Ризоидные известняки среднепермских отложений Казанского Поволжья

Введение

Термин «ризоидный известняк» изначально являлся синонимом «стигмариевого известняка» (Геологический словарь, 2010), т.е. известняка, содержащего корневища древних плауновидных растений: стигмарии – корненосцы и их аппендиксы – ризоиды. Такие известняки характерны главным образом для нижнекаменноугольных мелководно-морских отложений Восточно-Европейской платформы (Мосейчик 2009; Алексеева и др., 2016, 2018) и других регионов. При отсутствии стигмарий и их отпечатков наличие корневых каналов в известняках объясняется развитием других растительных ассоциаций – членистостебельных, папоротников, или эрозией верхних горизонтов, содержащих стигмарии (Алексеева и др., 2016, 2018; Мосейчик, 2014). В частности, в кровле михайловского горизонта визейского яруса нижнего карбона Московской синеклизы был выявлен слой черного «ризоидного» известняка, пронизанного густой сетью преимущественно вертикальных корневых каналов, прослеживающийся на значительное расстояние и являющийся поверхностью регионального стратиграфического несогласия (Швецов, 1922, 1938; Кабанов и др., 2012; Kabanov et al., 2014; Алексеева и др., 2016). Этот пресноводный известняк залегает в толще мелководно-морских известняков, имеет мощность около 1,0 м и по своему строению и характеристикам довольно близок к изученному в данной работе. Обстановки осадконакопления черного «ризоидного» известняка интерпретируются как палюстринные маршевого типа, с периодическими кратковременными осушениями (Алексеева и др., 2016).

В данной работе мы будем придерживаться более широкого толкования этого термина, где к ризоидным известнякам относятся известняки, содержащие любые корневые образования (отпечатки, каналы, слепки и др.), которые объединяются общим названием «ризолиты» (Klappa, 1980; Алексеева, 2020).

Широкое развитие пористых серых известняков с ветвящимися корневидными каналами и пресноводной фауной остракод и пелеципод отмечалось многими исследователями среди красноцветных отложений уржумского яруса Среднего Поволжья (Игнатьев, 1963; Сементовский, 1973 и др.). При этом природа этих пустот оставалась не до конца понятной, например, Ю.В. Сементовский (1973, с.120) называл их «корневидными (но не корневыми!) ходами». Происхождение таких известняков остается дискуссионным. В.И. Игнатьев (1963) относил их к осадкам обширных пресноводных изолированных или связанных между собой озерных водоемов.

Подобные известняки в одних случаях считаются карбонатными палеопочвами, сформированными на озерных осадках (Иноземцев и др., 2011), в других случаях – карбонатными панцирями (каличе) (Наугольных, 2007). В своей обзорной статье A. M. Alonso-Zarza (Alonso-Zarza, 2003) относит подобные карбонатные породы к палюстринным (озерно-болотным). Целью данной работы является реконструкция условий образования ризоидных известняков на основе изучения их строения и состава комплексом методов (Материалы настоящей статьи были частично представлены авторами на X Международном совещании «Литогенез и минерагения осадочных комплексов докембрия и фанерозоя Евразии» (Воронеж, 2023 г.)).

Материал и методы

Объектом исследования в данной работе является слой ризоидного известняка из средней части разреза уржумского яруса средней перми у д. Долгая Поляна, в 5 км к северу от опорного разреза Монастырского оврага (рис. 1). Слой ризоидного известняка хорошо выражен в обнажении и образует выступы на фоне глинисто-алевритовых вмещающих пород (рис. 1г). В строении слоя выделено три литотипа: нижний – основной, представленный ризоидным известняком, верхний листоватый (слоистый) известняк и микробиальный известняк, пересекающий два первых известняка (рис. 2а, б). Внешнее строение, текстурные признаки, окраска, характер контактов были описаны в ходе полевых наблюдений.

