Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Раннепермские и уфимские лучеперые рыбы Западного Приуралья и их стратиграфическое значение

ВАК РФ 04.00.09, Палеонтология и стратиграфия

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Янкевич, Дмитрий Иванович, Саратов

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ САРАТОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА им. Н. Г. Чернышевского

На правах рукописи

ЯНКЕВИЧ Дмитрий Иванович

РАННЕПЕРМСКИЕ И УФИМСКИЕ ЛУЧЕПЕРЫЕ РЫБЫ ЗАПАДНОГО ПРИУРАЛЬЯ И ИХ СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Специальность 04.00.09 - Палеонтология и стратиграфия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель доктор геол.-мин. наук Миних М.Г.

Саратов - 1999

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

ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ ПЕРМСКОЙ....................9

ИХТИОФАУНЫ..............................................................................................................9

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.....................................19

2.1. Материал...........................................................................................................19

2.2. Методы исследований......................................................................................22

ГЛАВА 3. МОРФОЛОГИЯ ЧЕШУЙНЫХ ПОКРОВОВ ПАЛЕОНИСКОВ........23

3.1. Морфология чешуй палеонисков......................................................................23

3.2. Морфологическая изменчивость боковых чешуй на теле палеонисков......29

ГЛАВА 4. О СИСТЕМАТИКЕ ПАЛЕОНИСКОВ..................................................38

4.1. Состояние вопроса.........................................................................................38

4.2. Морфологические признаки чешуй, наиболее важные для таксономии. . 42

4.3. Новая методика изучения и таксономического определения палеонисков с помощью биометрического анализа чешуй..........................................................45

ГЛАВА 5. ОПИСАНИЕ ПЕРМСКИХ ЛУЧЕПЁРЫХ РЫБ ПО ЧЕШУЙНЫМ

ИХТИОЛИТАМ..........................................................................................................55

ГЛАВА 6. СТРАТИГРАФИЯ НИЖНЕПЕРМСКИХ И УФИМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ.........................................84

6.1. К истории стратиграфических исследований пермской системы Европейской России................................................................................84

6.2. Стратиграфический очерк..................................:.'.:,'..:....................................89

ГЛАВА 7. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАННЕПЕРМСКОЙ И УФИМСКОЙ ИХТИОФАУНЫ ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ.......108

7.1. Распространение раннепермской и уфимской ихтиофауны.....................109

7.2. Состав ихтиокомплексов.............................................................................. 116

7.3. Основные черты развития раннепермской и уфимской ихтиофауны Европейской России...............................................................................................119

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................122

ЛИТЕРАТУРА............................................................................................................123

ОБЪЯСНЕНИЯ К ПЕЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИМ ТАБЛИЦАМ......................137

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Морфология чешуй

СШ Сочленовный шип

СП Свободное поле

ПВУ Передне-верхний угол

ПНУ Передне-нижний угол

Индексация скважин Печорского угольного бассейна

К-... Воркутинское угольное месторождение

ВК-... Воргашорское угольное месторождение

ИК-... Интинское угольное месторождение

УК-... Усинское угольное месторождение

СДК-... Сейдинское угольное месторождение

Прочие

СПК Спорово-пыльцевой комплекс

ВВЕДЕНИЕ

Рыбы являются высокоорганизованной и быстро эволюционировавшей группой позвоночных животных, их костные остатки хорошо сохраняются в геологической летописи. Остатки раннепермских лучепёрых рыб наиболее полно исследованы из местонахождений Западной Европы и Северной Америки и практически не изучались из стратотипа перми - востока Европейской России. Поздне-пермские, в том числе и уфимские, лучепёрые с территории Европейской России изучены лучше. Довольно значительный интервал пермского разреза оказался слабо охарактеризованным ихтиофаунистически. Это обстоятельство препятствовало выяснению палеогеографических связей и эволюции лучеперых рыб, являвшихся существенной частью водной палеобиоты в конце палеозойской эры. Отсутствие этой важной палеонтологической информации не способствовало выяснению истории развития ихтиофауны от каменноугольного периода до уфимского века в регионе, что отрицательно сказывается на использовании остатков рыб в стратиграфии.

