Проекты
Название проекта:
Проект РФФИ № 18-05-00784-а «Магнитостратиграфия, как ключевой фактор глобальной стратиграфической корреляции (сантон–маастрихт Горного Крыма)»
Сроки выполнения:
2018-2020 гг.
Руководитель:
Гужиков Андрей Юрьевич (Саратов, СГУ).
Аннотация:
Верхнемеловые разрезы Горного Крыма отличаются значительной полнотой и хорошим палеонтологическим обоснованием, однако их детальное биостратиграфическое сопоставление, как с тетическими, так и с бореальными возрастными аналогами затруднено. Планомерные палео- и петромагнитные исследования верхнего мела Крыма не проводилось, а между тем магнитополярная структура кампана-маастрихта благоприятствует проведению глобальных корреляций. Основной целью Проекта является получение магнитостратиграфических данных по опорным разрезам сантона-маастрихта Горного Крыма и их использование для глобальных стратиграфических корреляций, в том числе для изохронного прослеживания границ кампанского яруса и калибровки детальных шкал сантона-маастрихта разных регионов, базирующихся на различных группах фауны. Полученные материалы будут способствовать утверждению палеомагнитных признаков в качестве ведущих критериев для определения нижних границ кампанского и маастрихтского ярусов по подошве хрона C33r и кровле C32n2. Для этого предлагается обосновать и предложить опорный разрез у с. Кудрино в Юго-Западном Крыму в качестве кандидата на роль глобального стратотипа границы (GSSP) или дополнительного разреза (auxiliary)кампанского яруса. Петромагнитные данные, в том числе по анизотропии магнитной восприимчивости, наряду с другими материалами комплексных исследований будут востребованы для детального расчленения и сопоставления разрезов, выяснения ряда особенностей седиментации в позднемеловых бассейнах Крыма. Палеомагнитные работы будут сопровождаться седиментологическим и биостратиграфическим изучением по основным ортостратиграфическим группам макро- и микрофауны (аммониты, белемниты, фораминиферы, нанопланктон). Главными результатами работ по Проекту, помимо магнитостратиграфической схемы сантона?маастрихта Горного Крыма, должны стать магнитохронологическая калибровка детальных шкал сантона?кампана разных регионов на основе комплексной магнито- и биостратиграфической корреляции разрезов с существующими лимитотипами и кандидатами на роль GSSP, а также предложения по выбору кандидата на GSSP сантонского и кампанского ярусов.
Фактические исполнители:
Прошина Полина Алексеевна (ГИН РАН, Москва)
Суринский Арсений Михайлович (СГУ, Саратов)
Гужикова Анастасия Андреевна (СГУ, Саратов)
Овечкина Мария Никитична (ПИН РАН, Москва)
Фомин Владимир Александрович (СГУ, Саратов)
Грищенко Владимир Александрович (СГУ, Саратов)
Александрова Галина Николаевна (ГИН РАН, Москва)
Барабошкин Евгений Юрьевич (МГУ, Москва)
Маникин Алексей Геннадьевич (СГУ, Саратов)
Рябов Илья Павлович (СГУ, Саратов)
Устинова Мария Алексеевна (ГИН РАН, Москва)
Фундаментальная научная проблема, на решение которой направлен проект:
Изохронные корреляции и калибровки зональных шкал верхнего мела разных палеобиогеографических областей. Обоснование и глобальное трассирование границ общих стратиграфических подразделений.
Конкретные цели и задачи в рамках проблемы, на решение которой направлен проект:
Целью Проекта является изохронная корреляция сантона–маастрихта Горного Крыма с возрастными аналогами в других регионах, калибровка последовательностей зон макро- и микропалеонтологического обоснования в Крыму с детальными шкалами сантона–маастрихта разных палеобиогеографических провинций и решение ряда проблем верхнемеловой стратиграфии и палеогеографии Крыма.
Для достижения цели Проекта необходимо решить следующие задачи:
- Получить биостратиграфические (макро- и микропалеонтологические), магнитостратиграфические (палеомагнитные и петромагнитные), литолого-минералогические и изотопно-геохимические характеристики сантона–маастрихта Горного Крыма путем комплексного изучения опорных разрезов, включающим полевые исследования, лабораторную обработку и интерпретацию данных.
