Палеонтологический журнал, 2019, № 6, стр. 16-24

ВВЕДЕНИЕ

Кембрийские отложения Игарского поднятия (северо-запад Сибирской платформы) характеризуются весьма представительной палеонтологической летописью (Розанов и др., 1969, 1992; Репина, 1972; Лучинина и др., 1997; Rowland et al., 1998; Kouchinsky et al., 2010 и др.) и потому являются одним из ключевых объектов, как в региональном, так и в глобальном масштабе, для реконструкции экосистем раннего фанерозоя. Однако выделяемые в пределах Игарского поднятия в объеме сухарихинской свиты переходные отложения от венда к кембрию, за исключением ее верхних 2 метров, весьма скудно охарактеризованы палеонтологически. Отсутствие сменяемости в вендской части разреза типичных для этого интервала ассоциаций мелких скелетных остатков (комплексные зоны Anabarites trisulcatus и Purella antiqua) и ископаемых следов жизнедеятельности делает дискуссионной как внутрирегиональную, так и межрегиональную корреляцию (Розанов и др., 1992; Kouchinsky et al., 2007; Maloof et al., 2010), а также выявление этапности становления бентосных сообществ в позднем венде и раннем кембрии на северо-западе Сибирской платформы (в современных координатах).

Описываемые в данной работе остатки ранее были отмечены в сухарихинской свите в восточном крыле антиклинальной складки, расположенной в 15 км выше по течению от устья р. Сухариха, и предыдущими исследователями указывались без детального описания и фототаблиц (Лучинина и др., 1997). В 2015 г. в ходе полевых работ авторами статьи в западном крыле этой складки в средней части сухарихинской свиты обнаружен представительный комплекс остатков. Детальное изучение морфологии и тафономии позволило не только установить их принадлежность к ископаемым следам жизнедеятельности, но также выявить этологические (поведенческие) особенности и экологические условия обитания поздневендских организмов, их оставлявших.

ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ И СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Описываемые остатки обнаружены в береговых обнажениях на левом берегу р. Сухарихи в 45 км выше по течению от устья (N 67°12′39.5′′, E 87°19′47.3′′) (рис. 1, а, б). В структурном плане находки расположены в западном крыле антиклинальной складки (рис. 1, в; 2, б). Складка сложена породами переходного интервала венда–кембрия. В пределах антиклинали вскрывается разрез, представленный верхами излучинской, сухарихинской, краснопорожской и шумнинской свитами (рис. 2, б). Излучинская и сухарихинская свита (за исключением верхних 2 м) относятся к венду (Розанов и др., 1992). Находки в верхней части сухарихинской свиты микрофитолитов Nubecularites antis, N. varius, известковых цианобактериальных форм Renalcis sp., Girvanella sp. (Розанов и др., 1992), а также единичные находки трубчатых мелких скелетных остатков Anabarites sp. (Rowland et al., 1998) позволяют отнести ее к немакит-далдынскому региоярусу верхнего венда. Верхние 2 м сухарихинской свиты, а также вышележащие краснопорожская и нижняя часть шумнинской свиты соответствуют томмотскому, атдабанскому и низам ботомского яруса нижнего кембрия на основании представительных комплексов мелкой скелетной фауны, археоциат и трилобитов (Розанов и др., 1969; Rowland et al., 1998) (рис 2, а).

Рис. 1.

а – Сибирская платформа и местоположение изученных находок (треугольником показан фрагмент, детально изображенный на рис. 1, б); б – географическое положение разреза, из которого происходит описываемый комплекс ихнофоссилий (серым прямоугольником выделен фрагмент, детально показанный на рис. 1, в); в – фрагмент геологической карты Игарского поднятия с географическим положением изученных находок. Oбозначения: 1 – обнажение, из которого происходит описываемый комплекс остатков; 2 – разлом; 3 – излучинская свита; 4 – сухарихинская свита; 5 – краснопорожская свита (стратиграфические взаимоотношения свит приведены на рис. 2).

Рис. 2.

