Иван Ефремов - Фауна наземных позвоночных в пермских медистых песчаниках Западного Приуралья

    

Вся толща медистых песчаников в целом представляет собою континентальное образование, залегающее повсеместно на размытой поверхности другой толщи. Эта нижележащая толща, по данным глубокого бурения на Каргалинских рудниках, сложена более тонкозернистыми породами, чем меденосная, и является, по-видимому, лагунно-морским образованием. Мощные прослои известняков, мергелей, то содержащих морскую фауну нижнеказанских брахиопод, то лишенных всяких органических остатков, чередуются в нижележащей толще с темнобурыми известковистыми глинами, глинистыми песчаниками и краснобурыми подчиненными песчаниками. Известняки фациально замещаются мощными песчанистыми пачками с углистыми прослоями или с незначительным содержанием гипса. Мощность этой нижележащей толщи не менее 300—400 м, а вероятно, и более. Глубокие слои неизвестны. Общая суммированная мощность меденосной толщи невелика и вряд ли превышает 200 м. В Башкирии мощность медистых песчаников надо считать много меньшей вследствие смыва верхних горизонтов; в области Каргалинских рудников фактически наблюдаемая наибольшая мощность толщи около 150 м.

Таким образом, толща медистых песчаников отложена на месте бассейна со спокойным и удаленным от области сноса осадконакоплением. Вместе с беспорядочно напластованными песчаниками в эту область прежнего лагунного осадконакопления стали поступать остатки наземных позвоночных, рыб, пресноводных моллюсков и растений, ранее отлагавшиеся где-то в более близких к материку зонах континентального осадконакоплепия. Очевидно, что это произошло в какой-то определенный момент роста Уральского хребта, расширение поднимавшейся зоны которого отбросило континентальные фации предгорного прогиба далеко к западу.

На рис. 78 изображена схема, из которой видно, что отложение медистых песчаников и образование местонахождений наземной фауны происходило на огромной площади. Несомненно, формирование этой толщи своеобразных континентальных осадков являлось крупнейшим событием в истории северных пермских материков, событием, аналогов которому в современности не имеется. Поэтому следует подчеркнуть, что медистым песчаникам Приуралья до сих пор уделялось очень мало внимания сравнительно с их значением в истории нашей перми. Совершенно не разобраны взаимоотношения медистых песчаников с окружающими фациями, не пробурены опорные скважины и т. д.

    

Рис. 78. Площадь распространения и главные фации медистых песчаников в Западном Приуралье. Масштаб 1: 5 000 000.

    1 — зона первичного отложения меденосных мергелей (Бугульчанские рудники); 2 — зона оруденения морских спириферовых известняков и медистых песчаников, залегающих непосредственно над известняками (Северо-Демские рудники); 3 — зона конгломератов и нагромождений древесных стволов (Демские рудники); 4 — промежуточная зона низко залегающих мощных песчаных линз (Карлинско-Икские рудники); 5 — зона удаленных от области сноса районов отложения с большими линзами меденосных глин и мергелей (Акбатыровский рудник и Каргалинские рудники).

Многочисленные исследования медистых песчаников, произведенные на практической основе, не дали, да и не могли дать, желаемых результатов, потому что серьезные научные исследования, начинавшиеся неоднократно, прерывались в стадии, далекой от окончания.

Каковы бы ни были разнообразные догадки о природе, происхождении и возрасте медистых песчаников, представляющие собою более или менее удачные домыслы, для настоящей работы важно, что остатки наземной фауны захоронены в толще явно континентального характера, с изменчивостью пород и линзообразным характером их залегания, свойственным отложениям континентальных пресноводных потоков.

Закономерное совпадение местонахождений наземных позвоночных с меденосными породами теперь, конечно, не может быть истолковано как эпигенетическое обогащение медными минералами по участкам породы, богатым органическим веществом. Очевидно, это совпадение обязано тому, что воды, переносившие растворенные медные соли, были глубоко континентальными, одновременно доставлявшими остатки наземных позвоночных. Принять ли взгляд, давно высказанный прежними исследователями рудоносности медистых песчаников, что медь в них поступала в виде механических частиц, при разрушении денудировавшихся медных месторождений Уральского хребта, или же присоединиться к предположению о поступлении в виде растворов термальных вод из глубинных разломов по окраинам поднимавшейся горной страны, — для нас важно то, что медь сносилась в область устойчивого осадконакопления, вероятно далеко вдавшуюся в прибрежно-лагунную зону моря. Медь сносилась в том и в другом случае пресноводными потоками, несшими с материка остатки наземной фауны и флоры.