- Построить макет магнитостратиграфической схемы сантона–маастрихта Горного Крыма, в которой подразделения палеомагнитного и петромагнитного обоснования будут увязаны с зональными подразделениями макро- и микрофаунистического обоснования.
- На основе полученных комплексных данных провести детальное расчленение и корреляцию разрезов сантона–маастрихта Горного Крыма, выявить стратиграфические перерывы и оценить их длительность, изохронно проследить границы кампанского яруса от стратотипической области до Крыма.
- На основе полученных комплексных данных реконструировать условия осадконакопления в сантонских–маастрихтских бассейнах Горного Крыма: колебания уровня моря, скорости формирования отложений, геохимические особенности среды седиментации и др.
Главные результаты исследований за 2020 год:
Получены новые комплексные данные по двум разрезам пограничного интервала сантона–кампана Юго-Западного Крыма – Аксу-Дере и Кудрино-2: детальные геологические описания разрезов, литолого-минералогические и палеоихнологические материалы, результаты определений макро- (криноидеи, аммониты, белемниты) и микропалеонтологических (диноцисты, наннопланктон, бентосные и планктонные фораминиферы) остатков, палеомагнитные, петромагнитные и геохимические данные по стабильным изотопам углерода, кислорода, стронция.
Главные результаты комплексных исследований сводного разреза Кудрино–Аксу-Дере сводятся к следующему:
1. Существенно дополнена палеонтологическая и биостратиграфическая характеристика пограничного интервала сантона–кампана ЮЗ Крыма. Установлены последовательности зон по наннопланктону: UC12, UC13 и UC14 (подзоны UC14a и UC14b), и планктонным фораминиферам: C. fornicata, D. asymetrica, Gl. elevate – Gl. arca, Gl. ventricosa; слоев с комплексами бентосных фораминифер, характерных для верхнего сантона – нижнего кампана Русской плиты и других регионов. Впервые получены палинологические данные и установлена идентичность комплексов диноцист в изученных отложениях и пограничном интервале сантона–кампана Западной Европы.
В разрезе зафиксированы важнейшие биотические события, маркирующие границу сантона - кампана: LO криноидей Marsupites testudinarius, FO B. parca parca (основание зоны UC14/CC18 по наннопланктону) и LO D. concavata/asymetrica при постоянном присутствии Gl. elevata/stuartiformis (основание зоны Gl. elevata по ПФ).
2. Впервые для сантонских и нижнекампанских отложений ЮЗ Крыма получены палеомагнитная характеристика и данные по стабильным изотопам углерода, кислорода и стронция.
В разрезе установлены магнитозоны прямой и обратной полярности – вероятные аналоги хронов 34n и 33r. Уровень геомагнитной инверсии 34n–33r в сводном разрезе Кудрино–Аксу-Дере расположен несколько выше LO M. testudinarius, но при этом очень близок к положению подошвы кампана, устанавливаемой по планктонным фораминиферам.
К пограничному интервалу сантона–кампана, обоснованного по фораминиферам и диноцистам, приурочен и положительный сдвиг 13C (до 0.7‰), предположительно соответствующий событию SCBE.
Sr-изотопная характеристика фиксирует возрастание отношения 87Sr/86Sr, сходное с изменением, маркирующим границу сантона–кампана на глобальной кривой вариаций 87Sr/86Sr [McArthur et al., 2012]. Этот изотопный переход располагается стратиграфически ниже как уровня исчезновения Marsupites testudinarius, являющегося главным признаком для определения подошвы кампана, так и появлений типично кампанских комплексов диноцист и фораминифер. Однако обсуждение разногласий в определении положения ярусной границы, определяемой по данным стронциевой стратиграфии и других методов преждевременно из-за возможного нарушения Sr-изотопных систем в изученных образцах за счет взаимодействия пород с поверхностными водами. Не исключено, что более адекватные оценки отношения 87Sr/86Sr удастся получить по образцам, извлеченным на значительном удалении от дневной поверхности, или по белемнитам и других ископаемым остаткам, как наиболее пригодных для оценок изотопного состава стронция морской воды [Jones et al., 1994; Кузнецов и др., 2017, 2018].