а – Сводный разрез переходного интервала венда и кембрия Игарского поднятия и кривая вариаций изотопного состава углерода (δ¹³C) и индексы изотопных экскурсов (по Kouchinsky et al., 2007); границы подразделений Общей стратиграфической шкалы России (ОСШ) и Международной хроностратигафической шкалы (ICC) приведены по: Лучинина и др., 1997 и Kouchinsky et al., 2007; Maloof et al., 2010, соответственно; их сопоставление приводится на основании данных: Жамойда, 2008; б – геологический профиль по р. Сухариха с местоположением находок ихнофоссилий; используемые для свит цвета соответствуют приведенным на рис. 1, б; в – схематичное изображение взаимоотношений ихнофоссилий с вмещающими бугорчатослоистыми доломитами. Oбозначения: 1 – тонкослоистые алевролиты и аргиллиты; 2 – песчаники горизонтально- и косослоистые; 3 – чередование доломитов и известняков (а также их переходных разностей); 4 – известняки тонкослоистые; 5 – уровни первого появления в сухарихинской свите мелких скелетных остатков Anabarites (240 м выше основания) (а) и комплекса мелких скелетных остатков и археоциат комплексной зоны Nochoroicyathus sunnaginicus томмотского яруса кембрия ОСШ (2 м ниже кровли) (б) по: Лучинина и др., 1997; Rowland et al., 1998. Сокращения: izl – излучинская свита; kp – краснопорожская свита; tom – томмотский ярус; atd – атдабанский ярус.

В настоящее время мировой геологической общественностью активно ведутся исследования, направленные на детализацию геологической летописи в пограничном интервале докембрия и фанерозоя (Peng et al., 2012; Babcock et al., 2014 и др.). Ввиду продолжающейся разработки критериев определения глобальных границ ярусов и отделов кембрия в Международной хроностратиграфической шкале, сопоставление ее с подразделениями раннего кембрия Общей стратиграфической шкалы России является во многом дискуссионным (Розанов и др., 1997; Parkhaev et al., 2011 и др.). На основании сопоставления данных о вариациях изотопного состава углерода в карбонатах в сухарихинской свите с модельной кривой значений δ¹³С_carb (Peng et al., 2012) предыдущими исследователями предполагался фортунский (Kouchinsky et al., 2007) (в терминах Международной хроностратиграфической шкалы) возраст как минимум нижних 370 м свиты, ввиду сходного смещения значений изотопного состава углерода от резко отрицательных к положительным значениям вверх по разрезу (Maloof et al., 2010). Поскольку представляемый нами в рамках настоящего исследования материал не позволяет уточнить ни одну из существующих моделей сопоставления международной и отечественной стратиграфических шкал, нами используется схема, утвержденная в 2008 г. Межведомственным стратиграфическим комитетом России (Жамойда, 2008).

Изученные в рамках данной работы остатки обнаружены в средней части сухарихинской свиты, в 284 м выше ее основания, и приурочены к темно-серым бугорчатослоистым доломитам (рис. 2, а). Сухарихинская свита (570 м) представлена преимущественно светло- и темно-серыми доломитами, известняками и доломитовыми известняками, в разной степени глинистыми, с локально распространенными маломощными куполообразными биогермами. В нижней части свиты встречаются прослои и пласты среднезернистых косослоистых песчаников, в верхней встречаются трещины усыхания на кровлях пластов. Формирование сухарихинской свиты происходило в мелководных шельфовых обстановках, в пределах проксимальной зоны карбонатного рампа, ниже приливно-отливной зоны (Rowland et al., 1998).

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОСТАТКОВ

Ранее указывались аналогичные единичные находки из средней части сухарихинской свиты в береговых обнажениях по р. Сухариха на восточном крыле антиклинали (Лучинина и др., 1997). Они были интерпретированы как следы жизнедеятельности мягкотелых организмов и сопровождались схематичным изображением найденных остатков. Находки, описываемые в данной работе, найдены в западном крыле антиклинальной складки и демонстрируют как значительно большее морфологическое разнообразие, так и количественную представительность. Было обнаружено большое количество остатков, локализованных в пределах изолированного выхода доломитов средней части свиты, имеющего мощность несколько метров. Слои, в которых встречены изучаемые остатки, представлены темно-серыми доломитами с бугорчатой слоистостью.

