Казанские цефалоподы Волго-Уральского региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Казанские цефалоподы Волго-Уральского региона

25.00.02- Палеонтология и стратиграфия

Шиловский Олег Павлович

Казань 2007

Введение

Актуальность темы. Отложения, получившие от А.В. Нечаева (1915) наименование казанского яруса, издавна привлекают к себе повышенное внимание специалистов. Вопросам их фациального состава, фаунистической характеристики, ярусного и дробного стратиграфического расчленения посвящены многочисленные труды классиков пермской системы: Н.А. Головкинского, М.Э. Ноинского, Е.И. Тихвинской, В.И. Игнатьева и др. По Волго-Камским разрезам детально прослеживаются образования казанского яруса от фаций открытого моря до типично континентальных отложений. При этом удается опознать временную синхронность самых различных групп фауны, обитавших в море и на суше.

С 2000 г. Международная стратиграфическая комиссия отказалась от традиционных стратотипов уфимского, казанского и татарского ярусов и утвердила новый вариант Международной стратиграфической шкалы, ориентируясь на морские разрезы Северной Америки и Южного Китая. Доводами для существенного реформирования послужили: континентальный облик существующих стратонов уфимского и татарского ярусов и отсутствие в казанских морских отложениях стратиграфически важных групп фауны - конодонтов и аммоноидей, по распространению и зональности которых в настоящее время осуществляются детальное расчленение и глобальная корреляция пермских образований.

В связи с этим, впервые найденный в казанских отложениях Волго-Уральского региона комплекс цефалопод, включающий аммоноидей и наутилоидей, имеет решающее значение, как для местных, межрегиональных и глобальных корреляций, так и для понимания развития морской биоты региона в целом. Новые данные подтвердили предположения многих специалистов, что корреляционный потенциал морских казанских отложений велик и реализован еще далеко не полностью. В результате детальных исследований отдельных разрезов яруса автором в течение последних пяти лет была собрана богатая коллекция фауны аммоноидей и наутилоидей, анализу которых и посвящена данная работа.

Комплекс головоногих моллюсков включает в себя не только руководящие формы, но и новые роды и виды, дополняющие филогенетические ряды семейств и позволяющие уточнить их историческое развитие. казанский цефалопод волго уральский

Цели и задачи. Целью работы являлось всестороннее исследование комплекса казанских цефалопод. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Определить таксономический состав и стратиграфическое распространение головоногих моллюсков в казанских разрезах Волго-Уральского региона. Провести монографическое описание собранного материала;

2. Реконструировать историческое развитие казанских аммоноидей Волго-Уральского региона на уровне семейств и родов;

3. Провести детальную корреляцию с другими регионами, содержащими одновозрастные отложения и аналогичную фауну.

Научная новизна. Впервые автором в казанских отложениях пермского Волго-Уральского седиментационного бассейна найдены аммоноидеи и собрана их представительная коллекция. Описано 49 таксонов, из них 5 родов и 23 вида новые. На основе изучения собранной коллекции аммоноидей проведена корреляция казанского яруса с отложениями Арктической Канады, США, Австралии, Верхоянья и Новой Земли. Реконструировано эволюционное развитие надсемейства Popanocerataceae и семейства Spirolegoceratidae, для которых предложены новые варианты филогенетических схем. Установлен новый этап активного формообразования в семействе Mongoloceratidae, в его составе выделен новый род Biarmiceras Leonova, Kutygin et Shilovsky с тремя новыми видами. Впервые из казанских отложений региона описан представитель отряда бактритоидей, вид Bactrites repentinus sp. nov. Выявлен новый разнообразный комплекс наутилоидей. Впервые описаны из казанских отложений представители семейств Grypoceratidae (1 новый вид), Koninckioceratidae (2 новых рода и 7 новых видов) и Temnocheilidae (1 новый род с 1 новым видом) подотряда Rutoceratina, семейства Liroceratidae (1 новый род с 2 новыми видами и 7 новых видов) подотряда Liroceratina.

Теоретическое и практическое применение. Данные по аммоноидеям позволили:

- усовершенствовать стратиграфическую шкалу региона и тем самым повысить достоверность и результативность геолого-съемочных и поисковых работ;

- провести геологическую корреляцию казанских отложений с другими регионами распространения пермской системы;

- в совокупности с результатами исследований специалистов по конодонтам и другим группам фауны, принять на уровне МСК решение о соответствии казанского яруса роудскому ярусу Международной стратиграфической шкалы (МСШ).

Материалы и методы. Работа основана на личных сборах автора (около 200 экз.) из разрезов казанского яруса Волго-Уральской области, а также на материале, хранящемся в Геологическом музее Казанского университета (около 15 экз.). В работе также были использованы коллекции, хранящиеся в Палеонтологическом музее РАН каменноугольных (около 1000 экз.) и нижнепермских (около 200 экз.) наутилоидей, монографически описанные в работах В.Н. Шиманского (1954, 1967). Использовался фактический материал по аммоноидеям к работам В.Е. Руженцева, М.Ф. Богословской, Т.Б. Леоновой, Р.В. Кутыгина, а также отечественные и зарубежные литературные данные по таксонам, не представленным в коллекциях.

Применялась традиционная методика монографического изучения головоногих моллюсков (наутилоидей - Шиманский, 1954, аммоноидей - Руженцев, 1962). При зарисовке лопастных линий проведена апробация программ с функцией панорамного совмещения и развёртки изображений (ArcSoft Panorama-Maker 3.0).

