Особенности осадконакопления, стратиграфия и изотопногеохимическая характеристика верхнетурнейских отложений Верхнеусинского опускания (Полярный Урал)

Объект исследований. Верхнетурнейские глинисто-кремнисто-карбонатные отложения разреза среднего течения р. Малая Уса (Полярный Урал).

Материал и методы исследования. Для установления условий и особенностей осадконакопления комплекса глинисто-кремнисто-карбонатных образований в статье рассматриваются состав и строение пород (50 образцов, 51 шлиф); для биостратиграфического анализа (конодонты, остракоды, фораминиферы) проведена химическая дезинтеграция 13 проб в 7–10%-м растворе уксусной кислоты и изучены шлифы; проанализирован изотопный состав углерода и кислорода из карбонатных отложений (49 проб). Проведен трехступенчатый скрининг-тест образцов для изотопно-геохимических исследований.

Результаты. Разрез Малая Уса представлен преимущественно микритовыми в различной степени окремненными известняками, насыщенными в разной степени органогенными остатками, от вакстоуна до пакстоуна, что указывает на седиментацию в низкодинамичных условиях, ниже базиса действия волн. Биостратиграфический анализ базируется на данных определения фораминифер, а также немногочисленных конодонтов и остракод. Фораминиферами охарактеризована зона Eotextularia diversa–Dainella chomatica, которая приблизительно сопоставима с интервалом конодонтовых зон Upper typicus–anchoralis–latus и остракодовой зоной Entomoprimitia malinovkaensis–Marginia tschigovae самых верхов турнейского яруса. Изотопно-геохимических данные по разрезу демонстрируют общий тренд, направленный на облегчение изотопного состава углерода вверх по разрезу, что в совокупности с данными биостратиграфии позволило сопоставить последовательность разреза Малая Уса с последовательностями изотопного события TICE из ряда географически разобщенных разрезов мира (Бельгия, Южный Китай, США).

Выводы. Формирование отложений разреза, вероятно, происходило в условиях весьма пологого склона (рампа), где материал аккумулировался в подножье в качестве толщи заполнения южной части Коротаихинской внутришельфовой палеовпадины. На примере разреза Малая Уса показано, что значительным корреляционным потенциалом обладают не только пиковые положительные отклонения изотопного события TICE (в верхней части зоны isosticha и нижней части зоны typicus), но и изотопная картина верхнего турне в целом. Применение изотопно-геохимического метода в совокупности с биостратиграфией позволило уточнить стратиграфический объем разреза с интервала конодонтовых зон Upper typicus–anchoralis–latus до зоны Upper typicus стандартной конодонтовой зональной последовательности.

1. Атлас литолого-палеогеографических карт палеозоя и мезозоя северного Приуралья. Масштаб 1 : 2 500 000. (1972) (Отв. ред. В.А. Чермных). Л.: Наука, 46 карт.

2. Груздев Д.А. (2021) Позднедевонско-раннекаменноугольные изолированные карбонатные платформы на севере Урала и Пай-Хоя. Вестн. геонаук, 10(322), 3-15. 10.19110/geov.2021.10.1

3. Деулин Ю.В. (2006) Конодонты и корреляция продуктивных на нефть верхнедевонских отложений севера Тимано-Печорской провинции. Архангельск: Правда Севера, 253 с.

4. Ерофеевский А.В., Журавлев А.В. (2019) Перспективы использования изотопно-стратиграфического метода (δ13Cкарб) для корреляции верхнедевонско-каменноугольного интервала востока Тимано-Печорской провинции. Нефтегаз. геология. Теория и практика, 14(1), URL: https://www.ngtp.ru/rub/2019/9_2019.html. https://doi.org/10.17353/2070-5379/9_2019

5. Журавлев А.В. (2003) Конодонты верхнего девона–нижнего карбона Северо-Востока Европейской России. СПб.: ВСЕГЕИ, 85 с.

