Новые данные о возрасте нижнедевонских отложений Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала

Нижнедевонские отложения Западно-Магнитогорской зоны (ЗМЗ) представлены вулканокластическими, карбонатными и кремнистыми породами, реже вулканитами, которые отнесены к мансуровской, ильтибановской, ускульской и рыскужинской толщам. По причине макро скопической схожести, недостаточности биостратиграфических данных и сложного тектонического строения территории долгое время данные толщи рассматривались в качестве первых подсвит ирендыкской свиты, которая сложена преимущественно вулканогенными и вулкано- генно-осадочными отложениями. После принятия новой Стратиграфической схемы Урала и проведения на изучаемой территории геолого-съемочных работ (ГДП-200) они вошли в состав мазовской свиты нижнего девона [7]. По результатам детальных стратиграфических исследований и геологического изучения девонских разрезов В. А. Масловым и О. В. Артюшковой было принято решение рассматривать нижнедевонские толщи в виде самостоятельных единиц [4].

Имеющиеся на сегодняшний день биостратиграфи-ческие данные, полученные преимущественно по карбонатным и кремнистым породам, не всегда позволяют детально установить время начала формирования вулканокластических пород, которые имеют наибольшее распространение среди нижнедевонских отложений. Связано это с фрагментарностью разрезов и не всегда понятными взаимоотношениями между вышеназванными породами. Помимо этого, практически не датирована нижняя часть нижнедевонских разрезов и не изучены взаимосвязи с более древними подстилающими породами. Следовательно, любые находки новой фауны представляют собой ценность для детализации возраста нижнедевонских отложений ЗМЗ и понимания последовательности формирования слагающих их разных по составу пород.

Строение разреза

Ускульская толща расположена в Узынкырской подзоне ЗМЗ, которая имеет сложное тектоническое строение, что, возможно, обусловило фрагментарность ее разреза и вторичные изменения пород. Толща сложена вул канокластическими песчаниками и алевролитами, известняками, кремнисто-глинистыми сланцами, кремнями и, реже, вулканитами, которые лучше всего обнажены на югозападном берегу оз. Ускуль и северо- западном склоне одноименной горы Республики Башкортостан [1]. Видимая мощность всего разреза, который условно можно разделить на три интервала (рис. 1), составляет больше 700 м.

В первом интервале (в основании) наблюдаются разрозненные выходы массивных и брекчиевых плагиоклазовых и пироксен-плагиоклазовых порфиритов. Брекчиевые разности состоят из темно-фиолетовых, красновато-бурых и серо-зеленых угловатых фрагментов вулканитов (размер 0.5—20 см), погруженных в светло-серую зеленоватую цементирующую массу. Размер вкрапленников пироксена и плагиоклаза во всех порфиритах может достигать 2 мм. Вулканиты слагают потоки мощностью 3—5 и 10—15 м. Суммарная мощность их составляет на этом участке не более 100—150 м.

Во втором интервале (выше по разрезу) вулканиты перемежаются с пачками (15—25 м) ритмично чередующихся тефротурбидитов мощностью 0.1—0.15 и 0.3—0.5 м. Тефротурбидиты сложены серо-зелеными крупно-, средне- или мелкозернистыми песчаниками (иногда алевролитами) с градационной слоистостью, которые по направлению вверх постепенно сменяются тонкослоистыми аргиллитами. В алевроаргиллитах часто наблюдается слабоволнистая слоистость. Контакты между слоями тефротурбидитов резкие и плавно изогнутые. Эти породы могут чередоваться с серыми, темно-серыми тонкоплитчатыми, сильно выветрелыми кремнисто-глинистыми сланцами

Рис. 1. Схематическая карта (слева) и литологическая колонка (справа) ускульской толщи.

Условные обозначения: 1 — аргиллиты, 2 — алевролиты, 3 — песчаники мелко- и среднезернистые, 4 — песчаники крупнозернистые, 5 — гравелиты, 6 — известняки, 7 — вулканиты (лавовые потоки), 8: а — точки находок брахиопод и криноидей, б — точки находок конодонтов [9]

Fig. 1. Schematic map (left) and lithological column (right) of the Uskul strata.