Коллекция хранится в Геологическом музее Казанского университета под № 835.

Защищаемые положения

1. Выявлен и изучен достаточно представительный комплекс цефалопод из казанских отложений Волго-Уральского региона.

2. По аммоноидеям определено соответствие казанских отложений роудскому ярусу Международного стандарта перми, проведены корреляции с одновозрастными отложениями Верхоянья, о-ва Новая Земля, Арктической Канады.

3. Реконструировано историческое развитие надсемейства Popanocerataceae и семейства Spirolegoceratidae, для которых предложены новые варианты филогенетических схем. Установлен новый этап формообразования в сем. Mongoloceratidae (надсем. Popanocerataceae).

Апробация работы. Результаты исследований опубликованы в четырёх статьях. Они докладывались на 31-ом Международном геологическом конгрессе (Рио де Жанейро, 2000 г.), на IV Всероссийской конференции “Палеонтология и стратиграфия перми и триаса Северной Евразии” (г. Москва, 2002 г.), на Всероссийской конференции “Татарский ярус Европейской России: проблемы стратиграфии и корреляции с морской тетической шкалой” (г. Москва, 2002 г.), на 15 Международном конгрессе по стратиграфии карбона и перми (Нидерланды, 2003 г), на Всероссийском совещании “Структура и статус Восточно-Европейской стратиграфической шкалы пермской системы, усовершенствование ярусного расчленения верхнего отдела пермской системы Общей стратиграфической шкалы” (г. Казань, 2004 г.) и на Всероссийском совещании “Современные методы исследования головоногих моллюсков” (г. Москва, 2006).

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 145 работ. Общий объём работы 207 стр. Работа проиллюстрирована 55 рисунками и 11 таблицами.

Благодарности

Автор благодарен д.г.-м.н., проф. Н.К. Есауловой, научным руководителям д.г.-м.н Т.Б. Леоновой и д.г.-м.н., проф. Б.В. Бурову за всемерную помощь и поддержку; д.б.н., проф., академику РАЕН, гл.н.с. лаб. моллюсков ПИН РАН И.С. Барскову за всестороннее внимание, неоценимые консультации и замечания при обработке фауны наутилоидей. Особую благодарность автор выражает декану биолого-почвенного факультета КГУ, к.б.н. Р.М. Сабирову за полезные советы, ценные ссылки и редактирование текста. Автор также выражает признательность зав. кафедрой палеонтологии и исторической геологии КГУ В.В. Силантьеву, сотрудникам лаб. моллюсков ПИН РАН М.С. Бойко и А.В. Мазаеву за практические советы по ходу работы и при фотографировании образцов, ассистенту каф. региональной геологии КГУ А.А. Чурбанову и студентам принимавшим активное участие в совместных полевых работах при сборах фауны.

Глава 1. Краткий очерк стратиграфии казанских отложений

1.1 История исследований

Более чем 200-летняя история изучения геологического строения Волго-Ураль-ского региона, начинается с работ П.С. Палласа и И.И. Лепёхина 1771-1773 годов. Принципиальное значение для развития геологических исследований региона имели экспедиции Р. Мурчисона, Э. Вернейля и А. Кейзерлинга, проведенные в 1840-1841 годах по районам Европейской части России, результатом которых явилось выделение самостоятельного стратиграфического подразделения - пермской системы.

Идеи Р. Мурчисона получили широкое признание и дальнейшее развитие в трудах Н.А. Головкинского, С.С. Куторги, П.И. Кротова, А.В. Нечаева, С.Н. Никитина, А.А. Шту-кенберга, А.М. Зайцева, М.Э Ноинского и др.

В 1915 г. А.В. Нечаев, на основе биофациального анализа выделил основные стратоны современной шкалы уфимский, казанский и татарский ярусы. Последующими работами Б.К. Лихарева, Е.М. Люткевича, В.П. Бархатовой, Я.Д. Зеккеля, Н.Н. Форша и других исследователей аналоги этих ярусов были прослежены в отложениях Тимана, Западного Притиманья, в бассейнах рек Мезени, Кулоя, Северной Двины, Пинеги и Куйбышевского Заволжья.

В 90-х годах прошлого века Международной Стратиграфической комиссией были приняты новые требования к выбору стратотипов глобальной шкалы, согласно которым определяющая роль отводится морским разрезам, где прослеживается непрерывная последовательность в смене форм одной (желательно пелагической) быстро эволюционирую-щей группы ископаемых организмов. Для перми такой группой были избраны конодонты, стратификация по которым дополняется данными по аммоноидеям и фузулинидам.

Поскольку верхнепермские ярусы шкалы в стратотипической местности Урало-Поволжья представлены лишь частично морскими и солоноватоводными, а в основном континентальными отложениями, их идентификация в нормально-морских бассейнах всегда была затруднительной. В роли новых стратотипов для Международной шкалы предложены морские разрезы гваделупского отдела перми, расположенные в США, и лопинского отдела в Южном Китае. Вопросы реформирования мировой шкалы пермской системы обсуждались на заседаниях Международной пермской подкомиссии в Перми (1991), Кракове (1995 г.), Пекине (1996 г.), Мельбурне (1997 г.), г. Казани (1998 г.).

