Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Верхнекаменноугольно-нижнепермские карбонатные отложения западного склона Северного Урала

ВАК РФ 25.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Верхнекаменноугольно-нижнепермские карбонатные отложения западного склона Северного Урала"

ПОНОМАРЕНКО ЕВГЕНИЙ СЕРГЕЕВИЧ

ВЕРХНЕКАМЕННОУГОЛЬНО-НИЖНЕПЕРМСКИЕ КАРБОНАТНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ЗАПАДНОГО СКЛОНА СЕВЕРНОГО УРАЛА

Специальность 25.00.01 — общая и региональная геология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

15 май 2011

Сыктывкар 2011

4846544

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН (ИГ Коми НЦ УрО РАН), г. Сыктывкар.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук

Антошкина Анна Ивановна (ИГ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар)

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Кузнецов Виталий Германович

(РГУ нефти и газа, г. Москва)

кандидат геолого-минералогических наук

Майдль Татьяна Викторовна

(ИГ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар)

Ведущая организация:

Тимано-Печорский научно-исследовательский центр (ТП НИЦ), г. Ухта

Защита состоится 31 мая 2011 г. в 10:00 в ауд. 218 на заседании диссертационного совета Д 004.008.02 в Учреждении Российской академии наук Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Автореферат разослан 28 апреля 2011 г.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 167982, ГСП-2, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54, диссертационный совет Д 004.008.02, ученому секретарю.

Телефон: (8212)24-51-60

Факс: (8212) 24-53-46

E-mail: chuprov@geo.komisc.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 004.008.02,

кандидат геолого-минералогических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Комплексное изучение верхнекаменноугольно-нижнеперм-ских карбонатных отложений обусловлено их промышленной нефтегазоносно-стью в прилегающих территориях Предуральского краевого прогиба.

На западном склоне Северного Урала расположены довольно представительные разрезы разнофациальных карбонатных отложений данного интервала, однако, их точная стратиграфическая принадлежность и закономерности распространения по площади остаются невыясненными. В связи с этим детальное стратиграфическое расчленение с использованием новых данных, уточнение палеогеографического положения разнофациальных карбонатных отложений и восстановление истории геологического развития данного региона в позднем карбоне и ранней перми могут быть применены в практике поисково-съемочных работ соседних регионов.

Цели и задачи исследований. Целью работы являлось выяснение закономерностей строения и условий образования карбонатных отложений верхнего карбона-нижней перми западного склона Северного Урала в районе Верхней Печоры.

Для достижения цели предстояло решить следующие задачи: 1. Уточнить стратиграфическое расчленение отложений по новым палеонтологическим и литологическим данным; 2. Выявить основные генетические типы и парагене-тические ассоциации карбонатных отложений; 3. Выяснить состав, строение и условия образования органогенных построек; 4. Установить их пространственно-временные взаимоотношения; 5. Выявить основные закономерности осадкообразования по этапам развития седиментационного бассейна.

Материал и методы. Работа основана на собранном автором материале при изучении 8 разрезов в период с 2006 по 2009 гг. Также был обработан фактический материал, предоставленный сотрудниками Института геологии Коми НЦ УрО РАН А. Н. Сандулой и А. Н. Шадриным. Изучено свыше 600 шлифов и образцов. Для стратиграфического расчленения использованы определения разных групп фауны, выполненные специалистами-палеонтологами (фузулинои-ды — Т. Н. Исакова; фузулиноиды, водоросли — С. Т. Ремизова; мшанки — 3. А. Толоконникова; водоросли, мелкие фораминиферы — Р, М. Иванова), а также результаты карбонатного, полуколичественного спектрального, эмиссионного спектрального анализов, выполненные в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН. Ценным дополнением послужили личные наблюдения одновозраст-ных отложений на Приполярном и Среднем Урале во время полевых экскурсий, проведенных Институтом геологии Коми НЦ УрО РАН и Пермским государственным университетом.

Научная новизна. Дано комплексное решение задачи по четырем основным направлениям: стратиграфия, литология, палеоэкология и палеогеография. ,

Новые данные по стратиграфии: 1. Проведено расчленение верхнекаменноугольных отложений с привязкой к горизонтам стратиграфической схемы Урала; 2. Стратиграфическое расчленение нижнепермских карбонатных отложений дополнено детализацией ассельских и выделением сакмарских отложений; 3. Выделены литологические маркеры границ среднего и верхнего отделов каменноугольной системы, мартукского и Никольского горизонтов гжельского яруса, что может быть использовано как дополнительные корреляционные признаки.

Новые данные по литологии: 1. Выявлены строение и характер цикличности верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений; 2. Выделены основные генетические типы верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных пород и их палеогеографическая приуроченность; 3. Установлено два генетических типа нижнепермских органогенных построек: скелетные и иловые холмы; 4. Выделены парагенетические ассоциации верхнекаменноуголь-но-нижнепермских пород.

Новые данные по палеоэкологии: 1. Выделены два палеоэкотипа палеоапли-зин, свидетельствующие о разных условиях обитания; 2. Построены схемы трофических структур скелетных и иловых холмов; 3. Установлены аутогенные стадии экологической сукцессии скелетных холмов и предложена новая алло-генная стадия — стадия деструкции (коллапс экосистемы и прекращение развития скелетного холма); 4. Карбонатные отложения рифогенного типа нижней перми определены как ритмиты скелетных холмов.

Новые данные по палеогеографии: 1. На основании литологических данных установлено первоначальное положение органогенной постройки Розя Кырта Изпыредский; 2. На основании выделенных парагенетических ассоциаций обоснованы обстановки осадкообразования; 3. Выявлено первоначальное более восточное (в современных координатах) палеогеографическое положение иловых холмов по отношению к скелетным холмам в пределах окраины карбонатной платформы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 163 страницы, в том числе 61 рисунок и 8 таблиц. Список литературы включает 97 наименований.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на совещаниях и конференциях разного уровня: на молодежных конференциях «Молодежь и наука на Севере», «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента» (Сыктывкар, 2008, 2010), «Геологи XXI века» (Саратов, 2009), на Всероссийском геологическом съезде Республики Коми «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России» (Сыктывкар, 2009), Всероссийском литологичес-ком совещании с Международным участием «Рифы и карбонатные псефитоли-ты» (Сыктывкар, 2010), Второй Всероссийской научной конференции «Верхний палеозой России: стратиграфия и фациальный анализ» (Казань, 2009), 8-ом

Уральском литологическом совещании «Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли» (Екатеринбург, 2008), Всероссийской конференции «Биота как фактор геоморфологии и геохимии: рифогенные формации и рифы в эволюции биосферы» (Москва, 2010). По теме диссертации опубликованы 21 научная работа, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах из числа, рекомендуемых ВАК.

Защищаемые положения:

1. В разрезах верхнекаменноушльно-нижнепермских отложений Северного Урала в бассейне Верхней Печоры обоснованы перерывы осадконакопления разного ранга: глобальный — на границе среднего и верхнего карбона; региональный — на границе среднего и верхнего подьярусов гжельского яруса и локальные — на границе и внутри ассельского и сакмарского ярусов.

2. Нижнепермские органогенные сооружения Северного Урала представлены двумя генетическими типами — скелетными и иловыми холмами, различающимися по составу, строению, мощности, трофическим структурам, палео-ландшафтной зональности и палеогеографическому положению.

3. История осадкообразования на восточной окраине карбонатной платформы в изученном регионе подразделяется на два крупных этапа: касимовско-сред-негжельский с устойчивыми обстановками открытого мелкого моря и позднег-жельско-сакмарский с дифференциацией рельефа дна и условий осадконакопления. Границу выделенных этапов можно предложить в качестве событийного рубежа в эволюции северо-восточной окраины Европейской платформы

За ценные советы, консультации, критические замечания и помощь в сборе и обработке материала в процессе подготовки работы автор искренне признателен В. А. Салдину, А. Н. Сандуле, А. Н. Шадрину, Т. Н. Исаковой, С. Т. Ремизовой, Р. М. Ивановой, 3. А. Толоконниковой, и др. Весьма интересными и познавательными были обсуждения полученных результатов с Е. Н. Горюновой, О. Л. Коссовой, А. С. Алексеевым, Г. М. Седаевой, Е. М. Первушовым, Б. И. Чува-шовым и др., благодаря которым автор получил возможность увидеть различные стороны своих построений и выводов. Особую признательность автор выражает своему научному руководителю д. г.-м. н. А. И. Антошкиной, которая во многом способствовала становлению диссертанта как специалиста.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РАБОТЫ

В первой главе «История изучения верхнекаменнугольно-нижнепермских отложений Северного Урала» освещены основные этапы геологических изысканий и их результаты. На Северном Урале работали А. А. Чернов, В. А. Варса-нофьева, Т. А. Добролюбова, Г. А. Чернов, А. И. Равикович, И. С. Муравьев, Н. В. Калашников, 3. П. Михайлова, В. В. Юдин. В результате их исследований были получены первые данные по тектонике, литологии и стратиграфии. Цитологическое изучение проводили А. И. Елисеев, А. Н. Саццула, В. А. Салдин и

др. Работы по геологическому картированию и поискам полезных ископаемых проводили Г. Ф. Проскурин, А. П. Попов, А. р. Барков, геологические партии ООО «Кратон».

