Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Раннекаменноугольная флора Восточного склона Среднего Урала и ее стратиграфическое значение

ВАК РФ 04.00.09, Палеонтология и стратиграфия

Автореферат диссертации по теме "Раннекаменноугольная флора Восточного склона Среднего Урала и ее стратиграфическое значение"

и-}

сл

сп

££ ВСЕРОССИЙСКИЙ МПЮ-ПССЗЩОЗАТЕдЬСКИЙ

^ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ А .П .КАРПИНСКОГО

° (ВСЕГЕИ)

На правах рукописи УДК 561:551.735.1 (470.5)

ВАСИЛЬЕВА: Галина Николаевна

РАННЕКАМЕШШШШЯ «ЛОРА ВОСТОЧНОГО СЮЮНА СРЕДНЕГО УРАЛА И ЕЗ СТРА1ИГРА ФИЧ2СК02 ЗНАЧЕНИЕ

Специальность 04.00.09 - палеонтология и

стратиграфия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-ыинвралогвчвских наук

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском геологической институте имени А.П.Карпинского.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор гаолого-цинералогических наук Мейен Сергей Викторович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор геолого-минералогических.наук,

Ведущее предприятие - Челябинский геолкоы. .

Защита состоится " " ;ШЬХ-- 1995 г. в -\Ц часов на заседании специализированного ..совета Д.071.07.01. при Всесоюзной научно-исследовательской геологическом инсхи-, туте иыени А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ) по адресу Санкт-Петербург, Средний проспект, 74.

С диссертацией иояно ознакомиться во Всесоюзной Геологической библиотеке.

Автореферат разослан "11" Г995 г.

Отзивы, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по адресу: 199026 Санкт-Петербург, Средний пр., 74, Учэноау секретарю спецсовата.

Ученый секретарь

зав. кафедрой исторической геологии Сб.ГИ Кагарианов Артур.Хасенбекович

кандидат геолого-нинералогичзских наук Васильев Игорь Викторович

Специализированного совета

К. В. Митрофанова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Изучение угольных месторождений восточного склона Среднего Урала (рис. I) икает большое практическое значение в связи с дефицитом топливных ресурсов в этом районе. Однако выяснение их геологического строения представляет собой трудную задачу, вследствие сложности тектонической структуры района и отсутствия надежных критериев корреляции разрезов, в связи с чей для-большинства угольных месторождений восточного склона Урала отсутствовали до сих пор достоверные стратиграфические колонки и однозвачные определения возраста составляющих их отлоаэ-ний. ,

. Палеоботанический метод биостратиграфической корреляции и определения возраста угленосных отложений можно рассматривать как основной для большей части восточноуральских месторождений вследствие крайне ограниченного развития и плохой сохранности фауны у угленосной толще, а такие ограниченных возможностей выделения из нэе спорово-пыльцевых комплексов из-за высокого метаморфизма угольного вещества пород. Однако по ряду причин восточноуральская флора оказалась, в основное, неизученной ("белым пятном" по выражению С.В.Ценена). При этой лишь незначительная часть изученного-материала была описана, и почти весь он оказался утерянный. Обнаружилась такае недостаточная разработанность систематики раннекарбоно-вых растений, и особенно, лепидофитов, составляющих не менее 90% коллекций восточноуральской флоры, что затрудняло ее использование для расчленения и корреляции отложений. .

Восточный склон Урала представляет собой редкий, если не единственный в мире регион, где турне-визейские лагуньо-контияен-тальные отложения содержат в огромном количества местонахождений растительные остатки хорошей сохранности в условиях ^эчти автохтонных захоронений. Их изучение позволяет решить многие вопросы систематики палеозойских растений, а следовательно, и использования их для целвй детальной биостратиграфии.

Восточноуральская флора представляет собой по положению в разрезе слабо изученное звено эволюции между еврвыерийскими флора-ил верхнего девона и визе-намюра.

Цель работы. Палеоботаническое обоснование детального расчле-

Рисувок I

Обзорные с/.еиы размещения угленосных отложений нижнего кар бона, на Урале (А) и i Егориинско-Илмэнском райо.че (Б)

Условные обозначения

1 - площади распространения угленосных отложений;

2 - месюроадокия и участки, упоиядутые в работе; S - граница западного и восточного склонов Урала; 4 - район исследований автора.

Угленосные районы: MC - Ыаньинско-Северо-Сосьвинокий, ЕК - Егоршипско-Каменский, ПБ - Полтаво-Бреданский и Доиба-ровский, КБ - Кизеловский бассейн.

. Угленосные эоны: I - Алапаевско-^ефи'инская, II - иахпев-ско-Егоршкнокс^Каиенская (Па - йювско-Троиковская площадь; Пб - Егоршинско-Кааенская илрцадь), 31 - Восточная.

Иесторокдений и участки: I - Шхнеаское, 2- Кловснпе, 8 -Липовское, 4 - Трошковско'э, 5 - Рачковскоэ, 6- Алапа-евское, 7 -Табйрское, С - Подосининскоэ, 9 - Родниковское, 10 - 2горшинсков, 10а - Мостовской участок, II - Череишакское, 12 - Алтынайскоа, 13 - Сухолоиссиое, ISa лийия 11'а А.П.Карпинского, 14 - Пол'Дневское, 15 - Каианскоо, 16 - Брединское, 17 - Доцбаровскоэ. "

Pmcvhok 1

- -

веная турвейеко-визейских угленосных отложений восточного скло-.. на Среднего Урала на основании изучения макромерных растительных остатков. Для ее выполнения оказалось необходимым решить следующие задачи: - . —

1) изучение характера распределения растительных остатков в разреза восточноуральской угленосной толщи на основе их послойных массовых сборов и детальной привязки к интервалам разреза; .

2) разработка принципов филогенетической систематики ископаемых растений и методики детального расчленения и корреляции угленосных отло&ений на оснорчкии прослеживания этапов эволюции восточно-уральской флоры..