3. Проведены палеомагнитные калибровки палеонтологических реперных уровней относительно уровней геомагнитной инверсии 34n-33r и изотопного события SCBE. При этом временной сдвиг стратиграфических границ, обоснованных по наннопланктону, в удаленных регионах может иметь порядок 106 лет.
При наличии палеомагнитных данных подошву кампанского яруса целесообразно определять по основанию хрона 33r – маркеру, позволяющему наиболее точно синхронизировать ярусную границу в разных регионах.
4. Сантонское–кампанское событие SCBE отразилось на территории ЮЗ Крыма развитием трансгрессии, которой предшествовало падение уровня моря и потепление вод. Положительный пик δ13С практически совпадает с появлением в разрезе пирокластического материала, обусловленным активизацией вулканизма на рубеже сантонского и кампанского веков.
5. По полноте пограничного интервала сантона–кампана, разнообразию палеонтологических остатков, пригодности отложений к магнито- и хемостратиграфическому изучению, а также по доступности для посещения изученный разрез сопоставим с кандидатами в GSSP нижней границы кампана в Северном Техасе и Южной Англии. Поэтому, потенциально, он также может претендовать на роль кандидата в лимитотипы или дополнительного (auxiliary) разреза подошвы кампанского яруса.
Для подготовки представления разреза Кудрино–Аксу-Дере в качестве GSSP в Международную комиссию по стратиграфии необходимо продолжить работы по его комплексному изучению. Полученные рекогносцировочные результаты позволяют обоснованно рассчитывать на то, что по мере детализации исследований, крымский разрез будет не уступать, а, по ряду показателей, превосходить американские и британские аналоги с точки зрения требований, предъявляемых к выбору «золотых гвоздей».
Следует также продолжить поиски более хорошо экспонированных и не менее полных разрезов, существование которых предполагается в междуречье Качи и Бельбека.
Результаты био-, хемо- и магнитостратиграфических исследований пограничного интервала ЮЗ Крыма представлены в 2 статьях, одна из которых принята к печати в 2021 г. в журнале “Стратиграфия. Геологическая корреляция”, другая успешно прошла стадию рецензирования и вынесена на рассмотрение редколлегии этого журнала.
Особенностью сантонских отложений в разрезе Аксу-Дере является аномально большой разброс направлений ChRM. Еще больший разброс присущ и нижележащим туронским–коньякским породам в Аксу-Дере, изученным ранее. В одновозрастных породах в соседних разрезах Аксу-Дере-2 и Кудрино-2 также фиксируются высокоамплитудные палеомагнитные вариации, но в более молодых (в Кудрино-2) и более древних (в разрезе Трудолюбовка) их уже не наблюдается. Результаты проведенных в 2020 г. лабораторных палеомагнитных исследований сантонских отложений г. Чуку (ЮЗ Крым) обнаружили сходные палеомагнитные вариации в нижнем(?)–среднем и низах верхнего сантона, но не выявили их в наиболее молодых сантонских слоях. Это явление не удается, пока, объяснить причинами, не имеющими отношения к древнему геомагнитному полю (такими как, частичное перемагничивание, наличие синскладчатых деформаций и др.). Поэтому на данном этапе исследований, наряду с другими, рассматривается гипотеза о существовании в туронском, коньякском и сантонском веках неизвестных ранее высокоамплитудных вариаций поля [Гужиков, Федулеев, 2019].
В 2020 г. получены детальные данные по изотопии углерода и кислорода, по нанноплактону и диноцистам разреза верхов маастрихта разреза Чахмахлы. В настоящее время проводится анализ био-, хемо-, цикло- и магнитостратиграфических материалов по этому разрезу, совместно с полученными ранее комплексными данными по кампану–маастрихта ЮЗ Крыма и других регионов, по результатам которого будет доказано наличие или отсутствие крупного перерыва на границе кампана–маастрихта в разрезе Бешкош, установлена возможность или невозможность проследить нижнюю границу маастрихта в разрезе Чахмахлы, выполнены детальные межрегиональные корреляции кампана – маастрихта. Результаты комплексных исследований маастрихта разреза Чахмахлы будут подготовлены к печати в 2021 году.
