Correlation of the Middle-Upper Devonian deposits of the North of Kuzbas and the Tom-Kolyvan region.pdf Введение Кузнецкий прогиб разделяет складчатые системы Кузнецкого Алатау и Горной Шории с одной стороны и Томь-Колыванской складчатой зоны - с другой. Прогиб выполнен мощными толщами моласс: на начальных стадиях (средний девон - нижний карбон) это сероцветные карбонатно-теригенные морские, на завершающих (средний карбон - пермь) - угленосные терригенные континентальные. Несмотря на длительное и интенсивное изучение региона (здесь локализован крупный каменноугольный бассейн), взгляды на историю его формирования в некоторых моментах все еще остаются дискуссионными. Особенно много пробелов касается начального этапа развития геоструктуры, который отвечает девонскому периоду палеозойской эры. Главные из них: - время начала формирования прогиба; - корреляция местных стратиграфических подразделений: - разработка стратиграфической шкалы средне-верхнедевонских отложений. Анализ фактического материала Решение первого вопроса напрямую зависит от проблемы возраста барзасской свиты. Именно она залегает на дислоцированных отложениях складчатого основания часто с корой выветривания в основании (разрез правого борта р. Барзас в районе Дедушкиной горы). В ее разрезе имеются пласты са-промикститовых углей (барзасситов, местное название барзасская рогожка). По поводу их происхождения долгое время шла бурная дискуссия. Одни исследователи считали угли водорослевыми, другие указывали на их происхождение от высших растений. В настоящее время преобладает последняя точка зрения, однако при этом указывается, что растения (Orestovia) неразрывно связаны с водой (90% их тела находилось ниже уровня воды, и только верхние спороносные части поднимались над водой). [Snigirevskaya, Nadler, 1994]. По мнению палеоботаников, содержащиеся в разрезе отпечатки растений указывают на среднедевонский возраст отложений. По данным спорово-пыльцевого анализа ряд палинологов придерживается мнения об их раннедевон-ском (позднеэмсском) возрасте. С геологической точки зрения заключения палеоботаников предпочтительнее. Нашими исследованиями в правобережье р. Барзас (разрез Дедушкиной горы) установлено, что точки отбора палинологических проб отвечают верхней части разреза коры выветривания, по вулканитам средне-основного состава. Такие образования типичны для отложений нижнего девона Кузнецкого Алатау (полатнинская свита и ее аналоги). Эти образования венчают разрез каледонид в этой геоструктуре, и по данным геомагнитных исследований они же слагают фундамент Кузнецкого прогиба. В ряде мест Кузнецкого Алатау и Горной Шории разрезы содержат растительные остатки, в том числе с Margophyton gold-schmidtii (форма, характерная для отложений эмсского яруса нижнего девона). © Гутак Я.М., Антонова В. А., 2017 DOI: 10.17223/25421379/3/6 Собственно барзасская свита содержит принципиально иной состав растительных остатков. Они детально описаны в многочисленных палеоботанических работах [Степанов, 1975]. Такие ассоциации типичны для среднего девона, мы считаем их живет-скими. Наш вывод основывается на том, что отложения барзасской свиты (с пластами барзасситов) в разрезе по р. Красная (правый приток р. Яя выше Яя-Петропавловской излучины к северу от типового разреза барзасской свиты) непосредственно подстилают отложения яя-петропавловской свиты с верхнедевонскими растениями (Archaeoptheris sibirica) и раннефранским комплексом морских окаменелостей (Cyrtospirifer schelonicus, Anathyris phalaena и др). Такой же характер контакта барзасской свиты и вышележащих отложений нижнего франа предполагается и в районе правобережья р. Барзас (Сергиевский мыс у бывшей деревни Сергиевка), только здесь непосредственный контакт не обнажен. В составе растительных ассоциаций барзасской свиты обязательным элементом считается наличие растения рода Orestovia. Именно это растение выступает углеобразователем и формирует слои барзасситов. Нашими исследованиями доказано, что отпечатки этого растения имеются в типовом разрезе дмитриевско-перебойской свиты по р. Каменка (левый приток р. Барзас у с. Дмитриевка). Свита включает в себя мощные пласты горючих сланцев, которые, по всей видимости, синхронны пластам углей в барзасской свите. Ранее считалось, что возраст дмит-риевско-перебойской свиты отвечает раннему девону, и ее всегда помещали стратиграфически ниже барзас-ской [Решения Всесоюзного совещания... 