Исходный материал. Б основу диссертации полонены материалы многолетних сборов растительных остатков на восточном склона Среднего Урала - музейных коллекций, сборов автора и. А.Е.1!огиле-ва в процессе литолого-бациального и палеоботанического изучения разрезов угленосно й-юлщи, коллекций, собранных уральскими геологами в ходе поискового ^разведочного бурения на уголь. В коллекциях ВСЕГЗИ содержатся в настоящее время образцы Солее, чем из «30 месюнаховдений, по которым автором выполнено более 1000 определений растительных остатков. Геологическая привязка образцов осуществлялась А.Е.Иогалевыи.. '

Научная новизна. Разработаны прирципы филогенетической систематики вос^очноуральских раннекарбоновых растений, прослеживающей изменение особенностей их онтогенезов-в ходе эволюции, что позволило использоЕагь флору как архистратиграфическую группу. Предложена методика детальной оиостратиграфии по растителыши-остаткаи, представляющая собой методику выделения в разрезе угленосных отложений филогенетических зон признаков и корреляции на их основе местонахождений, находящихся в различных фацкальных гонах. Впервые в турнейско-никневкзойской восточноуральской угленосно? голща.вгделено восемь.последовательных флористических лексов, соответствующих восьми этапам гзолюции восточноуральской фаори. Интервалы^ распространения, приблизительно соответствующие интервалам распространения спорово-пыльцевых комплексов в эталонном разрезе (на Полдневском месторождении)., не зависят от интервалов распространения литолого-фациальных подразделений в том отвовевла, что пересекают их границы. Детальноегь расчленения по нем отлокенай, в принципе, соответствует детальности расчлэ-

нэнля одновозрастных морских отложений Урала по фауне. Описано 69 новых видов и одна новая комбинация в составе 3 известных я II новых родов. Описана эволюция видов рода 1йо(1оор4эг1<иша в турне-зиззйское время на восточной склоне Урала.

Практическое значение. Впервые разработана схема детального биостратиграфического расчленения угленосных отлояеялй восточного склона Урала, являющихся первоочерёдным объектом поисков про-ыыилешшх залекей углей. В геологически сложном районе создана палеоботаническая основа _для детальной корреляции угленосных от-лояений, деталькой-стратиграфической маркировки вскрытых по скза-аиван фрагментов угленосной-толщ:, составляэддх отдельные тектонические элементы изучаемых объектов (крылья складок, блоки, чешуи). Созданы предпосылки для корреляции морских и континентальных разрезов угленосного нижнего карбона ¿рала и создания для них единых субрегиональных горизонтов на оснозе сопоставления этапности развития фауны и флоры с учетом цигагастрагиграфлчосгаз в лптостратиграфических критериев. Сосдана основа для определения возраста по растительным остаткам с той ге детальностью, кап и по- спорово-пыльцезым комплексам и по фаупе. Результаты исследования использованы в :.овой Унифицированной стратиграфической схеме карбона Урала (1990 г.), в тематических научно-исследовательских отчетах ВСЕГЕй я многочисленных заключениях о возрасте, которые используются в производственных отчетах уральских геолого-съемочных и геолого-разведочных организаций. -

- Основные ззщидаемыа положения. Яадеяную основу фшгогенгяче-ской систематики ископаемых растений дает прослезаваяяе измояв-ний особенностей онтогенезов частей растений в ходе их эволюция. Выделение родов и видов.на'основе филогенетической систематика позволяет использовать флору как архистратиграфичесную группу а расчленять по ней вмещающие отложения с той ле дета: лностью, как а по спорово-пыльцеЕыи комплексам, соответствующей детальности расчленения одновозрастных морских отлолений'По фауне. Интервалы распространения флористических комплексов, установленных на основе филогенетической систематики по особенностям онтогенеза, представляют собой филогенетические зоны признаков, не заззисящаэ от лнтолого-фациальных подразделений, позволяющие 'коррелировать место нахождения, расположенные з различных фациальных зонзх.

Апробация. Основные полоаелия работы докладывалась з 1983 г. в ГИВ АН СССР на чтениях памяти С.В.Нэйеяа, ва научном заседании

отдели сграаагра^иа и палеонтологии ВСЕГЕЛ, на рабочей совещании по уточнению и доработке стратиграфической схемы карбона ¡СУрала в Перки; в 2989 г. - ьа заседании ХШ сессии ВЮ, в 1993 г. -на чтениях памяти АЛ.Кривтофовича в БИЯ АН России.

ООъзы работы. Диссертация состоит из двух книг. Книга I представляет собой основной текст, общин объемен стр., ко-Еорый содержит 6 глав, введение и заключение. Книга 2, общим объемом стр., содержит описание изученных видов и их списки с местонахоадениял'и. Диссертация содержит 15 текстовых рисунков ц 51 таблицу с изобракенияш! остатков растений, из ни;: сб являются рисуночными и 25 - фототаблпдз 'и. Все рисунки и почти все р>тогра$ии выполнены авторои, и-только некоторые - в фотолаборатории БСЕГЕИ. Список литературы включает 55 наименований, не них 24 иностранные.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей.

Консультации и благодарности. В целой работа написенз под непосредственны!! руководством и при содействии ст.научного сотрудника ВСЕГЕН А.Е .Могилева. До 1987 г. изучение слоры проводилось под руководством доктора г.-и. наук С.В.Кейеш. Автор пользовался такие консультациями и совегаш доктора г.-и. наук П.В.Ошуркоьой, которая была .первый учителем диссертанта в палеоботанике. Автор выражает, всем троии свою глубокую благодарность.

Бсльщус поклць оказали автору солетага и консультациями в процессе-изучения флора В. П. Владимирович, Н.Г.Вербицкая, Н. В.Ду-ранте, которим автор такке выражает ceod глубокую благодарность.

Автор признателен за ценные советы и замечения, высказанные а ходе знакомства с диссертацией А.А.Паутову, А.В.Гоканъкову.