Полученные материалы являются полноценной основой для подготовки магнитостратиграфической схемы сантона–маастрихта ЮЗ Крыма. Для подготовки схемы в виде научно-технической продукции, пригодной к использованию в геологической съемке, необходимо завершить анализ комплексных данных по кампану–маастрихту ЮЗ Крыма и опубликовать эти данные, опробовать пограничный интервал нижнего–верхнего кампана в междуречье Кача-Бодрак, оставшийся неизученным в магнитостратиграфическом отношении, оформить схему в соответствии с правилами Стратиграфического кодекса России и утвердить ее на заседании Межведомственно стратиграфической комиссии (МСК).
Результаты работ в научно-популярной форме
Главные результаты исследований за 2019 год:
Проведено комплексное исследование кампанских-маастрихтских отложений горы Бешкош (Юго-Западный Крым). Изучены находки головоногих моллюсков, диноцисты, впервые получены изотопные, палео- и петромагнитные данные, проведен ихнофациальный и седиментологический анализ. Макро- и микропалеонтологические данные позволили уточнить стратиграфическое расчленение разреза, подтвердив позднекампанский–маастрихтский возраст пород. Находка вида-маркера подошвы маастрихта – аммонита Pachydiscus (P.) neubergicus neubergicus (Hauer) позволила уточнить положение кампанской–маастрихтской границы. Изучение диноцист выявило резкую смену их комплексов в районе ярусной границы, на этом же уровне по данным шлифового анализа установлено внезапное появление обломочной составляющей, а по петромагнитным данным – аномальное обогащение гидроокислами железа и/или гематитом. Для того чтобы согласовать все имеющиеся палинологические, литологические и петромагнитные данные по разрезу Бешкош, необходимо признать наличие неизвестного ранее перерыва на границе кампанского и маастрихтского ярусов. Данные по стабильным изотопам согласуются с предполагаемым уровнем перерыва. На кривой 13δC этому уровню соответствует отчетливый отрицательный пик, аналогичный изотопным маркерам, фиксируемым выше подошвы маастрихта в GSSP яруса и других опорных разрезах. Палеомагнитные исследования не выявили аналогов магнитного хрона C31r, отстутсвие которого также объяснимо отсутствие крупным гиатусом в разрезе. На фоне доминирующей нормальной полярности установлена единственная магнитозона обратного знака, идентифицированная как аналог хрона C30r. Отношение мощности магнитозоны обратного знака к длительности хрона C30r дает оценку средней скорости осадконакопления – 11.6 см/тыс. лет. На первый взгляд, это высокая скорость, но она совпадает со средней скоростью осадконакопления (11.7 см/тыс. лет), полученной при циклостратиграфическом анализе петромагнитных данных маастрихтских отложений в соседних разрезах Чахмахлы и Такма, расположенных к ЮВ от разреза Бешкош в ~ 5 и ~ 8 км соответственно [Суринский, Гужиков, 2019]. Результаты комплексных исследований разреза кампана–маастрихта Бешкош опубликованы в журналах «Бюллетень МОИП. Отдел Геологический» [Барабошкин, Фокин, 2019] и «Стратиграфия. Геологическая корреляция» [Барабошкин и др., 2020].
Результаты работ в научно-популярной форме
Главные результаты исследований за 2018 год:
Проведено полевое детальное переописание и седиментологическое изучение опорного разреза коньяка-кампана Алан-Кыр (Центральный Крым), впервые получены палеомагнитные, петромагнитные данные и определения диноцист, нанапланктона по этому разрезу.
Имеющиеся сведения о возрасте отложений [Брагина и др., 2016] базировались на определениях радиолярий и фораминифер (как бентосных, так и планктонных), причем датировки пограничного интервала сантона-кампана по радиоляриям и планктонным фораминиферам, с одной стороны, и бентосным фораминиферам, с другой стороны, существенно противоречили друг другу [Беньямовский, Копаевич, 2016].
В низах разреза выделена крупная магнитозона обратной полярности (R). Формальное сопоставление со Шкалой геологического времени (GTS) [Ogg et al., 2016] допускает только один вариант ее идентификации - с хроном C33r.
Палинологические данные свидетельствуют о позднекампанском возрасте пород верхней части разреза Алан-Кыр и предполагают положение подошвы кампанского яруса существенно ниже, по сравнению с предыдущими данными [Брагина и др., 2016].
