Ранне-среднедевонские трепостомиды (мшанки) Салаира и их стратиграфическое значение

На восточном склоне Салаирского кряжа (Салаира) девонская система представлена отложениями нижнего и среднего отделов, обнажающимися в виде полосы длиной около 180 км и шириной 10−20 км, ориентированной в субмеридиональном направлении (рис. 1). Девонские отложения имеющие существенно карбонатный состав, отличаются разнообразием и обилием ископаемых органических остатков, главным образом, морской фауны. В окрестностях г. Гурьевска, эти отложения вскрыты гигантскими известняковыми карьерами, что обеспечивает исключительно благоприятные условия для их изучения. Поэтому, сводный разрез нижне-среднедевонских отложений, вскрывающийся в окрестностях г. Гурьевска, приобрел всемирную известность как один из эталонных для данного хро-ностратиграфического интервала. Фрагментарные разрезы девонских отложений вскрываются на всем протяжении восточного склона Салаира (рис. 2). В Центральном Салаире и на юго-западной окраине кряжа девонские отложения изучены, в основном, по данным глубокого бурения. Естественные обнажения встречаются здесь сравнительно редко, а известняковые карьеры имеют весьма небольшие размеры. При дальнейшем изложении материала мы для краткости употребляем выражение «девон Салаира», имея в виду девонские отложения восточного склона кряжа.

В изучении девонской фауны Салаира и сопредельных территорий в различной мере участвовали ведущие палеонтологи нашей страны: JI.JI. Халфин, М. А. Ржонсницкая, В. А. Ивания, В. А. Желтоногова, Е. А. Елкин, И. П. Морозова и другие. До недавнего времени хуже других групп бентосной фауны были изучены мшанки (Bryozoa), особенно представители отряда Trepostomida. В последние годы этот пробел был частично ликвидирован благодаря исследованиям О. П. Мезенцевой, монографически описавшей эмсских трепостомид Салаира и Горного Алтая. Ранее, в результате исследований В. П. Нехорошева, И. П. Морозовой, К. Н. Волковой, A.M. Ярошинской, был накоплен обширный материал о позднеживетско-франских мшанках Алтае-Саянской складчатой области и Казахстана.

В то же время оставались практически неизученными эйфельско-раннеживетские трепостомиды. Мшанки этого возрастного интервала весьма слабо изучены и в других районах нашей страны, что частично обусловлено сравнительно малой распространенностью фаунистически охарактеризованных эйфельско-нижнеживетских отложений. Сравнительно слабо изучены эйфельско-раннеживетские мшанки и за рубежом. Классические работы Е. Данкан (Н. Duncan) и Р. Бордмана (R. Boardman) по эйфельско-живетским трепостомидам северо-восточных штатов США, опубликованные около 50 лет назад, далеко не в полной мере отвечают.

Рис. 1. Геологическая карта района исследований. Населенные пункты: Г — г. Гурьевск, БК — пос. Б. Керлегеш, С — пос. Сафоново, Т — с. Томскоестратоны: 1 — четвертичные отложения, 2 — юрская система, 3 — пермская система, 4 — каменноугольная система, 5−7 — девонская система: 5 — живетский ярус, 6 — эйфельский ярус, 7 — нижнедевонский отдел- 8 — силурийская система, 9 — ордовикская система, 10 — кембрийская система, 11 -протерозойские отложения, 12 — интрузивные тела- 13 — дизъюнктивные нарушения. (Геологическая карта 1977ф).

86*00'.