1982]. В разрезе по р. Каменка дмитриевско-перебойская свита также контактирует с отложениями франского яруса верхнего девона. Иными словами, свита содержит одинаковый с барзасской свитой комплекс растительных остатков, имеет одинаковое структурное положение - залегает на вулканитах нижнего девона. Этот факт был установлен проходкой шурфов при проведении геологического доизу-чения территории (окрестности г. Красной в правобережье р. Барзас справа от трассы Кемерово-Мариинск). Она перекрывается отложениями нижнего франа [Куртигешев, Гутак, 2000]. Барзасскую и дмитриевско-перебойскую свиты следует поставить в один латеральный ряд (барзасская отвечает прибрежной части лагуны, дмитриевско-перебойская -ее углубленной застойной части). Барзасская лагуна в северо-западном направлении открывалась в морской бассейн. Прибрежно-морские отложения живета этого бассейна выделены в ранге яйской свиты. Обнаженного представительного разреза свиты в регионе до настоящего времени не выявлено. Ранее считалось, что к ней относится нижняя часть видимого разреза девонских отложений в районе Яя-Петропавловской излучины [Степанов, 1975]. Наши исследования, подтвержденные работами V выездной сессии девонской комиссии МСК СССР в 1992 г. [Типовые разрезы пограничных. 1992], показали, что уже первые метры видимого разреза здесь содержат раковины брахиопод Cyrtospirifer и относятся к франскому ярусу верхнего девона. В пробуренных севернее яя-петро-павловского разреза поисковых скважинах ниже отложений верхнего девона фиксируются грубообло-мочные отложения с палинокомплексом среднего девона. Аналогичные отложения с брахиоподами живетского яруса были выявлены в нижней части разреза девона Невского поднятия (бассейн р. Яя выше устья р. Барзас) скважинами роторного бурения еще в тридцатые годы прошлого столетия [Кра-евская, 1938]. Анализируя состав определенного ею комплекса брахиопод из кернов скважин 112, 116 и 1 роторной, Л.Н. Краевская приходит к выводу о средне-верхнедевонском возрасте отложений. В его составе виды Spirifer barsassicus Kraiew., Sp. mucronatus Conr., Sp. audaculus var. nana Kraiew., Anathyris helmerseni Buch, Athyris concetntrica Buch. Изображений определенных окаменелостей в работе не приводится, а латинские названия большинства видов практически ничего не говорят, поскольку видов с такими названиями в последующем никто в изучаемом регионе не определял. При изучении этого вопроса автор нашел в геологических фондах Кемеровского филиала ТФУ ФГИ по Сибирскому федеральному округу (г. Новокузнецк) рукописную работу Л.Н. Краевской «Брахио-поды нижней красноцветной толщи Барзасского района», датированную 1939 г. В ней приводятся описание видов брахиопод перечисленного выше комплекса и их фотографии. Как следует из представленных описаний, вид Spi-rifer audaculus var. nana Kraiew полностью идентичен живетскому виду Spinocyrtia martianoff (Stuck.) (это сходство отмечается и самой Л. Н. Краевской). Вид Spirifer barsassicus Kraiew. практически неотличим от живетского вида Euryspirifer cheehiel (Kon.). С учетом проведенной ревизии списков Л. Н. Краевской живетский возраст отложений нижней красноцветной толщи барзасского района не вызывает никаких сомнений и выделение яйской свиты живетского возраста представляется вполне оправданным. Она отвечает прибрежной части открытого моря и сложена цикличной толщей пестро-цветных терригенных отложений с преобладанием грубообломочных разностей. К аналогам яйской свиты следует отнести изылинскую свиту, распространенную в северо-западной части Кузнецкого прогиба (типовой разрез в правом борту р. М. Изы-ла, выше с. Вассино) и мазаловско-китатскую (алче-датскую) свиту в