По нанопланктону в низах разреза, которые по радиоляриям были отнесены к коньякскому ярусу [Брагина и др., 2016], выделена переходная зона СС17, соответствующая верхнему сантону - нижнему кампану. В пределах этой зоны находится подошва вероятного аналога магнитного хрона C33r.
Таким образом, определения нанопланктона, в совокупности с магнитостратиграфическими данными, указывают на принадлежность низов разреза к пограничному интервалу сантона-кампана. Данные других методов не противоречат этому предположению, поскольку в этой части разреза бентосных фораминифер и палиноморф не обнаружено. Основание хрона C33r можно использовать в качестве первичного признака для определения нижней границы кампанского яруса в разрезе, следуя рекомендации Е. Вольфгринга с соавторами [Wolfgring et al., 2018].
В настоящее время проводится доизучение и переизучение планктонных и бентосных фораманифер по разрезу Алан-Кыр, но, независимо от их результатов, противоречия в определении возраста по данным разных методов не исчезнут полностью. Поэтому полученные результаты предопределяют необходимость переосмысления традиционных представлений о соотношениях границ детальных стратиграфических подразделений коньяка-кампана, обоснованных по разным группам фауны.
Получены новые палеомагнитные, петромагнитные, циклостратиграфические данные по четырем разрезам кампана-маастрихта Юго-Западного Крыма - г. Беш-Кош, г. Биюк-Чарыш (Каблук), овраг Чахмахлы и овраг Такма (в последних двух разрезах проводилось доизучение) и палинологические данные по разрезу Беш-Кош.
Полученные материалы позволили представить новый вариант детальной корреляции этих разрезов и сопоставить полученные по ним магнитостратиграфические данные со Шкалой геологического времени (GTS) [Ogg et al., 2016].
Первоначальный вариант корреляции разрезов по палеомагнитным и петромагнитным данным приводил неправдоподобному выводу о диахронности границ выделенных в разрезе ранее фораминиферовых зон [Alekseev, Kopaevich, 1999] порядка миллионов лет на расстоянии в несколько километров. Однако перерыв в осадконакоплении, намеченный по палинологическим данным, позволил успешно согласовать все имеющиеся материалы, в предположении, что аналоги крупного раннемаастрихтского магнитного хрона C31r в разрезе Беш-Кош уничтожены размывом. При этом единственную R-зону в разрезе следует идентифицировать как аналог кратковременного позднемаастрихтского хрона C30r, что, на первый взгляд, маловероятно, учитывая значительную мощность магнитозоны - 17 м. Однако результаты циклостратиграфического анализа данных магнитной восприимчивости по соседним разрезам Чахмахлы и Такма (в которых образцы отбирались через каждые 20 см мощности) подтверждают правомерность такой идентификации. Согласно им, средняя скорость осадконакопления в разрезе Чахмахлы составляет ~ 10 см/тыс. лет, а в разрезе Такма ~ 11.5 см/тыс. лет. Разрезы Беш-Кош, Чахмахлы и Такма аналогичны в литологическом отношении (одни и те же литологические пачки прослежены в разрезах Беш-Кош и Чахмахлы [Alekseev, Kopaevich, 1999]). Поэтому правомерно экстраполировать рассчитанные скорости осадконакопления и на разрез Беш-Кош. При этом время формирования отложений, охваченных R-зоной, составляет 0.147 - 0.170 млн. лет, что согласуется со сведениями о длительности хрона C30r - 0.173 млн. лет [Gradstein et al., 2012].
Полученные результаты докладывались и обсуждались на IX Всероссийском совещании “Меловая система России и ближнего Зарубежья: проблемы стратиграфии и палеогеографии” в Белгороде (16-23 сентября 2018 г.).
В августе состоялась экспедиция в Крым, в ходе которой проведено комплексное полевое изучение и доизучение опорных разрезов сантона-маастрихта в долине рр. Кача и Бодрак (ЮЗ Крым): Аксу-Дере-1, Аксу-Дере-2, Кудрино, Трудолюбовка, Беш-Кош, Такма, а также доизучение (седиментологическое описание и отбор дополнительных образцов для микрофаунистического (бентосные и планктонные фораминиферы) анализа) разреза сантона-кампана Алан-Кыр (Центральный Крым). Пробы на все виды анализов: палеомагнитный, петромагнитный, изотопный, шлифовой, палинологический, микрофаунистический (нанопланктон, бентосные и планктонные фораминиферы) отобраны по системе “образец в образец”. В общей сложности, образцы для различных анализов взяты с 258 стратиграфических уровней с интервалом по мощности, в среднем, около метра. Кроме того, в разрезе Аксу-Дере-1 в районе предполагаемой границы сантона-кампана дополнительно взяты образцы еще с 16 уровней с интервалом по мощности ~ 10 см.
