Геологический институт РАН
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Экология и палеоэкология - решение задач геомониторинга на примере Красноуфимска (Свердловская область)
С.В. Наугольных
г. Москва, Казань, Российская Федерация
Аннотация
Работа посвящена рассмотрению проблем геомониторинга геолого-палеонтологических памятников г. Красноуфимска (Свердловская область) в широком экологическом и палеоэкологическом контексте. Разрез Рябиновый лог, имеющий особое значение для палеонтологии и стратиграфии, описан послойно. В таксономической части статьи установлен новый монотипный род Ovalocarpus Naugolnykh, gen. nov., с типовым видом Ovalocarpus ovoides Naugolnykh, sp. nov., предложенный для изолированных семян, встречающихся в верхнеартинских и в кунгурских терригенных отложениях Западного Урала. Приведено обоснование принадлежности этих семян голосеменным растениям отдела Ginkgophyta.
Ключевые слова: экология, палеоэкология, стратиграфия, Урал, пермская система, артинский ярус, кунгурский ярус, гинкгофиты.
Abstract
Ecology and paleoecology in context of geomonitoring aims as exemplified by the City of Krasnoufimsk (Sverdlovsk region)
S.V. Naugolnykh Geological Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119017, Russian Federation; Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, 420008, Russian Federation
The present paper deals with the problems of geomonitoring of the geological- paleontological monuments of the City of Krasnoufimsk (Sverdlovsk region) in a broad ecological and paleoecological context. The geological section "Rjabinovy Log" ("Rowan Ravine"), which is especially important for paleontology and stratigraphy, is described in details, i.e. layer after layer. A new monotypic genus Ovalocarpus Naugolnykh, gen. nov. and its type species Ovalocarpus ovoides Naugolnykh, sp. nov. are described in the taxonomical part of the paper. The Ovalocarpus seeds are characteristic of the Upper Artinskian and Kungurian terrigenous deposits of the Western Urals. Taxonomical assignment of the Ovalocarpus seeds to the gymnosperms of the division Ginkgophyta is discussed.
Key words: ecology, paleoecology, stratigraphy, Urals, Permian system, Artinskian stage, Kungurian stage, ginkgophytes.
Введение
Проблематика классической экологии редко непосредственно примыкает к предметной базе палеоэкологии, науки, направленной на изучении экосистем геологического прошлого [Янин, 1990, 2016]. Однако) в Красноуфимске, городе, расположенном в живописных уральских предгорьях в Свердловской области, на берегах р. Уфы, проблемы экологии и палеоэкологии оказались тесно связаны, а их решение стало взаимодополняющим и взаимообусловленным процессом, который, в свою очередь, создал условия для развития регионального геомониторинга, т.е. мониторинга геологической среды.
Красноуфимск - место сосредоточения важных геолого-палеонтологических и стратиграфических памятников, имеющих не только российское, но и общемировое значение [Штукенберг, 1890; Фредерикс, 1915; Осипов, 1933; Карпинский, 1945; Мазарович, Фениксова, 1949; Наливкин, 1949, 1950; Степанов, 1951; Яковлев, Иванов, 1956; Лихарев, 1966; Чувашов, Дюпина, 1973; Чувашов и др., 1990; Talent et al., 1995; Козлов, 2000; Чувашов, 2001, 2016; Наугольных, 2013, 2014, 2016; Ivanov et al., 2017; и др.]. В черте города и в его ближайших окрестностях находятся стратотипические разрезы саргинского и саранинского горизонтов артинского яруса. Собственно стратотип артинского яруса (обнажения жерновых песчаников габдрашитовской свиты, расположенные на горе Кашкабаш) находится тоже относительно недалеко, к юго-востоку от Красноуфимска, в Артинском районе Свердловской области.
Лек- тостратотип кунгурского яруса (точнее, исторический лимитотип его нижней границы) также расположен в этом районе, в бассейне р. Бардым, где в представительном разрезе наблюдается смена песчаников габдрашитовской свиты саргинского горизонта артинского яруса кавернозными доломитами и известняками шуртанской свиты саранинского горизонта кунгурского яруса. Но особенно широкую известность Красноуфимску принесли многочисленные местонахождения ископаемых остатков разнообразных животных и растений артинского и кунгурского возраста (рис. 1), часто отличающихся очень хорошей, а подчас и уникальной сохранностью.
Однако, как это нередко случается в последние годы во многих российских городах, и естественные обнажения горных пород, и карьеры, в которых встречаются уникальные палеонтологические находки, часто становятся местами стихийных несанкционированных свалок. Эта проблема стала предметом обсуждения администрации г. Красноуфимска во главе с мэром города В.В. Артемьевских, городской общественности и участников палеонтологических музейных коллоквиумов и конференций, проводившихся в Красноуфимске в 2009, 2014 и 2016 гг.