Методика работы. Проводились детальные, по-возыокности, массовые сборы растительных остатков в какдои ыестонахоядевии. При этой, был отработан особый способ упаковки щту^ов мягких пород, поскольку-содержащиеся в них фрагменты носут наиболее тонкие, и 18довате."1ьно, наиболее ценные йлементы диагностики. В результате получены серии образцов по многим родац и видам, дающие представление об особенностях онтогенеза частей растений, и следовательно, с функциональном значении и диагностической ценности элементов ю; морфологии. При этом обнаружилось, что з трех наиболее распространена группах восточноуральских растений (лепидо-фитах, родеоптеридаушх, кардиоптеридиунах) заметно эволюционирующие диагностические лризнечи аыест размерность до нескольких

долай ми. Серии рисунков я фотографий, выполненные о разным увеличением, показали необходимость соответствия размера признака степени увеличения его иэобраневия; а также - исключительной точности самого изображения. Рисунки элементов перьев родеоптеридиу-мов выполнялись под бинокуляром с сеточкой при увеличении до 20 раз и смачивании спиртом. Трудоемкий является изучение восточно-уральских лепидофитов. При хорошей фактуре отпечатков, часто позволяющей видеть элементы клеточного строения эпидермы, они покрыты с трудом отделявши слоем фитолейыи коры. Она удалялась под бинокуляром методом микропрепарирования при постоянном смачивании спиртом. Элементы листовых подушек лепидофитов фотографировались с увеличением до 50 раз с помощью микромакрофота (микроскопа с фотонасадкой для съемки мелких и почти плоских ¡.'акрообъектов ) на пленках 16, 32, 64 ед. Такая детальность изучения растительных остатков позволила обнаружить в них много новых признаков, не учитываемых при обычном сравнении экземпляров. Их мелкие размеры часто давали .возможность определять возраст вметающих отложений по небольшим, не определяемым до видов фрагментам.

Глава I. КРАТКАЯ ДТАТИГРАЙЯЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕНОСНЫХ СТЛОДЕНИИ И Ш5СТ0НАХ02ДЕШЙ ФЛОРЫ ВОСТОЧНОГО СКЛОНА СРЕДНЕГО ¿ТАЛА

В современном виде (Уьифицироганная схема Урала, 1990 год) угленосная толща (полдневская серия), мощностью 0,6-1,2 км, подразделяется на три свиты (рис. 2): подугленоснуя кайенскую (А.Е.Могилев, 1973), гощностыо до ¿00 и, угленосную егоршинскую (А.А.Петренко, I95B), мощностью до 550 м, надугленоснуи бурсунскую (там яе), мощностью до 300 м.

Сведения о литологичесной характеристике, возраст угленосной толщи и интервалов разреза нз местонахождениях фОшры приводятся, в основном, из фондовых отчетов А.Е.Могилева, поскольку они представляют собой новые данные, опубликованные лишь в краткой форме в рефератах этих отчетов.

Каменска я свита ( Ьа ) характеризуется наиболее грубообломоч-ным составом и преимущественным развитием зеленоцветних разностей пород континентального генезиса. Угленосность слабая, развита спорадически. На Полдневском месторождении свита подразделяется jîj три подсвиты: нижнюю. ha0 , среднюю ( haï ), верхнюю ( наг ).

-10В свите выделены спорово-пылъцевые комплексы, соответствующие возрасту малевского и ушшского горизонтов Русской платформы, на основании чего, а такие возраста фауны в подсвите ьа0 , возраст кайенской cbiiíh принимается в настоящее время как ранлетурнейский.

Вгораииская свита ( ьъ у характеризуется-в целом наименее 1 грубооблоиочшш пзсчано-адеврито-глинистым составом, .господствующим развитием серодветных разностей пород континентального и ла-гунно-задквно-дедьтового происхождении, углистых пород и углей. В северной части бассейна присутствуют подчиненные прослои изве-. стковистых аргиллитов и алевролитов с морской фауной. Ка ост&ль-• ной территории остатки морской ^ауны в.утьносной толще отсутствуют, за исключением редких солоновато-водных дррм - дгустворок, яингул, остракод. Егоршинская свита подразделяется в се страто- . типе на пять подсвит от ЬИ до ъъ^ , на Полднзвском месторождении прослеживаются обычно три ее части - hb2, На Еловско-Трошшвской площади, где литолого-фацизльный облик пород существенно меняется в сторону увеличения роли лагунно-залившие фаций, прослеживаются подсвиаы ьъ1, hb5, а промежуточная часть.разреза более дробно не подразделена. Hs Полдневском месторождении и на ряде месторождений Махневско-Алапаевского paíloHu -прослежен маркирующий каояинизвровашши туфогенный горизонт, расположенный примерно на границе подсвит hí>i и Стратиграфически несколько киле его на Еловскои месторождении встречен горизонт с морской фаувой, предположительно косьвинского горизонта нижнего визе (А.Е.Могилев и др., 1992). Верхняя и нижняя граница свиты, как и .границы иевду подсвитами стратиграфически согласные. По составу миослоровых комплексов и фауны зозраст свиты определяется как позднетурнейско-ранневизейский, приблизительно в стратиграфическом интервале от кизеловского до бурлинского (аналог ■ нианебобриковского)-горизрнтов. -

Бур су некая свита ( как ь камеьсяая, характеризуется .Солее пруоообломочным составом, преобладанием зелено- и пестроц^ет-ных пород над. сероцветшши, преимущественно континентальным генезисом. В полдневскоп, разрезе она подразделяется на три подсвиты, средняя-из которых содержит туфогенные прослои, а верхняя ( Ьсз) характеризуется преимущественным развитием красноцветных пород. В северной части, где туфогенные прослои не фиксируются, никние две подсвиты отдельно не выделяются..Граница с вышележащей толщей известняков в Егоршивско-Кчменском районе преимущественно