Томь-Колыванской зоне (типовой разрез по р. Мазаловский Китат, севернее г. Анжеро-Судженска). Отнесение этих отложений к живетско-му времени и одному стратиграфическому уровню проводится по одинаковому структурному положению подразделений. И изылинская, и мазаловско-китатская свиты имеют в основании вулканические образования аналогично барзасской свите. В Кузнецком Алатау в разрезе вулканогенно-осадочного комплекса девона имеются многочисленные находки растительных остатков (псилофитовая ассоциация) эмсского возраста. В районе Буготагского (изылинская свита) и Митрофановского (мазаловско-китат-ская свита) поднятий Томь-Колыванской зоны таких остатков не обнаружено, но это не мешает, с нашей точки зрения, также считать их возраст нижнедевонским (в настоящее время он трактуется как средне-девонский). Изылинская свита долгое время считалась верхнедевонской, и только в начале девяностых годов прошлого столетия удалось доказать ее живетский возраст [Типовые разрезы пограничных... 1992; Аксенова, Родыгин, Халымбаджа, 1994]. Состав разреза указывает на формирование отложений в зоне прибрежного шельфа. Мазаловско-китатская свита формируется в зоне удаленного шельфа. В ее разрезе, изученном при бурении поисковых угольных скважин в районе г. Анжеро-Судженск, отмечено многократное переслаивание пачек светлых органогенных известняков с Stringocephalus sibirica и алевро-пелитовых пачек с Euryspirifer cheehiel [Гутак, 1990; 1992]. Последние долгое время выделялись в ранге алчедатской (си-бирско-лебедянской) свиты верхнего живета. К зоне удаленного шельфа, по всей видимости, относятся и аскольдовые слои разреза по р. Томь (выше с. Известковый завод). Дальнейшее развитие Кузнецкого прогиба (фран-ский ярус верхнего девона) шло по пути увеличения размеров морского бассейна (трансгрессия) и его углубления. При этом в крайних южных частях Кузнецкого моря (бассейн рек Кондома и Мрассу) разрез верхнедевонских отложений имеет незначительную мощность (первые десятки метров), в крайних северных районах мощность верхнедевонского разреза возрастает в разы. Выделение в южных районах прогиба всей последовательности верхнедевонского разреза, отмеченного в северной части Кузнецкого прогиба, невозможно. В разрезе Осман (правобережье р. Кондома) среднему девону отвечают несколько метров основания разреза (зеленые алевролиты и песчаники с Svalbardia osmanica), нижнему франу -первые десятки метров карбонатных пород (детри-товые известняки с Cyrtospirifer schelonicus и Anath-yris phalaena), позднему франу и фамену - несколько десятков метров терригенных пород (пестроцвет-ные песчаники и алевролиты в верхней части с остатками растений). Это обстоятельство побудило исследователей выделить все поименованные отложения в качестве одного местного стратиграфического подразделения. Такое, в общем, правильное решение осложнилось одним неприятным моментом. Для названия этой стратиграфической единицы взяли термин яя-петропавловская свита (распространена в северной части территории). В стратоти-пическом разрезе эта свита отвечает только нижнему франу. Она согласно надстраивает разрез яйской свиты (типовой разрез расположен в правом борту р. Яя в районе Яя-Петропавловской излучины). Мощность яя-петропавловской свиты в типовом разрезе немногим превышает 150 м. В нижней части разреза свита сложена цикличным переслаиванием гравелитов, песчаников и алевролитов. Потом в этом чередовании появляются карбонатные породы и чистые детритовые известняки. В верхней части разреза известняки доминируют [Типовые разрезы пограничных... 