6. Журавлев А.В. (2007) Анализ биостратиграфических подразделений верхнего девона–перми по конодонтам. Нефтегаз. геология. Теория и практика, (2), URL: http://www.ngtp.ru/rub/2/025.pdf

7. Журавлев А.В. (2012) Седиментационная модель области сочленения Елецкой и Лемвинской формационных зон Приполярного Урала в пограничном девонско-каменноугольном интервале. Нефтегаз. геология. Теория и практика, 7(4), URL: https://www.ngtp.ru/rub/2/59_2012.pdf

8. Журавлев А.В. (2019) Динамика таксономического разнообразия конодонтов в позднем девоне–раннем карбоне (фаменский-серпуховский века). Литосфера, 19(1), 81-91. 10.24930/1681-9004-2019-19-1-81-91

9. Журавлев А.В., Вевель Я.А. (2018) Позднетурнейское событие в разрезах Косью-Роговской впадины и ее обрамления (Тимано-Печорская провинция). Нефтегаз. геология. Теория и практика, 13(1), URL: https://www.ngtp.ru/rub/2/3_2018.pdf. https://doi.org/10.17353/2070-5379/3_2018

10. Кулагина Е.И., Гибшман Н.Б. (2005) Общая зональная шкала нижнего карбона России по фораминиферам. Бюлл. МOИП. Отд. геол., 80(2), 33-59.

11. Кулагина Е.И., Степанова Т.И., Зайцева Е.Л., Горожанина Е.Н., Гибшман Н.Б., Иванова Р.М., Вевель Я.А., Пономарева Г.Ю., Филимонова Т.В. (2018) Атлас фораминифер и микрофаций верхнедевонских и каменноугольных отложений Северной Евразии. Ч. 1. M.: ПИН РАН, 220 с.

12. Никонов Н.И., Богацкий В.И., Мартынов А.В., Ларионова З.В., Ласкин В.М., Галкина Л.В., Довжикова Е.Г., Ермакова О.Л., Костыгова П.К., Куранова Т.И., Москаленко К.А., Панкратов Ю.А., Петренко Е.Л., Попова Е.В., Сурина А.И., Шабанова Г.А. (2000) Тимано-Печорский седиментационный бассейн. Атлас геологических карт (литолого-фациальных, структурных и палеогеологических). Ухта: Регион. дом печати, 64 л.

13. Плотицын А.Н., Вевель Я.А. (2019) Биостратиграфия верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложений опорного разреза на р. Кожим (Приполярный Урал) по конодонтам. Нефтегаз. геология. Теория и практика, 14(3), URL: https://www.ngtp.ru/rub/2019/25_2019. html https://doi.org/10.17353/2070-5379/25_2019

14. Плотицын А.Н., Журавлев А.В. (2020) Уточненная зональная схема по конодонтам рода Patrognathus (верхний фамен-турне). Бюлл. МОИП. Отд. геол., 95(2), 51-59.

15. Плотицын А.Н., Журавлев А.В., Соболев Д.Б., Вевель Я.А., Груздев Д.А. (2018а) Граница девона и карбона на Западном склоне севера Урала и Приуралья. Тр. Палеонтол. общества. Т. I. М.: ПИН РАН, 90-107.

16. Плотицын А.Н., Пономаренко Е.С., Вевель Я.А. (2018б) Турнейские глубоководные отложения бассейна р. Уса (Полярный Урал). Нефтегаз. геология. Теория и практика, 13(3), URL: https://www.ngtp.ru/rub/2/32_2018.pdf. https://doi.org/10.17353/2070-5379/32_2018

17. Решение Межведомственного регионального стратиграфического совещания по среднему и верхнему палеозою Русской платформы. Каменноугольная система. (1990) Л.: ВСЕГЕИ, 39 с.

18. Соболев Д.Б. (2005) Остракоды и биостратиграфия турнейского яруса севера Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 113 с.