согласная, а на Еловско-Трошгшвсной-площади я ней приурочен перерыв в объеме верхневиаейсного подъяруса. Возраст бур су некой свиты принимается как ранне- пиздневязсйсяий в объеме усть-греховсяо-. нуковского (взрхнеооо'риновско-тульсяого) горизонтов нкзнегс-верхнего визе. Растительные остатки, описываемые в работе, собраны на Каменском, Полдяевскоы, Алтынейскоы, Сухолонском, Егоршин-: спои, Трошповско-Липовскои, Вювсном/Подосининском месторождениях (рис. I). - -

■ Каменское месгороадениэ.Разрез обнажается по обоим берегам р.Исеть напротив дзр- Брод. Растительными остатками охарактеризованы нерасчлеиенные отлоаения ппдевиты Ьа1_2 каменской свиты, подсвиты 1Ь1Э ьъ2 егоршинской свиты, бурсунсхая свита (Ьв ),

Полднавсков месюроадзние коксующихся аирных углей расположено в 15 км к северо-востоку от Каменского. По скважинам вскрыт полный разрез угленосной толщи (полдяевская серия), являющийся ее стратотилоы. В ее разрезе присутствуют все три свиты - подугле-носная-кайенская (Ьа ), угленосная егоршинская ( ЬЪ), .надугленос-нэя бурсунская (Ьо ). Определимые растительные остатки обнаружены только в нижней половине разреза (в каменской и низах егорпинской . свит).

Сухоложсхоэ-месторождение. Находится на р. Пыиме в 50. км севернее Каменского. Характеризуется слркшш складчато-надзиговым типом строения. Угленосные отложения, залегающие в крыльях складок не состаЕляют-полный разрез. Растительные остатки собраны в обнагении по правому борту долины левобережного дога У солка ...который является изолированный фрагментом угленосной голщи, зажатым среди зерхнедевонских? отложений сухоло&ской серия, и з шахте й 4 на разведочной линии А.П.Карпинского. - .....

Трошковский участок (месторождение), открытый Буланашской-ГОТ в 1977 г., расположен в Алапаевскои районе Свердловской области, севернее р. Нейвы. Составление нормального стратиграфического разреза, затруднено чешуйчато-блоковый характером его тектонической структуры. Хорошо изучена только, средняя часть, составляющая Главную троаковскую чешую, зскрывающув отложения верхней.части угленосной свиты. Нижняя часть разреза, приурочена н мелночешуйчатой часта структуры месторождения и составляется из более мелких фрагментов, лишь приближенно скороелированвых между собой. Поэтому . выделение на участке подуглено сной каменской и угленосной егориинской свит несколько условно. 3 качества аналога кайенской »ы-

делается бааагьиая толда ( ьа с1 и), выие которой залегает угленосная (аналог егоршинско'л и верхов каменской?) и надугленосная (аналог бурсунской) езкты. Растительные остатки'собраны по всеиу разрезу.

Литовский участок. Находится на северном продолжении Трошков-ского, и иыоет сходную с ним тектоническую структуру. 3 разрезе присутствует часть угленосной серии от бурсунской свиты до низов, угленосной. В отдельных сквакивах наблюдаются породы .верхов под-угленосной свиты. По сравнению с Трошковским участком, более обе-' скованно отстраивается разрез нижней части угленосной свиты (под-свити ьь1 ), Растительные остатки собраны по всему разрезу.

Еловское месторождение.Находится' на. северном конце Еловско- -Троашовского-приподнятого тектонического.блока. Тектоническая струк тура характеризуется,исключительной сложностью и. запутанностью. .. Она в целом сльоо расшифрована, что затрудняет проведение лисоло-го-стратиграфических реконструкций. В угленосной серии выделяются те же подугленосная, угленосная и надугленосная свиты, однако имеющихся данных пока недостаточно для составления послойного сводного разреза угленосной толщи. Растительные остатки собраны по всему разрезу.

Подосининское месторождение. Изучены растительный остатка из обнажения, расположенного на юккой фл&нге месторождения по левому берегу р.Шакиш, который представляет собой тектонически изолированный блок пород.

Глава '¿. СОСТОЯНИЙ ИЗУЧЕННОСТИ ФЛОРЫ НИЗШЕГО КАРБОНА ■ ВОСТОЧНОГО СКЛОНА. СРЕДНЕГО УРАЛА

. Богатая по количеству.-местонахождений и насыщенности растительными остатками восточноуральская флора оказалась неизученной по следующим причинам: она приурочена к месторождениям хторосте-п шого прелшиленного значения со сложным геологическим строением и слабой обнаненностьк, что создавало трудности стратиграфической привязки флоры; интерьал распространения.данной флоры (турне-, основание верхнего визе) представлен в евраиерийском карбоне, в основном, порски;.,'и аналогами; из-за ее значительной эндемичности вследствие своеобразия палеогеографической обстановки (суша активного морского архипелага).

Существующие списки определений является, в основном, прадва-

рительными. Проверить их невозможно из-за утери большей части коллекций. Большую часть этих списков составляют западноевропейские поздневизейско-наиюрские (и даже средпекарбоновые) виды. Анализируя их Л.А.Петренко (1946) пришел к выводу о нестра^игра-фичности восточноуральской роры, а С.В.Мейен (1978) - о ее вэз-мокном более молодой возраста, чаи это следует из данных А.Е.Могилева. Эт.! выводы противоречат мнении основоположника изучения восючноуральскоИ (¡лоры Н.Шиальгаузена о ее принципиальной отличии от западноевропейской и наиболее раннекэрбпновом возрасте, а такие результатам расчленения угленосной толщи на 10 интервалов, полученным И.Р.Макаровой (1993) на Полдневскои месторождении. Невозможность использования существующих списков определений для решения вопросов детального расчленения и корреляции-отлояе-ний связана с тем, что в них фигурируют не истинные виды, а морфологические типы с широким стратиграфическим распространенней, о чем писал еще И.Смальгаузен (1833). Объясняется ето недостаточной разработанностью систематики раннекарбоновой флоры как в целом, так и восточноуральской - в частности.

