К новым горизонтам

Начиная с 2003 года наш небольшой коллектив, состоящий из геологов Екатеринбурга, Москвы, Сыктывкара, Санкт-Петербурга и Уфы вел исследования по проекту РФФИ «Палеогеография и основные этапы развития вендского седиментационного бассейна области сочленения Русской платформы и Урала» и по гранту NERC (Великобритания) «Палеоэкология биот эдиакарского типа на Восточно-Европейской платформе». Заметки о летних маршрутах мы регулярно публиковали в «Науке Урала». Теперь работы по грантам закончились и читатель вправе спросить — а что же реально сделано? И как оценить результаты работ в сравнении с аналогичными или близкими исследованиями в России и мире? Примерно так же ставят вопрос и РФФИ, и РГНФ, и NERC и другие фонды. Итак, что дали эти проекты «большой науке»?


 

Большинство полученных результатов оказались, принципиально новыми. Впервые с использованием различных литохимических индикаторов выполнен анализ степени зрелости тонкой алюмосиликокластики в разрезах венда Мезенской и Шкаповско-Шиханской впадин Восточно-Европейской платформы, а также Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория Среднего Урала. На основе полученных результатов дана оценка палеоклиматических обстановок накопления отложений после заключительной фазы неопротерозойского оледенения (560 млн лет назад) до начала кембрия (545 млн лет назад). Оказалось, что весь бассейн осадконакопления вначале находился по влиянием аридного климата, а затем в беломорском сегменте условия сменились на гумидные, в то время как среднеуральский сегмент все время располагался в области климата, близкого к аридному. Ранее же суждения о палеоклимате позднего венда на этой большой территории либо вообще отсутствовали, либо делались исключительно на основе анализа литологического состава отложений и были достаточно противоречивы.
На Среднем Урале обнаружены многочисленные и разнообразные мягкотелые организмы, принадлежащие беломорской биоте эдиакарского типа. Впервые палеонтологическими данными обосновано наличие в позднем венде единого биогеографического ареала расселения беломорской биоты на северо-востоке Восточно-Европейской платформы (от побережья Белого моря через Мезенскую впадину до Среднего Урала). Выявлена зависимость таксономического состава комплексов остатков от фаций, аналогичная той, что установлена ранее в Беломорье. Подтвердилась гипотеза об узкой экологической специализации эдиакарской биоты. Однако, мы обратили внимание и на определенные различия комплексов ископаемых остатков на Среднем и Южном Урале и в Беломорье (снимок), которые не удается объяснить с точки зрения седиментологии и тафономии. Возможно, они обусловлены именно климатическими факторами.
 

Впервые с использованием такого, пока достаточно уникального для России геохимического инструмента, как Nd модельный возраст исходно глинистых пород, созданы изотопно-геохимические модели формирования отложений венда Шкаповско-Шиханской и Мезенской впадин и Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория. Для двух последних объектов показана существенная роль локальных (местных) источников обломочного материала. Установлено, что сложенный почти полностью архейскими метаморфическими комплексами, Балтийский щит не поставлял осадочный материал в прилегавшую к нему с юго-востока Мезенскую впадину, тогда как роль неопротерозойского (вендского) Тиманского орогена, образованного вследствие столкновения северо-восточного фланга палеоконтинента Балтики с островной дугой, как источника кластики была значительна. Подтвердилась еще одна наша гипотеза, и теперь более уверено можно говорить о том, что древнейшая мягкотелая биота заселяла узкий предгорный прогиб, относительно изолированный от Мирового океана.
 

В 2002 и 2003 гг. в разрезах сылвицкой серии (старопечнинская, перевалокская и чернокаменская свиты) Среднего Урала впервые обнаружены пепловые туфы, из них были извлечены, изучены и датированы цирконы. Ранее геохронологические данные по отложениям сылвицкой серии отсутствовали. Некоторые геологи считали, что возраст пород серии мог быть палеозойским. Сейчас сомнений в ее вендском возрасте нет. Полученные возрасты позволяют коррелировать время заложения вендского предгорного прогиба с коллизионными деформациями в Тимано-Печорской складчатой области.
 

Создан региональный банк прецизионных геохимических данных (42–52 химических элемента, метод ICP-MS) по аргиллитам и глинистым сланцам из различных осадочных последовательностей венда, известных на северо-востоке и востоке Восточно-Европейской платформы и в западной мегазоне Урала. Он может быть использован для решения фундаментальных проблем осадочной геологии.
 