Рис. 1. Разрез Долгая Поляна: а – географическое положение изученного района на карте европейской территории России, б – стратиграфический интервал разреза, в – общий вид разреза, показано положение ризоидного известняка, г – детальное изображение области, выделенной на (в), где ризоидный известняк показан стрелкой

Микроскопические исследования пород проводились на поляризационном микроскопе Axio Scope A1 (Carl Zeiss, Германия). Химический состав известняков был изучен с помощью рентгено-флюоресцентного анализа на спектрометре M4 Tornado (Bruker, США), результаты были представлены в виде оксидов химических элементов. Микроморфологические исследования были выполнены с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) Auriga Cross-Beam (Carl Zeiss, Германия), оборудованного энергодисперсионной приставкой INCA X-Max (Oxford Instruments, Великобритания) в Институте нанотехнологий и наноматериалов КНИТУ-КАИ (г. Казань). Анализ стабильных изотопов δ¹³C и δ¹⁸O проводился в Лаборатории изотопного и элементного анализа Казанского федерального университета на масс-спектрометре Delta V Plus (Thermo Fisher Scientific, Германия). Для выявления микропримесей в карбонатных минералах исследуемых известняков использовался метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Спектры исходных и термообработанных образцов регистрировались на ЭПР-спектрометре CMS-8400 X-диапазона (УП «АДАНИ», Белоруссия). Методика записи и обработки спектров ЭПР изложена в работах (Муравьев, 2007; Муравьев и др., 2006). Пространственное распределение корневых пустот в ризоидном известняке изучалось на природных образцах методом РКТ. Исследования проводились в лаборатории РКТ Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета на приборе Phoenix V|tome|X S 240 (Германия) с использованием микрофокусной трубки. Съёмка проводилась при ускоряющем напряжении 230 кВ и токе 200 мА, разрешение составляло 101,8 мкм. Для визуализации и анализа данных по элементам объёмного изображения использовались программы VG Studio MAX 2.1 и Avizo Fire 7.1.

Рис. 2. Ризоидный известняк: а – общий вид, диаметр линзы 40 мм, б – увеличенное изображение рисунка а, где Р – ризоидный известняк, С – слоистый известняк, М – массивный известняк, в – трещины усыхания, заполненные темно-серым массивным известняком (вид сверху), г – корневые каналы в вертикальном профиле ризоидного известняка

Результаты

Исследуемый известняк имеет серую окраску, мощность 0,7–1,0 м, подстилается розовыми мергелями, перекрывается красновато-бурыми алевролитами. В обнажении хорошо прослеживается толстоплитчатая отдельность ризоидного известняка, он состоит из трех плит мощностью 0,3–0,4 м. Характерной особенностью данного слоя является наличие густой сети тонких корневых каналов по всей мощности слоя, а также наличие трещин усыхания в верхней части, заполненных темно-серым массивным крепким известняком (рис. 2а, б), содержащим органическое вещество. Кровля слоя представлена тонкослоистым листоватым известняком с редкими корневыми каналами, ориентированными по горизонтали. Трещины усыхания имеют ширину от 1 до 8 см в верхней части и образуют полигональные структуры размером до 25–40 см в поперечнике, глубина проникновения трещин достигает 10 см (рис. 2б, в).

В изученном ризоидном известняке выявлено два типа корневых каналов. Каналы первого типа преобладают. Они имеют круглое сечение диаметром до 2 мм, ориентированы хаотично, нередко ветвятся (рис. 2г). Каналы второго типа более крупные, диаметром до 15 мм, ориентированы субвертикально и встречаются реже. Микроскопически ризоидный известняк представлен сильно биотурбированным однородным микритом, содержащим хаотично рассеянные раковины остракод и их фрагменты (рис. 3а). Помимо остракод, фаунистические остатки представлены фрагментами раковин пелеципод Palaeomutela sp. Стенки корневых каналов и пустоты выщелачивания раковин остракод часто покрыты кристаллами вторичного кальцита (спарита). Примесь обломочных зерен кварца алевритовой размерности не превышает 3–5%.