19. Степанова Т.И. (2015) Особенности микрофаций и комплекс фораминифер косьвинского горизонта турнейского яруса в разрезе “Соколиный Камень” на р. Реж (Средний Урал). Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 162, 33-38.

20. Степанова Т.И. (2016) Биостратиграфия пограничных отложений турнейского и визейского ярусов по фораминиферам в разрезе “Кипчак” на восточном склоне Южного Урала. Литосфера, (6), 70-96.

21. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой). (1993) Екатеринбург: Межведомств. стратигр. комитет России, 151 л. схем.

22. Чермных В.А. (1976) Стратиграфия карбона севера Урала. Л.: Наука, 303 с.

23. Чернов Г.А. (1962) Девонские отложения восточной части Большеземельской тундры. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 118 с.

24. Чернов Г.А. (1972) Палеозой Большеземельской тундры и перспективы его нефтегазоносности. М.: Наука, 315 с.

25. Шишкин М.А., Малых О.Н., Попов П.Е., Колесник Л.С. (2013) Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:200 000 листа Q-41-V, VI (второе издание). М.: МФ ВСЕГЕИ, Мин-во природных ресурсов РФ, ЗАО “МИРЕКО”.

26. Юдин В.В. (1994) Орогенез севера Урала и Пай-Хоя. Екатеринбург: Наука, 283 с.

27. Buggisch W., Joachimski M.M., Sevastopulo G., Morrow J.R. (2008) Mississippian δ13Ccarb and conodont apatite δ18O records – Their relation to the Late Palaeozoic Glaciation. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., (268), 273-292. 10.1016/j.palaeo.2008.03.043

28. Cloud P.E.Jr. (1960) Gas as a sedimentary and diagenetic agent. Amer. J. Sci. Bradley Vol., (258-A), 35-45.

29. Draganits E., Mawson R., Talent J.A., Krystyn L. (2002) Lithostratigraphy, conodont biostratigraphy and depositional environment of the Middle Devonian (Givetian) to Early Carboniferous (Tournaisian) Lipak Formation in the Pin Valley of Spiti (NW India). Rivista Italiana di Paleontologia e Stratigrafia, (108), 7-35.

30. Ji Q. (1987) Early Carboniferous conodonts from Jianghua County of Hunan Province and their stratigraphic value – with a discussion on the Mid-Aikuanian Event. Bulletin of the Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Science, (16), 115-141.

31. Kalvoda J. (1989) Tournaisian events in Moravia (Czechoslovakia) and their significance. Courier Forsch.-Inst. Senckenberg, (117), 353-358.

32. Kalvoda J. (1991) The middle-upper Tournaisian boundary event. Hist. Biol., (5), 229-237.

33. Kalvoda J. (1992) Sedimentological and evolutionary cycles in the Upper Devonian and Lower Carboniferous. Acta universitatis carolinae – geologica, (1-2), 103-105.

34. Kalvoda J. (1994) The conodont extinction at the middle-upper Tournaisian boundary. Geolines, (1), 12-15.

35. Kulagina E.I., Zaytseva E.L., Vevel Y.A., Stepanova T.I., Gibshman N.B., Nikolaeva S.V., Kononova L.I., Plotitsyn A.N. (2021) The foraminiferal zonal scale of the Devonian-Carboniferous boundary beds in Russia and Western Kazakhstan and its correlation with ammonoid and conodont scales. Palaeobiodivers. Palaeoenviron., 10.1007/s12549-020-00439-y

36. Lane H.R., Sandberg C.A., Ziegler W. (1980) Taxonomy and phylogeny of some Lower Carboniferous conodonts and preliminary standard post-Siphonodella zonation. Geol. Palaeontol., (14), 117-164.

37. Mii H.S., Grossman E.L., Yancey T.E. (1999) Carboniferous isotope stratigraphies of North America: implications for Carboniferous paleoceanography and Mississippian glaciation. Geol. Soc. Amer. Bull., (111), 960-973.