1992]. Вышележащий разрез франа в разрезе Яя-Петропавловской излучины сложен отложениями сергиевской свиты (красноцветные и пестроцветные терригенные породы). Многие исследователи, интерпретируя этот факт, приходят к выводу о резком подъеме территории Кузнецкого прогиба и его превращению в область денудации. По нашему мнению, сергиевская свита представляет собой клиноформу континентальных отложений, вложенную в разрез морского генезиса [Snigirevskaya, Nadler, 1994; Гутак, Антонова, Толоконникова, 2005; Гутак, 2006; 2008; Гутак, Антонова, 2013]. Вероятнее всего, это мощный селевой выброс материала континентального (озерного) генезиса с Кузнецкого Алатау или системы Минусинских озер, расположенных за горным хребтом. Время этого события приурочено к началу позднего франа на основании находок брахиопод и растений в основании разреза сергиевской свиты. В Яя-Петропавловском разрезе мощность сергиевской свиты приближается к 100 м. В латеральных направлениях она резко уменьшается и в стратотипе в районе Сергиевского мыса (правый борт р. Барзас ниже пос. Барзас) немногим превышает первые десятки метров. Еще дальше на юг она полностью выпадает из разреза. Нет этих отложений и в западной части прогиба, о чем убедительно свидетельствуют разрезы верхнего девона по р. Томь между пос. Известковый завод - Пещерка [Типовые разрезы пограничных. 1992]. Отсутствуют эти отложения и в разрезе верхнего девона Доронинской впадины [Peregodov, 2011]. Примечательно, что дальнейший разрез верхнего девона Яя-Петропавловской излучины показывает дальнейшее углубление дна бассейна седиментации на протяжении всего верхнего франа (кель-бесская свита) с кульминацией на границе франа и фамена (глобальное событие Upper Kellwasser), когда бедные кислородом океанские воды вышли на континентальный шельф и вызвали массовую гибель бентосных организмов. В северо-западном направлении фациальный облик франских отложений меняется. В разрезах по берегу р. Томь основанию франского яруса отвечают стельнинская и пожарищевская свиты (песчаники, алевролиты), в верхнем фране фиксируется появление рифовых построек. Последние формируют цепочку изолированных массивов, каждый из которых имеет свое собственное название (Глубокинский риф, Зарубинский известняк, Яшкинский риф). Часто эти названия трансформируются в названия свит (глубокинская свита), что, по нашему мнению, неправильно. Органогенные массивы формируются в течение всего позднего франа, к ним примыкают склоновые отложения осадочного бассейна, формирующие околорифовые карбонатно-теригенные образования (соломинская свита). О синхронности глубокинского рифа и соломинской свиты кроме данных авторов [Гутак, 1995; Гутак, Антонова, 2013] имеются и совсем недавние данные других исследователей [Тимохина, Родина, 2015]. В районе пос. Известковый завод, до начала разработки рифового массива, на его вершине описывались карбонатные пески с раковинами брахи-опод Anatyrella monstrum и Arthyris manga, типичные для отложений позднего франа. Сейчас эта часть берегового разреза р. Томь уничтожена горными работами, но обнажилось прилегание к рифу отложений соло-минской свиты. По нашему мнению, рифы Кузнецкого прогиба формируются на изолированных поднятиях шельфа [Гутак, 2015]. Фации удаленного шельфа в Кузнецком бассейне на позднефранском уровне представлены отложениями нижней части пачинской свиты, сложенной алевролитами и аргиллитами. Отнесение ее к позднему франу основано на редких находках брахиопод и наличии в разрезе Яшкинского рифового массива позднефранского возраста [Гутак, 2011]. В бассейне р. М. Изылы к нижнему франу относится вассинская свита слоистых органогено-детритовых известняков. Эта свита по тектоническому нарушению граничит с изылинской свитой живета [Перегоедов, 2013; Типовые разрезы пограничных... 1992]. Нижних горизонтов франского яруса здесь не наблюдается. Верхнему франу в данном районе соответствует шуб-кинская свита темно-серых тонкослоистых известняков [Ржонсницкая, 1968]. Фаменский этап развития Кузнецкого прогиба начинается морской регрессией, которая следует сразу за событием Upper Kellwasser. Нижнему фаме-ну в приалатауской части прогиба соответствуют крупнозернистые карбонатные песчаники с Mesopli-ca meisteri и M. praelongus (разрез Яя-петропав-ловской излучины). Эти отложения выделены в ранге пещеркинской свиты, но авторам это представляется неверным. В стратотипе этой свиты по р. Томь (разрез Косой Утес) разрез пещеркинской свиты принципиально иной (косоутесовские известняки с M. praelongus в основании и далее