Тонкослоистый листоватый известняк (слоистый известняк) мощностью 5–7 см залегает на ризоидном известняке и представлен чередованием слойков светлого микрита с раковинами остракод, ориентированными по наслоению, и более темных волнистых микритовых слойков, обогащенных органическим веществом (рис. 3б). Такое строение, согласно работе (Noffke et al., 2001a), можно отнести к микробиально индуцированным осадочным структурам (microbially induced sedimentary structures, MISS). Редкие корневые пустоты субгоризонтальной ориентации часто заполнены вторичным кальцитом.

Рис. 3. Микроморфология трех изученных типов известняков: а – ризоидный известняк, фрагмент створки раковины Palaeomutela sp. и корневые пустоты на фоне биотурбированной остракод-микритовой массы; б – слоистый известняк, видно чередование темных и светлых микритовых слойков; в, г – массивный известняк: в – микритовая пелоидная структура, встречаются фрагменты раковин остракод и чешуи рыб; г – интракласты микритового озерного (ризоидного) известняка в микритовой пелоидной массе

Темно-серый массивный известняк, заполняющий трещины усыхания, имеет неясную тонкую линзовидную слоистость, бугристую выпуклую поверхность, выступая над поверхностью слоистого известняка на 1–4 см в виде гребней. Верхняя часть этого известняка на глубину 3–4 см имеет отчетливо листоватое строение, аналогичное строению слоистого известняка. Микроскопически известняк представлен сгустками (пелоидами) размером 0,1–0,5 мм, сложенными микритовым кальцитом, обогащенным органическим веществом, раковинами остракод, ориентированными в целом субгоризонтально, а также вторичным крупнокристаллическим кальцитом, заполняющим пустоты между сгустками (рис. 3в). Кроме раковин остракод, в породе встречаются фрагменты створок пелеципод Palaeomutela (Palaeomutela) sp. и чешуи рыб. Характерным признаком является присутствие в пеллето-остракодовом матриксе окатанных обломков микритового известняка диаметром 0,5–0,7 мм (интракластов), идентичного вмещающему ризоидному известняку (рис. 3г). В массивном известняке также наблюдаются тонкие и редкие корневые каналы преимущественно субгоризонтальной ориентации. Стенки корневых каналов часто инкрустированы микродрузами кристаллического кальцита, центральные части каналов иногда заполнены охристым материалом.

Изучение известняков с помощью СЭМ выявило присутствие во всех типах известняков микробиальных (бактериальных) пленок, покрывающих поверхность микрита, наиболее развитых в слоистом известняке, где они представлены нитчатыми и коккоидными формами (рис. 4а, б). В ризоидном известняке стенки корневых каналов часто выстилаются крупными хорошо ограненными кристаллами кальцита размером 30–50 мкм, которые хорошо выделяются на фоне микритовых зерен (рис. 4в). Бактериальные пленки, образованные в основном коккоидными формами, присутствуют также и в массивном известняке (рис. 4г).

Рис. 4. Микрофотографии исследуемых известняков: а, б – слоистый известняк, а – микробиальная пленка в микритовой массе; б – детальное изображение области, выделенной на (а), видны нитчатые и коккоидные формы, диаметр нитей около 0,1 мкм; в – ризоидный известняк, крупные кристаллы вторичного кальцита на стенках корневых каналов; г – массивный известняк, микробиальная пленка на поверхности микрита

ЭПР-анализ выявил сходство парамагнитных признаков ризоидного и слоистого известняка и четкое различие их с массивным известняком. По спектрам ЭПР Mn²⁺ в структуре СаСО₃ все изучаемые известняки представлены кальцитом (рис. 5а). Массивный известняк из трещин усыхания характеризуется более высокой концентрацией SO₃^2--центров в кальците, по сравнению с вмещающими породами (рис. 5б), а также присутствием сигналов SO₂^--центров в кальците и органических радикалов неуглефицированного органического вещества растительного ряда, C₃₅₀ (Муравьев и др., 2006) (рис. 5в). Концентрация сигналов углеродных радикалов С₆₀₀, принадлежащих органическому веществу животного ряда (Муравьев и др., 2006), уменьшается от ризоидных известняков к слоистым и массивным известнякам (рис. 5г).

