Содержание работы

1, Изучена позднепермская флора стратотипи-ческой области, выявлено ее систематическое разнообразие, насчитывающее сто сорок семь видов шестидесяти пяти родов, относящихся к двадцати трем семействам . Эта флора рассматривается, как типичная для Субангарской области.

История изучения верхнепермской флоры

Пермская система была выделена Р.И. Мурчисоном в 1841 году. В 1915 году A.B. Нечаев обосновал выделение уфимского и казанского ярусов, а ранее в 1887 году С.Н. Никитиным выделен татарский ярус, первоначально включавший в себя и нижний триас. Первые описания и изображения ископаемых растений из "русского цехштейна" мы находим в работах первой половины прошлого столетия. Флора Прикамья "является классическою для пермских отложений вообще, изученных в этой части земного шара чуть ли не ранее, чем где-либо в других местах" (Залесский, 1927). Главнейшим исходным материалом для ее изучения послужили сборы в 40-х годах XIX века Вангенгейма фон Квалена в основном из медистых песчаников Приуралья, обработанные С.С. Кутор-гой, Э. Эйхвальдом, А. Броньяром и несколько позже И.Ф. Шмальгаузе-ном.

Изучая ярус пестрых мергелей и "его отношения с другими образованиями" A.A. Штукенберг показал неправомочность отнесения этого яруса к триасу только на основании находок Calamites arenaceus и Voltzia heterophylla. Впоследствии материалы, собранные A.A. Штукен-бергом и П.И. Кротовым были переданы для изучения И.Ф. Шмальгаузе-ну и положены в основу его монографии "Описание остатков растений артинских и пермских отложений " (1887). Верхнепермская макрофлора была собрана главным образом из местонахождений казанского яруса

по реке Каме у сс. Сентяк, Свиногорье, Тихие Горы, Грахань, а также у д. Абди и д. Подбельское Чистопольского уезда и д. Китяк Малмыжского уезда. В качестве широко распространенных таксонов в отложениях казанского яруса отмечаются Sphenophyllum stoukenbergü, Ullmannia bronnii, Sphenopteris emarginata, Callipteris confería, С. brongniarti и другие - всего 13 видов и 11 родов.

Сравнивая флору из артинских и пермских отложений A.A. Штукен-берг считал, что по характеру растительности "артинский ярус ближе примыкает к пермской системе, чем к верхнему отделу каменноугольной" (Шмальгаузен, 1887, с. 28). В т