Строматолиты из нового местонахождения на среднем тимане: их морфологические и структурные особенности

По результатам полевых работ 2022 г. на р. Ворыква было обнаружено местонахождение столбчатых строматолитов хорошей сохранности (рис. 1). Согласно известному исследователю рифейских строматолитов М. Е. Раабен, именно столбчатые строматолиты имеют исключительно большое значение для стратиграфии докембрия (Раабен, 1969).

Так как строматолиты занимают среди органических остатков докембрия одно из первых мест по широте распространения и степени изученности, именно они были положены в основу выделения в рифее трех крупных подразделений. Cейчас, когда к изучению докембрия привлечены методы био- и хемостратиграфии, а также абсолютной геохронологии, значение строматолитов снизилось. Тем не менее они по-прежнему используются для корреляции удалённых осадочных последовательностей. Обнаруженное местонахождение добавило еще одну реперную точку в состав известной строматолитовой формации, которая прослеживается вдоль Главного Тиманского разлома (Раабен, 2007; Кочетков, Иванов, 2009) и является биостратиграфическим маркером для корреляции рифейских отложений.

Несмотря на то, что выходы строматолитовых известняков известны во многих районах Среднего Тимана, конкретные стратиграфические уровни не всегда исследовались достаточно полно или не изучались вообще. Указанное местонахождение, как и расположенный в 600 м выше по течению выход строматолитовых известняков, отмеченный В. М. Пачуковским при проведении геологической съемки в 1957 г., не изучались, поэтому данные являются новыми.

Цель настоящей работы заключается в характеристике строматолитов павъюгской свиты Среднего Тимана из местонахождения на р. Ворыква, основанной на полевых наблюдениях и микроскопических методах.

Рис. 1. Положение изученного местонахождения на Среднем Тимане (а); точка наблюдения на р. Ворыква (b). RF₃ vr — ворыквинская свита, RF₃ pv — павъюгская свита (карта по данным А. А. Пархачева)

Условные обозначения: 1 — известняк строматолитовый; 2 — известняк доломитизированный строматолитовый; 3 — перерыв

Fig. 1. Position of the studied locality in the Middle Timan (a); point on the Vorykva River (b). RF₃ vr — Vorykva Formation, RF₃ pv — Pavyuga Formation (map based on data of A. A. Parkhachev)

Legend: 1 — stromatolite limestone; 2 — dolomitized stromatolite limestone; 3 — gap

Объекты и методы исследований

Выходы строматолитовых пород находятся по левому берегу р. Ворыква (координаты — N64°19'8'', E51°4'23''). На основании литологических отличий вмещающих пород и внешнего вида строматолитовых построек выделены два слоя (рис. 2). В слое 1 мощностью до 1.5 м породы представлены известняками, доло-

Изучение строматолитов как органоседиментационных объектов проводилось с помощью сравнительно-морфологического метода, применяемого к остаткам ископаемых организмов. Установление морфологических особенностей, прослеживание их изменчивости внутри выборок и по разрезу позволяют выделять виды.

митизированными известняками, известковыми песчаниками разнозернистыми, серыми и темно-серыми неравномерно окрашенными. Строматолиты имеют диаметр 1.5—2 см. Слой 2 мощностью ~1 м сложен светлыми и доло-митизированными известняками, мелкозернистыми и тонкослоистыми. Строматолиты здесь имеют диаметр до 12 см.

В породах часто встречаются слойки с белым крупнозернистым доломитом, невооруженным глазом фиксируются скопления терригенного материала и стяжения пирита.

Рис. 2. Обнажение на р. Ворыква — литологическая колонка и внешний вид строматолитов в разрезе: a — Inseria djejimi Raab., слой 2; b — Gimnosolen sp., слой 1

Fig. 2. Vorykva River outcrop — lithologic column and appearance of stromatolites in section: a — Inseria djejimi Raab., layer 2; b — Gimnosolen sp. , layer 1

Исследование строматолитов производилось в два этапа: макро- и микроскопически. На макроскопическом этапе фиксировались форма строматолитовых слоев, характер нарастания в процессе образования постройки, форма столбика, характер бокового ограничения, характер ветвления.

Для микроскопического описания строматолитов из каждого образца изготавливалось два взаимно-перпендикулярных шлифа. Шлифы изучались при увеличении в 10—30 раз в зависимости от степени тонкости структуры объекта (микроскоп бинокулярный Olimpus-SZ61 с системой визуализации). Для предварительного определения все шлифы фотографировались (цифровая окулярная USB-камера Альтами-UHCCD 5.0 Мпикс, программа для управления камерами и анализа изображений Altami Studio-2015), что позволило проводить сравнение сходных форм. При анализе и фотографировании также использовался микроскоп Полам-215 с системой фото- и видеофиксации LOMO-Microsystems MCview (MC-20). Сканирование шлифов производилось на сканере Canon 9000F Mark II.

