Главная – Журналы – Геология и геофизика 2015 номер 4

Кратко изложены история разработки Общей стратиграфической шкалы (ОСШ), ее значение, назначение и отличие от Международной стратиграфической шкалы (МСШ). Перечислены важнейшие достижения в уточнении ОСШ по материалам Всероссийской конференции в Геологическом институте РАН (май 2013 г.). Сформулированы основные проблемы, связанные с ее совершенствованием: структура стратиграфических шкал докембрия и четвертичной системы, место вендской системы в ОСШ, официальное обоснование «российских» ярусов кембрийской, каменноугольной и пермской систем, значение региональных лимитотипов подразделений МСШ.

Международная стратиграфическая шкала фанерозоя формируется на основании принципа фиксации нижних границ с помощью «глобального стратотипического разреза и точки». Для одних систем сохранены традиционные, обычно европейские, названия ярусов, для других (кембрий, ордовик) предложены совершенно новые ярусные последовательности. На начало 2014 г. утверждены границы 64 ярусов из 100. Анализ показывает, что из них определены по биостратиграфическим критериям 53, ихнологическим - 1, магнитостратиграфическим - 6, хемостратиграфическим - 2, импактным - 1, климатическим - 1. Стратотипы границ находятся в Европе (39), Азии (12), Северной Америке (9) и Африке (4). Они расположены в 19 странах: Китай (10), Великобритания (9), Италия (9), США (7), Франция (6), Испания (5), Чехия (3), Канада (2), Марокко (2), Швеция (2), в остальных по одному. Хотя нет ни одного в России, потенциальные кандидаты предложены для ярусов кембрия, карбона, перми, триаса и юры, причем стратотипы нижних границ сакмарского и артинского ярусов уже согласованы. Завершение работы над шкалой при сохранении нынешнего темпа потребует еще 20 или 30 лет. Общая стратиграфическая шкала России постепенно сближается с международной, их сходство на уровне яруса составляет 84 %, и крупные расхождения сохраняются только в кембрийской и пермской системах.

Обсуждается ряд противоречивых положений и установок в теории и практике стратиграфии, рассмотренных как парадоксы. Обращается внимание на принципиальную невозможность совместить широкое географическое распространение некоторой группы организмов с высокой скоростью видообразования ее представителей. Однако именно эта особенность традиционно принимается как основная для определения ортостратиграфических групп ископаемых организмов. Рассмотрен дуализм использования времени в стратиграфии, приведший к возникновению хроностратиграфии и концепции GSSP. Доказывается несовместимость хронологических и хронометрических датировок в стратиграфии. И, наконец, рассмотрен парадокс наименьшей хронологической единицы, связанный с тем, что в зональной хронологии существуют не одна, а несколько наименьших единиц - зон.

Оледенения были сосредоточены в пяти длительных интервалах геологической истории, названных ледниковыми эрами (гляциоэрами): каапваальской (поздний архей), гуронской (ранний протерозой), африканской (поздний протерозой), гондванской (палеозой) и незавершенной антарктической (поздний кайнозой). Гляциоэры были сходны по своей структуре, длительности и динамике развития. Они состояли из 3-6 ледниковых периодов (гляциопериодов), включавших, в свою очередь, несколько дискретных ледниковых эпох. Длительность гляциоэр составляла около 200 млн лет. Они начинались небольшими региональными оледенениями, которые, разрастаясь, достигали межконтинентальных размеров, а затем быстро деградировали. В то же время между докембрийскими и фанерозойскими гляциоэрами имелись важные различия. В результате серии экологических кризисов, связанных с многочисленными ледниковыми событиями, действовали сначала абиотические, а затем биотические факторы. Во время оледенений происходили вымирания, стагнации и возникали важнейшие бионовации, а также наблюдалось обновление биоты и ускорение эволюционных процессов. Гляциоэры являлись поэтому переломными этапами в развитии биосферы.

Венд был предложен Б.С. Соколовым как стратиграфическое подразделение, включающее в себя отложения последнего в протерозое ледникового периода (лапландское оледенение) и слои, охватывающие полный интервал распространения ископаемых остатков мягкотелых организмов. В таком понимании венд неформально просуществовал в составе Стандартной глобальной хроностратиграфической шкалы на протяжении трех десятилетий, пока в 2004 г. не уступил место новой эдиакарской системе. Дальнейшие исследования показали, что эдиакарская система по объему существенно превышает венд в понимании Б.С. Соколова, а стратиграфические аналоги лапландского оледенения присутствуют в разрезах эдиакария на Cеверо-Американском и Австралийском континентах, о. Ньюфаундленд, в Шотландии, Ирландии, Китайском Тянь-Шане и на Тасманийском микроконтиненте. Вариации изотопного состава углерода в карбонатных отложениях могут служить одним из критериев расчленения эдиакария на два отдела. Если дальнейшими исследованиями подтвердится связь между отрицательными экскурсами EN2 и EN3 на кривой δ ¹³С в формации Доушаньто Китая и лапландским ледниковым периодом (600-580 млн лет), венд может занять свое место в Стандартной глобальной хроностратиграфической шкале в качестве верхнего отдела эдиакарской системы. Вендский отдел, в свою очередь, может быть расчленен на лапландский, редкинский, беломорский и котлинский ярусы, прототипами которых служат региональные ярусы венда Восточно-Европейской платформы.