К настоящему времени в стратиграфии пермской системы Урало-Поволжья накопилась масса разночтений по вопросам статуса отдельных стратонов и их границ. На Всероссийском совещании по структуре и статусу Восточно-Европейской стратиграфической шкалы пермской системы и совершенствованию ярусного расчленения верхнего отдела пермской системы общей стратиграфической шкалы (Казань, 2004) было принято решение о трехчленном делении пермской системы (табл.1)) с названиями отделов: приуральский, биармийский и татарский (Постановление МСК от 8 апреля 2005 г.).

1.2 Краткая характеристика стратонов

Приуральский отдел подразделяется на ассельский, сакмарский, артинский, кунгурский и уфимский ярусы.

Биармийский отдел составляют казанский и уржумский ярусы, сложенные разнофациальным комплексом морских карбонатных, лагунных и континентальных терригенных образований, трансгрессивно залегающих на денудационной поверхности отложений приуральского отдела перми и верхнего карбона.

Таблица 1. Принятые в работе соотношения основных стратонов пермской системы

Казанский ярус традиционно подразделяется на нижний и верхний подъярусы (Решение…, 1990). Стратотип нижнеказанского подъяруса установлен в районе Сокско-Шешминских поднятий, верхнеказанского - в Приказанском районе. Оба стратотипа представлены морскими разрезами яруса, тогда как в восточной части Татарстана в составе яруса появляются и начинают доминировать континентальные (молассовые) аналоги, составляющие белебеевскую свиту.

Учитывая, что ранг крупных пермских стратонов решением МСК был повышен, целесообразно было бы пересмотреть и статус некоторых дробных стратиграфических подразделений, именуемых ранее слоями, сериями, комплексами. В данной схеме мы взяли на себя смелость предложить именовать отдельные седиментационные циклиты казанского яруса как самостоятельные горизонты.

В составе нижнеказанских отложений выделяются образования бугульминского, байтуганского, камышлинского и барбашинского горизонтов, каждый из которых представляет самостоятельный ритм осадконакопления и характеризуется определённым фаунистическим комплексом (Геология Татарстана, 2003; Солодухо, Тихвинская, 1977).

Бугульминский горизонт введен в стратиграфическую шкалу региона В.И. Игнать-евым (1971), который, изучая пограничные отложения уфимского и казанского ярусов в стратиграфической местности, обосновал принадлежность пачки “гудронных песчаников” к нижнеказанскому подъярусу. Мощность горизонта в значительной степени определяется характером подстилающего карстового рельефа: в депрессиях она возрастает до 30-40 м. и местами дополняется карбонатно-глинистыми озерными (подлингуловыми) образованиями, над останцами сакмарских известняков мощность горизонта падает до нуля.

Байтуганский горизонт выделен Н.Н. Форшем (1951,1955) по разрезам, расположенным у селений Байтуган и Камышла. Не менее показательными по характеру строения разреза нижнеказанского подъяруса и взаимоотношения его с красноцветной уфимской свитой, являются разрезы, вскрывающиеся у селений Шугурово, Зелёная Роща, Каркали и др. (Геология Татарстана, 2003). Байтуганский горизонт залегает непосредственно на шешминских красноцветах или на сакмарских известняках, либо подстилается гудронными песчаниками. В основании горизонта залегает пачка морских тонкослоистых (лингуловых) глин, содержащих прослои алевролитов и мергелей с остатками лингул и растительного детрита, мощностью 10-15 м. Венчают байтуганский горизонт слои органогенных известняков (“среднеспириферовые известняки”) мощностью 6-8 м., образующие нередко биогермовые образования.

Камышлинский и барбашинский горизонты сформированы решением МСК из камышлинских слоев Н.Н. Форша (1955), учитывая двойную цикличность их строения. Характерной чертой стратотипических разрезов камышлинского горизонта является мелкая плитчатость пород, заметное преобладание песчаных и алевролитовых пород в нижней части, и глинисто-мергелистый состав в верхней, составляющей, в общем, самостоятельный цикл осадконакопления. Базальные слои барбашинского горизонта (циклита) представлены мощной пачкой косослоистых песчаников. Венчает разрез горизонта пачка биогермовых (верхнеспириферовых) известняков мощностью 5 - 10 м.

В качестве стратотипа верхнеказанского подъяруса принят разрез, вскрывающийся у с. Печищи на правом берегу Волги, в котором выделяются четыре горизонта: приказанский, печищинский, верхнеуслонский и морквашенский.

К приказанскому горизонту традиционно относятся пачки: А - “ядреный камень” и В - “слоистый камень”. Пачка “ядреный камень” сложена преимущественно толсто-слоистыми окремнелыми доломитизированными известняками с фауной фораминифер, брахиопод Cancrinella cancrini (Vern.), Aulosteges fragilis (Netsch.). Пачка “слоистый камень” представлена тонкослоистыми доломитами, с редкой фауной фораминифер и остатками конодонтов Stepanovites meyeni Kozur. Общая мощность приказанского горизонта в Печищах составляет около 12 м.

Печищинский горизонт состоит из трёх пачек: C - “подбой”, D - “серый камень” и E - “шиханы”. Пачка “подбой”, мощностью 1-2 м, сложена тёмно-серыми глинами с тонким разложившимся растительным детритом и чешуёй ганоидных рыб (Солодухо, Тихвинская, 1977). Пачка “серого камня” представлена органогенными известняками с многочисленными одиночными кораллами, биогермами мшанок: Tabulipora ordinate Moroz., Fenistella permulta Moroz., брахиоподами: Aulosteges wangenheimi (Netsch.), Stenoscisma supersters (Vern.), двустворчатыми моллюсками родов Pseudomonotis, Netschajevia, гастроподами рода Natica, остракодами, рыбами, харовыми водорослями. Отложения этой пачки наиболее выдержаны в пространстве и используются в качестве маркирующего горизонта. Пачка “шиханы” сложена тонкослоистыми известняками и доломитами с редкой фауной. Общая мощностью горизонта достигает 20-30 м.