Рис. 2. Схема расположения изученных разрезов ] - Новопестеревский, 2 — Малосалаиркинский, 3 — Малосалаиркинский 1,4- Малосалаиркинский 2, 5 — Зареченский, 6 — Гурьевский 9, 7 — Гурьевский 25, 8 — Гурьевский 2. II6, 9 — разрез на Гурьевском холме, 10 — Бачатский, 11 — Баскусканский, 12 — Киселевский, 13 — Прокопьевский, 14 — Карачумышский, 15 — Малиновогорский 1,16- Малиновогорский 2, 17 — Карачумышский 1, 18 — Карачумышский 2. уровню современных исследований. Слабая изученность эйфельско-раннеживетских трепостомид существенно затрудняла выявление общих закономерностей развития данной фаунистической группы. С другой стороны, отсутствие данных об эйфельско-раннеживетских трепостомидах не позволяло составить достаточно полную картину эволюции среднедевонской биоты Салаирского палеобассейна. Таким образом, изучение эйфельско-раннеживетских трепостомид представляется весьма актуальным.

Исходя из выше изложенного целью данной работы явилась всесторонняя характеристика эйфельско-раннеживетских трепостомид Салаира и установление их стратиграфической значимости на основе изучения динамики эволюции в течение ранне-среднедевонского интервала геологического времени.

В задачи исследования входило:

• определение видового состава трепостомид эйфельско-нижнеживетских отложений Салаира и установление возрастных границ каждого вида;

• монографическое описание видов с позиции политипической концепции, обращая особое внимание на изучение изменчивости;

• выявление этапности эволюции трепостомид в течение ранне-среднедевонского интервала геологического времени на основе анализа литературного материала и результатов собственных исследований;

• определение теоретически возможной точности корреляции по трепо-стомидам на локальном, региональном и глобальном уровнях;

• установление возможности использования трепостомид для корреляции разнофациальных отложений;

• уточнение ранга подразделений региональной стратиграфической схемы по результатам изучения трепостомид;

• изучение региональной трансгрессивно-регрессивной цикличности как фактора изменения видового разнообразия трепостомид.

Материалом исследований явилась обширная коллекция трепостомид (31 вид, 9 родов, 5 семейств, 2 подотрядаоколо 1500 экземпляров колонийоколо 5000 шлифов), отобранная в результате послойного изучения 18 разрезов, из которых 9 ранее были изучены с различной степенью детальности предшествующими исследователями, а остальные 9 описаны нами впервые. Десять изученных разрезов вскрываются в стенках карьеров, что обеспечило практически сплошную обнаженность пород. При изучении остальных разрезов задернованные участки вскрывались канавами, проходка которых осуществлялась студентами естественно-географического факультета Кузбасской государственной педагогической академии (КузГПА), проходившими на этих разрезах полевые практики по геологии под моим руководством.

Отбор коллекций производился из отложений, возраст которых однозначно определялся по другим группам морской фауны, поскольку в составе среднедевонских трепостомид преобладали новые виды. Особое внимание при этом уделялось отбору коллекций из стратотипических разрезов среднедевонских стратонов. Как известно, среднедевонские отложения Салаира расчленены на три горизонта, из которых нижний — мамон-товский (D^'mam) — соответствует эйфельскому ярусу, а два другие — кер-легешский (Di'kr) и сафоновский (D2″ sf) — нижнему подъярусу живетского яруса. Достаточно представительные коллекции трепостомид были отобраны из стратотипов мамонтовского и сафоновского горизонтов. В стра-тотипическом разрезе керлегешского горизонта трепостомиды не обнаружены. В настоящее время известен лишь один разрез этого горизонта (Бас-кусканский), содержащий остатки трепостомид. По видовому составу трепостомид керлегешский и сафоновский горизонты не могут быть надежно дифференцированы. Таким образом, на первой стадии проведенных исследований было выделено два резко различных по видовому составу комплекса трепостомид: эйфельский (мамонтовский) и раннеживетский (кер-легешско-сафоновский).