Legend: 1 — argillites, 2 — siltstones, 3 — fine- and medium-grained sandstones, 4 — coarse-grained sandstones, 5 — gravelites, 6 — limestones, 7 — volcanic rocks (lava flows), 8: a — points of brachiopod and crinoid finds, b — points of conodont finds [9]

мощностью 0.5—1 м. В ритмичной пачке кластолитов найдены остатки макрофауны и их отпечатки, которые будут описаны ниже. Заканчивается данный интервал разреза небольшими выходами гравелитов, грубозернистых вулканокластических песчаников и кремнисто-глинистых сланцев. Последние у подножья склона горы Ускуль слагают пачку мощностью 15—20 м.

Третий интервал разреза представлен светло-серыми, серыми, темно-серыми известняками, местами перекристаллизованными, мощностью 100—250 м. Контакты с окружающими их отложениями описаны М. Ш. Биковым, Ш. Н. Кацем и Б. М. Садрисламовым по-разному: как тектонические, согласные и несогласные. По данным В. А. Маслова и В. Б. Смирнова [5], известняки по простиранию постепенно сменяются кремнистыми отложениями. Подробное описание и обобщение накопленного материала по известнякам приводится в работе [8]. Подобные тела органогенных известняков, образующих блоки различной величины, прослеживаются субмеридионально на север и выходят на поверхность в районе дд. Баталово, Уразово, Ильтибаново, Юлдашево, Калканово и Шарипово и др.

Стратиграфия

Возраст пород ускульской толщи ранее был определен по известнякам, в которых в разные годы были найдены кораллы (табуляты и ругозы), криноидеи и брахиоподы пражско-раннеэмсского возраста (ссылки на первоисточники приведены в работе [4]). Возраст брахиопод, найденных В. А. Масловым в 1965 году и определенных А. П. Тяжевой, был пересмотрен Л. И. Мизенс согласно современной региональной стратиграфической схеме Урала. Были установлены представители Gypidula ex gr. biplicata (Schnur), G. subvenetus Khod., Multicosta ? sp., Kransia ? sp., Punctatrypa cf. perpolita (Khod.), Carinatina sp., Plesicarinatina cf. mala (Khod.), Totia exgr. intermediafera (Khod.), Karpinskia conjugula (Tschern.), Mimatrypa ? sp., Ilmenia cf. waganovi I. Breiv. Данный комплекс брахиопод характерен для праж-ско-нижнеэйфельского стратиграфического интервала.

Аналогичный возраст также был установлен по конодонтам [9], полученным из разных частей известняков. В первой точке с координатами N53°5T13.32" Е58°49 ‘ 51.89 ’’ , находящейся к югу от озера Ускуль, обнаружены Polygnathus pireneae Boersma и Pandorinellina aff. miae (Bultynck), характерные для верхней части пражского и низов эмсского ярусов нижнего девона (зона pireneae — низы зоны kitabicus). Во второй точке с координатами N53°51 ‘ 34.77 ’’ Е58°50 ‘ 24.23 ’’ , расположенной на юго-восточном берегу того же озера, найдены единичные конодонты неполной сохранности Polygnathus aff. gilberti Bardashev и Caudicriodus aff. sigmoidalis (Carls et Gandl), характерные для нижней части эмсского яруса [9].

Дополнительная макрофауна найдена в разнозернистых тефротурбидитах, расположенных в нижней части разреза (рис.1), в небольшом карьере по добыче камня (координаты: N53°51 ‘ 393 ’’ Е58°49 ‘ 672 ’’ ). Здесь снизу вверх по разрезу наблюдаются:

• 1.    Серо-зеленые однородные массивные средне- и крупнозернистые вулканокластические песчаники. Мощность 0.2—0.3 м.

• 2.    Тефротурбидит, который в основании сложен серо-зелеными гравелитами и грубозернистыми вулканокластическими песчаниками с обильным количеством обломков светло- серых известняков и темно- серых, черных кремней разной размерности (1—5 мм и более). В данном слое собраны брахиоподы (рис. 2, 3, a—d) и криноидеи (рис. 3, e—h). Размер брахиопод составляет 0.5—2 см, а криноидей — от первых мм до 0.5—1 см. Мощность слоя 0.3 м. Перекрывается данный слой крупно- и среднезернистыми песчаниками с заметно меньшим количеством макрофауны (мощность слоя 0.2 м), которые, в свою очередь, сменяются мелкозернистыми песчаниками, алевролитами и кремнистыми аргиллитами (мощность слоя 0.4 м). Азимут падения пород: ЮВ — 110°, угол — 70°, мощность тефротурбидита составляет 0.9—1 м.