Во второй главе «Краткий геологический очерк» по литературным данным рассмотрены геологическое строение исследованного района и стратиграфия верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений. Район исследований расположен в пределах Западной структурной зоны Урала. Она представляет собой сложно дислоцированную окраину Печорской эпибайкальской плиты. На западе эта структура по Главному западноуральскому надвигу граничит с Предуральским краевым прогибом. На Северном Урале в пределах данной зоны выделяется Верхнепечорское поперечное опускание (ВПО), которое делится на западную, центральную и восточную структурную подзоны и Малопечорский аллохтон (Юдин, 1983; 1994). Изученные разрезы рек Илыч, Уньи и Малой Печора находятся на территории Западной структурной подзоны (ЗСПЗ). ЗСПЗ — наиболее крупный и сложно построенный элемент ВПО и представляет собой две полосы антиклиналей, осложненных складками и разрывами.

В третьей главе «Общая характеристика разреза верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений» приводится строение верхнекамен-ноугольно-нижнепермских карбонатных отложений. Верхнеккаменноугольные отложения разделяются на касимовский и гжельский ярусы, а нижнепермские карбонатные отложения;— на ассельский и сакмарский ярусы.

Полный разрез касимовского яруса (144.5 м) в составе ломовского (77.6 м) и кержаковского (66.9 м) горизонтов установлен на р Унья (обн. 24; номера обнажений по В. А. Варсанофьевой). Неполные или нерасчлененные разрезы касимовского яруса изучались на р. Илыч (обн. 70, 84). Граница среднего и позднего карбона фиксируется резким понижением уровня моря, что нашло отражение в изменении характера осадкообразования — накопление отмельных отложений или их размывом, и отвечает крупной регрессии, наблюдаемой в глобальном масштабе, которая была связана с проявлением фазы каменноугольно-раннепермского оледенения Гондваны (ВгисквсЬеп еС а1., 1999; Коссовая, 2009). Касимовские отложения в основном сложены известняками биоморфными па-леоаплизиновыми или водорослевыми, биокластовыми с пелитоморфным цементом, в кержаковском интервале разреза присутствуют известняки пелито-морфные, глинистые и микробиокластовые. Характерные отмельные отложения — известняки оолитовые, биокластовые со спаритовым цементом и органогенные песчаники — в основном приурочены чаще всего к основанию касимовского яруса.

Наиболее полный разрез гжельских отложений (106.4 м) был изучен в обн. 24 на р. Унья, где вскрываются азанташский (72.5 м), мартукский (15.1 м) и Никольский (18.8 м) горизонты. Неполный разрез (только мартукский и Никольский горизонты, 49.9 м) вскрыт в обн. 29 на р. Унья. На границе мартукского и Никольского горизонтов установлен перерыв осадконакопления. В обн. 24 на

р. Унья эта граница фиксируется довольно резкой сменой сублиторальных известняков биокластовых с пелитоморфным цементом мартукского горизонта пляжевыми органогенными песчаниками в основании Никольского горизонта. В обн. 29 — граница является эрозионной. К северу, в бассейне р. Илыч И. С. Муравьев (1968) отмечал отсутствие гжельских отложений и связывал это в перерывом в осадконакоплении. Вероятнее всего, эта регрессия является отражением крупного предассельского размыва, выделенного Н. Н. Кузькоковой и В. А. Чермныхом (1965) на Приполярном Урале и была связана с инверсией Печоро-Колвинской рифтовой зоны (Тимонин, 1998). Отложения гжельского яруса в основном представлены известняками биокластовыми с пелитоморфным цементом, комковато-сгустковыми и пелитоморфными. Редко отмечаются слои органогенных песчаников и биокластовых известняков со спаритовым кальцитовым цементом, характеризующих отложения пляжей.

Полный разрез ассельских отложений (366.9 м) в составе холодноложского (229.2 м) и шиханского (137.7 м) горизонтов вскрывается в обн 28 на р. Унья. В других обнажениях (обн. 36—37 нар. Илыч, обн. 61 и 67 нар. М. Печора, обн. 24 на р. Унья) ассельский ярус обнажен не полностью. Сокращенные разрезы (выявлены перерывы в осадконакоплении) представлены в обн 40, и 83 на р. Илыч. Цитологически ассельские отложения весьма разнообразны. В наиболее западных изученных разрезах (обн. 40 на р. Илыч) они охарактеризованы известняками биокластовыми с пелитоморфным цементом, пелитоморфными и биомор-фными, реже — органогенными песчаниками и биокластовыми известняками со спаритовым цементом. Отмечаются эрозионные поверхности, свидетельствующие о неполноте разреза. Восточнее (обн. 24 на р. Унья) отложения ассель-ского яруса представлены в основном известняками биокластовыми с пелитоморфным цементом с прослоями известняков пелитоморфных и биокластовых несортированных. В обн. 83 на р. Илыч, обн. 61 на р. М. Печора и в обн. 28 на р. Унья преобладающим типом пород являются биоцементолиты и известняки комковато-сгустковые (средне-верхнеассельский интервал в обн. 28 нар. Унья, обн. 61 на р. М. Печора). В наиболее восточных разрезах исследованного района (обн. 67 на р. М. Печора) средне-верхнеассельские отложения представлены известняками биокластовыми с пелитоморфным цементом, пелитоморфными, глинистыми, комковато-сгустковыми и биоморфными фораминиферово-циано-бактериальными. В обн. 83 на р. Илыч на границе ассельского и сакмарского яруса установлен перерыв осадконакопления, и из разреза выпадают отложения шиханского горизонта. Этот перерыв в осадконакоплении мог быть связан с тектонической активностью Илыч-Чикшинского вала, проходившей в это время (Тимонин, 1998).

Сакмарский ярус подразделяется на тастубский и стерлитамакский горизонты. В бассейне Верхней Печоры специальных исследований по стратиграфии сакмарского яруса не проводилось. Известные выходы этого яруса отмечаются на р. Илыч в обн. 83 и в обн. 37. Горизонты были выделены только в обн. 36 на

р. Илыч (тастубский горизонт 5.5 м, стерлитамакский — 11.3 м) . Неполные разрезы сакмарского яруса имеются в обн. 37 и 40 на р. Илыч, нерасчлененные отложения сакмарского яруса (34.1 м) изучались в обн. 82—83 нар. Илыч. Цитологический состав сакмарских, как и ассельских, отложений разнообразен. В обн. 36 и 83—82 они представлены известняками комковато-сгусковыми и био-цементолитами. Известняки биокластовые несортированные, пелитоморфные и глинистые встречены в обн. 36 и в верхней части обн. 82. Известняки биокластовые с пелитоморфным и спаритовым цементами, комковато-сгустковые и органогенные песчаники с эрозионными поверхностями на границе слоев отмечаются только в обн. 40 и фиксируют колебания уровня моря в крайне мелководных обстановках.

В главе 4 «Генетические типы изученных карбонатных отложений» приведены описания основных генотипов карбонатных отложений верхнего карбо-на-нижней перми. Выделяются механогенные, биогенные, хемогенные, биохе-могенные и биомеханогенные генетические типы. Биогенные генетические типы представлены известняками биоморфными цианобактериальными, водорослевыми, палеоаплизиновымих и известняками цельнораковинными фузулиноид-ными или брахиоподовыми. Обширные скопления цианобактерий и водорослей образовывали заросли, палеоаплизин, фузулиноид и брахиопод создавали поселения. Пространство между отдельными индивидами заселяли другие организмы или было заполнено пелитоморфным или спаритовым (в цианобактери-альных разностях) кальцитом. Механогенные генетические типы представлены известняковыми брекчиями, формировавшимися в прибрежной зоне моря под действием приливов и отливов. Хемогенные генетические типы разделены на активноводную и тиховодную группы. Группа активноводных представлена генетическим типом известняков оолитовых, формирование которых обусловлено садкой оолитовых оболочек на осадочных частицах при циркуляции растворов в пустотах. В тиховодную группу объединены генетические типы известняков пелитоморфных, пелитоморфных глинистых и пелитоморфных полосчатых. Иловый материал осаждался непосредственно из морской воды, а тер-ригенный и биокластовьш материал поступал с более возвышенных областей. Среди биомеханогенных генетических типов выделены две группы: активново-дая и тиховодная. Группа активноводных объединяет генетические типы известняков биокластовых со спаритовым цементом и песчаники органогенные, при формировании которых активная гидродинамика была ведущим фактором. Вторая группа — известняки биокластовые с пелитоморфным цементом и биокластовые несортированные. Присутствие пелитового материала и отсутствие ориентировки фрагментов фоссилий свидетельствуют о слабом движении воды. Известняки биокластовые несортированные характеризуют склоны органогенных построек. Биохемогенные генетические типы представлены биоцементо-литами, известняками комковато-сгустковыми и строматолитоподобными. Детальные исследования биоцементолитов методом электронного парамагнитно-

го резонанса (Лютоев и др., 2010) показали, что кальцитовая крустификацион-ная оторочка вокруг организмов образована по микробиальным пленкам, а по-ровый спаритовый цемент поздней генерации между корочками — осаждением из морской воды. Таким образом, механизм образования биоцементолитов включает два способа: биогенный и хемогенный, т. е. образование биологически индуцированного цемента. Формирование комковато-сгустковых известняков происходит за счет связывания кальцимикробными организмами карбонатного ила из надцонных вод, что проявлялось в образовании мелких пелитомор-фных комочков и сгустков.