Остатки преимущественно представляют собой прямые, слабо изогнутые и редкие U-образные трубчатые формы, ориентированные субвертикально и слабо наклонно. В поперечном сечении остатков четко выделяются две зоны: внутренняя (1–3 мм в диаметре), заполненная крупнокристаллическим кальцитом и внешняя (ширина зоны может достигать 8 мм), представленная мелкокристаллическим доломитом, более светлым, в сравнении с вмещающей породой (табл. III , фиг. 1, 3, 6 ). На некоторых экземплярах внутренняя трубка заполнена кальцитом не до конца, и в ней наблюдается цилиндрическая внутренняя полость (табл. III , фиг. 4 ). Максимальный диаметр внешней зоны достигает 20 мм. Внешняя зона может иметь нечеткий, “размытый” внешний контакт с вмещающей породой (табл. III , фиг. 3–6 ), либо быть отделенной от нее скоплением темных зерен (табл. III , фиг. 7 ). Видимая длина остатков варьирует от первых сантиметров до 15–20 см, однако ввиду крупноплитчатой отдельности вмещающих отложений, установить реальную длину в большинстве случаев не представляется возможным. В продольном сечении периодически встречаются искривления центральной трубки, а также локальные пережимы. Остатки не ветвятся. В пределах слоя они характеризуются высокой частотой встречаемости, однако располагаются изолированно – пересечений, наложений и слияний центральных цилиндрических зон не наблюдается. На некоторых экземплярах отмечается “слияние” внешних зон двух близкорасположенных параллельных трубок.

Объяснение к таблице III

Все образцы из одного местонахождения: северо-запад Сибирской платформы, Игарское поднятие, р. Сухариха; сухарихинская свита, 284 м от основания свиты, немакит-далдынский региоярус верхнего венда.

Фиг. 1. Поперечные сечения Skolithos verticalis (показаны стрелками) на выветренной поверхности напластования бугорчатослоистых доломитов в негативном эпирельефе. Пунктирными линиями показаны внешние контуры диагенетического ореола вокруг нор; экз. ЦСГМ, № 2091/2.

Фиг. 2. Продольные сечения вертикальных и наклонных Skolithos verticalis на выветренном сколе бугорчатослоистых доломитов. Стрелками показаны заполненные крупнокристаллическим кальцитом норы, пунктирными линиями – внешние контуры диагенетического ореола вокруг нор; экз. ЦСГМ, № 2091/3.

Фиг. 3 . Изолированные и со слившимися диагенетическими ореолами (светлые круглые зоны) норы Skolithos verticalis в поперечном сечении (субпараллельно поверхности напластования). Прямоугольником выделен фрагмент, показанный в увеличенном виде на фиг. 4 ; экз. ЦСГМ, № 2091/4.

Фиг. 4 . Увеличенный фрагмент фиг. 3 с поперечными сечениями Skolithos verticalis. Стрелкой указано сечение норы с центральной полостью, не заполненной кальцитом. Белыми прямоугольниками показаны зоны с постепенным переходом от дигенетического ореола к вмещающей породе; экз. ЦСГМ, № 2091/4.

Фиг. 5 . Параллельные, прямые и слабо изгибающиеся субвертикальные норы Skolithos verticalis (показаны стрелками) и окружающие их светлые диагенетические ореолы с нечеткой внешней границей (пунктирные линии) с вмещающей породой в продольном сечении; экз. ЦСГМ, № 2091/5.

Фиг. 6 . Шлиф с поперечным сечением субвертикальной норы Skolithos verticalis. Прямоугольником показана зона постепенного перехода от мелкокристаллического доломита, выполняющего диагенетический ореол вокруг заполненной хорошо раскристаллизованным кальцитом цилиндрической норы (черная стрелка), к вмещающему кристаллическому доломиту; экз. ЦСГМ, № 2091/6.

Фиг. 7 . Шлиф с сечением субпараллельно слоистости наклонно ориентированной норы Skolithos verticalis. Черная стрелка – цилиндрическая нора, заполненная хорошо раскристаллизованным кальцитом. Белый прямоугольник – контакт окружающего нору диагенетического ореола (светлый мелкокристаллический доломит) и вмещающего кристаллического доломита, подчеркнутый скоплением мелких темных зерен; экз. ЦСГМ, № 2091/7.