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ 1ЮР40Л0ПЫ РАННЕМРБОНОЪЫХ РАСТЕНИЙ ВОСТОЧНОГО СКЛОНА УРАЛА И ПРОБЛЕМ!» ИХ СШ'ЁШШ

- Изученные роды-восточноуральских растений разделяются по особенностям их шрфологии на два группы: I) еврамерийскиэ или родственные ИЫ - Апе1т1Леа Батгз., Сагй1оДОег1ЗДит МаЗД., ЕЬоаворгв-г1Л1ит 71ит., 1лр1сЮ(1е11(1гора1з 1дт., !ЗиЫер1аоаепагоп Н1та., Ьер1Лоз1;гоЪив Вгопзп., ЬврЫоз^оЪорЬуНит Н1гт., лепидофИТы, родственные? 1,ег1с1ос1е1^гоп гоЬвгШ Ыагь. (Егпа1;ч!01з81а йап. пот.), лепидо^ты, родственные? Ьэр1ав(1впагоря1а (часть лепидолитов , определявшихся И.Шиальгаузеноы как ЬарИойепатоп gllnoanuв (Е1о1т,) зоЬша1.н. ) лепидофити новых родов, не имеющие аналогов среди описан чх в литературе, которые по способу отдаления фил-лоидов в процессе их опадения подразделяются на пять групп, вероятно, родственных родов - I) АрекагрХа, Зег^теуапэНе, ТзоЬта1-Ь1а; 2) Е1отзк1а, иигаг^еНа; 3) Ко1с1оиот1в11а, Нвут1а; Ч-) А1тгво-1пг1а; 5) МатаНа, I.utzidвndтon, 1,1ротак1в11а.

Покэиигается, что диагнозы родов Anei.1ci.te3, Сагй1с^в:г:1<Н1ш являются недостаточными в силу их краткости, а обнаруженные на

восточноуральском материале дополнительные диагностические признаки не просматриваются в изображениях типовых видов. Поэтому определения этих родов на восточном склоне Урала являются условными. В силу краткости родового диагноза перечисленные в литературе видовые признаки вЬойеоргегШии являются недостаточны™ для выделения и сравнения видов. На большом восточноуральском материале обнаруаена группа видовых признаков основанных на прослеживании особенностей онтогенезов перьев последних порядков. По этим признакам построена филогенетическая систематика восточноураль- -склх родеоптеридиуыов. Обнаружилось отличие направленности юс эволюции от западноевропейских представителей рода - восточноуральские родеоптеридиуыы уае в раннец визе имели более совершенную морфологию перьев последнего порядка, чемверхневизейские западноевро--пейские,при сохранении у них при этом в пять.раз меньших размеров перьев.

Показана недостаточность родовых диагнозов 1ер1<1ос1епс1гор818, БиЬ1ер1(1о<1ва4гоп . для установления их видовых признаков, а также ошибочность представления о них как о нелигульных лепидолитах. Показана изменчивость родовых признаков БиЬ1ер1<1о(1еп<1гоп Н1гт. в ходе эволюции. Лишь у визейских видов рода постепенно вырабатывались элементы морфологии, соответствующие диагнозу М.Хирмера (1927). ■

Все перечисленные II новых родов лелидофитов являются мелкоподушечными (с шириной листовых подушек не более I ш) лигульными с опадающими филлоидаыи. В первой группе родов ( Арекагр1а, Бегт!-теуепеНа ХвсЬтаШа) филлоиды отделялись утурнейских видов таким образом, что на листовой подушке оставалась задняя стенка лигульной ямки, а у визейских - с полным отделением лигульных ямок. Во второй (Е1оуа1с1а, шта^еИа) лигульная ямка оставалась на листовой подушке, погруженной в ткань отделяющего слоя. У первого лепидофита третьей группы ( коллотот1е11а, Иву-Па} филлоиды опадали без образования отделяющего,слоя, а у второго -отделяющий филлоиды слой ткани имеет сходство с листовым рубцом только у сашх молодых визейских видов. У видов двух последних групп наблюдается сочетание,"лепидодендропсисовых" очертаний и расположения листовых подушек с листовыми рубцами, отделявшими филлоиды вместе с лигульной ямкой так, что ва отделяющем слое, оставался ее след. Наблюдается закономерное распределение видовых признаков не только мевду видами в пределах,рода, но и между ро-

даки в пределах выделенных групп. ...

Поиск диагностических признаков осуществлялся, в принципа,, одинаковым образом.для всех.родов. Выделялись элементы морфологии, страдающие особенности онтогэнезов частей растений, и прослеживался характер их изменения в пределах стратиграфического интервала и во времени. Эти признаки .оказались достаточными для построения филогенетической систематики ископзешх растений и расчленения на ее основе вмещающих отложений с той же детальностью, как и по архистратиграфическим грушам. Вследствие трудоемкости исследования изложение результатов этой работы дазе для одного рода Bhodeopteri-aiura заняло в диссертация два раздела. Поэтому для родов, лепидо-фитов дани линь краткие сведения о видоеых признаках и направленности эволюции видов в диагнозах этих родоь.

Глава ¿f. ПРИНЦКПК СЛСЮАТШСИ ВОСТСЧШУРМЪСи.Х РАСТЕНИЙ РОМ ШОЭЕОРПЗШЫШ

Из-за краткости предложенного Преслом (183.8) родового диагноза оказался запутанным вопрос о разграничении родов sphencpteris Bronga,, Rhodeopteridium Zimm., Oleichenltes Goapp., Dlplotmema stur, а из-за .небольших .неточностей, допущенных А.Ьроньяром при изображении типового вида, был неправильно, понят способ разветвления в перьях проводящего-пучка. Всю это привело к неразработанности видовой систематики родеоптеридиумов.