В официальных решениях и резолюциях коллоквиумов и конференций была подчеркнута необходимость централизованного геомониторинга наиболее важных геолого-палеонтологических памятников Красноуфимска.Силами администрации города и волонтерского корпуса Красноуфимска был практически полностью очищен от мусора Соболевский карьер. Это, в свою очередь, создало предпосылки для проведения статистических палеоэкологических исследований с подсчетом органических остатков и выяснением закономерностей их распределения по площади. Был установлен охранный знак и определен режим хозяйствования на этом объекте. В качестве первоочередных эколого-палеоэкологических задач изучения геолого-палеонтологических и стратиграфических памятников Красноуфимска следует назвать:
1) подробное послойное описание наиболее важных разрезов артинских и кунгурских отложений Красноуфимского района;
2) уточнение их палеонтологической характеристики;
3) описание наиболее важных представителей ископаемой флоры и фауны.
Настоящая работа посвящена подробному послойному описанию геологического разреза «Рябиновый лог» (рис. 2), который отличается высокой представительностью и фациальным разнообразием.
Особое значение, которое этот разрез имеет для науки, определяется, во-первых, тем, что именно здесь были найдены конодонты, позволившие скоррелировать эти отложения с близкими по возрасту отложениями не только на Урале, но и в других регионах [Чувашов и др., 1990]. Во-вторых, в этом разрезе наблюдается непосредственный контакт рифовых тел саргинской свиты с отложениями межрифового заполнения (дивьинской свиты). И, наконец, здесь, как и в других разрезах в окрестностях Красноуфимска, были найдены ископаемые остатки семян голосеменных (рис. 2, фиг. 1; рис. 3, фиг. 1-5; рис. 4), отнесенные к новым виду и роду и описанные в таксономической части настоящей работы.
Материал. Материал, описанный и изображенный в работе, происходит из нескольких местонахождений: Красноуфимские Ключики, За Селекцией, Соболя, Рябиновый лог и Александровское. Подробные сведения о разрезах Красноуфимские Ключики и Соболя, расположенных в ближайших окрестностях г. Красноуфимска (см. рис. 1). опубликованы автором ранее [Наугольных, 2013, 2014, 2016]. Послойное описание разреза Рябиновый лог приведено в настоящей работе в разделе «Геологические наблюдения».
Помимо указанных выше разрезов, в статье цитируются еще два местонахождения: Рахмангулово-2 (рис. 4, фиг. 6; рис. 5, фиг. 1, 5) и Пан- телейково (рис. 4, фиг. 4). Разрез Рахмангулово-2 расположен к юго-востоку от с. Рахмангулово Красноуфимского района Свердловской области и представляет собой карьер, в котором обнажаются полимиктовые песчаники сабанаковской свиты филипповского горизонта кунгурского яруса общей мощностью около 7 м (подробнее см. [Наугольных, 2016, с. 44]).
Разрез Пантелейково расположен в 1 км к югу от с. Пантелейково Артинского района Свердловской области, в бортах автомобильного шоссе, ведущего к с. Старые Арти.
В разрезе Пантелейково обнажаются полимиктовые песчаники габдрашитовской свиты саргинского горизонта артинского яруса общей мощностью 5 м. В обоих разрезах присутствуют многочисленные растительные остатки, а в Пантелейково также встречаются фрагменты раковин саргинских аммоноидей.
При описании семян Ovalocarpus ovoides Naugolnykh, gen. et sp. nov., помимо обширной коллекции семян из верхнеартинских отложений Красноуфимского района из собственных сборов автора, использованы пять экземпляров семян этого же вида из местонахождения Чекарда-1, имеющего кунгурский возраст, из сборов А.Г. Шарова (коллекция Геологического института РАН, № 3737). Изученная коллекция семян Ovalocarpus ovoides Naugolnykh, sp. nov. хранится в Геологическом институте РАН, № 4856/734 - 4856/780.
Геологические наблюдения
Описание разреза «Рябиновый лог»
Рябиновый лог (Рябиновский лог, Рябиновка). Карьер между железнодорожными путями движения электропоездов Екатеринбург - Ижевск и поездов дальнего следования Екатеринбург - Москва (см. рис. 2). Нижний уступ (дно) карьера расположен в 15 м ниже железнодорожных путей дороги Екатеринбург - Москва. О важности этого разреза писал В.Д. Наливкин, который, к сожалению, ограничился самой общей характеристикой обнажений у д. Рябиновой [В.Д. Наливкин, 1949, с. 157]. Стратиграфическая принадлежность: дивьинская свита саргинского горизонта артинского яруса; общая мощность отложений, вскрытых в разрезе, - 18 м.
В нижней части разреза наблюдается толща ритмичного переслаивания зеленовато-голубых аргиллитов и желтых, желтовато-охристых массивных или комковатых известняков. Снизу вверх обнажаются следующие слои.
Слой 1. Аргиллит зеленовато-серый на свежем изломе, голубовато-сизый на выветрелой поверхности, с пятнами ожелезнения буровато-болотного цвета. Размер пятен варьирует от 2 до 4 см. Пятна неправильных очертаний. В слое рассеяны редкие фрагменты стеблей морских лилий диаметром до 5 мм и до 2 см в длину, а также встречаются отдельные одиночные четырехлучевые кораллы Щтга, с кубками размером в среднем около 2-3 см в длину и до 1 см в диаметре чашки. Цвет слоя постепенно меняется от зеленовато-серого внизу до сизовато-белесого с желтыми пятнами вверху. Цвет меняется по мере того, как снизу вверх в слое увеличивается количество карбоната кальция. Видимая мощность слоя - 19 см.