Разные районы отложения медистых песчаников были в различной близости к области сноса. Наибольшую близость показывает район Демских рудников Башкирии, где медистые костеносные отложения представлены конгломератами с уральской галькой, гравийниками и грубыми песчаниками. В точном соответствии с характером пород стоит наличие скоплений — нагромождений огромных древесных стволов, сильнее обугленных с поверхности в Демских рудниках, чем в каких-либо других.

Находившееся в Демских рудниках большое количество целых частей скелета и черепов, принадлежащих наиболее сухопутным формам среди фауны наземных позвоночных, также свидетельствует о наибольшей близости области сноса. Очень резкая изменчивость пород в Демских рудниках говорит о непостоянстве сильных потоков, что также характерно для материковых условий. Совпадающая с изменчивостью залегания пород изменчивость рудных тел по их размерам и содержанию меди, также наибольшая именно в Демских рудниках, является лучшим аргументом против примитивных "теорий" эпигепетического оруденения медистых песчаников. Как и для остатков наземных позвоночных, здесь отчетливо проступает связь оруденения с характером приноса осадков.

В нижних горизонтах чкаловских (Каргалинских) рудников, явно более удаленных от области сноса, о чем говорит полное отсутствие конгломератов с уральской галькой и гравийников, еще продолжают существовать длинные, очевидно подводные русла, с сильными, непостоянными потоками. Поэтому здесь также встречаются большие древесные стволы, редко разбросанные в массе песчаников, в которых турбулентно перемешаны обугленные остатки стеблей растений. С этими "ленточными" линзами косослоистых песчаников и связаны находки отдельных костей бритоподид и дейтерозаврид.

    

Рис. 79. Разрез линзы медистого мергеля Никольской шахты.

    а — серый грубый песчаник с редкими включениями угля и красного мергеля; b — красный песчанистый мергель; с — серый мелкозернистый песчаник с тонкими красными прослойками; d — рудный медистый серый мергель (известковистая глина), вверху песчанистый, внизу более тонкозернистый и плотный; е — глинистый слоистый песчаник с пелециподами, отпечатками растений и рыбами; f — обогащенный сульфидами (халькозином и ковеллином) тонкозернистый глинистый песчаник; g — песчанистая слабо медистая серая глина; h — слоистая, отчасти песчанистая известковистая глина, разноцветная — черная и желтая, вверху более черная, внизу переходит в i — плотную серую известковистую глину (вап).

В отличие от Башкирии в Каргалинских рудниках описанные ленточные линзы обладают большей протяженностью по простиранию и меньшей изменчивостью в характере слагающих их пород. Кроме того, чка-ловские медистые песчаниковые линзы перемежаются с крупными линзами меденосных мергелей, чаще известковистых глин ("вапов"). Эти глубоко залегающие мергелистые линзы отличаются еще более резким "ленточным" характером, чем песчанистые, которые в общем залегают параллельно мергельным и замещают их вкрест простирания. Почвой и кровлей рудных мергельных линз всегда служат песчаники. Внутри самой линзы по стратиграфической вертикали часты тонкие песчаниковые прослойки, иногда сильно обогащенные медью или остатками беспозвоночных.

В качестве примера приведу разрез мергельной линзы Никольского рудника (рис. 79), богатой остатками рыб. Линза общей длиной около 550м была выработана цепью шахт в 60-х годах прошлого века. Одна из шахт глубиной в 32 м была вскрыта мною в 1930 г., благодаря чему удалось проникнуть в сухую выработку. Изучение невыветренных меденосных пород показало, несомненно, значительную роль сульфидов не только в руде (халькозин и ковеллин), но и в окружающих породах, особенно черных глинах, явно битуминозного характера.

В общем подобные крупные мергелистые линзы надо рассматривать как заиленные рукава, обогащенные органическим веществом, которое без энергичного промывания, свойственного проточным руслам — песчаниковым ленточным линзам, обусловило известное содержание сероводорода.

Нельзя рассматривать эти линзы [что делал я в ранних исследованиях (1931)] как расположенные на дневной поверхности озерки, населенные той фауной, которая в них захоронена. Это примитивное воззрение не подтверждается окружающими мергельные линзы песчаниковыми породами и красными известковистыми глинами, несомненно отложенными под водой и отнюдь не представляющими каких-либо субаэральных образований.

Мергельные линзы Каргалинских рудников это такие же подводные русла, как и песчаные линзы. Крайне замедленное течение обусловило отложение в их тонкозернистых осадках такого тафоценоза, который в песчанистых линзах выносился значительно дальше: трупы (с большой пловучестью) рыб, земноводных, крылья насекомых, тонкие веточки и вайи растений, филлоподы. Характерно, что большое количество пелеципод — антракозий, встречающихся в мергельных линзах, залегает в тонких пропластках песчаника, местами пронизывающих толщу мергеля и свидетельствующих о пульсации силы течения, с максимумом которого совпадало отложение наслоений пелеципод. Наличие, хотя бы и слабого, сероводородного заражения способствовало осаждению медных соединений, поступавших в относительно меньшем количестве, но лучше задерживавшихся.