Данные валового химического анализа (табл. 1) показывают более высокое содержание терригенной компоненты (SiO₂ + Al₂O₃) в слоистом известняке по сравнению с ризоидным и массивным.

Изотопный состав δ¹³C и δ¹⁸O карбонатов в ризоидном и слоистом известняке очень близок (табл. 1), и в целом заметно облегчен по сравнению с одновозрастными осадочными известняками средней части уржумского яруса из опорного разреза Монастырского оврага (в среднем –1,0‰ δ¹³C и 29,9‰ δ¹⁸O) (Mouraviev et al., 2018). Темно-серый массивный известняк, заполняющий трещины в ризоидном известняке, имеет значения δ¹³C и δ¹⁸O существенно ниже, чем известняк вмещающих пород (табл. 1).

Табл. 1. Химические (%) и изотопные характеристики изученных известняков

Согласно данным РКТ, корневые каналы в ризоидном известняке представляют собой довольно густую, неравномерно распределенную в объеме породы, сеть, в которой можно выделить каналы с ветвлением до второго-третьего порядка. Преобладающими являются прямолинейные или слабоизогнутые оси второго порядка диаметром до 1 мм длиной до 20–30 мм, они отходят от осей первого порядка под углами 60–90 градусов (рис. 6). Оси первого порядка имеют диаметр до 3–5 мм, длину до 50 мм. Оси третьего порядка имеют диаметр 0,5 мм, длину до 10–20 мм. Часто корни группируются в «корневые узлы» неправильной формы диаметром до 30–50 мм, от которых отходят мелкие крючкообразные отростки длиной до 15 мм. Стенки каналов часто имеют слабобугорчатую поверхность. Густота корневых каналов по площади изменяется от 50 до 500 на дм², в среднем составляя 150 каналов на дм². Участки с корневыми каналами в объеме породы чередуются по латерали с участками без корневых каналов, ширина последних достигает 50–60 мм.

Рис. 6. Ризоидный известняк: а – общий вид; б, в – рентгеновские томографические 3D-снимки ризоидного известняка: б – изображение образца с корневыми каналами (показаны голубым цветом), в – тот же образец, показана только корневая сеть.

Обсуждение

Исследуемый ризоидный известняк демонстрирует следующий ряд характерных признаков, отличающих его от калькретов: 1) резкая нижняя граница, отсутствие нодулярного горизонта, характерного для классических калькретов (Alonso-Zarza, 2003; Wright, 2007; Муравьев и др., 2021); 2) мономинеральный карбонатный состав, отсутствие глинистых пленок и прослоев (Мизенс, Бакаева, 2016); 3) присутствие остатков озерной фауны – остракод, пелеципод, рыб; 4) трещины усыхания заполнены микробиальным известняком с остатками озерной фауны, в то время как в калькретах чаще всего встречается микрокарст и брекчиевидная структура с крупнокристаллическим кальцитом или фрагментами вмещающих пород между обломками (Machette, 1985; Твердохлебов, 2001); 5) слой известняка выдержан по простиранию и имеет плитчатое строение, в то время как калькреты имеют массивное, блоковое, нодулярное, реже – ламинарное строение (Wright, 2007; Муравьев и др., 2021).

Присутствие остатков пресноводных остракод, пелеципод и рыб в ризоидном известняке свидетельствуют об озерных сублиторальных условиях формирования данного известняка, а микритовый размер зерен является признаком быстрой кристаллизации осадка. Переработка корневой системой растений происходила в еще мягком карбонатном осадке в результате его перемещения в литоральную зону и заселения влаголюбивой растительностью в процессе обмеления озера. Быстрая литификация карбонатного осадка при полном или частичном осушении озерного бассейна приводила к «запечатыванию» корневой системы растений и способствовала сохранению корневых каналов in situ. Спаритовые кристаллы кальцита, развитые по стенкам корневых пустот, сформировались после литификации карбонатного осадка и затопления его бассейновыми водами (Иноземцев, Таргульян, 2010).