Перья родеоптеридиумов расчленяются в первом, приближении на морфологические элементы трех типов (их элементарные составляющие с длиной не более I ш): клиновидно расширяющиеся, сужающиеся, парзллельнокрайние. Разветвление проводящего пучка происходило только в клиновидно расширяющихся элементах. Точки ветвления (тв) располагались в центрах оснований элементов, аответвления проводящего пучка проходили вдоль их центров симметрии масс. Построенный таким.образом проводящий п^чок идеально повторяет контуры перьев, и поэтому может быть .восстановлен"из элементов их морфологии.

Сравнение пера последнего порядка и развитого пзрыика с учетом правильно построенной схемы разветвления проводящего лучка показывает, что каждая пара сближенных-перьев и.перышек на.несущей их оси.является результатом дальнейшего разрастания бывпего верхушечного перь'лка и следовательно характеризует естественный этап развития пера, названный ярусом ветвления. Начальным элементом пёра

-Выявляется начальное перышко, а начальным элементом начального перышка - материнский клиновидно расширяющийся элемент пентаэдрической формы. Во всех перышках (начальных и апикальных), в приосевых участках ярусов ветвления повюр,-=тся, в общих чертах, одна и та же, присущая виду схема разветвления-пррводящего пучка. Морфология материнских элементов, клиновидно расширяющихся элементов, начальных перышек, ярусоь ветвления оказались имеющими важное диагностическое значение, поскольку они характеризуют поступательный рост перьев. . ..-

В перьях родеоптеридиумов^ обнаружились элементы морфологии, отражающие особые процессы ограничения (радушии) их поступательного роста► Они выполняли двойную функцию: ограничивали рост на той стадии,-когда он мог бы привести к потере устойчивости .перьев или их разрыву; на кавдом этапе эволюции сводили морфологию-перьев к тому плану и размерам, которые были выработаны у этих растений уже в основании турне. Процессы редукции роста дают свою больиую группу независимых признаков, отраженных в типах изменении изначально присущей иы морфологии расширяющихся элементов и.разделяющих их выемок, в уменьшении-степени устойчивости оснований и верхушек перьев, боковых перышек. . . •

Значительная часть видов восточноЗфальских родеоптеридиумов распределилась в "вертикальные филогенетические ряды", которые объединяют типологически наиболее сходные виды в последовательно сменяющих один другого комплексах (обычно такие группы воспринимаются как один проходящий вид). Наличие у этих видов различий в особенностях онтогенеза перьев последнего порядка послужило основой для выделения филогенетических зон.

Диагностические признаки родеоптеридиумов разделились на три группы.- А, В, С. К признакам группы А относятся: морфология клиновидно расширяющихся элементов, осевых участков перьев, кончиков долей - при переходе от наиболее древнего комплекса 1г, к последующему 1в)..Ьти признаки изменяются ступенчато и одинковым образом во всех вертикальных филогенетических рядах, поэтому они являются абсолютными показателями возраста. К признакам группы В относятся морфология оснований перышек и разделяющих выемок, степень морфологической выраженности структур редукции роста. Эти признаки изменяются плавно и с различной скоростью в разных вертикальных рядах, поэтому они являются относительными показателями возраста. К группе' С относятся все признаки, перечисленные в литературе.

На ¿шольциониру л ьаметным оорззоы, они представляют собой признаки тонких различий неаду видами.

Г;.ава 5. ¡.НТОДКи ¿¿ГАЛЫЮГО КОа'РАТИТРАШЧЕСХОГО

РЛСШКМШ УГльНОСНИХ CTJiOkSHli;; восточного. СКЛОНА СР^НЗГО УРАЛА ПО РАСТИТЕЛЬНЫМ ОСТАТКАМ

Описывается применение филогенетического .метода биостратиграфии по растнтилыжм остатка». В общих чертах гплогеиетичзский метод охарактеризован Д.Л.Степановым и M.C.!!ece¿H!¡;<oiiu!i (1979). Все перечисляйте агтора;.:ц хрудности его применения сводятся к одной проблеме - построение Филогенетической систематики. .

Расота начинается с детальных сборов растительных остатков в каждом местонахождении, что позволяет опоеделять амплитуду ео-досбразозання (максимально возможное члслО видов рода в пределах комплекса), отделять архаичные ълеиенты норйэлоп:'! видов, связанные с возможный отклонением и:: развития в сторону предыдущего эволюционного этапа, либо наоборот - случайные по совокупности других данных, прогрессивнее элементы морфологии, характерные для последующих этапов.

B'fopoi; этеп представляет собой решение проблемы выбора видовых признаков. 3 данной работе зто признаки, отоадзмщие особенности онтогенезов частей растений, установленные на большом-материале, кзк правило, содержащем экземпляры различной онтогенетической зрелости.- v

На третьем- этапе прослеживаются возможные (¿илогеиетические соотношения между видами каждой социальной эоны (обнажения, месторождения). Выделяются вертикальные и горизонтальные ряды видов. Горизонтальные ряды включают виды одного комплекса, в. которых яэб-. людается постепенное нарастание количества прогрессивных элементов. Их наиболее архаичные виды- определяют положение основания филогенетической зоны, а наиболее прогрессивные - полонзние кровли.-

На четвертом :?тапе осуществляется корреляция разрезов местонахождений, располоненкых в различных фацнальных зонах, для чего выбирается эталонный разрез, удовлетворяющий следующим условиям: наиболее полной лиголого--±ациалвной изученности и детальности привязки образцов к интервалам разреза; наиболее полной охарактери-зоьанносхи видами руководящей группы растительных остатков; наличием х ее видов наибольшего количества прогрессивных элементов

ч

-18- -

на всех эволюционных этапах. Необходимо такие Ef/брзть руководя-. цую группу растительных остатков, поскольку обнаружилась их различная значимость для целей дальней и бликней корреляции' (как и различных.групп фауны). Трудность корреляции местонахождений ' расположенных в различных фациальных зонах заключается,во-первых, в возыокной принадлегхности..обнаруженных в них видов различным филогенетическим радам -с различной скоростью изменения основных признаков, во-вторых, в возможной различной скорости в этих зонах самих эволюционных процессов.