Верхнеуслонский горизонт рассматривается в составе двух пачек F - “опоки” и G - “подлужник”. Пачка “опоки” представлена желтовато-серыми мергелями, доломитами и известняками, с очень редкими остатками мелких солоноватоводных двустворчатых моллюсков и остракод (Ноинский, 1924; Солодухо, Тихвинская, 1977; Силантьев, 1995). Пачка “подлужник” сложена белыми доломитами и известняками с остатками фораминифер, остракод, пелеципод и редких наутилоидей родов Permonautilus, Peripetoceras. Общая мощность верхнеуслонского горизонта в стратотипическом разрезе составляет 17 м.

Морквашинский горизонт представлен пачкой - H “переходная”, в составе которой развиты в основном глины и мергели, венчающимися «модиоловыми» известняками и доломитами с остатками мелких гастропод, двустворок Lithophaga consobrina (Eichw.), конодонтов Kamagnathus volgensis (определения В.В. Черных), филлопод рода Glypto-asmussia. Общая мощность горизонта в стратотипическом разрезе составляет 8-9 м.

Отложения уржумского яруса широко распространены на территории Волго-Уральской области, в отдельных депрессиях достигают мощности до 100 м и характеризуются циклическим переслаиванием песчаников, глин, мергелей и лагунных карбонатных образований (уржумские плитняки).

Отложения татарского отдела залегают с размывом на образованиях уржумского яруса и представлены преимущественно песчано-глинистыми породами, ритмично переслаивающимися карбонатами. Их общая мощность достигает 500 м. В составе отдела выделяются северодвинский и вятский ярусы (Решения Всероссийского совещания…, 2004).

1.3 Местонахождения фауны цефалопод

До недавнего времени считалось, что условия казанского моря Волго-Уральского седиментационного бассейна были неблагоприятными для существования головоногих моллюсков. В литературе существовали сведения лишь о нескольких находках наутилид. Первое упоминание о них из отложений бассейна р. Волга мы находим в работе Н.А. Головкинского (1868), где приведено описание под видовым названием Nautilus cornutus. В работе А.В. Нечаева (1894) приводится описание нескольких форм, отнесённых автором к Nautilus cornutus и Nautilus sp. В 1933 году Nautilus cornutus был переописан М.В. Кругловым по материалам с рек Пинеги и Кулоя. На этом и заканчивается история изучения казанских головоногих, предшествовавшая исследованиям диссертанта. Весь материал, собранный до 2000 г., фрагментарный, зачастую плохой сохранности и без точной стратиграфической привязки, автоматически относили к виду Permonautilus cornutus.

Коллекция наутилоидей собрана нами из ряда разрезов казанского яруса. Это, прежде всего:

1. стратотипы нижнеказанского подъяруса разрезы правого берега р. Сок у селений Байтуган и Камышла;

2. парастратотипические разрезы подъяруса у селений Шугурово и Каркали, правобережья р. Шешмы;

3. опорный разрез поволжского горизонта верхнеказанского подъяруса правого берега р. Волга у селения Красновидово;

4. разрезы казанского яруса бассейна р. Немды Кировской области, вскрытые карьерами - Чимбулат, Поповцевский и Кремешки.

1. В отложениях нижнеказанского яруса, вскрывающихся у с. Байтуган и с. Камышла в крутом склоне правого берега р. Сок Самарской области, встречаются редкие наутилоидеи относительно плохой сохранности. В карьере у с. Камышла из камышлинского горизонта описан вид Nemdoceras netschaevi sp. nov., а также найдены фрагментарные остатки раковин Liroceras sp. и Gen. sp. indet. Подробное описание разреза приведено в работе Н.К.Есауловой (1996).

Наутилоидеи найдены совместно с крупными брахиоподами Aulosteges horrescens (Vern.), Cancrinella cancrini (Vern.), Globiella hemisphaerium (Netsch.), Licharewia rugulata (Kut.), L. stuckenbergi (Netsch.), L. latiareata (Netsch.), Spiriferellina sp., Odontospirifer subcristatus (Netsch.), Cleiothyridina royssiana (Keys.), Cl. pectinifera (Sow.), Cl. semiconcava (Waag.), Beecheria netschajewi Grig., B. itiatubense (Derby), B. nikitini (Netsch.) и др. Кроме брахиопод найдены остатки одиночных кораллов, двустворчатых моллюсков, мшанок, члеников морских лилий.

2. Фрагменты раковин наутилоидей, определённых как Peripetoceras sp., Gen. sp. indet. найдены в составе верхнеспириферовой биогермы (слой № 9 по описанию В.В. Силантьева, 1998) разрабатываемой в Каркалинском карьере. Слой представлен желтовато-серым, органогенно-оолитовым, плитчатым, вверху - песчанистым, внизу - органогенно-детритовым известняком с многочисленной фауной мелких фораминифер, остракод, гастропод, двустворок: Nuculana kasanensis (Vern.), Schizodus rossicus Vern., Permophorus simplex (Keys.), Pseudomonotis (Trematiconcha) noinskyi (Lich.), брахиопод: Cancrinella cancrini (Vern.), Licharewia stuckenbergi (Netsch.), Beecheria netschajewi Grig., мшанок и криноидей.