Результаты и их обсуждение

Обнаруженный выход представляет собой органогенную постройку, состоящую из столбчатых строматолитов, сохранившихся в прижизненном положении. Образования неветвящиеся, диаметром до 1.5 см в нижней части разреза (сл. 1), до 12 см в диаметре в верхней части (сл. 2). Форма столбиков строматолитов цилиндрическая, в редких случаях (около 2 %) дилатантная (ложноцилиндрическая). То есть в целом в процессе роста столбики строматолитов не увеличивали свою площадь, соответственно и биогерм не разрастался, а оставался в своих площадных границах. Поверхность столбиков гладкая, редко местами ослож- ненная небольшими натеками, бугорками, но четко отграниченная от вмещающей породы.

В поперечном разрезе биогерма наблюдаются недоразвитые столбики строматолитов, прекратившие свой рост раньше других и заканчивающиеся в породе. Отмечена выдержанность форм строматолитов в органогенной постройке.

Особенностью строматолитов этого местонахождения является формирование светло-коричневых корочек, оторачивающих каждый столбик (рис. 3). Они имеют доломитовый состав и отличаются большей устойчивостью к процессам выветривания, поэтому на поверхностях биогерма, подвергшихся влиянию среды, приобретают форму кубков (рис. 3, в, с ). Необходимо отметить, что микроструктурные элементы строматолитов (ламины) продолжаются в этой каемке (рис. 4, 1а, 2а, 3а ).

Микротекстура определяется чередованием слой-ков двух типов — темных микрозернистых и светлых, перекристаллизованных с терригенной составляющей (рис. 4, 2—4 ). Микроструктура слойков сгустковая (рис. 5). Присутствуют лентовидные образования углеродистого вещества (рис. 5, 6 ). Также присутствуют темные компоненты текстуры округлой формы или в виде слипшихся комочков (рис. 5, 1 ).

Пиритизация в породах развита сильно, но неравномерно (рис. 5, 9 ). Внутри органогенных слойков зерна пирита ориентированы согласно общей слоистости. Приуроченность пирита к темным микрозернистым слойкам говорит о его генетической связи с первичным органическим веществом и о восстановительных условиях среды.

В доломитизированных оторочках столбиков часто встречаются фенестры — полости до 4 мм в диаметре, заполненные крупными кристаллами доломита (рис. 4, 2, 3 ; рис. 5, 8 ). Они присутствуют практиче-

Рис. 3. Особенности внешнего вида строматолитов: a — Inseria djejimi Raab., обр. В2—2; b—d — Gimnosolen sp., обр. Вр-4

Fig. 3. Features of the external structure of stromatolite: a — Inseria djejimi Raab., B2—2; b—d — Gimnosolen sp., Bp-4 26

ски во всех образцах. Наличие фенестр исследователи обычно рассматривают в связи с проявлениями вторичных процессов в доломитах рифея (Антошкина и др., 2015; Шалдыбин, 2017).

По микроструктурным особенностям и внешнему строению определена таксономическая принадлежность строматолитов к Gimnosolen sp. и Inseria djejimi Raab., они оба являются представителями гимносоленид (Раабен, 1969).

На Тимане гимносолениды известны из быстринской свиты Южного Тимана и на поднятии Жежимпарма, где присутствуют G. asimmmetricus Raab., G. ramsayi Steinmann, G. uralicus (Kryl.), Inseria djedjimi Raab. (Раабен, 1969). Элементы этого же комплекса встречаются и на Среднем Тимане (Раабен, 1997).

Быстринская серия (RF₃bs) на Среднем Тимане отнесена к комплексу отложений верхнего рифея, в которые входят аньюгская (RF₃ an ), ворыквинская (RF₃ vr ), рочугская (RF₃ rch ), павъюгская (RF₃ pv ) и паунская (RF₃ pn ) свиты (Журавлев и др., 1966; Раабен, 1975; Гецен, 1975; Рифей и венд…, 1987; Государственная…, 2016; Оловянишников, 1998; Легенда..., 1999).

Распространение гимносоленид на Среднем Тимане приурочено к ворыквин-ской и павъюгской свитам. Ворыквинская свита содержит уровень с гимносоленидами Inseria tjomusi Kryl., Jurusania nisvensis Raab., являющимися руководящими формами для верхнего рифея (Раабен, 1969). В целом строматолиты распространены в разрезе павъ-югской свиты, а гимносолениды приурочены к определенным её пачкам. В отложениях свиты описаны три горизонта со столбчатыми строматолитами. Мощность в них строматолитовых слоев составляет, как правило, 0.5—0.7 м (Изучение™, 1980 * ).