В главе 5 «Типы нижнепермских органогенных построек Северного Урала» дается строение скелетных и иловых холмов. В работе используется иерархич-ная классификация построек, основанная на экологической сукцессии рифовых экосистем (James, Bourque, 1992). Это обусловлено тем, что в изученных нами разрезах чаще всего не видны непосредственные контакты с вмещающими отложениями, что затрудняет выяснение их пространственных взаимоотношений. Выделяются следующие стадии сукцессии: стабилизация, колонизация, диверсификация и доминантная. Первые две стадии являются отражением пионерной экосистемы холмов, две другие — типичные рифовые. Понимая органогенную постройку как экосистему, влияющую на окружающие условия, нельзя не рассматривать и влияние окружающей среды на экосистему. Изменения среды могут контролироваться множеством факторов (климатом, гидродинамикой, колебаниями уровня моря, соленостью и др.). Периодичность стрессов проявляется в цикличности сукцессии, когда экосистема после очередного стресса вновь проходит начальные стадии развития (Современные..., 1990). В этом случае образуются ритмиты или биоритмитные толщи из многократного ритмического повторения в разрезе биогермов, биостромов среди пород другого происхождения. При изучении нижнепермских скелетных холмов Северного Урала нами выделена стадия деструкции, отражающая коллапс экологической сукцессии. Эти отложения представлены биокластовыми биоцементолитами и распространены в органогенных постройках, либо в виде линз в склоновых фациях.

Трофические структуры верхнекаменноугольно-нижнепермских органогенных построек могут быть представлены в виде 6-ступенчатой пирамиды (Ан-тошкина и др., 2010), где выделяются организмы автотрофные и гетеротрофные, соответствующие продуцентам и консументам. Продуценты образуют первый уровень по экологии и положению в системе органического мира, консу-менты — три уровня по способу питания. Первый подуровень продуцентов представляют кальцимикробы и цианобактерии, второй подуровень—преимущественно зелеными водорослями. Второй уровень трофической структуры представлен продуцентами фильтраторами и разделяется на два подуровня. Первый подуровень слагают придонные фильтраторы: брахиоподы, форамини-феры, сетчатые мшанки, а второй подуровень — надцонные фильтраторы, т. е. ветвистые мшанки, криноидеи. Третий уровень трофической структуры пред-

ставляют всеядные организмы — трилобиты, остракоды, гастроподы. Четвертый уровень — организмы-хищники: палеоаплизины, аммоноидеи.

В строении скелетных холмов мощностью от 82.5 до 360 м выделяются пионерные стадии экологической сукцессии: стабилизации и колонизации, а также финальная стадия — деструкции. Они имеют палеоландшафтную зональность. С запада на восток выделяются западный пологий склон, западная краевая зона, центральная зона, восточная краевая зона и восточный крутой склон (рис. 1). Как показали исследования, на эволюцию экосистем нижнепермских органогенных сооружений, наряду с глобальными факторами (Антошкина, 2010) существенное влияние оказывали факторы регионального масштаба, разделенные на аутогенные и аллогенные. Наиболее важным аутогенным фактором является развитие микробиальных пленок на сессильных организмах, что способствовало формированию биологически-индуцированного синседиментаци-онного кальцитового цемента (Лютоев и др., 2010) и образованию жесткого каркаса. Наиболее разнообразными факторами были внешние (аллогенные), контролировавшие развитие биоценозов. Экосистемы нижнепермских скелетных холмов периодически подвергались воздействию внешних факторов, в основном — гидродинамических. При повышении активности гидродинамики среды происходит смена организмов с вертикальной формой роста на пластинчатые. Другой гидродинамический индикатор—это базис действия волн, выше которого существовали уже активноводные условия. Для скелетных холмов достижение уровня базиса действия волн приводило к формированию отложений стадии деструкции и коллапсу всей экосистемы.

Таким образом, сочетание аутогенных и аллогенных факторов контролировало экологическую сукцессию нижнепермских скелетных холмов. Аутогенная сукцессия пионерных сообществ проявлялась при отсутствии значительных изменений внешних физико-химических условий. В этом случае наблюдается направленный процесс развития экосистем от стадии стабилизации до стадии колонизации. С другой стороны, частое влияние внешних факторов приводили к прерыванию экологической сукцессии или появлению нетипичных для нижнепермских скелетных холмов цианобактериальных сообществ. Поэтому, экологическую сукцессию нижнепермских скелетных холмов Северного Урала можно определить как алло-аутогенную.

Иловый холм Розя Кырта мощностью 4.5 м представлен известняками ком-ковато-сгустковыми со скоплениями раковин фораминифер, брахиопод, колоний цианобактерий, зеленных филлоидных водорослей и участками биоцемен-толитов биогермных Цианобактериально-микробное сообщество создавало своего рода «кислородные оазисы», определившее биоразнообразие в данном разрезе. Появление фото-хемотрофной ассоциации, скорее всего, определилось формированием поднятия, появившееся в конце ассельского века в относительно глубоководной области морского дна. Ведущая роль в образовании этих отложений отводится микробной деятельности. По данным (Воищие й а1., 2004),

Основные внешние (аллотигенные) факторы, влияющие на экосистемы

Гидродинамические факторы, привнос биокластового материала,

локальное прогибание морского дна (редко)

Гидродинамические факторы)

Привнос биокластового материала,

локальное прогибание морского дна

Краевая западная зона Центральная зона Краевая восточная зона

XvX з

♦ ♦ ♦ А

шш, 5

1 J V;

'а - АJQ

ШШ 7

к 10

Рис. /. Идеализированная схема строения нижнепермских скелетных холмов Северного Урала (по: Пономаренко, 2010; Антошкина и др., 2010) с дополнениями. I — р. Унья, обн. 24 (среднеассельская часть); II — р. М. Печора, обн. 61; III — р. Илыч, обн. 83; IV — р. Унья, обн. 28 (нижнеассельская часть); V — р. Унья, обн. 28 (средне-всрхнеассельская часть); VI — р. Илыч, обн. 36 (сакмарская часть). Условные обозначения: 1-4 — биоцементолиты (1 — мшанковые, 2 — филлоидно-водорослевые, 3 — полибиокластовые, 4 — биокластовые палеоаплизиновые); 5—8 — известняки (5 — комковато-сгустковые, 6 — биокластовые склоновые, 7 — биокластовые открытого шельфа, 8 — пелитоморфные); 9 — депрессионные отложения; 10 — поселения стадии стабилизации

Восточный крутой склон

Западный пологий склон

т п

иловые холмы являются вероятнее всего диагенетическими образованиями — результатом преимущественно органоминерального процесса, а не биоминерального, характерного для рифов. Суть его состоит в том, что собственно аккреция холма происходит благодаря образованию зародышей кальциевого карбоната на отмершем органическом веществе кальцимикробов. В результате такого процесса образуется автомикритовая сетка, в которую просеиваются разные иловые генерации, создавая полииловую структуру.

В главе 6 «История осадконакопления в позднекаменноугольную и ранне-пермскую эпохи» на основании пространственно временных взаимоотношений генетических типов верхнекаменноугольно-нижнепермских отложений выделены несколько парагенетических ассоциаций, чередующихся в разрезе. Пара-генетические ассоциации (ПА) верхнекаменноугольно-нижнепермских отложений представлены в таблице, приведенной ниже.

Выделенные десять парагенетических ассоциаций характеризуют изменения обстановок осадконакопления в течение позднего карбона-ранней перми, позволяющих выделить два крупных этапа развития осадочного бассейна: касимовс-ко-среднегжельский и позднегжельско-сакмарский (рис. 2). Согласно характеристике парагенетических ассоциаций условия осадконакопления в касимовско-среднегжельское время характеризовались в основном обстановками мелкого открытого моря. В центральной области развития формировались биокластовые осадки с палеоаплизиновыми поселениями и зарослями зеленых сифонокладие-вых водорослей. Только в позднекасимовское (кержаковское) время в отдельных участках (разрез Бузгальский Камень) седиментационного бассейна происходило накопление карбонатных илов в обстановках относительно-глубоководных впадин (депрессий) на окраине карбонатной платформы. В восточной зоне час-

Характеристика парагенетических ассоциаций пород

Парагенетическая ассоциация

Основные члены ассоциации

Обстановки карб он атонакоп ле ния

ПА-1. Биогенных-бномеханогенных генотипов

Известняки биоморфные; известняки биокластовые с пелитоморфным цементом; песчаники органогенные

Мелководное открытое море

ПА-2.