Проведена предварительная подготовка к лабораторным исследованиям всех коллекций, собранных во время экспедиции. Ориентированные штуфы распилены на образцы кубической или цилиндрической формы для проведения палеомагнитных и петромагнитных измерений. Нужные пробы переданы на микропалеонтологические, изотопный и шлифовой анализы.
К настоящему времени уже, частично, получены данные палеомагнитных и петромагнитных измерений по разрезам Аксу-Дере-1, Аксу-Дере-2 и Кудрино, а также изотопные определения (13С и 14O) по пограничному интервалу сантона-кампана в разрезе Аксу-Дере-1.
Результаты работ в научно-популярной форме
Публикации по проекту:
Ovechkina M.N., Kopaevich L.F., Aleksandrova G.N., Proshina P.A., Ryabov I.A., Baraboshkin E.Yu., Guzhikov A. Yu., Mostovski M.B. Calcareous nannofossils and other proxies define the Santonian–Campanian boundary in the Central Crimean Mountains (Alan-Kyr section) // Cretaceous Research. 2021. Vol. 119. 104706.https://doi.org/10.1016/j.cretres.2020.104706
Копаевич Л.Ф., Прошина П.А., Рябов И.П., Овечкина М.Н., Гречихина Н.О. (2020) Новые микропалеонтологические данные о положении границы сантона и кампана в разрезе Алан-Кыр (Центральный Крым) // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. № 2. С. 43-50.
English translation: Kopaevich L.F., Proshina P.A., Riabov I.P., Ovechkina M.A., Ovechkina M.A., Grechikhina N.O. (2020) Santonian-Campanian Boundary Position in the Alan-Kyr Section (Central Crimea): New Micropaleontological Data // Moscow University Geology Bulletin. V. 75. № 3. P. 246-253.
Гужиков А.Ю., Александрова Г.Н., Барабошкин Е.Ю. Новые седиментологические, магнитостратиграфические и палинологические данные для разреза верхнего мела Алан-Кыр (Центральный Крым) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2019. № 6. С. 24-34.
English translation: Guzhikov A. Yu., Aleksandrova G. N., Baraboshkin E. Yu. New Sedimentological, Magnetostratigraphic, and Palynological Data on the Upper Cretaceous Alan-Kyr Section (Central Crimea) // Moscow University Geology Bulletin, 2020, Vol. 75, No. 1, pp. 20–30. DOI: 10.3103/S0145875220010056
Proshina P.A., Kopaevich L., Guzhikov A., Aleksandrova G., Ovechkina M., Ryabov I. New data about Santonian-Campanian boundary in the Alan-Kyr section (Central Crimea) // 3rd International Congress on Stratigraphy, Abstract Book. Società Geologica Italiana Roma. 2019. P. 286.
Гужиков А.Ю., Федулеев Д.В. Палеомагнетизм коньякских–сантонских отложений разреза Аксу-Дере (ЮЗ Крым) // Геологические науки – 2019: Мат-лы науч. межвед. конф. (с междунар. участ.) (Саратов, 24-25 октября 2019 г.) – Саратов: Изд-во «Техно-Декор», 2019. С. 80-81. ISBN 978-5-907175-24-2
Гужиков А.Ю. Магнитостратиграфия кампана Горного Крыма // Геологические науки – 2019: Мат-лы науч. межвед. конф. (с междунар. участ.) (Саратов, 24-25 октября 2019 г.) – Саратов: Изд-во «Техно-Декор», 2019. С. 78-79. ISBN 978-5-907175-24-2
Прошина П.А. К методике извлечения раковин планктонных фораминифер из карбонатных плотных пород верхнего мела // Матерiали мiжнардної наукової конференцiї та XXXIX сусiї палеонтологiчного товариства НАН України. – Градизьк. 2019. С. 51-52.
Фотоматериалы:
 |