Павъюгская свита принадлежит к рифогенной формации, образованной органогенными постройками, склоновыми фациями и фациями подножья органогенных построек (Черный, 1987). Многими исследователями отмечается присутствие строматолитовых конгломератов (Э. А. Кальберг, 1948; Черный, 1987; М. Е. Раабен и Л. И. Опаренкова, 1997). Определенные из таких обломочных пород окатанные строматолиты относятся, как правило, к роду Gimnosolen (Изучение…, 1980 * ; Раабен, Опаренкова, 1997).

Низы павъюгской свиты сложены стро-матолитовыми доломитами, содержащими прослои с формами Gimnosolen asimmetricus

Рис. 4. Микротекстура строматолитов: а — продольное сечение, б — поперечное

1 — переслаивание микробиальных слойков и слойков с терригенной составляющей, обр. Вр-1; 2 — облекание бокового края колонии, являющееся диагностическим признаком для Inseria, обр. В-в1; 3 — доломитизация окантовки и крупные кристаллы кальцита, обр. вр.-4; 4 — флексурообразные перегибы и выросты, обр. в-в2

• *    Изучение докембрийских образований Среднего и Южного Тимана: Отчет / Отв. исп. В. Г. Черный, И. П. Черная, 1980 г.

• *    Study of Precambrian formations of the Middle and Southern Timan: Report. Responsible executors Cherniy V. G., Chernaya I. P., 1980. (in Russian)

• Fig. 4.    Microstructure of stromatolites:

a — tangencial section, b — radial section

• 1    — overmixing of microbial layers and layers with terrigenous component, Вр-1; 2 — cladding of the lateral edge of the colony, which is a diagnostic sign for Inseria В-в1; 3 — dolomitization of the rim and large calcite crystals in the colony body, Вр-4; 4 — flexural kinks and outgrowths, Вр-1; 3 — dolomitization of the rim and large calcite crystals in the colony body, Вр-4. 4 — flexural kinks and outgrowths, fig. c-in2

  
  
  
  

  Рис. 5. Особенности строения строматолитов:

  1 — темная микрослоистость, очевидно, органогенные прослои; 2, 3 — вид в шлифе доломитовой каёмки; 4, 5 — слоистость строматолита; 6 — лентовидные углеродистые прослои; 7 — обломок кварцита; 8 — фенестровая полость (F), заполненная крупными кристаллами доломита, и окружающая порода; 9 — пиритизация

  
  

• Fig. 5.    Textures of stromatolites:

• 1    —dark microlayering, obviously, organogenic interlayers; 2,3 — dolomite rim view in schliph; 4, 5 — stromatolite layering; 6 — ribbon-shaped carbonaceous interlayers; 7 — quartzite fragment; 8 — fenestral cavity filled with large dolomite crystals; 9 — pyritization

  Raab., Tungussia sp. В средней части разреза — маломощный (0.6 м) горизонт с тем же таксономическим составом строматолитов, однако классифицированный как отложения зарифовых фаций, поскольку содержит разноориентированные окатанные столбики Gimnosolen и Tungussia (Изучение ..., 1980 * ). В верхах павъюгской свиты таксономический состав гимносо-ленид несколько меняется: Gimnosolen giganteus Raab., Inseria djejimi Raab., Parmites concrescens Raab., что имеет сходство с определенным нами комплексом, особенно учитывая описания структуры и таксономического состава органогенных строматолитовых построек (Изучение..., 1980 * ).

Поскольку имеются данные о широком развитии в пределах Тимана фациальных (латеральных) замещений, в частности в рядах рочугской — ворыквин-ской и павъюгской — паунской свит (Тиманский кряж…, 2010), еще одно местонахождение хорошей сохранности дает возможность проследить строматолиты и их изменчивость в разных фациальных условиях, а сам факт нового местонахождения имеет большое значение для стратификации толщ Тимана.

Выводы

Изучение микроструктуры строматолитов показало, что она представляет собой чередующиеся слойки, в более мелкозернистых слоях присутствуют следы органогенных остатков в виде сгустков или нитяных, лентовидных образований. Изученные строма-толитовые образования претерпели длительный и сложный процесс вторичных изменений, который выразился в доломитизации стенок, пиритизации, а также в формировании многочисленных фенестро-вых полостей.

Таксономическая принадлежность строматолитов определена как виды Gimnosolen sp. и Inseria djejimi Raab., что подтверждает позднерифейский возраст и соответствие верхней части павъюгской свиты. Строматолитовый прослой является органогенной постройкой, имеет хорошую сохранность и прижизненное положение столбиков в противовес зафиксированным в других разрезах зарифовым отложениям с разноориентированными окатанными строматолитами, что имеет большое значение для прослеживания по латерали «рифогенной» формации.

Установленное новое местонахождение строматолитов — гимносоленид, имеющих важное значение для стратиграфии, дополняет данные о распространении «строматолитовой формации» и служит для расширения биостратиграфической характеристики павъ-югской свиты.

Автор благодарит к. г.-м. н. Е. С. Пономаренко (Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН) за фотографии шлифов и помощь в работе.