Бнохсмогенных генотипов

Биоцементе литы биогермные мшанковые, филлоидно-водо рос левые, пале оап лизиновые; биоцеменголигы биокластовые

Центральная зона нижнепермских скелетных холмов

ПА-З.

Биомсханогснных генотипов

Известняки мелкобиокластовые с пелитоморфным цементом; известняки биокластовые со спариговым цементом

Мелководное открытое море в условиях неустойчивого тектонического режима

Окончание таблицы Характеристика парагенетинеских ассоциаций пород

Парагенетнческац ассоциация

ПА-4.

Биохемогенных-хемогенных-биомеханогенных генотипов

ПА-5.

Биомеханогенных-

бнохсмогенных

генотипов

ПА-6.

Биохемогенных-биомехано-генных генотипов

ПА-7.

Биохсмогенных-

хемогенных

генотипов

IIA-8 a-Tima. Хемогеиных-биомехано-генных геношпов

ПА-8 б-типа. Хемогенных-биомехано-генных генотипов

ПА-8 в-типа. Хемогеиных-бномехано-гецных генотипов

Основные члены ассоциации

Известняки комковато-сгустковые; биоцементолиты биогермные; биоцементолиты биокластовые; известняки пелигоморфные

Песчаники органогенные; известняки биокластовые с пелитоморфным цементом; известняки комковато-сгустковые

несортированные; известняки комковато-сгустковые

Известняки пелигоморфные и биокластово-пелитоморфные; биоцемешолнты биогермные мшанковые

Известняки пелигоморфные, го вести яки мелко- и микро биокластовые с пелитоморфным цементом; известняки

крупнобиокластовые со спаритовым цементов песчаники органогенные (последние два члена характеризуют нижнюю или верхнюю границы парагенеза)

Обстановки карб он атонакопления

Краевые зоны скелетных холмов; иловые холмы

Наиболее мелководная область открытого морского бассейна

Склоны скелетных холмов

В обстановках трансгрессии морского бассейна

Относительно-глубоководные обстановки с резкими колебаниями уровня моря, связанные с неустойчивым текгони чески м режимом

Относительно-глубоководные обстановки с тектонически спокойным режимом

Более-глубоководные обстановки у подножья склонов скелегных холмов

Известняки пелигоморфные; известняки глинистые; известняки микробиокласговые с пелитоморфным цементом

Известняки пелигоморфные глинистые, известняки биокластовые несортированные

Биоцементолиты биогермные; биоцементолиты биокластовые; известняки биокластовые

Рис. 2. Схема пространственно-временных взаимоотношений верхнекаменноуголь-но-нижнепермских парагенетических ассоциаций в районе Верхней Печоры.

I — западная зона выходов, р. Илыч, обн. 40. II — центральная зона, р. Илыч, обн. 70, р. Унья, обн. 24. III—IV — восточная зона: III — р. Илыч, обн. 82—84, р. М. Печора, обн. 61; р. Унья, обн. 28—29; IV — р. Илыч, обн. 36—37, р. М. Печора, обн. 67. Пара-генетические ассоциации: 1 — биогенных и биомеханогенных генотипов; 2 — биохе-могенных генотипов; 3 — биомеханогенных генотипов; 4 — биохемогенных, хемоген-ных и биомеханогенных генотипов; 5 — биомеханогенных и биохемогенных генотипов; 6 -биохемогенных и биомеханогенных генотипов; 7 — биохемогенных и хемоген-ных генотипов; 8 -хемогенных и биомеханогенных генотипов а-типа; 9 — хемогенных и биомеханогенных генотипов б-типа; 10 — хемогенных и биомеханогенных генотипов в-типа; 11 — кривая колебания уровня моря. С3к — верхний карбон, касимовский ярус; Cзg — верхний кабон, гжельский ярус; Р^э — нижняя пермь, ассельский ярус; Р^ — нижняя пермь, сакмарский ярус

тично также преобладали мелководные открытоморские условия седиментации в районе рек Илыч (обн. 84) и Унья (обн. 29). Согласно данным В. А. Чермныха (1976) подобные обстановки существовали в районе р. Б. Шайтановка. Восточнее развивались верхнекаменноугольные органогенные постройки. Они отмечались исследователями нар. М. Печора (обн. 67, Муравьев, 1968; Михайлова, 1974) и в районе дер. Акчим в Колво-Вишерском крае (Чочиа, 1955).

На границе средне-позднегжельского времени произошло региональное обмеление осадочного бассейна, которое, вероятно, было связано с инверсией Печоро-Колвинской рифтовой зоны (Тимонин, 1998) и в ряде районов севера Урала отражает максимум предассельского перерыва.

В позднегжельское время в восточной зоне изученного района начинает формироваться депрессия с относительно-глубоководными обстановками, на склонах которой начинают развиваться органогенные постройки типа скелетных холмов. Полный профиль смены фаций может быть прослежен только на среднеассельском уровне (рис. 2). В среднеассельское время в западных зонах были развиты относительно-глубоководные обстановки впадины на окраине карбонатной платформы. Однако, по всей видимости, существование впадин было кратковременным, потому что в позднеассельское ираннесакмарское время в этой зоне преобладали уже крайне мелководные условия. В центральной зоне рассматриваемого района продолжали накапливаться биокластовые пески, что свидетельствует о мелком открытом морском бассейне. В восточных районах развивались скелетные холмы, а перед ними аккумулировались карбонатные илы в условиях относительно-глубоководных депрессий. Впоследствие, в по-зднеассельско-раннесакмарское время в депрессияи появились приподнятые участки морского дна, на которых развивались органогенные постройки типа иловых холмов. Окончательное завершение формирования скелетных холмов происходило в разное время. Так, например, экосистема постройки Писаный Камень на р. Унья прекратила существование в конце ассельского века, а постройка Мича Ласта на р. Илыч только в середине сакмарского века.

Таким образом, эволюция верхнепечорского осадочного бассейна в позднем карбоне-ранней перми происходила в два этапа, и была обусловлена тектонической эволюцией окраины карбонатной платформы. Первый — касимовско-сред-негжельский—этап проходил в основном в обстановках открытого мелкого моря в условиях относительно спокойного тектонического режима (рис. 3). Второй — позднегжельско-сакмарский — характеризовался отчетливой дифференциацией рельефа дна и, соответственно, разнообразием обстановок осадконакопления на окраине карбонатной платформы. Границу выделенных этапов в эволюции верхнепечорского морского бассейна можно предложить в качестве событийного рубежа в эволюции северо-восточной окраины Европейской платформы.

При сравнении фациальных профилей в разные этапы развития седимента-ционного бассейна можно отметить регрессионное смещение скелетных холмов в западном направлении.

Западная зона

Центральная зона

Восточная зона

Впадины

Pia&

Позднегжельско-сакмарский этап

Открытое мелкое море Относительно-глубоководное море

-Уровень моря

Базис действия вол»

/

Скелетные холмы на склонах депрессий

C.igr

Касимовско-среднегжельский этап

Открытое мелкое море

- Уровень моря Ба:шс действия волн

/

Скелетные холмы

Рис. 3. Схематический профиль распределения фаций в бассейне Верхней Печоры: А — в среднегжельское время (С$2), Б — в ассельское время (P^s)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании новых данных по фауне и литологии верхнекаменноуголь-но-нижнепермских карбонатных отложений было детализировано стратиграфическое расчленение опорного разреза верхнего карбона на р. Унья, где впервые на Верхней Печоре выделены все горизонты современной стратиграфической схемы Урала. Стратиграфическое расчленение нижнепермских карбонатных отложений дополнено детализацией ассельских и выделением сакмар-ских отложений.

В разрезах верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений бассейна Верхней Печоры обоснованы перерывы разного ранга: глобальный — на границе среднего и верхнего отделов каменноугольной системы; региональный — на границе среднего и верхнего подъярусов гжельского яруса; и локальные — внутри ассельского и сакмарского ярусов. Выделенные литологические маркеры этих границ могут быть использованы как дополнительные корреляционные признаки для одновозрастных отложений соседних регионов.

Выявлены строение и характер цикличности верхнекаменноугольно-ниж-непермских карбонатных отложений. Среди них обособляются 15 генетических типов, объединенные в 5 генетических групп по механизму формирования: биогенный, механогенный, хемогенный, биомеханогенный и биохемо-генный.