Позднее был выявлен еще один комплекс, характеризующийся смешением позднеэмсских (шандинских) и эйфельских (мамонтовских) видов, обычно присутствующих в виде единичных экземпляров. Изучение этого комплекса и, соответственно, вмещающих его отложений было начато О. П. Мезенцевой и завершено в ходе наших исследований. В некоторой мере условно, мы параллелизуем эти отложения с пестроцветной пачкой, описанной в окрестностях г. Гурьевска в качестве верхнешандинских слоев (Стратотипические разрезы., 1987, с.120−127). К настоящему времени на восточном склоне Салаира описано 9 разрезов, вскрывающих отложения со смешанной эмсско-эйфельской фауной трепостомид. Вероятными стратиграфическими аналогами этих отложений являются шивертинские слои барагашской свиты Горного Алтая и влангальевские слои мельничной свиты Рудного Алтая. Учитывая значительное распространение отложений данного хроностратиграфического интервала, мы описываем их в качестве верхнешандииского подгоризонта, предполагая, что в результате дальнейших исследований он может быть отнесен к рангу горизонтов.

Кроме того, совместно с О. П. Мезенцевой, на основе анализа её материалов, было выделено еще два комплекса трепостомид, характеризующих раннеэмсский (раннесалаиркинский) и среднеэмсский (среднесалаиркинско-среднешандинский) интервалы геологического времени. Наконец, на основе анализа литературного материала, характеризующего верхнеживетские отложения смежных с Салаиром регионов, оказалось возможным выявить позднеживетский комплекс трепостомид. Таким образом, было выявлено 5 различных по видовому составу комплексов трепостомид, последовательно сменявших один другого во времени в течение эмсско-эйфельско-раннеживетского интервала геологического времени. Установление этих комплексов, характеризующих динамику эволюции данного отряда в течение рассматриваемого отрезка времени и имеющих существенное значение для корреляции вмещающих толщ, мы считаем главным итогом выполненных исследований.

Структура работы определялась поставленными задачами. Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения. Первая глава включает 2 параграфа, вторая — 7 параграфов, третья глава на параграфы не делится. Общий объем диссертации 170 страниц. Работа иллюстрирована 57 таблицами, 33 рисунками и 10 фототаблицами. Таблицы 15−57 даны в приложении. Список цитированной литературы включает 155 наименований, в том числе 23 работы на иностранных языках.

В результате проведенных нами исследований впервые в пределах России были детально изучены позднеэмсско-эйфельско-раннеживетские трепостомиды. В обширной коллекции, отобранной на восточном склоне Салаира нами были обнаружены представители 31 вида 9 родов 5 семейств 2 подотрядов отряда Trepostomidaиз них 17 видов описано монографиче ски. Трепостомиды этого хроностратиграфического интервала в середине XX века монографически описывались на Северо-Востоке США Е. Данкан и Р. Бордманом, однако их изученность на территории Евразии оставалась слабой. Вследствие этого в описанном нами комплексе около половины видов (14 из 31) оказались новыми. Выделение нового вида обычно базировалось на изучении обшир ного фактического материала (более 10 колоний, 30−50 шлифов). Поэтому при описании морфологических признаков и пределов их изменчивости широко применялись простейшие приемы вариационной статистики. От бор палеонтологических коллекций в большинстве случаев производился из отложений, стратиграфическая позиция которых не вызывала сомнений. Благодаря этому новые виды получили четкую привязку как во времени, так и в пространстве. В результате изучения позднеэмсско-эйфельско-раннеживетского комплекса были внесены изменения в систематику трепостомид. Изменен объем семейств Eridotrypellidae и Ulrichotrypidae вследствие переноса рода Kysylschinipora Volkova, 1974 из первого во второе. Проведена ревизия родов Eostenopora и Eridotrypella, в результате чего изменен их объем. Расширен объем родов Lioclema, Neotrematopora, Raissiella, Leptotrypa, Ky sylschinipora и Eridotrypella за счет включения в состав каждого из них от 1 до 4 новых видов. Была детально изучена динамика изменения видового разнообразия трепостомид. С этой целью количественно определялась степень обновле ния видового состава трепостомид на 11 биостратиграфических рубежах ;