Слой 2. Известняк желтоватого цвета, с голубоватыми пятнами и гидроокислами марганца на выветрелой поверхности. Известняк от неяснослоистого и комковатого до массивного. В толще известняка наблюдаются отдельные фрагменты стеблей криноидей и мелкие членики, не образующие массовых скоплений, а также пустоты от выщелоченных раковин брахиопод и пелеципод плохой сохранности. Мощность слоя варьирует от 10 до 21 см. Там, где слой имеет наибольшую мощность, в его средней части наблюдается линзовидный прослой голубого аргиллита мощностью до 2 см, не выдерживающийся по простиранию.
Слой 3. По неровной поверхности на слой 2 налегает слой 3, сложенный желтым массивным известняком, отделенным от слоя 2 тонким прослоем сизого, светло-голубого известковистого аргиллита с фрагментами стеблей криноидей. В основании верхней трети слоя наблюдается ожелезненный прослой с яркими оранжево-бурыми пятнами, к которому приурочены скопления мелких (до 1 см в поперечнике) раковин продуктид. Раковины продуктид с разделенными и разобщенными створками, ориентированными незакономерно относительно друг друга, часто - поперек или вкрест плоскости напластования. Вследствие того, что собственно раковины полностью выщелочились, в полостях, образовавшихся из-за этого выщелачивания, отложился лимонит и другие минералы - окислы и гидроокислы железа. В относительно крупных (до 1,7 см по наибольшему измерению) кавернах, расположенных в этом же прослое, образовались вторичные кристаллы (скале- ноэдры) прозрачного желтовато-серого кальцита. Размер кристаллов - 3 х 3 х 5 мм. Мощность слоя варьирует от 16 до 21 см.
Слой 4. По неровной поверхности с плавным переходом залегает аргиллит известковистый, зеленовато-голубой, сизый на выветрелой поверхности, разбивающийся на мелкие угловатые осколки в среднем размером до 1 см (иногда немного больше) по максимальному измерению. В слое наблюдается мелкий органический детрит, состоящий из обломков раковин брахиопод и других морских беспозвоночных. Макромерные органические остатки не обнаружены. Мощность слоя варьирует от 3 до 4 см.)
Слой 5. Известняк желтоватый, в верхней части слоя с охристыми пятнами, в нижней части слоя - с сизыми пятнами, от среднеслоистого в нижней части до массивного комковатого в верхней части, с многочисленными рассеянными по всей толще слоя фрагментами стеблей, чашек и рук криноидей, не образующими плотных массовых скоплений. В 9 см ниже кровли слоя найден полностью сохранившийся пиги- дий проэтоидного трилобита. На свежем сколе породы хорошо видна структура известняка с мелкими кристаллами кальцита и раковинами фораминифер субмиллиметровой размерности. Найдены многочисленные фрагменты стеблей криноидей и раковина гониатита Uraloceras sp. В толще слоя встречаются изолированные чашки мелких (до 4 мм в диаметре) бесстебельчатых морских лилий. В верхней части слоя изредка встречаются гальки известняка с яркой желтовато-оранжевой рубашкой, сильно окатанные, с бугристой поверхностью. Размер галек составляет до 7* 17 х 21 см (самый крупный найденный экземпляр). В 5,5 см от кровли слоя обнаружена полностью сохранившаяся раковина ринхонеллиды. Мощность слоя 5 меняется по простиранию от 29 до 33 м.
Слой 6. Аналогичен слою 4. Найдены фрагменты стеблей криноидей и мелкие (до 12 мм в диаметре) гальки известняка. Мощность слоя - 15 см.
Слой 7. Известняк глинистый, желтовато-сизый на свежем сколе, буровато-охристый на выветрелой поверхности. Содержит фрагменты стеблей криноидей (размер максимального найденного фрагмента: 11 мм в длину и 7 мм в диаметре). В верхней части слоя часто встречаются одиночные четырехлучевые кораллы Ufmia с диаметром чашки до 11 мм. Мощность слоя сильно варьирует по простиранию от 6 до 18,5 см. В месте максимальной мощности слоя в его нижней трети присутствует маломощный прослой (до 3 см мощности), сложенный голубоватым аргиллитом, образующим оскольчатую отдельность и не содержащим макроскопических органических остатков.
Слой 8. Аргиллит серовато-голубого или сизого цвета, с охристыми пятнами ожелезнения, развитыми по трещинам; оскольчатый, в верхней части содержащий редкие мелкие одиночные четырехлучевые кораллы. По всей толще слоя рассеяны карбонатные стяжения с неправильной бугристой поверхностью и светлыми известковисты- ми корочками. Максимальный наблюдаемый размер стяжений равен 17 х 26 х 30 мм, при этом стяжения ориентированы своей уплощенной стороной параллельно поверхности напластования. Мощность слоя варьирует от 9 до 12 см.