3. Красновидовский разрез, из которого был собран материал по наутилоидеям, расположен на правом берегу р. Волги, в 50-ти км ниже г. Казани у с. Красновидово. Н.А. Головкинский (1868) впервые описал из этого разреза несколько видов гастропод и наутилоидей. В береговом откосе примерно в 1 км ниже села нами собраны наутилоидеи Permonautilus cornutus (Golowk.), P. kargovskensis Krugl., Peripetoceras sp. в пачке “подлужник” верхнеуслонского горизонта (слой 6 по описанию М.Е. Королёва и др., 1974) в известняке светло-сером, отрицательно оолитовом, толстослоистом, с многочисленными остатками фауны.

4. Наиболее интересные и значимые находки головоногих моллюсков собраны из отложений казанского яруса бассейна р. Немды на территории Кировской области. Здесь головоногие моллюски встречаются в пограничных слоях нижне- и верхнеказанского подъярусов, в разрезах карьеров Чимбулатский, Поповцевский и Кремешковский. Находки из карьера Чимбулатский представлены редкими фрагментами раковин и раковинами наутилоидей, не всегда определимых до вида. В Поповцевском карьере найден единственный образец (отпечаток раковины и небольшой фрагмент фрагмокона). Исключение составляет местонахождение карьера Кремешковский, где совместно найдены многочисленные остатки наутилоидей и аммоноидей.

Сведения о геологии и фаунистической характеристике отложений казанского яруса Кукарского поднятия Вятского вала имеются в работах А.В. Нечаева (1894), П.И. Кротова (1897, 1912), Б.В. Селивановского (1935, 1951), Е.И. Тихвинской (1946) и М.Г. Солодухо (1954).

Казанские образования бассейна р. Немды представлены нормальными морскими отложениями, чередующимися с биогермными образованиями и образующие на отдель-ных участках типичные рифогенные постройки. Массовая приуроченность к биогермам остатков мшанок, брахиопод и морских лилий показывает, что эти организмы в казанский век выступали в роли рифообразующих (Солодухо, 1954). В тектоническом плане рифовые постройки контролируются Кукарским поднятием Вятского вала и наиболее полно выражены в выходах на правом берегу р. Немда на участке д. Береснята - д. Камень. Здесь на протяжении почти 2 км с небольшими перерывами в виде отвесных стен высотой 10-15 м обнажены ископаемые рифы.

Кремешковский карьер расположен на юге Кировской области, в междуречье рек Вятки и Немды в 20 км южнее г. Советска. В нем вскрыт практически полный разрез казанского яруса, перекрытый маломощным чехлом четвертичных отложений.

М.Г. Солодухо выделил в составе нижнеказанского подъяруса бассейна р. Немды три литолого-фаунистических комплекса, каждый из которых объединяет следующие серии (рис.1) снизу вверх:

Нижний комплекс включает серии а, б и в.

- серия “а” Известняки доломитовые, органогенные, перекристаллизованные, мшанково-криноидные, реже брахиоподовые, буровато-серые и желтовато-серые, средне- и тонконаслоенные. Здесь в большом количестве содержатся членики морских лилий мшанки из отряда Trepostomata (много) и сем. Fenestellidae, брахиоподы Dielasma sp., Cleiothyridina sp., Spirifer sp. и др. Видимая мощность 5-6 м.

- серия “б” Серия представлена в двух фациях:

рифовой (1 рифовое тело) - известняки криноидно-брахиоподовые, с характерными особенностями ископаемого рифа - отсутствие слоистости, неправильная глыбообразная форма выходов известняка и наличие рифообразующих остатков фауны (плеченогие, морские лилии и мшанки). Из фауны встречаются: членики стеблей и стебли морских лилий в виде массовых скоплений, мшанки из отряда Trepostomata (много) и сем. Fenestellidae, брахиоподы, двустворчатые моллюски, гастроподы, наутилоидеи - Neo-planetoceras sp., Millkoninckioceras sp. Мощность 7-8 м.

фации открытого шельфа или склона рифа - мергелисто-известняковые, мелководные, характеризующиеся богатством фауны и ясной слоистостью пород. С известняками встречаются мергели и глины. В этих отложениях определены: простейшие, мшанки, брахиоподы, гастроподы, членики Crinoidea, наутилоидеи - Neoplanetoceras sp., Millkoninc-kioceras sp. Мощность 7-8 м.

- серия “в”- известняково-мергелистая, глинистая, мшанково-брахиоподовая. Характерна фациальная изменчивость, в основном заключающаяся в замещении тонкослоистых известняков, глинистых, желтовато-серых, нередко плитчатых, с обильной фауной разнородных мшанок, превращающих породу в мшанковый “ракушняк”, на глины и доломиты с брахиоподами и пелециподами. Отложения содержат: кораллы, массовые скопления сетчатых и ветвистых мшанок, брахиоподы, пелециподы, гастроподы, членики морских лилий и др. Мощность 7-8 м.

Средний комплекс.

- серия “г”- сложена довольно мощной пачкой песчаников известковистых, буровато-серых, зеленовато-серых, косослоистых, в основном слабо сцементированных, полимиктовых, с линзами хорошо сцементированного песчаника. Иногда в песчаниках встречаются прослои серых и буровато-серых глин, приуроченных чаще всего к средней и верхней частям серии. Из фауны встречаются: мшанки, брахиоподы, членики морских лилий, двустворчатые моллюски, углистые остатки водорослей. Мощность 8-12 м.