В верхнепротерозойском–нижнепалеозойском Предъенисейском осадочном бассейне, расположенном на юго–востоке Западной Сибири под мощным чехлом мезозойско-кайнозойских отложений, установлен фоссилиесодержащий верхний венд. Структурные и текстурные признаки отложений позволяют выделять две осадочные системы: 1) зона волнения и течений - передовой склон рифа — рифовый пояс биогермных построек (разрез скв. Восток–3) и 2) приливно–отливные равнины — эвапоритовый залив (разрез скв. Аверинская–150). В отложениях передового склона рифа присутствуют остатки трубчатых известковых скелетов животных-рифостроителей Cloudina riemkeae, Cloudina hartmannae и Cloudina carinata, фосфатизированные остатки, похожие на представителей рода Namacalathus, и остатки разнообразных фосфатизированных и агглютинированных трубок. Ископаемые остатки указывают на сложную экологическую структуру сообществ организмов, которые обитали в пределах рифовых построек. Палеонтологическая характеристика позволяет относить вендские отложения к нижней части комплексной зоны Purella antiqua и пограничному интервалу с нижележащей зоной Anabarites trisulcatus верхнего венда Сибирской платформы. Следовательно, по крайней мере в позднем протерозое, Предъенисейский осадочный баcсейн являлся продолжением перикратонной осадочной системы, которая функционировала на западной окраине Сибирской платформы (в современных географических координатах).

Первой биостратиграфической зоне венда (комплексная зона Anabarites trisulcatus) в сибирском гипостратотипе (северо-западный склон Оленекского поднятия) отвечает туркутская свита хорбусуонской серии и большая часть сыаргалахской свиты кессюсинской серии. В ряде разрезов в нижней части кессюсинской серии присутствуют стратиформные тела брекчий, одновозрастные средней части сыаргалахской свиты. Показано, что брекчии являются продуктом разрушения туфобрекчий, которые широко распространены в этом регионе и слагают многочисленные трубки взрыва. U-Pb возраст цирконов из туфобрекчий (543.9 ± 0.24 млн лет) на настоящее время можно считать наиболее точной оценкой возраста границы между комплексными зонами Anabarites trisulcatus и Purella antiqua. Наиболее низкий стратиграфический уровень нахождения мелких скелетных остатков Cambrotubulus decurvatus (по которым проводится подошва зоны Anabarites trisulcatus) установлен в 1.4 м выше подошвы туркутской свиты. Нижележащая хатыспытская свита охарактеризована ихнотекстурами, которые распространены глобально в отложениях с возрастом 553–551 млн лет и повсеместно предшествуют первому появлению мелких скелетных остатков зоны Anabarites trisulcatus. Таким образом, возраст нижней границы зоны Anabarites trisulcatus моложе чем 553–551 млн лет, а время, в течение которого происходило накопление отложений, объединяемых в зону Anabarites trisulcatus, не превышает 6 млн лет.

На основе изучения лито- и биофаций непского горизонта венда центральной части внутренних районов Сибирской платформы разработана палеоэкологическая модель вендской микробиоты. Реконструированы обстановки осадконакопления катангской седловины, выделены три осадочные системы: нижняя континентальная представлена отложениями пролювиальных конусов выноса и русел временных потоков; средняя трансгрессивная состоит из песчаных прибрежных фаций в нижней и тонкообломочных шельфовых толщ в верхней части; верхняя высокого стояния уровня моря, сложена чередованием фаций песчаных отмелей и тонкообломочных лагунных отложений. В тонкотерригенных отложениях непского горизонта выделены четыре биофации: Appendisphaera, представлена ассоциацией акантоморфит доушаньто-пертататакского типа; Переходная характеризуется большим разнообразием, включающим ряд планктонных и бентосных (в том числе сложноустроенных) таксонов; Vanavarataenia, в которой доминируют одноименные сложные бентосные водоросли; Oscillatoriopsis представлена таксономически бедными биотами с морфологически простыми, в основном прокариотическими остатками. Выделенные биофации приурочены к следующим обстановкам осадконакопления: Appendisphaera распространена в дистальных открытоморских обстановках; Переходная биофация характеризует дистальные обстановки внутреннего полуизолированного бассейна, а Vanavarataenia - проксимальные; биофация Oscillatoriopsis характерна для мелководных обстановок как протяженных, отвечающих периоду высокого стояния, так и локальных.

Сведена информация по биостратиграфическим подразделениям, выделяемым в ордовике Сибири по пелагическим группам фауны - граптолитам, конодонтам, хитинозоям. Показан высокий корреляционный потенциал зон и слоев с фауной по граптолитам и конодонтам. На точном зональном уровне установлено положение большинства нижних границ ярусов и неформальных подъярусов ордовика Международной стратиграфической шкалы в опорных разрезах нижнего палеозоя Таймыра, Сибирской платформы и Алтае-Саянской складчатой области.