зелено-серые аргиллиты с желваками органогенных известняков, митихинские слои). Он характеризует фацию удаленного шельфа. Представляется, что в приалатаус-ской части прогиба поименованные отложения следует выделить в новую свиту. Митихинские слои разреза Косой Утес литологи-чески полностью соответствуют разрезу митихинской свиты в стратотипе по р. Митиха (правый приток р. Иня на границе Кемеровской и Новосибирской областей). В палеонтологическом плане митихинская свита изучена достаточно полно работами авторов [Толоконникова, 2012; Gutak, Antonova, Tolokonniko-va, 2011]. Это не касается разреза Косой Утес, где видимая мощность этих отложений крайне мала, а окаменелости малоинформативны [Ржонсницкая, 1968; Типовые разрезы пограничных... 1992]. Наиболее удаленные от береговой линии фации нижнефаменских отложений выделены в ранге верхней подсвиты пачинской свиты (зеленые и голубоватые аргиллиты). Стратотип расположен по правому борту р. Томь в окрестностях с. Пача. Окаменелости локализованы в маломощных слойках карбонатных аргиллитов (брахиоподы). Как правило, сохранность окаменелостей крайне плохая. В среднем фамене обмеление Кузнецкого бассейна седиментации завершается переходом к континентальному осадконакоплению (красноцветные обломочные породы, выделяемые в подонинскую свиту). Свита распространена по всей территории Кузбасса. Ее визитной карточкой являются мощные слои крупнозернистых жерновых песчаников в красноцветной вмещающей массе пород. Отложения не содержат окаменелостей. Только в самое последнее время были сделаны находки растений в южной (пригорношорской) части бассейна в окрестностях пос. Кузедеево [Антонова, Гутак, Надлер, 2009а; Антонова, Гутак, Надлер, 2009b]. Подонинская свита представляет собой отложения прибрежной аккумулятивной равнины. Индикаторами этой обстановки седиментации выступают калькреты (красные аргиллиты с трубчатыми и сферическими стяжениями карбонатного материала) и пласты жерновых песчаников. В северной части Кузбасса (окрестности г. Юрга) авторами выделены синхронные подонинской свите отложения при-брежно-морского генезиса [Гутак, Толоконникова, 2010; Gutak, Antonova, Tolokonnikova, 2011]. Они известны под названием юргинская свита. В литоло-гическом плане это алевролиты с мощными пачками крупнозернистых (жерновых) песчаников. Современная цветовая окраска пород зеленая, серая и темно-серая до черной. В слоях песчаников обнаружены скопления брахиопод, колонии мшанок. При этом сами песчаники не обладают карбонатно-стью. Весь карбонатный материал слагает только окаменелости. Отложения первоначально трактовались как глубоководные, но наличие бентосной фауны (крупностенные брахиоподы, сферические колонии мшанок, двустворчатые моллюски) никак не вписывалось в эту траекторию. Мы даже опубликовали статью о феномене юргинской свиты [Гутак, Толоконникова, 2010]. Парадокс удалось преодолеть при детальном изучении разреза юргинской свиты в правом борту р. Томь напротив с. Речник. Там в разрезе юргинской свиты участвуют мощные пачки черных блестящих аргиллитов, в которых сохраняются реликты первичной красной окраски. Особенно хорошо это видно при прямом солнечном освещении. Таким образом, юргинская свита - это прибрежный шельф позднефаменского моря, а изменение окраски вызвано процессами регионального метаморфизма. У самой границы девона и карбона в Кузнецком прогибе начинается новая морская трансрессия. Она зафиксирована в разрезе по р. Яя выше устья р. Барзасс (район устья рч. Барыня). Здесь в верхней части разреза подонинской свиты залегает мощная пачка красноцветных детритовых известняков [Гутак, Родыгин, Родина, 2001; Гутак, 2006; Гутак, Родыгин, Толоконникова, 2007]. Состав окаменело-стей (брахиоподы, конодонты, мшанки) позволяет сделать однозначный вывод о приналежности отложений самой верхней части девона (конодонтовая зона praesulcata). Маломощная пачка сферолитовых известняков на этом уровне отмечена исследователями на самом юге бассейна в районе устья р. Бельсу (правый приток р. Томь выше г. Междуреченск). В центральной