Нижнепермские органогенные постройки представлены скелетными и иловыми холмами. Скелетные холмы формировались на склонах депрессий и соседствовали на западе с мелководным открытым шельфом и на востоке с относительно-глубоководными впадинами на окраине платформы. В их строении выделяются зоны западного пологого склона, западной краевой зоны, центральной зоны, восточной краевой зоны и восточного крутого склона. На развитие центральной зоны скелетных холмов интенсивно воздействовали гидродинамические факторы, в краевых зонах более важную роль играло количество поступаемого биокластового материала. Наиболее важным аутогенным фактором является развитие микробиальных пленок, которое приводило к формированию каркаса и способствовало появлению своеобразной нижнепермской рифовой экосистемы их мелких сессильных организмов. Нижнепермские органогенные постройки этого типа были ограничены базисом действия волн. Попытки хрупких организмов занять более возвышенные участки морского дна заканчивались разрушением их скелетов и накоплением осадков деструктивной стадии. Так, стадия деструкции отражает коллапс экологической сукцессии нижнепермских скелетных холмов. Иловые холмы были расположены восточнее области развития скелетных холмов и, соответственно, формировалась в более глубоководных условиях. Их появлению предшествовали появление повышенных участков дна в относительно-глубоководных впадинах.

Из распределения генетических типов верхнекаменноугольно-нижнепермс-ких отложений по разрезам породы были группированы в несколько характерных парагенетических ассоциаций, чередующихся в разрезе, которые овеществляют в себе определенный набор признаков, позволяющих воссоздать условия их формирования

Эволюция верхнепечорского осадочного бассейна в позднем карбоне-ран-ней перми происходила в два этапа и была обусловлена тектонической эволюцией окраины карбонатной платформы. Первый — касимовско-среднегжель-ский — этап проходил в сходных обстановках открытого мелкого моря в условиях относительно спокойного тектонического режима. Второй — позднег-жельско-сакмарский — характеризовался отчетливой дифференциацией рельефа дна и, соответственно, разнообразием обстановок осадконакопления в условиях активизации тектонического режима на окраине карбонатной платформы.

Границу выделенных этапов можно предложить в качестве событийного рубежа в эволюции северо-восточной окраины Европейской платформы.

Основные работы по теме диссертации

Отдельные издания

Антошкина А. И., Салдин В. А., Сандула А. Н., Пономаренко Е. С., Лютоев В. П. Эволюционный тренд палеозойской рифовой экосистемы как отражение эволюции гео-биологических систем на примере Севера Урала. Сыктывкар: Геопринт, 2009. 16 с. (Отчетная серия № 7 (81)).

Антошкина А. И., Пономаренко Е. С., Рябинкина Н. Н., Валяева О. В., Лютоев В. П., Салдин В. А., Сандула А. Н., Канева Н. А. Эволюционный тренд палеозойской рифовой экосистемы как отражение эволюции гео-биологических систем на примере Севера Урала. Сыктывкар: Геопринт, 2010.44 с. (Отчетная серия № 2 (83)).

Сандула А. Н., Пономаренко Е. С. Генетические типы отложений верхневизей-ско-нижнеартинской карбонатной формации. В кн: Литосфера Тимано-Североураль-ского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика / Отв. ред. А. М. Пыстин, А. И. Антошкина, Л. В. Махлаев. Сыктывкар: Геопринт, 2009. С. 67—72.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

Антошкина А. И., Салдин В. А., Никулова Н. Ю., Сандула А. Н., Шадрин А. Н., Шеболкин Д. Ш., Пономаренко Е. С. Генетический взгляд на осадочные формации палеозойского Североуральского осадочного бассейна // Вестник Института геологии Коми ЩУрО РАН, 2010. № 10. С. 11—15.

Пономаренко Е. С. Эволюция экосистем нижнепермских скелетных холмов Северного Урала // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН, 2010. №12(192). С. 8—16.

Пономаренко Е. С. Литолого-палеоэкологическая характеристика нижнепермской органогенной постройки Розя Кырта Изпыредский, Северный Урал // Литосфера, 2011, № 3. С. 50—63.

Толоконникова 3. А., Пономаренко Е. С. Раннепермские мшанки р. Илыч (Северный Урал) // Вестник ТГУ, 2010, № 3. С. 180—185.

Публикации в материалах конференций

Лютоев В. П., Антошкина А. К, Пономаренко Е. С. Парамагнитные маркеры стадийности отложения карбонатов палеоаплизиновых биоцементолитов // Рифы и карбонатные псефитолиты: Материалы Всерос. литологического совещания. Сыктывкар: Геопринт, 2010. С. 205—207.

Пономаренко Е. С. К строению Ра1аеоар1у$та КпЛ. // Молодежь и наука на севере. Материалы докладов I всероссийской молодежной конференции. Сыктывкар: КНЦ УрО РАН, 2008. Т. 1. С. 158—160.

Пономаренко Е. С. Развитие биоценозов в ассельских органогенных постройках (на примере скелетного холма р. Илыч, Северный Урал) // Тезисы докл. 4-ой Сибирской межд. конф. молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 2008. С. 217—218.

Пономаренко Е. С. Стадии развития ассельской органогенной постройки на реке Унья // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Северо-

уральского сегмента: Материалы 17-й науч. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2008 С. 203—206.

Пономареико Е. С. Палеоэкологические особенности Ра\аеоар1у^та Кгок>у в верхнекаменноугольно-нижнепермских отложениях Северного Урала // Геологи XXI века: Материалы X Всеросс. науч. конф. Студентов, аспирантов и молодых специалистов. Саратов: изд-во СО ЕАГО, 2009. С. 13—14.

Пономареико Е. С. Генезис нижнепермской органогенной постройки на р. Илыч (Северный Урал) // Литогенез и геохимия осадочных формаций Тимано-Уральского региона. Сыктывкар: Геопринт, 2009. № 7. С. 5—23. (Тр. Ин-та геологии Коми науч. центра УрО Российской АН. Вып. 124).

Пономареико Е. С. Стадия деструкции в нижнепермских органогенных постройках Северного Урала // Биота как фактор геоморфологии и геохимии: рифо-генные формации и рифы в эволюции биосферы: Материалы конф. Москва, ПИН РАН, 2010. С. 69—71.

Пономареико Е. С. Парагенетические ассоциации пород как отражение стадий экологический сукцессии в нижнепермских скелетных холмах Северного Урала // Структу ра, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 19-ой науч. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2010. С. 134—137.

Пономареико Е. С. Литологические маркеры некоторых границ стратиграфических подразделений верхнего карбона-нижней перми западного склона Северного Урала // II Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов памяти академика А. П. Карпинского. Санкт-Петербург. ФГУП «ВСЕГЕИ», 2011. С. 14—18.

Пономареико Е. С., Иванова Р. М. Генезис «червячковых известняков» в нижнепермской органогенной постройке Писаный Камень на р. Унья (Северный Урал) // Рифы и карбонатные псефитолиты: Материалы Всеросс. литологического совещания. Сыктывкар: Геопринт, 2010. С. 142—144.

Пономареико Е. С., Ремизова С. Т., Камалетдинова Л. Н. Проблема стратификации касимовского яруса на р. Илыч // Верхний палеозой России: стратиграфия и фациальный анализ: Материалы Н-ой Всероссийской конференции. Казань: КГУ. 2009. С. 147—148.

Пономареико Е. С., Ремизова С. Т., Толоконникова 3. А. Стратиграфия нижнепермских карбонатных отложений в разрезе Мича Ласта (р. Илыч, Северный Урал) // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН, 2010. №4 (184). С. 2—5.

Пономареико Е. С., Сандула А. Н. Верхнекаменноугольно-нижнепермские карбонатные отложения в разрезе «Бузгальский Камень» (река Унья, Северный Урал) // Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: Материалы XV Геологического съезда Республики Коми. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2009. Т. И. С. 202—205.

Пономареико Е. С., Сандула А. Н. Ассельские отложения в разрезе Камешок (р. Малая Печора, Северный Урал) // Актуальные проблемы литологии: Материалы 8-го Уральского литологического совещания. Екатеринбург, 2010. С. 249—251.

Тираж 100

Заказ 821

Издательско-информационный отдел Института геологии Коми НЦ УрО РАН 167982, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54. Эл. почта: geoprint@geo.komisc.ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Пономаренко, Евгений Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ВЕРХНЕКАМЕННОУГОЛЬНО

НИЖНЕПЕРМСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОГО УРАЛА.

Глава 2. КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК.

Глава 3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗРЕЗА

ВЕРХНЕКАМЕННОУГОЛЬНО-НИЖНЕПЕРМСКИХ КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ.

3.1. Верхнекаменноугольные отложения.

3.2. Нижнепермские отложения.

Глава 4. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ИЗУЧЕННЫХ КАРБОНАТНЫХ

ОТЛОЖЕНИЙ.

Глава 5. ТИПЫ НИЖНЕПЕРМСКИХ ОРГАНОГЕННЫХ ПОСТРОЕК

СЕВЕРНОГО УРАЛА.

5.1. Классификация органогенных построек.

5.2. Трофическая структура органогенных построек.