Для решения названных проблем весьма актуально изучение накопленного в результате многолетних сборов ихтиолитного материала по раннепермским и уфимским палеонискоидным рыбам из стратотипических и опорных разрезов нижней перми и уфимского яруса Предуральского краевого прогиба, включая Печорский угольный бассейн и прилегающих окраин Восточно-Европейской платформы. При изучении ихтиофауны перми основное внимание традиционно уделялось наиболее уникальным находкам в виде целых скелетов лучеперых рыб. Разрозненный ихтиолитный материал (фрагменты костей скелета, зубы и чешуи) долго не собирался и не изучался. В связи с тем, что среди остатков раннепермских и уфимских рыб в Западном Приуралье преобладают чешуйные ихтиолиты палеонисков, именно они стали основным объектом нашего исследования.

Цель работы - изучение лучеперых рыб из нижнепермских и уфимских отложений Западного Приуралья и выяснение их стратиграфического значения.

Основные задачи: 1. Ревизия литературных источников и коллекционных материалов.

2. Проведение полевых работ по изучению типовых нижнепермских и уфимских разрезов и дополнительному сбору остатков рыб в Среднем и Северном Приура-лье.

3. Техническая подготовка каменного материала к изучению (препаровка, отмывка, фотографирование).

4. Совершенствование методики изучения чешуйных ихтиолитов.

5. Определение известных, выделение и описание новых таксонов пермской ихтиофауны.

6. Анализ распределения по разрезу изученной ихтиофауны, установление её стратиграфического значения при расчленении и корреляции вмещающих отложений.

Основные защищаемые положения и научная новизна:

1. Новая методика таксономического определения изолированных че-шуй палеонисков на основе биометрического анализа закономерностей изменения их морфологических признаков в вертикальных и горизонтальных рядах чешуйного покрова.

На цельноскелетном материале выявлены закономерности изменения признаков чешуй и разработан способ определения положения отдельных изолированных чешуй в горизонтальных и вертикальных рядах на теле рыбы, что позволяет проводить обоснованные сравнения с известными таксонами. Предложена последовательность действий в процедуре сравнения разрозненных чешуйных ихтиолитов. Разработаны способы графического сравнения чешуй палеонисков по морфологическим признакам, несущим таксономическую информацию. Сравнение исследуемых выборок чешуй с таковыми у известных таксонов осуществляется с учетом выявленных пределов изменчивости признаков. Степень различия между величинами морфологических признаков оценивается по разработанному автором коэффициенту "удаленности".

2. Расширен таксономический состав раннепермских и уфимских луче-перых рыб востока Европейской России.

Дополнительно к известным таксонам рыб из сакмарского, артинского и нижней части кунгурского ярусов нижней перми, а также из уфимских отложений

востока Европейской России, описано 18 новых видов палеонисков, относящихся к 10 родам, из которых четыре устанвлено автором.

3. Выделение в составе раннепермской ихтиофауны сакмарско-артинского ихтиокомплекса и позднеартинской группировки, уточнение состава известного уфимского ихтиокомплекса и сопоставление уфимских группировок рыб Среднего Приуралья и Печорского угольного бассейна.

В раннепермском интервале разреза в пределах Южного и Среднего Приуралья выделен сакмарско-артинский ихтиокомплекс. В его составе намечена группировка рыб, характерная только для верхнеартинского подъяруса.

Существенно расширен таксономический состав выделенного ранее уфимского ихтиокомплекса стратотипической области и подтверждено разделение его на две группировки, характерные для соликамского и шешминского горизонтов.

В пермских отложениях Печорского угольного бассейна впервые выявлен уфимский ихтиокомплекс. Он подразделен на три группировки. Возраст самой древней из них - рудницкой и средней - нижнеинтинской, по присутствию Асго1ер18 ^еяиепэ предварительно определен как раннеуфимский (соликамский). Самая молодая группировка - верхнеинтинская, по присутствию АсгорИоПв эНапАеу! датирована шешминским временем. По ихтиофауне не обнаружено противоречий в действующей стратиграфической корреляции местных свит Печорского угольного бассейна с горизонтами уфимского яруса в стратотипических разрезах Среднего Приуралья.