Фиг. 8 . Поперечное сечение U-образной вертикальной норы Arenicolites isp. на выветренном сколе бугорчатослоистых доломитов. Стрелкой показан короткий фрагмент заполненной кальцитом цилиндрической норы. Пунктирная линия очерчивает границы диагенетического ореола; экз. ЦСГМ, № 2091/1.

Морфологическая простота, частота встречаемости, закономерность пространственного расположения, а также демонстрируемые морфологические признаки позволяют интерпретировать эти остатки как ископаемые следы жизнедеятельности, оставленные бентосными организмами в осадке. Присутствие литологической дифференциации вещества внутри и вне остатка, а также особенности морфологии позволяют предположить, что центральные цилиндрические образования представляют собой открытые норы обитания организмов в субстрате. Это подтверждается перекристаллизацией центральной части норы, что является достаточно распространенной тафономической особенностью для открытых нор в карбонатном осадке (Kemp, 1995; Myrow, 1995). Внешняя же зона, часто с неровной внешней границей, представляет собой ореол – результат диагенетического изменения осадка близ норы, стенки которой были скреплены слизью обитающего в ней организма (Myrow, 1995; Pemberton, Gingras, 2005; Buatois, Mangano, 2011). Принципиально выделяются две морфологические категории: прямые (либо слабоизогнутые) субвертикальные остатки и вертикально ориентированные U-образные формы. Первые отнесены нами к ихнороду Skolithos Haldeman, 1840, вторые – к ихнороду Arenicolites Salter, 1857.

ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛА

Описываемый материал хранится в Центральном Сибирском геологическом музее (ЦСГМ, г. Новосибирск), коллекция № 2091.

В сухарихинской свите норы Arenicolites сравнительно редки – обнаружен единственный экземпляр (ЦСГМ № 2091/1) плохой сохранности. К сожалению, отсутствие представительной выборки экземпляров и неудовлетворительная сохранность материала не позволяют установить его ихновидовую принадлежность в составе ихнорода Arenicolites. Описываемый экземпляр представляет собой U-образную вертикальную нору в негативном эндорельефе, сохранившуюся в виде желобка, оконтуривающего внешнюю зону (диагенетический ореол) вокруг норы, в темно-серых доломитах (табл. III , фиг. 8 ). Диаметр ореола достигает 1 см, переход от ореола к вмещающей породе неровный, постепенный. Видимая глубина норы 3 см, расстояние между осевыми линиями – 2.5 см. Из-за специфики выветривания и сохранности, на экземпляре практически не представлена собственно цилиндрическая нора – присутствует только короткий (7 мм) фрагмент диаметром 3 мм. Она заполнена хорошо раскристаллизованным кальцитом, без признаков пережимов или структурированного заполнения (табл. III , фиг. 5–7 ). Пространство между вертикальными сегментами норы не несет признаков переработки осадка, текстурно и литологически идентично вмещающей породе.

Отсутствие признаков активной переработки пространства между вертикальными сегментами норы (spreite-структур) и бесструктурное ее заполнение позволяют с достаточной уверенностью отличить изучаемый материал от U-образных нор с активной переработкой осадка Diplocraterion Torell, 1870 и отнести их к ихнороду Arenicolites. Следы Arenicolites представляют собой субвертикальные U-образные норы обитания в субстрате (domichnia) бентосных организмов – фильтраторов взвеси (напр., Fürsich, 1975; Pickerill et al., 1984; Bromley, 1996; MacEachern et al., 2012). Они широко распространены в терригенных и карбонатных мелководно-морских шельфовых отложениях с активной гидродинамикой и являются одним из индикаторных таксонов ихнофации Skolithos (Seilacher, 1964; Howard, Frey, 1984; MacEachern et al., 2012; Knaust et al., 2012). В качестве организмов, оставляющих норы Arenicolites, рассматриваются питающиеся взвесью аннелиды и ракообразные (Pickerill et al., 1984). В геологической летописи эти следы получают наиболее широкое распространение с раннего кембрия [безымянный второй ярус кембрия Международной стратиграфической шкалы (МСШ) (Cambrian Stage 2)] (Mangano, Buatois, 2014), однако редкие их находки известны и из верхневендских отложений (Oji et al., 2018).