38. Montanez I.P., Poulsen C.J. (2013) The Late Paleozoic Ice Age: an evolving paradigm. Ann. Rev. Earth Planet. Sci., (41), 24.1-24.28. 10.1146/annurev.earth.031208.100118

39. Qie W., Wang X.D., Zhang X., Ji W., Grossman E.L., Huang X., Liu J., Luo G. (2016) Latest Devonian to earliest Carboniferous conodont and carbon isotope stratigraphy of a shallow-water sequence in South China. Geol. J., 51(6), 915-935. 10.1002/gj.2710

40. Qie W., Algeo T.J., Luo G., Herrmann A. (2019) Global events of the Late Paleozoic (Early Devonian to Middle Permian): A review. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., (531). https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.109259

41. Rexroad C.B., Thompson T.L. (1979) A spathognathodont lineage of Mississippian conodonts. Lethaia, (12), 235- 243.

42. Rexroad C.B., Varker W.J. (1992) The new Mississippian conodont genus Synclydognathus. J. Paleontol., 66(1), 165-170.

43. Saltzman M.R., Groessens E., Zhuravlev A.V. (2004) Carbon cycle models based on extreme changes in d13C: an example from the lower Mississippian. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., (213), 359-377.

44. Saltzman M.R., Thomas E. (2012) Carbon isotope stratigraphy. The Geologic Time Scale, 207-232. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-59425-9.00011-1

45. Sandberg C.A., Ziegler W., Leuteritz K., Brill S.M. (1978) Phylogeny, speciation, and zonation of Siphonodella (Conodonta, Upper Devonian and Lower Carboniferous). Newslett. Stratigr., 7(2), 102-120.

46. Scotese C.R. (2017) Plate tectonics during the last 1.5 billion years: An Atlas of Ancient Oceans and Continents. PALEOMAP Project Report 112171A.

47. Sobolev D.B., Zhuravlev A.V., Tsyganko V.S. (2000) Stop 8. Upper Devonian-Lower Carboniferous succession on the Kozhym River. Pan-Arctic Palaeozoic Tectonics, Evolution of Basins and Faunas. Subpolar Urals Field Trip Guidebook. Syktyvkar, 101-111.

48. Walliser O.H. (1996) Global events in the Devonian and Carboniferous. Global Events and Event Stratigraphy in the Phanerozoic. Berlin: Springer, 225-250.

49. Yao L., Qie W., Luo G., Liu J., Algeo T.J., Bai X., Yang B., Wang X. (2015) The TICE event: Perturbation of carbon-nitrogen cycles during the mid-Tournaisian (Early Carboniferous) greenhouse-icehouse transition. Chem. Geol., (401), 1-14. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemgeo.2015.02.021

50. Zhuravlev A.V. (1998) The Mid-Tournaisian Event in the Northern Urals and conodont dynamics. Proc. Geol. Assoc., (109), 161-168.

51. Zhuravlev A.V., Plotitsyn A.N. (2022) The middle–late Tournaisian crisis in conodont diversity: a comparison between Northeast Laurussia and Northeast Siberia. Palaeoworld, https://doi.org/10.1016/j.palwor.2022.01.001

52. Zhuravlev A.V., Plotitsyn A.N., Cigler V., Kumpan T. (2021) Taxonomic notes on some advanced Tournaisian (Mississippian) siphonodellids (Conodonta). Geobios, https://doi.org/10.1016/j.geobios.2020.12.001

53. Zhuravlev A.V., Plotitsyn A.N., Gruzdev D.A., Smoleva I.V. (2020) Chapter 9. Carbon isotope stratigraphy of the Tournaisian (Lower Mississippian) successions of NE Europe. Carbon Isotope Stratigraphy. Stratigraphy & Timescales 5. Cambridge: Academic Press, 467-528. 10.1016/bs.sats.2020.08.007

54. Ziegler W., Lane H.R. (1987) Cycles in conodont evolution from Devonian to mid-Carboniferous. Paleobiology of conodonts. Chichester: Ellis Horwood Ltd, 147-163.