Теоретическое и практическое значение. В теоретическом плане проведенные исследования расширяют знания в области таксономического разнообразия ихтиофауны пермского периода. Новая методика биометрического анализа морфологических признаков чешуй лучеперых рыб, разработанная автором, позволяет оптимизировать процесс таксономического определения палеонисков по разрозненному чешуйному материалу. В практическом плане результаты проведенных исследований позволили выявить таксономический состав раннепермской и уфимской ихтиофауны, выделить сакмарско-артинский ихтиокомплекс, наметить в его составе характерную группировку рыб - позднеартинскую, уточнить и сопоставить состав уфимской ихтиофауны в страторегионе и в Печорском угольном бассейне.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались автором на Международном симпозиуме "Верхнепермские стратотипы Поволжья" (Казань,

1998); на Международной научной конференции "Геология и минеральные ресурсы юго-востока Русской плиты" (Саратов, 1998); Всероссийском совещании "Палеонтология и стратиграфия континентальных отложений перми и триаса Северной Евразии" (Москва, 1995); на Всероссийской научной конференции "Проблемы изучения биосферы" (Саратов, 1996); на Межведомственной научной конференции "Геология и геоэкология Урала и Поволжья" (Саратов, 1998); а также на межведомственных научных конференциях геологического факультета и НИИ Геологии СГУ в 1997, 1998 и 1999гг.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 140 страницах и состоит из введения, семи глав, посвященных обзору истории изучения пермской ихтиофауны, описанию изученного каменного материала и известных методов исследования ихтиофауны, методическим проблемам морфологии и таксономии чешуй палеонисков, описанию новых таксонов, стратиграфии нижнепермских и уфимских отложений региона и стратиграфическому значению изученной ихтиофауны, а также заключения и списка литературы, содержащего 116 отечественных и 64 зарубежных источника. Приложение к работе включает в себя четыре палеонтологические фототаблицы и объяснения к ним. Работа иллюстрирована 19 рисунками и восьмью текстовыми таблицами.

Исходные материалы и личный вклад автора. Работа выполнена в лаборатории ископаемых позвоночных НИИ Геологии при СГУ. В диссертации использован материал, собранный автором в ходе полевых и камеральных исследований за последние восемь лет, а также присланный в лабораторию для определения из различных геологических организаций. Он включает в себя около четырех тысяч разрозненных чешуй палеонисков из более чем 50 местонахождений сак-марско-уфимского возраста на востоке Европейской России. Кроме собственных материалов, изучена коллекция рыб палеонтологического музея кафедры региональной геологии Пермского госуниверситета. В работе использованы определения акуловых рыб, сделанные А.В.Миних.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность доктору геол.-мин. наук М.Г.Миниху за научное руководство; кандидату геол.-мин. наук A.B. Ми-них за постоянную помощь в работе; докторам геол.-мин. наук Д.А.Кухтинову, В.Г.Очеву, Г.В. Кулёвой и кандидатам геол.-мин. наук A.B. Миних и Е.М.Первушову за советы и критические замечания; член-корр. РАН Б.И.Чувашову и доктору геол.-мин. наук Е.В.Мовшовичу за предоставленный материал, вед. геологу ОАО

"Полярноуралгеология" С.К. Пухонто и доценту Пермского университета В.П. Ож-гибесову за предоставленную возможность обработки палеонтологических коллекций; Д.Ерошину и А.Короткову за помощь в сборе материала. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства общего и специального образования Российской Федерации (грант 1998-1999 гг.) и Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проект 99-05-64388).

ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ ПЕРМСКОЙ И*ГИОФАУНЫ.

Остатки ихтиофауны из пермских отложений Европы были известны еще до выделения пермской системы Р.Мурчисоном в 1841 году. Первые находки рыб были связаны с разработками медистых сланцев Тюрингии (Blainville, 1818 и др.). Чуть позже появляются описания пермских рыб России, принадлежащие Г.И.Фишеру фон Вальдгейму (Fischer, 1829-1851). Их находки связаны с отвалами горных выработок при разработке медистых песчаников в широкой полосе Западного Приуралья.

В 1833-1844 гг. выходят труды швейцарского зоолога-палеонтолога Луи Агассиса (Agassiz, 1833-1844), в которых обобщены разрозненные сведения по ископаемым акуловым и лучеперым рыбам Европы, описано значительное число новых родов и видов.