Многочисленные вертикальные и слабонаклонные цилиндрические норы диаметром 1–3 мм и видимой длиной от первых сантиметров до 15 см (отдельные экземпляры достигают 20 см в длину), встречающиеся в средней части сухарихинской свиты, отнесены к ихновиду Skolithos verticalis (Hall, 1843) (табл. III , фиг. 1–7 ). Норы преимущественно прямые, иногда полого изгибающиеся, либо с флексурными перегибами (табл. III , фиг. 5 ). Норы заполнены крупнокристаллическим кальцитом бесструктурно, иногда центральная часть норы может быть полой (табл. III , фиг. 4 ). Цилиндрические норы повсеместно окружены зоной (диаметр до 2 см), сложенной светлым мелкокристаллическим доломитом (диагенетический ореол). Граница между диагенетическим ореолом и вмещающим темно-серым доломитом преимущественно неровная, постепенная. Однако на некоторых экземплярах граница прослеживается четко и подчеркнута скоплением темных зерен (табл. III , фиг. 7 ). У близкорасположенных нор диагенетические ореолы могут сливаться в один (табл. III , фиг. 1, 3, 4 ). Норы в пределах слоя располагаются изолированно (не соприкасаются), но достаточно плотно. На поверхностях напластования диагенетические ореолы выветриваются сильнее, чем вмещающая порода, и представлены в виде округлых углублений. В центральной части этих углублений незначительно выдается вверх цилиндрическая нора (табл. III , фиг. 1).

От наиболее сходного по морфологии ихновида Skolithos linearis Haldeman, 1840, типового вида ихнорода, S. verticalis отличаются меньшим диаметром (1–4 мм, в сравнении с 3–12 мм у S. linearis) и меньшей глубиной нор. Также диагностическим признаком S. verticalis является их преимущественно субвертикальная ориентировка и минимальная изогнутость.

Наибольшее морфологическое сходство представители ихнорода Skolithos имеют с простыми вертикальными норами Monocraterion Torell, 1870, отличаясь от последних отсутствием воронкообразного расширения в верхней части норы. Вопрос о валидности таксона Monocraterion неоднократно поднимался разными исследователями (Alpert, 1974; Bromley, 1996; Jensen, 1997), поскольку наличие главного диагностического признака этого ихнорода – воронкообразного расширения – во многих случаях может зависеть от условий сохранности изучаемого материала. Ввиду специфики сохранности, изученный материал из сухарихинской свиты не позволяет решить эту проблему. Однако отсутствие в образцах, на которых представлены выходы вертикальных нор на поверхностях напластования (табл. III , фиг. 1, 2), воронкообразных расширений позволяет уверенно отнести эти норы к ихнороду Skolithos. Сходные по типу сохранности остатки были описаны В.А. Асташкиным (1985) из нижнего кембрия (нохоройская пачка, куторгиновая и кетеменская свиты) Анабаро-Синского фациального региона (среднее течение р. Лены и р. Ботомы) как норы Aulophycus repens Fenton et Fenton, 1939. Однако, в отличие от изученного нами материала из сухарихинской свиты Игарского поднятия, описанные Асташкиным формы характеризуются значительно более высокой морфологической вариативностью: помимо прямых и изгибающихся субвертикальных и наклонных сегментов, трубчатые остатки широко распространены и на поверхностях напластования (Асташкин, 1985, табл. LIII , фиг. 2, 3 ), где формируют полихотомически ветвящиеся системы цилиндрических туннелей. Основываясь на морфологии, описанные из нижнекембрийских отложений юго-востока Сибирской платформы остатки, наиболее вероятно, представляют собой трехмерные системы открытых туннелей Thalassinoides Ehrenberg, 1944. В работе А.Ю. Журавлева c соавт. (Zhuravlev et al., 2014) было сделано предположение, что эти остатки могут быть отнесены к ихнороду Ophiomorpha Lundgren, 1891, однако, во-первых, приведенные в работе иллюстрации не позволяют достоверно установить наличие инкрустации стенок нор сферическими пеллетами, являющейся диагностическим признаком этого ихнорода; во-вторых, представители ихнорода Ophiomorpha появляются в ископаемой летописи, лишь начиная с пермского периода (Droser, Bottjer, 1993; Buatois, Mangano, 2011).