5.3. Нижнепермские органогенные постройки.

Глава 6. ИСТОРИЯ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ В

ПОЗДНЕКАМЕННОУГОЛЬНУЮ И РАННЕПЕРМСКУЮ ЭПОХИ.

6.1. Парагенетические ассоциации.

6.2. Эволюция позднекаменноугольнораннепермского морского бассейна

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Верхнекаменноугольно-нижнепермские карбонатные отложения западного склона Северного Урала"

Актуальность. Комплексное изучение верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений обусловлено их промышленной нефтегазоносностью в прилегающих территориях Предуральского краевого прогиба.

На западном склоне Северного Урала расположены довольно представительные разрезы разнофациальных карбонатных отложений данного интервала, однако, их точная стратиграфическая принадлежность и закономерности распространения по площади остаются невыясненными. В связи с этим детальное стратиграфическое расчленение с использованием новых данных, уточнение палеогеографического положения разнофациальных карбонатных отложений и восстановление истории геологического развития данного региона в позднем карбоне и ранней перми являются, несомненно, актуальными для корреляции с одновозрастными отложениями Предуральского краевого прогиба.

Цели и задачи исследований. Целью работы являлось выяснение закономерностей строения и условий образования карбонатных отложений верхнего карбона-нижней перми западного склона Северного Урала в районе Верхней Печоры.

Для достижения цели предстояло решить следующие задачи: 1. Уточнить стратиграфическое расчленение отложений по новым палеонтологическим и литологическим данным. 2. Выявить основные генетические типы и парагенетические ассоциации карбонатных отложений. 3. Выяснить состав, строение и условия образования органогенных построек. 4. Установить их пространственно-временные взаимоотношения. 5. Выявить основные закономерности осадкообразования по этапам развития седиментационного бассейна.

Материал и методы. Работа основана на собранном автором материале при изучении 8 разрезов в период с 2006 по 2009 гг. Также был обработан фактический материал, предоставленный сотрудниками Института геологии Коми НЦ УрО РАН А. Н. Сандулой и А. Н. Шадриным. Изучено свыше 600 шлифов и образцов. Для стратиграфического расчленения использованы определения разных групп фауны, выполненные специалистами-палеонтологами (фузулиноиды - Т. Н. Исакова; фузулиноиды, водоросли -С. Т. Ремизова; мшанки - 3. А. Толоконникова; водоросли, мелкие форами-ниферы - Р. М. Иванова), а также результаты карбонатного, полуколичественного спектрального, эмиссионного спектрального анализов, выполненные в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН. Ценным дополнением послужили личные наблюдения одновозрастных отложений на Приполярном и Среднем Урале во время полевых экскурсий, проведенных Институтом геологии Коми НЦ УрО РАН и Пермским государственным университетом.

Научная новизна. Дано комплексное решение задачи по четырем основным направлениям: стратиграфия, литология, палеоэкология и палеогеография.

Новые данные по стратиграфии

1. Проведено расчленение верхнекаменноугольных отложений с привязкой к горизонтам стратиграфической схемы Урала.

2. Стратиграфическое расчленение нижнепермских карбонатных отложений дополнено детализацией ассельских и выделением сакмарских отложений.

3. Выделены литологические маркеры границ среднего и верхнего отделов каменноугольной системы, мартукского и Никольского горизонтов гжельского яруса, что может быть использовано как дополнительные корреляционные признаки.

Новые данные по литологии

1. Выявлены строение и характер цикличности верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений.

2. Выделены основные генетические типы верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных пород и их палеогеографическая приуроченность.

3. Установлено два генетических типа нижнепермских органогенных построек: скелетные и иловые холмы.

4. Выделены парагенетические ассоциации верхнекаменноугольно-нижнепермских пород.

Новые данные по палеоэкологии

1. Выделены два палеоэкотипа палеоаплизин, свидетельствующие о разных условиях обитания.

2. Построены схемы трофических структур скелетных и иловых холмов.

3. Установлены аутогенные стадии экологической сукцессии скелетных холмов и предложена новая аллогенная стадия — стадия деструкции (коллапс. экосистемы и прекращение развития скелетного холма).

4. Нижнепермские карбонатные отложения рифогенного типа определены как ритмиты скелетных холмов.

Новые данные по палеогеографии

1. На основании литологических данных установлено первоначальное -положение органогенной постройки Розя Кырта Изпыредский.

2. На основании выделенных парагенетических ассоциаций обоснованы обстановки осадкообразования.

3. Выявлено первоначальное более восточное (в современных координатах) палеогеографическое положение иловых холмов по отношению к скелетным холмам в пределах окраины карбонатной платформы.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на совещаниях и конференциях разного уровня: на молодежных конференциях «Молодежь и наука на Севере», «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента» (Сыктывкар, 2008, 2010), «Геологи XXI века» (Саратов, 2009), на Всероссийском геологическом съезде Республики Коми «Геология и минеральные ресурсы 5 европейского северо-востока России» (Сыктывкар, 2009), Всероссийском ли-тологическом совещании с Международным участием «Рифы и карбонатные псефитолиты» (Сыктывкар, 2010), Второй Всероссийской научной конференции «Верхний палеозой России: стратиграфия и фациальный анализ» (Казань, 2009); 8-ом Уральском литологическом совещании «Типы седиментоге-неза и литогенеза и их эволюция в истории Земли» (Екатеринбург, 2008), Всероссийской конференции «Биота как фактор геоморфологии и геохимии: рифогенные формации и рифы в эволюции биосферы» (Москва, 2010). По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, 4 статьи в рецензируемых журналах из числа, рекомендуемых ВАК.

Защищаемые положения:

1. В разрезах верхнекаменноугольно-нижнепермских отложений Северного Урала в бассейне Верхней Печоры обоснованы перерывы осадкона-копления разного ранга: глобальный - на границе среднего и верхнего карбона; региональный - на границе среднего и верхнего подъярусов гжельского яруса и локальные — на границе и внутри ассельского и сакмарского ярусов.

2. Нижнепермские органогенные сооружения Северного Урала представлены двумя генетическими типами - скелетными и иловыми холмами,, различающимися по составу, строению, мощности, трофическим структурам, палеоландшафтной зональности и палеогеографическому положению.

3. История осадкообразования на восточной окраине карбонатной платформы в изученном регионе подразделяется на два крупных этапа: каси-мовско-среднегжельский с устойчивыми обстановками открытого мелкого моря и позднегжельско-сакмарский с дифференциацией рельефа дна и условий осадконакопления. Границу выделенных этапов можно предложить в качестве событийного рубежа в эволюции северо-восточной окраины Европейской платформы

За ценные советы, консультации, критические замечания в процессе подготовки работы автор искренне признателен В. А. Салдину, А. Н. Сандуле, А. Н. Шадрину, Т. Н. Исаковой, С. Т. Ремизовой, 6

3. А. Толоконниковой, Р. М. Ивановой. Отдельную благодарность хотелось бы выразить лицам, помогавшим в сборе материала в качестве коллекторов: сотруднику Института геологии Коми НЦ УрО РАН А. В. Ерофеевскому, студентам КГПИ Д. Ю. Кошлецу, М. Н. Плешеву, В. Н. Ужицкому, а также студенткам СыктГУ Н. А. Каневой и Л. М. Камалетдиновой за помощь в обработке материала. Весьма интересными и познавательными были обсуждения полученных результатов с Е. Н. Горюновой, О. Л. Коссовой, А. С. Алексеевым, Г. М. Седаевой, Е. М. Первушовым, Б. И. Чувашовым и др., благодаря которым автор получил возможность увидеть различные стороны своих построений и выводов.

Особую признательность автор выражает своему научному руководителю д.г.-м.н. А. И. Антошкиной, которая во многом способствовала становлению диссертанта как специалиста.

Заключение Диссертация по теме "Общая и региональная геология", Пономаренко, Евгений Сергеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

На основании новых данных по. фауне и литологии верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений было детализировано стратиграфическое расчленение опорного разреза верхнего карбона на р. Унья, где впервые на Верхней Печоре выделены все горизонты современной стратиграфической схемы Урала. Стратиграфическое расчленение нижнепермских карбонатных отложений дополнено-детализацией ассельских и выделением сакмарских отложений.

В разрезах верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений бассейна Верхней Печоры выделены перерывы разного ранга: глобальный - на границе среднего и верхнего отделов каменноугольной системы; региональный - на границе среднего и верхнего подъярусов гжельского яруса; и локальные — внутри ассельского и сакмарского ярусов. Выделенные литологиче-ские маркеры этих границ могут быть использованы как дополнительные корреляционные признаки.

Выявлены строение и характер цикличности верхнекаменноугольно-нижнепермских карбонатных отложений. Среди них обособляются 15 генетических типов, объединенные в 5 генетических групп по механизму формирования: биогенный, механогенный, хемогенный, биомеханогенный и биохемоген-ный.