части прогиба по левобережью р. Томь отложения терминального девона известны под названием топкинская свита со стратотипом в правом борту ручья на окраине с. Топки (не путать с одноименным городом). Здесь обнажаются серые органогенно-детритовые известняки, насыщенные разнообразными окаменелостями хорошей сохранности. Состав комплекса конодонтов отсюда позволяет сделать вывод о принадлежности пород верхнему фамену (конодонтовая зона praesulcata). Представительные разрезы топкинской свиты имеются в правом берегу р. Иня у пос. Абышево, где они известны как нижняя подсвита абышевской свиты. Дальнейший ход осадконакопления в Кузбассе нарушается эпизодом накопления вулканогенно-осадочных отложений (крутовская свита). Этот эпизод на короткое время полностью прекратил процессы морского и континентального осадконакопления в регионе. Вся территория прогиба (и морская акватория, и аккумулятивная равнина) покрылась мощным до 100 м слоем вулканического пепла, преобразованного в туффиты и туфоалевролиты. Это событие очень близко глобальному событию Hangenberg (в Кузбассе - Крутовское), ниже которого проводится глобальная граница девона и карбона. Сразу за обозначенным вулканическим эпизодом продолжилось развитие морской трансрессии, однако окаменелости в этом разрезе уже типично каменноугольные. Выводы Таким образом, уже в начальной стадии развития Кузнецкий прогиб обладает четкой асимметрией строения (уменьшение мощностей разреза с северо-запада на юго-восток от района открытого моря к горному сооружению Кузнецкого Алатау). Эта тенденция сохранилась и в дальнейшем, и по этому показателю прогиб следует относить к категории краевых. По всей видимости, он заложился на окраине древнего Сибирского континента в зоне перехода к складчатым сооружениям Томь-Колыванской зоны. Салаирский регион нельзя использовать для разработки статиграфической схемы Кузнецкого прогиба. Это две самостоятельные структурные единицы и должны обладать автономными стратиграфическими схемами. Нужно отметить необходимость дальнейшего изучения девонских разрезов региона, особенно в ее приалатаусской части. Здесь известно несколько местных стратиграфических подразделений, которые, будучи включены в утвержденную в 1979 г. стратиграфическую схему региона [Решения Всесоюзного совещания... 1982], до настоящего времени не имеют палеонтологической характеристики, и по этой причине их корреляция вызывает множество вопросов. К таковым, например, относится красно-озерная свита с типовым разрезом по левому борту р. Томь у старицы Красное озеро. Она сложена пест-роцветным комплексом пород алевро-пелитовой размерности и по этому показателю может сопоставляться либо с сергиевской свитой верхнего фра-на, либо с подонинской свитой среднего фамена. Но она в серийной легенде Кузбасской серии геологических карт занимает стратиграфический интервал, отвечающий кельбесской свите позднего франа, и последняя указывается как ее младший синоним (хотя кельбесская свита изучена несравненно лучше и имеет хорошую палеонтологическую характеристику). К большому сожалению, из-за отсутствия финансирования, а в скором времени и квалифицированных кадров приходится сомневаться в возможности такого изучения в обозримом будущем, как, собственно, и в общей перспективе стратиграфических исследований в регионе. Благодарности Авторы выражают искреннюю признательность коллегам, с которыми приходилось встречаться на просторах Кузбасса: С.А. Родыгину (Томский государственный университет), Ю.С. Надлеру (Кемеровский филиал ТФУ ФГИ по Сибирскому федеральному округу), З.А. Толоконниковой (Кубанский государственный университет), О.А. Родиной (Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН), В.С. Куртигешеву (ОАО «Запсибгеолсъемка»), Л.Г. Перегоедову (ФГУ «СНИИГГиМС»), без которых написание работы было бы невозможным. Особую благодарность авторы выражают руководителю отдела фондов Кемеровского филиала ТФУ ФГИ по Сибирскому федеральному округу В.Р. Савицкому за помощь в поисках и работе с отчетами.

Скачать электронную версию публикации