Верхний комплекс в составе серий д и е

- серия “д”- слагается отрицательно оолитовыми известняками с окремнелыми прослоями. В некоторых участках долины р. Немды оолитовые известняки приобретают характер, близкий к отложениям рифового типа и по условиям образования, тесно связаны с вышележащими, рифовыми криноидными известняками серии “е”. Обнаружены: фораминиферы, многочисленные мшанки из отряда Trepostomata, брахиоподы, пелециподы, гастроподы, членики морских лилий. Мощность 7-10 м.

- серия “е”- сложена рифовыми известняками (2 рифовое тело), органогенными, в основном криноидными, реже брахиоподово-мшанковыми, которые замещаются по простиранию слоистыми известняками, мергелями и глинами, богатыми органическими остатками. Из фауны: брахиоподы, массовые скопления стеблей и члеников морских лилий, сетчатых и ветвистых мшанок. В кровле серии встречены наутилоидеи - Nemdoceras esa-ulovi sp. nov., Neoplanetoceras sp., Permonautilus sp. Мощность 14-15 м.

М.Г. Солодухо выделил на разрезах Немды все восемь серий схемы М.Э. Ноин-ского, и проводил границу между подъярусами казанского яруса по кровле криноидных известняков серии “е” (P₂^kaz1). Таким образом, многочисленная фауна головоногих моллюсков в основном приурочена к низам верхнеказанских отложений, а именно сериям “ядрёного” и “слоистого камня”.

- серия А - “ядрёного камня” - в бассейне р. Немда сложена оолитовыми и отрицательно-оолитовыми известняками, в той или иной степени глинистыми. Фауна представлена брахиоподами, мшанками из отр. Trepostomata, пелециподами. Практически по всему слою встречены головоногие моллюски: аммоноидеи - Medlicottia aff. postorbignyana, Sverdrupites harkeri, S. amundseni, Biarmiceras esaulovae, B. kremeshkense, B. barskovi, наутилоидеи - Neodomatoceras venustum, Millkoninckioceras ovatus, M. permicus, Defluoceras peregrinus, D. aenigma, D. libertum, Neoplanetoceras gracilis, N. humilim, Altepalmoceras barskovi, Peripetoceras schimanskyi, Peripetoceras wagaensis, Permonautilus expressum, P. kremeshkensis, P. alexei, Nemdoceras esaulovi. Найден единственный представитель бактритоидей - Bactrites repentinus,. Мощность 4,5-9 м.

- серия В - “слоистого камня” - слагается доломитами и известняками, с обеднён-ной фауной. Из окаменелостей встречаются редкие брахиоподы Cancrinella cancrini (Vern.) и плохой сохранности, практически не определимые, пелециподы. Мощность до 3 м.

- серия С - “подбой” - в основном представлена глинами, с подчинёнными прослоями и линзами песчаников. Песчаники часто содержат глинистую гальку. Изредка встречаются обуглившиеся растительные остатки. Мощность 8-13 м.

Рис. 1. Сводный разрез отложений казанского яруса бассейна р. Немды Кировской области с фаунистической характеристикой

Глава 2. Комплексы Казанских цефалопод

Изученные головоногие моллюски представлены двумя группами, комплексом достаточно широко распространенных в регионе неаммоноидных цефалопод (отряд Nautilida) и найденным, пока в единственном местонахождении, комплексом аммоноидей (отряды Prolecanitida, Goniatitida) и бактритоидей (отряд Bactritida).

2.1 Комплекс наутилоидей

Весьма разнообразен и включает по данным диссертанта 4 семейства, 9 родов и 21 вид. Как видно из таблицы 2, показывающей распространение семейств и входящих в них родов, род Neodomatoceras (сем. Grypoceratidae) впервые отмечен для пермских отложе-ний Европейской части России и представлен новым видом Neodomatoceras venustum sp. nov. Род Neodomatoceras до недавнего времени считался монотипическим.

Семейство Koninckioceratidae, включающее наутилоидей с округло-дисковидной гладкой раковиной, с поперечно-овальным сечением взрослого оборота, достигло наибольшего расцвета уже в раннем карбоне, но продолжало развиваться и в перми, с образованием новых форм. Впервые для Европейской части России отмечен род Millkoninckio-ceras, известный из отложений нижнего карбона Бельгии, миссисипия, пенсильвания и перми Северной Америки (Шиманский, 1967). Нахождение новых видов данного рода на исследованной территории можно объяснить тем, что род Millkoninckioceras относится к родам-космополитам - широко распространённым по всему земному шару.

Кроме этого, в составе изученного комплекса наутилоидей описаны два новых рода Defluoceras gen. nov. (3 новых вида) и Neoplanetoceras gen. nov. (2 новых вида). Для представителей обоих родов характерна дифференциация оборотов раковины и лопастной линии, что можно рассматривать как прогрессивные признаки. Наличие хорошо выраженного вентрального синуса (глубиной до 19 мм) позволяет предположить наличие развитой воронки и высоких локомоторных качеств - возможности создания сильного пропульсивного толчка для активного плавания. Вместе с этим сохраняются и примитивные признаки, свойственные всему семейству, - крупные первый оборот и умбиликальное отверстие.

Семейство Temnocheilidae, включающее наутилоидей с раковиной линзовидно-двояко-вогнутой формы и поперечно-линзовидным сечением взрослого оборота, реже почковидным, представлено новым монотипическим родом Altepalmoceras gen. nov.