Глава б. БИОСТРАТИГРАФИЧЕОСОЙ РАСЧЛЕНЕШ И КОРРЕЛЯЦИЯ УГЛЕНОСНЫХ OTJiOESHUL Е0С10ЧН0Г0 СКЛОНА СРЕДНЕГО УРАЛА ПО РАСТИТЕЛЬНЫМ ОСТАТКАМ

Выделено восемь последовательных флористических комплексов (снизу вверх) - tefc It., 1в, 16, la, 2,-3, 4, 5, из которых нижние четыре являются результатом дальнейшего расчленении турнейского комплекса fc I, выделенного А.Р.Ананьевым и А.ЕЛогилевым (1978) . на Полдневскон месторождении, а комплексы--«:, 3, 4,5 - их визей-ского комплекса. Восточкоуральская флора исключительно разнообразна. Описанные в работе 70 видев в составе. II новых' и трех известных родов не охватывают и трети ее тахсойошчепкого разнообразия.

Распространение аористических комплексов, в целом, согласуется с фацизльными зонами восточноуральского региона (рис. I). Вгд^-лено четыре типа флористических ассоциаций, в общей, приуроченных к этим зона:,:, существенно различающихся родовым составом флоры. В работе рассматриваются две - Зловско-Трошковская и Егориннско-Каменская (рис. 15).

Егоршийско-Каиенская площадь. В разрезе Полдневского месторождения выделено пять комплексов - 1в, 16, 1а,.2, 3. Наличие самого древнего комплекса (1г) предполагается только в одном иэстонахокде-1Ши из подсвиты Ьа0' , где А.Р.Ананьев (1978) определил ¿.dlantites spectabilis read. Комплексы Lb, 16, la установлены по филогении родов II avail a, Alueoiarla,. Lutzidendron, Sublapidodendron, Rhodeopteridlun, комплексы 2, 3 -ПО филогении Sublepidoden-dron, Ernstrsissia, Khodeopteridlua. В турнейской части разреза преобладают лепидофиты с "лепидодендропсисовым" расположением фил-лоидов (первые три рода) и спорофиллоиды пз группы Lepidostro-bophyllum ad. Ни turn {Schmalh.} А.Ааап. ; в нижней части ПОДСВИТЫ ht>2

Условные обозначения к рисунку 15

А.Б.В - стратиграфические колонки Полдаавского, Троилсвско-Лпповского и Еловского месторол:дсшй (По .Л.Ь'.Мохл-лову, 1993).

1-10 - породы: кснгломорпы в аду ища (а) и г.лэ^ниа (б), 2 -грявалить, 3 - иеоч!лики, 4 - аргиллиты и алевролиты, 5 - известняки (а) п доломиты (б), 6 - уголь (а) и углиста аргшллты (б), 7 - тусТы.' (а), аудиты и'туфопес-чашш: (б), Ь - вулканиты основного и среднего состава, 3 - лерасяаипаниа песчано-глинистых пород (а) с гравелитами (б) и углями (в), 10 - песчино-гравийно-галочные породы и (а - сизси.'б - переслаивания).

II - тип окраски: а - серая, светло-серая, б - темно-серая, черная, в - темно- л светло-серая (чередование), г - зеленовато-серая, д - пестрая (красно-зеленая), е - красная, бурая, лиловая.

12-17- органические остатки и их возраст: 12 - лингулы (а) и другая фауна (б), 13 - всзраст -Тауны, 14 - индекс Ъло-рпстичосного ншплекса, 15 -шшьавцдшо остатки споро-кщлоидов ( С^гг—), 16 - лепидолиты с лзпидодендро-псисовим филлотаксисом ( с^^-у^.), 17 - индексы палино-комплексов по И.Р.Макаровой ( р.2).

18-27 -палаогаогри^лческие обстановки: 1Ь - открытое мелководье (шельф), 19 - мелководный залив.с нормальной или .ношенной солзностьи, 20 - лагунный бассейн, лахунно-залпвное побережье и прибрежные болота с дельтами, 21 -сильно обводненная, ссэрно-бологная низменность (за-' болачиваеше озера, болота, озерные двльты), 22 - прибранная аллтенапыт-дальтовач равнина с болотами, 23 -аллювиальная равнина с неустойчивувлажнением (суб-хумвдная) , 24 - предгорная пролювиально-аллювиальная равнина преимущественное неустойчивым увлажнением (суб-гушщная), 25 - делюрлально-пролывиапьная суи?. на де-нудироЕаншх девонских вулканических полях (грядах), 25 - эрозиокно-денудационная равнина, 27 - площади, примыкающие к зонам вулканизма.

ни Жнее турке

Верхнее турне

г ' • *'" \ч\ ■'•»•«

' Верхнее

_нижнее Визе__визе |

11(1 Т Мз-} 1 I I

шашш

возрлст

ГТОГТГ

п О р о 3 л

они сменяются родами Sublepidodendron, Emstweiaaia. В отложениях выие подсвиты hb2 оггроделише растигелыше оотат-ки не установлены.

toopa Егориипского месторождения близка полдневской по видовому составу, но в коллекциях автора имеет плохую сохранность.

На Алтынайском местороадении комплексы 1в, 16 установлены по двум небольшим фрагментам Rhodeopteridl.ua.

На Сухоложско.ч месторождении устанрвлен комплекс /i 16 по филогении родов Alveolarla, lAitzldeadion, Rhodexjpteridivm; .

Каменское месторождение резко отличается от Ролдневского, ро- . довьш составом лепидофитов, которые И.Шмальгаузен определял как Le-pidodendron glincanun (Elohw.) таг. tease latura, rimosu® Schmalh.