Отличными от прежних стали результаты изучения текстурно-структурных особенностей отложений каировской и шкаповской серий венда в Шкаповско-Шиханской впадине. Существенный шаг сделан и в понимании строения разрезов чернокаменской свиты — основного по мощности литостратиграфического подразделения сылвицкой серии Среднего Урала. Эти данные позволили создать седиментационно-палеогеографические карты для различных этапов развития Шкаповско-Шиханской впадины и сопоставить их с данными по Верхнекамской и Мезенской впадинам и по Среднему Уралу, а также установить черты сходства и различия в эволюции названных структур. Теперь мы переходим к разработке фациальной модели развития бассейна и к построению на ее основе сиквенс-стратиграфического каркаса отложений.
 

Впервые для отложений венда Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория проведен анализ геохимических особенностей тонкозернистых терригенных образований и рассмотрены вариации в координатах «условного времени» таких индикаторных отношений, как La/Sc, Th/Sc, LaN/YbN, LREE/HREE, Eu/Eu*, GdN/YbN, Th/Cr, что позволило провести мониторинг состава размывавшейся в венде в источниках сноса верхней континентальной коры.
 

Геохимическими методами выполнена реконструкция палеосолености вендского бассейна, оказавшегося, на удивление, достаточно опресненным.
 

Полученные результаты мы считаем трамплином в будущее. Прежде наши усилия направлялись, в основном, на расшифровку фациально-климатической зональности вендского бассейна и почти не уделялось внимания изучению экологии эдиакарских организмов. Почему это важно? Полученные за последние несколько лет новые данные указывают на то, что в вендское время в биосфере происходила, пожалуй, самая крупная за всю ее историю перестройка. Произошла смена биоты архаичной, характеризовавшейся относительно низким морфологическим разнообразием и эволюционным стазисом, на разнообразную биоту фанерозойского типа с высокими темпами эволюционного обновления. Биологические новшества (такие, как появление скелетообразующих и роющих организмов и зоопланктона) должны были неминуемо отразиться на характере седиментогенеза и геохимических циклов в биосфере. Это объясняет фиксируемые в данном временном интервале колебания изотопного состава пород, а также выпадение из ископаемой летописи одних и появление новых осадочных текстур. Незаменимым источником информации служат древнейшие сообщества мягкотелых организмов — ведь именно здесь происходили основные события. Но прежде чем использовать этот «чувствительный инструмент» для расшифровки истории биосферы, следует его «откалибровать». Необходимость исчерпывающего изучения на современном уровне вендского временного интервала снова заставляет нас обратиться к разрезам верхнего протерозоя Беломорья и Среднего Урала.
 

Уникальные по обнаженности, мощности и разнообразию фаций разрезы венда Беломорья и Урала позволяют провести статистический анализ скоплений прижизненно захороненных остатков. Это даст возможность выполнить расшифровку популяционной структуры ископаемой биоты и установить, на каком уровне (локальном, региональном или глобальном) в экосистеме поддерживались динамика популяций, структура и стабильность сообществ и круговорот элементов. Кроме того, данные статистического анализа (как любая метрическая характеристика) позволяют объективно сравнивать комплексы ископаемых остатков из соседних слоев, а также из разных структурных, фациальных и палеоклиматических регионов.
 

До сих пор среди исследователей нет единой точки зрения на то, какие именно экологические, климатические и геохимические изменения в вендской биосфере носили глобальный характер. Регулярно допускается методологическая ошибка при переносе данных локальных наблюдений на глобальные явления. Решающее значение при изучении истории развития любой биоты и оценке роли экологических факторов имеет, как известно, масштаб наблюдений. Разрезы же венда в Беломорье и на Среднем Урале единственные в мире, где можно вести детальные полевые наблюдения и последовательно уменьшать их масштаб от изучения отдельной поверхности напластования (размеры которой составляют часто всего 0.1–1.0 м) и прослеживания этой поверхности через серию обнажений (на протяжении 1–1 000 м), до корреляции отдельных пачек в разрезах, вскрытых по серии параллельных рек в пределах западного склона Среднего Урала (1 000–100 000 м) и региональной внутрибассейновой корреляции осадочных последовательностей Южного и Среднего Урала и Юго-Восточного Беломорья (1 000 000 м и выше).
 

Итак, дело за летом 2006 года….
 

Д. ГРАЖДАНКИН, кандидат геолого-минералогических наук,
А. МАСЛОВ, доктор геолого-минералогических наук.
 

На снимке: сравнение размеров остатков организмов эдиакарского типа из обстановок с гумидным (слева) и семиаридным (справа) палеоклиматом.
 

Верхний ряд — Charniodiscus (слева — Зимний берег Белого моря, справа — верховья р. Аскын, Южный Урал), нижний ряд — Dickinsonia (слева — Онежский п-ов, справа — р. Сылвица, Средний Урал). Длина масштабной линейки — 10 мм.
 

Фото А. БРОННИКОВА