Таблица 2. Распространение изученных родов в пермских отложениях различных регионов

* - представители данных родов впервые найдены для этой территории

Род Altepalmoceras близок к родам Knightoceras, Subvestinautilus, Nikenautilus и вместе с ними образует несколько обособленную группу внутри семейства, которая, возможно, возникла от Temnocheilus. Род Altepalmoceras так же, как и Knightoceras, утратил всякую продольную структуру, вероятно, эти роды развивались параллельно и независимо друг от друга - первый с раннего карбона до перми, второй - в перми.

Семейство Liroceratidae является наиболее крупным в подотряде Liroceratina, для представителей которого характерна субсферическая, сферическая, полу- или инволютная форма раковины, гладкая раковина или со скульптурой в виде тонких поперечных или продольных струек. Для представителей семейства пермского возраста характерна слабоизвилистая лопастная линия. Для Волго-Уральской области впервые найден представитель номинативного рода Liroceras семейства Liroceratidae (вид Liroceras magnum sp. nov.). Считается, что все остальные роды семейства произошли от рода Liroceras, реже - от какого-либо другого рода, в свою очередь также возникшего от Liroceras (Шиманский, 1979). Наиболее близки к Liroceras рода Peripetoceras, Condraoceras и Permonautilus. Отличия родов не слишком велики, и, возможно, при дальнейшем исследовании некоторые из них окажутся только подродами. Среди представителей родов Peripetoceras и Permonautilus впервые отмечены для фауны Волго-Уральского региона виды Peripetoceras wagaensis и Permonautilus kargovskensis, известные из северных районов Европейской части России с рек Ваги, Пинеги и Кулоя и описанные ещё Б.К. Лихаревым (1922) и М.В. Кругловым (1933). Долгое время считалось, что род Permonautilus в отложениях пермского возраста Волго-Уральской области представлен только одним видом - P. cor-nutus. Исследования нового материала и ревизия уже имеющегося позволили выделить в его составе ещё 4 вида - Permonautilus expressum, P. kremeshkensis, P. alexei и P. golov-kinski.

Особое место в группе “лироцерасовых” занимают роды Coelogasteroceras и Nemdoceras gen. nov. Первый отличается вогнутой срединной частью вентральной стороны и высокими оборотами, второй - такой же вогнутой срединной частью вентральной стороны, глубокой дорсальной стороной, при её малой ширине, и краевым положением сифона у дорсальной стороны. Между собой эти два рода сближает наличие вогнутой срединной части вентральной стороны, округло-трапециевидное поперечное сечение взрослого оборота и наличие вентральной и латеральной лопастей.

Таким образом:

-впервые на данном стратиграфическом уровне найден и изучен представительный комплекс наутилоидей. В результате проведенного исследования заполнено еще одно «белое пятно» в эволюционной истории неаммоноидных цефалопод перми;

- для комплекса характерно доминирование представителей родов Neoplanetoceras, Defluoceras, Peripetoceras и Permonautilus;

- наличие большого числа новых родов и видов говорит об активном формообразовании, которое происходило в казанское время;

- характерными чертами изученного комплекса являются: а) присутствие только свернутых форм и полное отсутствие прямых и б) абсолютное преобладание гладко-раковинных форм и практически полное отсутствие скульптированных форм;

- присутствие в составе комплекса бореальных видов, предполагает родство с фауной северных районов Европейской части России.

2.2 Комплекс аммоноидей

Представлен четырьмя семействами, четырьмя или пятью родами и шестью видами: Sverdrupites harkeri, S. amundseni, S. sp., Biarmiceras esaulovae, B. barskovi, B. kremeshkense, B. sp., Medlicottia postorbygniana, Neouddenites (?) sp. и Pseudogastriocera-tidae gen. indet. Основная часть комплекса (более 80 %) представлена родами Sverdrupites (сем. Spirolegoceratidae) и Biarmiceras (сем. Mongoloceratidae). Наиболее массовыми являются представители рода Sverdrupites. Все найденные формы имеют большое значение для обоснования возраста вмещающих пород (табл. 3).

Основным практическим результатом изучения казанских аммоноидей стала возможность сопоставления вмещающих отложений с международным стратиграфическим стандартом.

2.3 Корреляция казанских отложений по аммоноидеям

После принятия Международной стратиграфической комиссией в 2000 году нового стандарта пермской системы, перед отечественными исследователями встала серьезная задача создания аргументированных корреляционных схем для отложений «верхнепермских» ярусов Восточно-Европейской шкалы и среднего и верхнего отделов международного стандарта. Благодаря открытию в отложениях казанского яруса Волго-Уральского региона представительного комплекса аммоноидей был сделан вывод о соответствии казанского яруса (или значительной его части) роудскому ярусу (Леонова и др., 2002). Эти данные подтверждаются результатами исследований конодонтов (Черных, 2002).

Род Sverdrupites всеми специалистами признан как исключительно роудский. Его виды обнаружены во всех северных районах распространения роудских аммоноидей и являются надежным маркером для корреляции нижней части биармийского отдела. Внутри рода выстраивается филогенетический ряд из четырех видов: S. harkeri > S. baraiensis > S. amundseni > S. bogoslovskayae (Леонова, Шиловский, 2007), причем S. harkeri и S. amundseni распростарнены широко, а S. baraiensis и S. bogoslovskayae являются эндемиками, при этом первый известен из Верхоянья, а второй - с Новой Земли. В Верхоянье, где свердрупиты собраны из многочисленных местонахождений, последовательность распределения их в разрезах в основном соответствует этому ряду.