- По их филогении ь отложениях турна^ской чаоти разреза были установлены три комплекса, которые были сопосг-пвлены с полд-невскиии комплексами Is,-16, 1а по редким остаткам.родеоптеридиу-мов. Отложения, соответствующие интервалам распространения полд-невскюс комплексов 2 и 4, на р.Исеть, вскрывающей разрез месторождения, плохо обнажены, о в отложениях верхней половины подсзиты ht2 определены виды полдневского комплекса «3.

. . По совокупности данных установлен интервалы распространения комплексов в выделенных А.Е.Могилевыи под^витах: 1г -.в подсвите hao и, возможно, ниннеД части подсвиты Ьа, кайенской свиты, 1в. - в верхней части подсвиты Иа-, и ниа.чей част ha2, 16 - в верхней части Ьа2 .и нияней части ьъ1 егоры.шской свиты, 1а -в верхней части подсвиты ЬЬ1 и основании прдсвиты ЬЪ2, 2 - в никней половине подсвиты hb2 (Ы>2), 3 - в интервале подсвит hb2 _ ьь^ егоршинской свиты.

. - Комплекс 1в установлен- .танне в изолированном тегтоническои олоке на Подосининскоы месторождении Алапаевско-Реф^инской зоны по остаткам родеоптеридиуиов. . - . .

Еловско-Трошковская Площадь. Флора состоит, большей частью, hp родов лепидофитов, практически отсутствующих в отложениях Егор-шнско-Каиенс ой площади - Apskarpia, Durar.telia, Elovskia, Iachmalhia, Servlmeynslla, Koldomoriella, lieyria.

Расчленение разреза было проведено по их (филогении, а сопоставлена комплексов с полдневскши но редкий находкам родеоптеридиуиов, пс распространению на Липовскои участке лепидофитов о лепидэден-дроксисовш листорасположением из комплекса 1а в породах, содержащих туфогенный горизонт, как и на Полдневском месторождении.

На Еловском месторождении комплексы 1в, 16, 1а, 2, 3, 4 установлены, В ОСНОВНОМ, ПО фИЛОГеНИИ ГМгал^Иа, ЕХ0УзК1а, 1зо1ша1Ыа, ЗегуШеуепеНа. ...

На Липовскои участке ус1 новлены комплексы 16, 1а, 2, 3, 5; -при атом Ю - по филогении зиыер^оаешзгоп, ха - по фи-

логении Е1отзк1а и распространению лепидофитов с лепидоден-дропсисовыы диллотансисом в отложениях с туфогенным горизонтом, 2 - по положению в разрезе и по филогении 1зсЬта1Ма, Зепг1теуепе1-1а, 3 - по единичному фрагменту Шюавор4вг1а1шп.

Флора Трошковского участка отличается преобладанием в комплексах видов двух родственных родов лепидофитов - Яеут^а, Коыото-г1е11а, остатки которых обнаружены в большом количестве,кроме трошковского разреза, только на Северном Урале. Комплексы I в-б, 2, Б, 5 установлена по филогении Иер^а, Ко1иотот1е11а, Егпв-twвlssia.' ........... ..

По флористическим комплексам 1г, 1в, 16, 1а, 2, 8, 4, 5 сопоставлены почти все местонахождения восточного склона Среднего • Урала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработана филогенетическая систематика восточноуральских . раннекарбоновых растений, позволяющая использовать флору как архи- ' стратиграфическую группу. Систематика основана на прослеживание ' , изменений в ходе эволюции элементов морфологии, отражающих особенности онтогенезов частей растений. В разрезе нижнекарбоновых угленосных отлояений восточного склона Среднего Урала выделено восемь последовательных рористических комплексов, отражающих восемь этапов филогенеза восточноуральской флоры. Интервалы их распространения! представляющие собой филогенетические зоны, приблизительно соответствуют интервалам распространения спорово-пыльцевых комплексов в эталонной разрезе. Предложена'методика детальной биостратиграфии угленосных отложений по растительным остаткам, которая включает методику поиска таксономических признаков, построения на их основе филогенетической систематики, методику расчленения и сопоставления разрезов отложений на основании эволюции признаков, в вертикальных филогенетических рядах" видов (типологически сходных видов в последовательно сменяющихся комплексах). Имеются предпосылки для прослеживания выделенных по морским отложениям субрегиональ-

шх горизонтов восточного склона Урала в разрезах угленосных отложений этой территории на основе сопоставления этапов эволюции фауны и флоры.

СПИСОК РАБОТ, ОПУЫИКОМИНЫХ ПО ТЬМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Васильева Г.Н. Морфология и систематика восточноуральских ниж--. некарбонознх кардиоптерид // Палеонт. ж., 1908, № 2, с.97-108.

2. Васильева Г.Н. Раннекарбоновые родеоптеридч восточного склона Урала: морфология, систематика, стратиграфическое значение //

. ГИН АН СССР, 1989, с. 146-148.

3. Давыдов В.И., Васильева Г.Н'. Филогенетический критерий оценки таксономического значения признаков фораминифео (простейшие)

и родеоптерид (флора) // Филогенетические аспе:гц в палеонтологии. Тр. XXX сессии ВПО, Л., "Наука", 1991 , 231 с.

4. Шгклев А.Е. и др. Разработать детальные стратиграфические схемы и провести корреляцию разрезов угленосных отложений нижнего ' карбона восточного склона Среднего Урала для целей крулномас-птаб1(ого геологического картирования и локального прогноза угленосности // Итоги НИР.ВСВГЬИ по основы*« направлениям ра. бог за 1992 г. С.-Петербург,Л993, с. 69.

5. Могилев А.Е., Васильева Г.Н., Макарова И.Р. Палеобиогеографические особенности формирования и эволюция раннекаменноуголь-ной флоры Урала // Палеобиогеография, центры происхождения и миграция организмов. Тезисы докладов XII сессии ВПО. С.-Петербург, 1995, 73 с.

ВСЕГ2И. Подписано в печать и свет II.04.95г. Заказ № 4 от I2.C4.95r. Вбъэм I печ. л. рал 100 экз. Бесплатно.

ВСЕГО, г С.Петербург 1995г.