Большое количество зарубежных работ, опубликованных в течение прошлого века, содержало описания разнообразных остатков пермских рыб. Поздне-пермские (цехштейновые) палеониски и акуловые Германии были описаны Г.Курцем (Kurtze, 1839), Г.Мюнстером (Munster, 1842, 1843), К.Юнгом (Young, 1866), а нижнепермские из Отена - Х.Похлигом (Pohlig, 1892); верхнепермские кистеперые США - Е.Копом (Соре, 1891), германские цельноголовые того же возраста - Д.Эвальдом (Ewald, 1848); раннепермские палеониски Чехии -А.Фричем (Fritsch, 1895) и др. Работы Д.Мюллера (Muller, 1841), Л.Агассиза (Agassiz 1869), А.Вудварда (Woodvard, 1891) и С.Ригена (Regan, 1909) были посвящены совершенствованию систематики палеонисков.

Из отечественных работ прошлого века необходимо отметить статьи И.Лисенко (1854), Д.Планера (1854) и Х.Гейница (Genitz, 1880). Последняя работа содержит описание скелета Palaeoniscum kasanense Gein. et Vetter из казанского яруса Поволжья.

Наиболее значительным в XIX веке по охвату палеонтологического материала России стала работа Э.Эйхвальда "Lethaea Rossica", вышедшая на французском (Eichwald, 1860), а затем и на русском языке (Эйхвальд, 1861). В ней дан обзор систематического состава и краткие описания новых таксонов рыб из "медистых песчаников" пермской системы. В конце прошлого века А.В.Нечаев (1894) опубликовал обзор фауны пермских отложений восточной полосы Европейской России, включая остатки рыб. Им были переописаны восемь уже извест-

ных видов и описаны две новые формы лучепёрых рыб. К сожалению, автор не приводит изображений описываемых образцов, а сами описания очень краткие.

На рубеже веков издан "Каталог ископаемых рыб Британского Музея" А.Вудварда (Woodward 1889-1901), значительно расширивший сведения об ископаемой ихтиофауне мира. Определенное место в каталоге выделено и пермской ихтиофауне России.

В это же время появились первые работы А.П.Карпинского (1899-1924), посвященные описанию зубных спиралей эдестид и зубов акул из артинского яруса нижней перми Приуралья.

В начале XX века вышла в свет работа Б.П.Кротова (1904) "Рыбы пермских отложений России", в которой по цельноскелетному и фрагментарному материалу переописаны все известные к тому времени пермские рыбы Европейской России (Acrolepis macroderma Eich., A. rhombifera Eichw., A. cf. murchisoni (Fisch.), Palaeoniscus nanus Eichw., P. tuberculatus Eichw., P. lepidurus Ag., P. tschevkini Fisch., P. kasanensis Gein. et Vetter, P. costatus Eichw., P. stschurovski Eichw., Amblypterus orientalis Eichw., Platysomus biarmicus Eichw., Pigopterus cf. mandibularis Ag., P. cf. latus Egert.), а также выделены четыре новых: Palaeoniscus curtus Krot., P. netschaevi Krot., P. kargalensis Krot., Amblypterus permensis Krot. Следует отметить, что в этой работе Б.П.Кротов уделил определённое внимание изолированным чешуям палеонисков, приведя изображения и описания некоторых из них. Помимо этого он дал таблицу стратиграфического распределения всех известных таксонов пермских рыб России.

Таким образом, к началу XX столетия в составе пермской ихтиофауны России были известны 21 вид лучеперых рыб, относящихся к пяти родам. В первой половине нашего столетия среди зарубежных исследований пермской ихтиофауны следует отметить описания цельноголовых и акуловых США, Восточной Гренландии и Пакистана у С.Брэнсона (Branson, 1934, 1935 и др.), различных палеонисков из Южной Африки у Р.Брума (Broom, 1913), из США - у Е.Кэйса (Case, 1935) и Д.Дункла (Dunkle, 1939), из Франции и Германии - у Т. Вэстолла (Westoll, 1937, 1941), из Англии и Гренландии - у Д.Брафа (Brough, 1934) и Х.Альдингера (Aldinger, 1937),

Большой интерес для нас представляет работа Х.Альдингера (Aldinger, 1937), посвященая описанию пермских ганоидных рыб из Восточной Гренландии (из посидониевых сланцев окрестностей мыса Стош) В работе приведены диагнозы практически всех известных в то время родов пермских и каменноугольных

палеонисков с подробной синонимикой и ревизией видового состава. Для отдельных семейств - Palaeoniscidae, Acrolepidae, составлены ключи-определители родов. На основании гистологического изучения чешуй Х.Апьдингер проводит классификацию лучеперых рыб вплоть до родового уровня.

Заметный след в изучении пермской их