Следы Skolithos интерпретируются как пассивно заполненные осадком норы обитания в субстрате (domichnia) питающихся взвесью организмов (suspension feeders) (Alpert, 1974; Häntzschel, 1975; Bromley, 1996). Ввиду морфологической простоты нор, они могут быть образованы чрезвычайно широким спектром морских бентосных организмов. В палеозойских осадочных последовательностях вертикальные норы Skolithos преимущественно приурочены к мелководно-морским отложениям с активной гидродинамикой и постоянным привносом обломочного материала и питательных веществ, являясь ключевым таксоном одноименной ихнофации (Seilacher, 1964; Buatois, Mangano, 2011).

Норы Skolithos чрезвычайно широко распространены в ископаемой летописи бентосных ихносообществ, начиная с основания кембрия (Cambrian Stage 2) (Mangano, Buatois, 2014), однако первые представители известны в отложениях редкинского горизонта верхнего венда Восточно-Европейской платформы (Федонкин, 1985) и немакит-далдынского региояруса верхнего венда (фортунский ярус кембрия МСШ) (McIlroy, Brasier, 2017).

ОБСУЖДЕНИЕ

Локальное обнаружение столь многочисленных нор в сухарихинской свите в пределах монофациального интервала разреза, наиболее вероятно, обусловлено, с одной стороны, фрагментированной обнаженностью этого интервала в пределах западного крыла антиклинали, в то время как характер обнаженности свиты на восточном крыле (относительно непрерывная обнаженность круто и субвертикально залегающих слоев, часто амальгамированных в мощные пакеты и пласты) и ограниченный доступ к поверхностям напластования крайне затрудняет поиск и диагностику ископаемых следов жизнедеятельности. Во-вторых, локальное распространение столь многочисленных Skolithos и Arenicolites в сухарихинской свите может быть связано с увеличивающейся степенью перекристаллизации карбонатных отложений вверх по разрезу, ухудшающей сохранность нор. Наиболее вероятно, это ихносообщество распространено во всей свите, что подтверждается единичными находками предыдущих исследователей, приведенных без описания и иллюстраций (Лучинина и др., 1997).

Находки Skolithos и Arenicolites в сухарихинской свите согласуются с ранее сформулированной фациальной интерпретацией этого интервала (Rowland et al., 1998): в фанерозойских отложениях в пределах карбонатного рампа его проксимальную часть характеризуют сообщества ихнофации Skolithos, представленные разнообразными морфологически простыми норами обитания питающихся взвесью организмов (Skolithos, Arenicolites, Ophiomorpha, Psilonichnus, Rhizocorallium и др.), сформированными в обстановках с высокой гидродинамической активностью среды (Knaust et al., 2012). Развитие эндобентосных сообществ и взаимоотношений организмов и субстрата в пограничном интервале позднего докембрия и кембрия носит название “Первой агрономической революции” (Seilacher, Pflüger, 1994; Seilacher, 1999). В череде усложнений типов переработки осадка роющими организмами поздневендский этап (немакит-далдынский региоярус), приблизительно отвечающий фортунскому ярусу кембрия МСШ, характеризуется широким распространением разнообразных горизонтальных нор переработки осадка. Вертикальные же норы обитания сравнительно редки, их распространение постепенно увеличивается ближе к началу второго яруса кембрия (~530 млн лет) (Mangano, Buatois, 2017), условно отвечающему началу томмотского века Общей стратиграфической шкалы России (Parkhaev et al., 2011; Zhuravlev, Wood, 2018). Дальнейшая колонизация питающихся взвесью седентарных организмов мелководно-морских обстановок в кембрии привело к формированию осадочных пород со специфическими текстурными характеристиками, т. н. “трубчатых пород” (pipe-rocks) (Desjardins et al., 2010). Находки многочисленных Skolithos в сухарихинской свите Игарского поднятия показывают, что уже в немакит-далдынское время в мелководно-морских обстановках с карбонатной седиментацией началось формирование типичных фанерозойских рекуррентных ихноассоциаций мелководного шельфа (ихнофация Skolithos), пусть и в ограниченном масштабе, в сравнении с их более молодыми аналогами.

* * *

Исследования выполнены в рамках программы НИР IX.126.1 и при поддержке РФФИ (проект № 17-05-00852).