Нижнепермские органогенные постройки представлены скелетными и иловыми холмами. Скелетные холмы формировались на склонах депрессий и соседствовали на западе с мелководным открытым шельфом и на востоке с относительно-глубоководными впадинами на окраине платформы. В их строении выделяются зоны западного пологого склона, западной краевой зоны, центральной зоны, восточной краевой зоны и восточного крутого склона. На раз

150 витие центральной зоны скелетных холмов интенсивно воздействовали гидродинамические факторы, в краевых зонах более важную роль играло количество поступаемого биокластового материала. Наиболее важным аутогенным фактором является^ развитие микробиальных пленок, которое приводило к формированию каркаса и способствовало появлению своеобразной нижнепермской рифовой экосистемы, их мелких сессильных организмов. Нижнепермские органогенные постройки этого типа были ограничены базисом действия волн. Попытки хрупких организмов занять более возвышенные участки морского дна заканчивались разрушением их скелетов и накоплением осадков деструктивной стадии. Так, стадия деструкции отражает коллапс экологической сукцессии нижнепермских скелетных холмов. Иловые холмы были расположены восточнее области развития скелетных холмов и, соответственно, формировалась в более глубоководных условиях. Их появлению предшествовали появление повышенных участков дна в относительно-глубоководных впадинах.

Из распределения генетических типов верхнекаменноугольно-нижнепермских отложений по разрезам породы были группированы в несколько характерных парагенетических ассоциаций, чередующихся в разрезе, которые овеществляют в себе определенный набор признаков, позволяющих воссоздать условия их формирования

Эволюция верхнепечорского осадочного бассейна в позднем карбоне-ранней перми происходила в два этапа, и была обусловлена тектонической эволюцией окраины карбонатной платформы. Первый — касимовско-среднегжельский — этап проходил в основном в обстановках открытого мелкого моря в условиях относительно спокойного тектонического режима. Второй — позднегжельско-сакмарский — характеризовался отчетливой дифференциацией рельефа дна и, соответственно, разнообразием обстановок осадконакопления на окраине карбонатной платформы.

Граница выделенных этапов в эволюции верхнепечорского морского бассейна можно предложить в качестве событийного рубежа в эволюции северовосточной окраины Европейской платформы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Пономаренко, Евгений Сергеевич, Сыктывкар

1. Антошкина А. И. Рифообразование в палеозое (на примере севера Урала и сопредельных территорий). Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 303 с.

2. Антошкина А. И. Рифы в гео-биосферной системе // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2010, №9 (189), С. 2-4.

3. Варсанофъева В. А. Геологические исследования в северо-восточной части 124 листа летом 1925 г. // Изв. Геолкома, т. 47, №7, 1929.

4. Варсанофъева В. А. Предварительный отчет о работах 1927 г. в западной части юго-восточной четверти 124-го листа (бассейн р. Уньи). 1933 (Тр. ВГРО, вып. 289).

5. Варсанофъева В. А. Геологическое строение территории Печоро-Илычского государственного заповедника // Тр. Печоро-Илычского гос. заповедника. Вып. 1. М.:, 1940. С. 5-214.

6. Варсанофъева В. А. . К стратиграфии среднекаменноугольных отложений бассейна Малой Печоры // Материалы,по геологии Северного Урала и Тимана. Сыктывкар, 1962. С. 38-50. (Тр. Ин-та геологии Коми филиала АН СССР; вып.3..

7. Варсанофъева В. А., Раузер-Черноусова Д. М. К характеристике среднекамунноугольных отложений р. Илыч // Сборник трудов по геологии и палеонтологии. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1960. С. 94-126.

8. Гусев М. В., Гохлернер Г. Б. Свободный кислород и эволюция клетки. М.:. Изд-во МГУ, 1980. 222 с.

9. Друшиц В. В. Палеонтология беспозвоночных. М.: Изд-во МГУ, 1974. 528с.

10. Елисеев А. И. Формации зон ограничения северо-востока Европейской платформы (поздний девон и карбон). Л.: Наука, 1978. 203 с.

11. Елисеев А. И. Сравнительный формационный анализ органичений платформ в палеозое. Сыктывкар, 1982. 56 с. (Сер. сообщ. «Научные доклады» / Коми филиал АН СССР; Вып. 78).

12. Иванова Е. А. Развитие фауны в связи с условиями существования. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 303 с. (Тр. ПИН АН СССР. Т. ЬХ1Х).154

13. Иванова Р. М. Фузулиниды и водоросли среднего карбона Урала (зональная стратиграфия, палеобиогеография, палеонтология). Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 204 с.

14. Ископаемые известковые водоросли (морфология, систематика, методы изучения) / Б. И. Чувашов, В. А. Лучинина, В. П. Шуйский и др. Новосибирск: Наука, 1987.225 с.

15. Калашников Н. В. Брахиоподы верхнего палеозоя Европейского Севера СССР. Л.: Наука, 1980. 135 с.

16. Калашников Н. В. Спирифериды перми Европейского Севера России. М.: ГЕОС, 1998. 139 с.

17. Калашников Н. В., Михайлова 3. П. К стратиграфии верхнего карбона р. Уньи // Геология северо-востока европейской части СССР и севера Урала. Сыктывкар, 1971. С. 55-65. (Тр. Ин-та геологии Коми филиала АН СССР, вып. 14).

18. Калашников Н. В., Михайлова 3. П. Ассельский ярус Малой Печоры // Палеозой севера Урала и Печорской синеклизы. Сыктывкар, 1984. С. 42-45. (Тр. Ин-та геологии Коми фил. АН СССР, вып. 49).

19. Коссовая О. Л. Основные биотические события пенсильванской подсистемы и их корреляционный потенциал // Верхний палеозой России: стратиграфия и фациальный анализ / Мат-лы П-ой Всероссийской конференции. Казань: Казан, гос. ун-т. 2009. С. 135-137.

20. Кузъкокова Н. Н., Чермных В. А. О предассельском размыве в Северном Приуралье // Докл. АН СССР. Т. 165. №4. 1965. С. 911-914.

21. Литосфера Тимано-Североуральского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика / Отв. ред. А. М. Пыстин, А. И. Антошкина, Л. В. Махлаев. Сыктывкар: Геопринт, 2009. 234 с.

22. Лютоев В. П., Антошкина А. И., Пономаренко Е. С. Парамагнитные маркеры стадийности отложения карбонатов палеоаплизиновыхбиоцементолитов // Рифы и карбонатные псефитолиты / Мат-лы Всеросс. литологического совещания. Сыктывкар: Геопринт, 2010. С. 205-207.

23. Михайлова 3. П. Фузулиниды верхнего карбона Печорского Приуралья. Л.: Наука, 1974. 136 с.

24. Михайлова И. А., Бондаренко' О. Б. Система органического мира // Соросовский образовательный журнал, №2, 1999. С. 42-51.

25. Муравьев И. С. Карбон Печорского Приуралья. Казань: Изд-во Казан, гос. Ун-та, 1968. 226 с.

26. Муравьев И. С. Стратиграфия и условия формирования пермских отложений Печорского Приуралья. Казань: Изд-во Казан, гос. Ун-та, 1972. 202 с.

27. Объяснительная записка к стратиграфическим схемам Урала (докембрий, палеозой). // Четвертое Уральское Межведомственное совещание-/ Мат-лы и решения Четвертого Уральского межведомственного совещания. Екатеринбург: 1994. 152 с.

28. Одум Е. Основы экологии. Т.1. М.: Мир, 1986. 328 с.

29. Пархаев П. Ю. Адаптивная радиация кембрийских гельдинеллоидных моллюсков (Оазй'ороёа, Агс1шеоЬгапсЫа) // Эволюция биосферы и биоразнообразия (к 70-летию А. Ю. Розанова). Товарищество науч. изд. КМК, 2006. С. 282-296.

30. Парфенова М. Д. Историческая геология с основами палеонтологии. Томск: Изд-во НТЛ, 1999. 524 с.

31. Пономаренко Е. С. К строению Ра1аеоар1у$та Кго1:. // Мат-лы докладов I всероссийской молодежной конференции «Молодежь и наука на севере». Том. 1. Сыктывкар: 2008а. С. 158-160.

32. Пономаренко Е. С. Развитие биоценозов в ассельских органогенных постройках (на примере скелетного холма р. Илыч, Северный Урал) // Тезисы докл. 4-ой Сибирской межд. конф. молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 20086. С. 217-218.156

33. Пономаренко Е. С. Стадии развития ассельской органогенной постройки на реке Унья // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента / Мат-лы 17-й науч. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2008в С. 203-206.

34. Пономаренко Е. С. Стадия деструкции в нижнепермских органогенных постройках Северного Урала // Мат-лы к конф. «Биота как фактор геоморфологии и геохимии: рифогенные формации и рифы в эволюции биосферы. Москва; ПИН РАН, 2010а. С. 69-71.