Таблица 3. Распределение аммоноидей в казанских отложениях и их аналогов Биармийской области

Все имеющиеся данные показывают на небольшую разницу в стратиграфическом положении видов S. harkeri и S. amundseni. В карьере Кремешки оба вида найдены в одном слое, но число экземпляров S. harkeri в десятки раз превышает число S. amundseni. Определенно более молодым представляется вид S. bogoslovskayae, найденный в геркинской свите Новой Земли. Здесь два вида свердрупитов (S. harkeri и S. bogoslovskayae) обнаружены в одном разрезе, в отложениях двух последовательных свит, и их возрастные соотношения сомнений не вызывают (Богословская и др., 1982). S. bogoslovskayae по морфологическим признакам (наиболее сложно расчлененной лопастной линии) вполне соответствует своему высокому стратиграфическому положению.

Представители рода Biarmiceras (сем. Mongoloceratidae) известны из Арктической Канады, Волго-Уральского региона и Верхоянья. На основании последних данных можно сделать вывод о том, что отделение монголоцератид от попаноцератид произошло в Бореальных бассейнах. Ранние Biarmiceras очень близки к Popanoceras. Первый представитель этого рода - B. tumarense был обнаружен в кунгурских (тумаринских), а генетически связанный с ним, но более продвинутый B. subtumarense - в роудских (деленжинских) отложениях Верхоянья. Более широкое развитие он получил в роудское время в других северных бассейнах: в Арктической Канаде и особенно в Волго-Уральском регионе, где известны три вида: B. esaulovae, B. barskovi, B. kremeshkense (Леонова и др., 2005). Как и Sverdrupitinae, представители этого рода за пределами Арктической области не известны.

Медликоттииды (отр. Prolecanitida) бедно представлены в отложениях роудского возраста северных регионов. В настоящее время известен только один вид Medlicottia postorbignyana. Эта форма найдена в Арктической Канаде (единственный экземпляр Medlicottia aff. postorbignyana) и в Волго-Уральском регионе (более десятка экземпляров). Богословская (1997) описала этот вид из кунгурских отложений Пай-Хоя по фрагментарному материалу. Проведенное нами изучение представительного материала из карьера Кремешки показало его большую близость к пай-хойскому виду, как по форме раковины, так и по степени развития лопастной линии. Присутствие рода Neouddenites пока представляется плохо обоснованным из-за скудости материала.

Наличие общих (M. postorbignyana) и близких, генетически связанных видов в кунгурских (Biarmiceras tumarense) и роудских (B. subtumarense) отложениях северных районов свидетельствует о преемственности комплексов и подтверждает отсутствие большого временного интервала между ними.

Таким образом, анализ состава комплекса аммоноидей из казанских отложений Волго-Уральского региона приводит к выводу о роудском возрасте вмещающих пород. Такое заключение не согласуется с ранее принимавшимися корреляциями, в которых казанский ярус соотносился с вордским. В изученном комплексе не найдено ни одной формы, описанной из отложений моложе роудского возраста. Исследованные аммоноидеи позволяют проводить надежные корреляции, поскольку не являются эндемиками и известны из базальных отложений биармийского отдела перми в других областях Бореального пояса.

Глава 3. Филогения и систематика аммоноидей семейства spirolegoceratidae и надсемейства popanocerataceae

При изучении аммоноидей из казанских отложений Кировской области удалось в значительной мере уточнить и расширить характеристику двух пермских таксонов семейственного ранга.

3.1 Семейство spirolegoceratidae nassichuk, 1970

Эта группа существовала на рубеже ранней и средней перми и отличалась высоки-ми скоростями эволюции. Его изучением занимались В.Е. Руженцев (1974), М.Ф. Бого-словская и Е.Е. Павлова (1988). Р.В. Кутыгин (1996, 1999б, 2000) в своих работах подробно рассмотрел историю открытия и описания спиролегоцератид. Ю.Н. Попов (1970) установил род Epijuresanites Popow, 1970, который позже по более качественному материалу был переописан Руженцевым (1974) и помещен в начало филогенетического ряда сем. Spirolegoceratidae: Epijuresanites Sverdrupites Spirolegoceras. Богословской в 1988 году в состав семейства был введён род Gobioceras на основании находки в кунгурских отложениях Монголии. В состав рода, кроме типового вида G. elenae Bogoslovskaya, 1988, Богословская включила и австралийский вид Uraloceras lobulatum Armstrong, Dear et Runegar, 1967 (Богословская, Павлова, 1988). Руженцев указывал на очень серьезное отличие в скульптуре: австралийский вид имеет слабый вентральный синус, а Sverdrupites - слабый вентральный выступ. Вентральный выступ характерен для большинства известных представителей семейства спиролегоцератид, в том числе и Gobioceras.

Несмотря на большое сходство в очертаниях лопастной линии и пропорциях раковины (табл. 4), различие в скульптуре является весомым аргументом против включения U. lobulatum в состав рода Gobioceras. Более предпочтительным будет выделить австралийские виды U. lobulatum и U. whitehousei в самостоятельный род Archboldiceras Leonova et Shilovsky, 2007. У обоих видов отмечается особенность в строении лопастной линии - начало трехчленного деления умбиликальной лопасти, которая позволяет включить Archboldiceras в состав семейства Spirolegoceratidae.