На основе инвентаризации, ревизии и анализа стратиграфических, палеонтологических и литолого-фациальных данных по территории распространения ордовикских отложений в южной части Сибирской платформы (Иркутском амфитеатре) дано обоснование уточненных и детализированных схем биофациального районирования этого палеобассейна. Составлены схемы районирования для няйского, угорского, кимайского, муктэйского, волгинского, киренско-кудринского, чертовского и баксанского горизонтов региональной стратиграфической шкалы ордовика Сибирской платформы. На схемах показаны биофации, отличающиеся по литологическому составу, распространению доминирующих групп фауны и гидрохимическому режиму (нормально-морской солености, опресненные или резко засолоненные). Показано, что контрастные изменения палеогеографических обстановок и распространение фаунистических сообществ в условиях меняющейся среды происходило под влиянием трансгрессивно-регрессивной цикличности развития всего палеобассейна Сибирской платформы в целом и близости суши. Дана характеристика специфических групп фауны, приуроченных к определенным фациям, которые рассматриваются как пионерные сообщества, впервые освоившие литоральные зоны эпиконтинентальных морских бассейнов в ордовикском периоде.

Обсуждается несостоятельность выделения хроностратиграфических подразделений согласно концепции лимитотипов. Показывается, что лимитотипы не обеспечивают время формирования хроностратиграфических подразделений вещественным содержанием и должны быть заменены стратотипами подразделений. Обосновывается необходимость введения глобальных хронозон как подразделений ярусов взамен их разнообъемного, диахронного, латерально ограниченного биозонального содержания. Предлагается возврат к концепции стратотипов, обеспеченной вещественной фиксацией времени формирования хроностратиграфических подразделений в голо- и гипостратотипах.

До сих пор на международном уровне не достигнут консенсус в вопросе определения GSSP берриаса — базального яруса меловой системы. Можно использовать любое из обсуждаемых международным сообществом событий в качестве маркера границы юры и мела (филогенетическую смену таксонов, палеомагнитную инверсию, изотопный экскурс). Вместе с тем решение проблемы опознавания этого уровня в бореальных разрезах возможно только на основе комбинирования данных палеонтологических и непалеонтологических методов стратиграфии (био–, хемо–, магнито– и пр.). При любом из обсуждаемых в качестве приемлемых маркеров границы юры и мела, эта граница в сибирских разрезах окажется внутри верхней части регионального баженовского горизонта. Наименьший интервал неопределенности положения границы в сибирских разрезах будет, если выбор остановить на одном из следующих двух маркеров: биостратиграфическом — подошва подзоны Pseudosubplanites grandis или магнитостратиграфическом — подошва магнитозоны M18r.

Юрские толщи очень широко распространены в Арктической Сибири и содержат месторождения нефти и газа. Однако в большинстве случаев гигантские территории являются геологически «закрытыми» и изучение стратиграфии юры и реконструкция геологической истории возможны только на основе исследования керна скважин. В связи с этим становятся актуальными детальные исследования микрофауны (фораминиферы, остракоды) и палиноморф (диноцисты, споры и пыльца). Изученный эталонный разрез верхней юры и нижнего мела расположен на левом берегу Анабарского залива моря Лаптевых (п–ов Нордвик, м. Урдюк-Хая). В береговых обрывах вскрыт непрерывный разрез верхнего оксфорда — нижнего валанжина, представленный преимущественно глинисто–алевритистыми осадками, содержащими обильные макро– и микрофоссилии. Проведенные комплексные полевые исследования (биостратиграфия, литостратиграфия, седиментология) позволили уточнить геологическое строение района. По результатам анализа систематического состава аммонитов верхнего оксфорда и кимериджа предложено детальное расчленение разреза по этой группе. Прослежены зональные биостратоны фораминиферовой шкалы верхнего оксфорда и низов волжского яруса, часть из которых установлена здесь впервые. Изучено распределение остракод в этом разрезе. Проведено детальное расчленение разреза по палинологическим данным и установлены две последовательности палиностратонов — по диноцистам и наземным палиноморфам. Комплексными стратиграфическими исследованиями с высокой точностью определены ярусные и подъярусные границы. Анализ микропалеонтологических и палинологических комплексов позволил обосновать непрерывность этого разреза.

Четвертичная система (период) охватывает последние 2.58 млн лет и формально делится на два отдела (эпохи): плейстоцен и голоцен, причем нижняя граница голоцена определяется как 11 700 календарных лет назад, считая от 2000 г. Два самых нижних яруса (века) — гелазий (нижняя граница — 2.58 млн лет) и калабрий (нижняя граница — 1.80 млн лет) — были официально утверждены и вместе составляют нижний подотдел плейстоцена (нижний/ранний плейстоцен). Средний и верхний плейстоцен еще только ожидают формального определения, которое представляет актуальную задачу для будущего наряду с расчленением голоцена, рассмотрением вопроса об антропоцене и более детальным расчленением всего четвертичного периода.