35. Пономаренко Е. С. Эволюция экосистем нижнепермских скелетных холмов Северного Урала. / «Вестник» Института геологии КНЦ УрО РАН, №12 (192), 2010. С. 8-16.

36. Пономаренко Е. С. Литолого-палеоэкологическая характеристика нижнепермской органогенной постройки Розя Кырта Изпыредский, Северный Урал // Литосфера, №3. 20116. (в печати).

37. Пономаренко Е. С., Ремизова С. Т., Камалетдинова Л. Н. Проблема стратификации касимовского яруса на р. Илыч // Верхний палеозой России: стратиграфия и фациальный анализ / Мат-лы П-ой Всероссийской конференции. Казань: Казан, гос. ун-т. 2009. С. 147-148.

38. Пономаренко Е. С., Ремизова С. Т., Толоконникова 3 А. Стратиграфия нижнепермских карбонатных отложений в разрезе Мича Ласта (р. Илыч, Северный Урал). «Вестник» №4 (184), апрель. Сыктывкар: Геопринт, 2010. С. 2-5.

39. Пономаренко Е. С., Сандула А. Н. Ассельские отложения в разрезе Камешок (р. Малая Печора, Северный Урал) // Актуальныепроблемы литологии / 8-ое Уральское литологическое совещание. Екатеринбург, 2010. С. 249-251.

40. Равикович А. И. К характеристике биогермных фаций верхнего палеозоя в бассейне Верхней Печоры (р. Унья) // Бюлл. МОИП. 1956. Отд. геол., т. 31, вып. 2. С. 37-59.

41. Салдин В. А. Органогенная постройка в сезымской свите верхнего палеозоя Полярного Урала // Геология рифов. Мат-лы Межд. совещания. Сыктывкар: Геопринт, 2005. С. 139-142.

42. Сандула А. H. Нижнепермский рифогенный массив «Писаный Камень» (р. Унья, Северный Урал) // Геология рифов: Мат-лы Международного совещания. Сыктывкар: Геопринт, 2005а. С. 145-147.

43. Систематика и классификация осадочных пород и их аналогов / В. Н. Шванов, В. Т. Фролов, Э. И. Сергеева и др. СПб.: Недра, 1998. 352 с.

44. Современные и ископаемые рифы. Термины и определения: Справочник / И. Т. Журавлева, В. Н. Космыгин, В. Г. Кузнецов и др. М.: Недра, 1990. 184 с.

45. Тимонин Н. И., Беляев А. А. Характер контактов пермских и каменноугольных отложений на северо-востоке Печорской плиты. Сыктывкар, 2002. 52 с. (Научные докл. / Коми науч. центр УрО РАН. Вып. 443).

46. Толоконникова 3. А., Пономаренко Е. С. Раннепермские мшанки р. Илыч (Севрный Урал). Вестник ТГУ. №3. 2010 г. С. 180-185.

47. Формации палеозоя северо-восточной окраины Европейской платформы / А. И. Елисеев, А. И. Антошкина, В. А. Салдин и др. Сыктывкар, 2006. 72 с. (Научные доклады / Коми НЦ УрО РАН; Вып. 481).

48. Фролов В. Т. Генетическая типизация морских отложений. М.: Недра, 1984. 222 с.

49. Фролов В. Т. Литология. Кн. 1. М.: МГУ, 1992. 336 с. Фролов В. Т. Литология. Кн. 3. М.: МГУ, 1995. 352 с.

50. Хворова И. В. Атлас карбонатных пород среднего и верхнего карбона Русской платформы. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 167 с.159

51. Шадрин А. Н., Сандула А. Н., Пономаренко Е. С. Восточная полоса выходов карбонатных пород верхнего палеозоя р. илыч (Северный Урал) // Строение литосферы и геодинамика. Мат-лы XXIII молодежной конференции 21-26 апреля Иркутск: 2009. С. 108-109.

52. Шапошникова В. И., Гусев М. В. Роль кислорода в жизнедеятельности некоторых синезеленых водорослей // Биология синезеленых водорослей. М.: Изд-во МГУ, 1964. С. 119-140.

53. Чермных В. А. К стратиграфии каменноугольных отложений р. Б. Шайтановки // Труды Коми филиала АН СССР. №10. 1960. С. 26-35.

54. Чермных В. А. Стратиграфия карбона севера Урала. JI.:, «Наука», 1976. 304с.

55. Чочиа Н. Г. Геологическое строение Колво-Вишерского края. JL: Гостоптехиздат. 1955. 406 с.

56. Юдин В. В. Клиппены на западном склоне Северного Урала // Геология и полезные ископаемые северо-востока европейской части СССР: Ежегодник-1975. Сыктывкар, 1976. С. 68-72.

57. Юдин В. В. Васрисциды Северного Урала. Л.: Наука. 1983. 174 с.

58. Юдин В. В. Орогенез Севера Урала и Пай-Хоя. Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. 285 с.

59. Янко В. В., Троицкая Т. С. Позднечетвертичные фораминиферы Черного моря. М.: Наука. 1978. 112 с.

60. Bourque P. A., Neuweiller F., Boulwain F. The mud-mound systemA products and processes // 32 d IGC Florence 2004 Scienfic Sessions: abstr. (pt 22). 2004. P. 1079.

61. Bruckschen. P:, Oesmann S., Veizer J. Izotope stratigraphy of the European Carboniferous: proxy signals for ocean chemistry, climate and tectonics // Chemical Geology. 19991 V. 161. P. 127-163.

62. Cooper P. Paleoecology: paleoecosystems, paleocommunities // Geosci. Can. Vol. 15 (3). 1980. P. 199-208.

63. Doherty P. D., Soreghan G. S., Castagna J. P. Outcrop-based reservoir characterization: a composite phylloid-algal mound, western Orogrande Basin (New Mexico). AAPG Bull. 86. 2002. P. 779-795.

64. Dunham R. J. Classification of carbonate rocks according to depositional texture. — In: Classification of carbonate rocks / Ed. W. E. Ham. Mem. Amer. Assoc. Petrol. Geol., 1, 1962, P. 108-121.

65. Embry A. F., Klovan J. E. A late Devonian reef traction north-eastern Banks Island, Northwest Territories // Bull. Can. Petrol. Gerol., 1971, 19. P. 730-781.

66. Enpu G., Samankassou E., Changquing G., Yongli Zh., Baoliang S. Paleoecology of Pennsylvanian phylloid algal buildups in south Guizhoi, China. Facies, 2007. 53. P. 615-623.

67. Flugel E. Paleoecology and microfacies of Permian, Triassic and Jurassic algal communities of platform and reef carbonates from the Alps. Bull Centres Research Explor-Product Elf-Aquitaine, №3. 1979. P. 569-587.

68. Flugel E. Microfacies of carbonate rocks: analysis, interpretation and application. Berlin Heidelberg Springer-Verlag. 2004. 976 p.

69. Forsythe G. T. W., Wood R., Dickson J. A. D. Mass spawing in ancient reef communities: evidence from Late Paleozoic phylloid algae. Palaios 17. 2002. P. 615621.

70. GorevaN. V., Alekseev A. S., Isakova T. N., Kossovaya O. L. Afanasievo section neostratotype of Kasimovian Stage (Upper Pensilvanian Series), Moscow Basin, central Russia//Newsletter on Carboniferous Stratigraphy. 2007. Vol. 25. P. 8-14.

71. Hay M. E. Calcified, seaweeds on coral reefs: complex defenses, trophic relationships, and value as habitats // Proceedings of the 8th International Coral Reef Symposium. 1997, vol. I. P. 713-718.

72. Hiineke H,, Joachimski M., Buggisch W., Lutzner H. Marine carbonate facies in response to climate and nutrient level: the Upper Carboniferous and Permian of Central Spitsbergen (Svalbard). Facies 45, 2001. P. 93-136.

73. James N. P., Bourque P. A. Reefs and Mounds // Ed. R. G. Walker, N. P. James // Facies Model-Response to Sea-Level Change // Geol. Assoc. Can. 1992. P. 323347.

74. Murray J. W. Ecology and paleoecology of benthic foraminifera. England: Longman Sci. and Techn. 1991. 397 p.

75. Paul V. J. Secondary metabolites and calcium carbonate as defenses of calcareous algae on coral reefs // Proceedings of the 8 International Coral Reef Symposium. 1997, vol. I. P. 707-712.

76. Samankassou E. Upper Carboniferous-Lower Permian buildups of the Carnic Alps, Austria-Italy. In: Ahr. W. M., Harris P. M., Morgan W. A., Somerville I. D. (eds) Permo-Carboniferous platforms and reefs. SEPM/AAPG. Spec. Publ. 78. 2003. P. 201-217.

77. Toomey D. F. Late Permian reefs of southern Tunisia: facies patterns and comparison with the Capitan reef, southwestern Unired States. Facies, 25. 1991. P. 119-146.

78. Walker K. R., Alberstadt L. P. Ecological succession as an aspect of structure in fossil communities //Paleobiol. 1975. Vol. 1. P. 328-357.