В вышележащих слоях Каргалинских рудников напластование становится постепенно все более спокойным, резкость косой слоистости неуклонно убывает, вместо руслообразных "ленточных" линз начинается чередование толстых пачек известковистых красных глин и песчаников. Меденосные слои — небольшой мощности, менее постоянны по простиранию, тонкослоисты и содержат гораздо меньшее количество органических остатков. Последние — по большей части мелкие растительные остатки или тонко истертый детрит, залегающий широкими и тонкими насосами. Такой характер отложений говорит об отсутствии сравнительно быстрых потоков, ранее промывавших себе каналообразные ложа и приносивших много осадочного материала вместе с медью и остатками наземной жизни. В этот момент выдвинутые в глубину осадочного бассейна фации медистых песчаников начинают как бы отступать назад, что, несомненно, обязано какому-то, пока трудно уловимому, ослаблению эрозии и поднятию Урала. Остатки наземных позвоночных вместе со стволами деревьев уже не образуют закономерных русловых скоплений, а являются большой редкостью в дальних выносах седиментационных вод, по-видимому, главным образом за счет смыва отдельных остатков в паводки.

Обрисованная картина постепенного затухания интенсивности материковых выносов вверх по стратиграфической вертикали, разумеется, крайне схематична. Кроме того, в средних, говоря грубо, горизонтах чкаловских медистых песчаников есть признаки нового усиления выноса и поступления вод, выразившихся в частичном размыве толщи медистых песчаников.

Следует оговориться, что из самого характера меденосной толщи, особенно в Башкирии или нижних горизонтах чкаловских песчаников, следует наличие неисчислимых мелких перемывов, отраженных хотя бы в резкой косой слоистости и изменчивости по простиранию.

Однако в средних горизонтах толщи наблюдается перемыв более значительный, чем все местные мелкие размывы других горизонтов. На рис. 80 (I, II и ///) приведены детали строения безрудных участков толщи медистых песчаников Каргалинских рудников, из которых следует, что происходило усиление размыва и выноса материковых вод, возобновившееся во всяком случае один раз за время отложения средних и верхних горизонтов меденосной толщи. Выше стратиграфического уровня этого размыва, в низах верхней половины толщи чкаловских медистых песчаников, были встречены мощные линзы окисленных "суричных" (купритовых) руд в железистых, сильно окрашенных лимонитом песчаниках ("ржавиках"). Здесь снова были встречены черепа и кости скелета (последние очень крупных дейноцефалов) крупного позднего вида дейтерозавра, а также отдельные обломки древесных стволов. К этой же второй фазе усиления материкового выноса, по-видимому, относится огромное скопление оруденелых стволов каламитов Ордынского рудника.

    

Рис. 80. Схемы разрезов толщп медистых песчаников в районе Каргалинских рудников Чкаловской области. Обнажения Ордынского лога.
I — в средней части лога; II — немного ниже; III — в 500 м ниже, близ низовьев Ордынского лога.

    Обозначения для I: а — косослоистый красновато-желтый песчаник; b — бурая песчанистая-известковистая глина со скорлуповатой отдельностью; с — плотный мелкозернистый песчаник; d — мелкий конгломерат с галькой из окатанных кусочков известковистой красной глины; е — чередование тонких прослоев известковистой красной глины и красного песчаника.
Обозначения для II: а — слоистый мелкозернистый песчаник; b — мелкий конгломерат с галькой-известковистой красной глины; с — песчанистая красная глина; d — слоистая известковистая красная глина; е — желтый песчаник.
Обозначения для III: а — желтовато-серый песчаник; b — тонкослоистый песчаник; с — красный: плотный песчаник; d — плотный известковистый мергель (известняк); е — конгломерат с галькой красной известковистой глины; f — плотная красная известковистая глина; g — трещиноватый желтый мергель; h — песчанистая красная глина; i — красный песчаник.

Характерно, что в непосредственной близости к стратиграфическому уровню описанного короткого перемыва меднорудные породы или породы, содержащие остатки позвоночных или растений, отсутствуют: в этот момент все нацело выносилось дальше, и захоронения в зоне чкаловских медистых песчаников не было. Таким образом, указанные соотношения служат косвенным подтверждением намеченных процессов захоронения фауны медистых песчаников.