границах горизонтов, подгоризонтов, слоев. Наиболее значимыми в плане обновления видового состава трепостомид оказались 6 рубежей. На основе этих данных, дополненных анализом литературного материала, построена ранжированная схема этапности эволюции трепостомид Алтае-Саянской складчатой области в течение девонского периода. Выявлено 8 комплексов трепостомид, характеризующих основные подразделения. Из них три ком плекса (позднешандинский, мамонтовский, керлегешско-сафоновский) описаны в результате наших исследований, характеристики остальных в значительной мере базировались на литературных данных. На основе изучения седиментационной цикличности девонских от ложений выделено 5 трехфазных литоциклов, прослеживающихся в пределах района исследований. Установлена зависимость изменения видового разнообразия трепостомид от трансгрессивно-регрессивной цикличности. Максимумы видового разнообразия приходятся на эпохи региональных трансгрессий, минимумы — на эпохи регрессий. В частности, в течении среднеэмсской трансгрессии Салаирский палеобассейн населяло свыше 40 видов трепостомид, а во время эмсской регрессии — порядка восьми. По видимому, в эпохи регрессий резко ослабевала или даже нарушалась связь Салаирского палеобассейна с Мировым палеоокеаном и, в том числе, с ми ровыми центрами расселения трепостомид. В позднеэйфельско-раннежи ветское время одним из таких центров являлся палеобассейн на террито рии Северо-Востока США, в отложениях которого обнаружено более 60 видов. Пока лишь 2 из них встречены в одновозрастных отложениях Са лаира. Возможно при непосредственном сравнении салаирской и амери канской коллекций число общих видов увеличится. Биостратиграфическая значимость трепостомид, как и любой другой фаунистической группы, в основном, определяется средней продолжи тельностью существования видов, скоростью распространения по лате рали, наличием «космополитных» видов. В результате изучения длитель ности существования 115 ранне-среднедевонских видов трепостомид Са лаира, Алтая, Казахстана и Монголии установлено, что у 13% видов про должительность существования не превышает 2 млн. лет, у 56% - состав ляет 3−4 млн. лет, у 21% - 5−7 млн. лет, у 10% - более 7 млн. лет. По скоро сти эволюции трепостомиды, видимо, не уступали брахиоподам, табуля там, ругозам. Скорость миграции трепостомид, вероятно, была достаточно высокой: расселение вида в пределах Северного полушария осуществля лось в течение первых миллионов лет. Около 12% видов являются «космо политными». Внутрирегиональные корреляции по трепостомидам могут осуществляться с точностью до подъяруса или его подразделений. Корре ляция разрезов смежных регионов по трепостомидам возможна с точно стью до яруса, а на субглобальном уровне — с точностью до отдела. На со временном уровне изученности девонские трепостомиды из-за отсутствия общих видов не могут быть использованы для корреляции разрезов Север ного и Южного полушарий. На основе использования трепостомид уточнена биостратиграфия пограничных нижне-среднедевонских отложений Салаира. Доказано их значительное распространение, обоснована правомерность выделения в качестве верхнешандинского подгоризонта, намечены стратиграфические аналоги последнего на территории Горного и Рудного Алтая. Менее пер спективны в настоящее время в аспекте межрегиональных корреляций эй фельско-раннеживетские трепостомиды, так как в смежных регионах фау нистически охарактеризованные отложения этого хроностратиграфиче ского интервала практически отсутствуют. Однако в ближайшее время ситуация может существенно измениться, поскольку есть основания ожидать обнаружения этих толщ на территории Монголии. Первостепенной задачей дальнейших исследований является деталь ное изучение трепостомид из силурийских и фаменско-нижнекаменно угольных отложений окраин Кузбасса с целью прослеживания выявленных закономерностей эволюции трепостомид в пределах более широкого хро ностратиграфического интервала.