• 3.    Тефротурбидит, который в нижней части состоит из крупно- и мелкозернистых гравелитов, постепенно

  

  Рис. 2. Внутреннее ядро раковины брахиоподы отряда Rhynchonellida: а — спинная створка, b — брюшная створка, c — передний край, d — замочный край; e — вид сбоку

  
  

• 4.    Тефротурбидит, сложенный гравелитами с обломками кремней, известняков и макрофауны небольшой размерности, постепенно сменяющимися грубо-, крупно-, мелкозернистыми песчаниками и алевролитами. Мощность 0.5—0.6 м.

Fig. 2. The internal cast of the brachiopod of the order Rhynchonellida: a — the dorsal valve, b — the ventral valve, c — the anterior view, d — the hinge view; e — the lateral view

Рис. 3. Отпечатки брахиопод и криноидей: a — Totia ex gr. intermediafera (Khod.): отпечаток неполной спинной створки; b — Spinatrypa ? sp.: отпечаток переднего края; c — Neospirigerina ? sp.: отпечаток неполной спинной створки; d — Wilsonella ? sp.: отпечаток неполной спинной створки; e—h — отпечатки члеников криноидей. Масштабная линейка указана для всех рисунков

Fig. 3. External cast of brachiopods and prints of crinoids: a — Totia ex gr. intermediafera (Khod.): incomplete dorsal valve; b — Spinatrypa ? sp .: the anterior margin; c — Neospirigerina ? sp.: incomplete dorsal valve; d — Wilsonella ? sp.: incomplete dorsal valve; e—h — segments of crinoids. A scale bar is shown for all figures сменяющихся грубозернистыми песчаниками. В верхней части турбидит представлен крупнозернистым песчаником. Макрофауны мало. Мощность 0.6 м.

Найденные в вышеописанных породах отпечатки брюшных и спинных створок брахиопод определены как Wilsoniella ? sp., Spinatrypa ? sp., Neospirigerina ? sp., Totia ex gr. intermediafera (Khod.), что позволяет говорить о раннедевонском пражско-эмсском возрасте вмещающих их отложений.

Выводы

Новые находки фауны позволяют уточнить возраст нижней части ускульской толщи и условия формирования слагающих ее вулканокластических отложений. Согласно ранее проведенным реконструкциям [1], накопление их происходило совместно с вышележащими «ри фогенными» известняками в едином раннедевонском островодужном бассейне. Карбонатонакопление иногда прерывалось поступлением пирокластики в бассейн седиментации и действием тефротурбидитов, что в определенной степени подтверждается наличием прослоев вулканокластического материала в известняках у дд. Ба-талово и Рыскужино [3]. Турбидные потоки, насыщенные тефровым материалом (тефротурбидиты), перемещались по склонам юной островной дуги и частично разрушали карбонатные постройки с макрофауной, которые располагались, по-видимому, на пологих мелководных участках рельефа. Таким образом, новая макрофауна, найденная в тефротурбидитах, позволяет говорить о близком по геологическим меркам времени их формирования с вышележащими известняками и констатировать возраст ускульской толщи в целом как пражско-ран-неэмсский. Аналогичным образом происходило формирование в южной части бассейна отложений рыскужин-ской толщи, в вулканокластических разностях которой также найдены [2, 6] переотложенные брахиоподы ран-неэмсского возраста.

Исследования выполнены в рамках темы № 0246-20190118 государственного задания ИГ УФИЦ РАН «Границы стратиграфических подразделений фанерозоя как отражение региональных и глобальных биотических и абиотических событий» (Р. И. Зайнуллин) и № АААА-А18-118052590032-6 государственного задания ИГГ УрО РАН «Палеогеодинамика и эволюция структурно-вещественных комплексов при формировании земной коры континентального типа на примере Урало-Монгольского складчатого пояса и Западно-Сибирской платформы» (Л. И. Мизенс, А. Г. Мизенс).

Авторы благодарят к. г-м. н. А.М. Фазлиахметова за организацию экспедиционных выездов, д. г-м. н. В. А. Маслова за ознакомление с нижнедевонскими разрезами и д. г-м. н. О. В. Артюшкову (все ИГ УФИЦ РАН) за ценные замечания по статье.