Микрофациальные условия накопления тонкослоистого микрит-остракодового известняка интерпретируются как озерно-болотные застойноводные с участием бактериальных сообществ. Фаунистические остатки здесь представлены только фрагментами раковин остракод, а тонкая слоистость может быть связана с сезонным развитием фотосинтезирующих бактерий либо с периодическими нагонами воды в прибрежной зоне озера. В работе (Freytet et al., 2002) подобные слоистые известняки относятся к палюстринным фациям с признаками осушения (трещины усыхания и др.). Отсутствие биотурбации в слоистом известняке можно объяснить застойными явлениями в водной толще и в верхних слоях осадка. Данные валового химического анализа (табл. 1) показывают более высокое содержание терригенной компоненты (SiO₂ + Al₂O₃) в слоистом известняке по сравнению с ризоидным, что также может свидетельствовать в пользу прибрежного осадконакопления.

Развитие трещин усыхания в слоистом известняке происходило в мягком осадке после его выхода из-под уровня воды и кратковременного осушения. Подстилающий ризоидный известняк к этому времени уже был литифицирован, о чем свидетельствуют окатанные интракласты ризоидного известняка в массивном известняке, сформированном по трещинной сети. Правильный геометрический рисунок этих трещин в плане и изогнутые вверх слойки слоистого известняка на границе с ними указывают на то, что они образовались именно в процессе усыхания мягкого водонасыщенного карбонатного ила. Подобные тонкослоистые осадки с развитием обогащенных органическим веществом слойков относят к микробиальным матам (Noffke et al., 2001b; Lokier et al., 2017 и др.). Их поверхность часто покрыта системой полигональных трещин, которые характерны для приливно-отливных и других периодически затапливаемых побережий озер и морей в полосе теплого климата (Reitner et al., 2011).

Микрофациальные условия формирования массивного известняка также интерпретируются как литоральные, предельно мелководные, с развитием микробиальных образований (пеллет), которые благодаря быстрой цементации хорошо удерживались в трещинах слоистых известняков. Подобные известняки с комковатой, сгустковой, пеллетовой структурой, спаритовым цементом и повышенным содержанием органического вещества относят к бескаркасным микробиальным постройкам, формирующим в открытых бассейнах так называемые «иловые холмы» (Седаева, 2024). Присутствие интракластов и фрагментов раковин двустворок в массивном известняке свидетельствует о более активной гидродинамике во время его формирования, чем в процессе формирования слоистого известняка. Верхняя, тонкослоистая, часть массивного известняка формировалась в застойноводных условиях и фактически представляет собой микробиальный мат, схожий по строению со слоистым известняком. Субгоризонтальные корневые каналы могут принадлежать иному типу гидрофильных растений, либо являются показателями быстрой цементации осадков, когда корни растений не проникали вглубь и не способствовали биотурбации осадков. Наличие биопленок на микроуровне (рис. 4г) свидетельствует о непосредственном участии микроорганизмов в формировании осадка и о хороших консервирующих свойствах карбонатов.Это подтверждается также присутствием в массивном известняке свободных органических радикалов неуглефицированного органического вещества растительного ряда C₃₅₀ (Муравьев и др., 2006), которые могут принадлежать остаткам водорослей, законсервированным в пелоидах. Высокая концентрация SO₃^2--центров и присутствие SO₂^--центров в массивном известняке связаны с восстановительными условиями карбонатонакопления в присутствии сингенетического органического вещества (Муравьев, 2007), на это также указывает темно-серая окраска породы.

Уменьшение концентрации свободных органических радикалов животного ряда С₆₀₀ от ризоидных известняков к слоистым и массивным известнякам можно объяснить уменьшением в этом ряду доли раковинного детрита остракод и двустворчатых моллюсков. Принадлежность свободных органических радикалов С₆₀₀ к раковинам древних и современных моллюсков была выявлена нами ранее (Муравьев и др., 2006).

Более легкий изотопный состав углерода и кислорода исследуемых ризоидного и слоистого известняков (–2,8‰ δ¹³C и 23,3‰ δ¹⁸O) по сравнению с одновозрастными известняками уржумского яруса Среднего Поволжья (Nurgaliev et al., 2015; Mouraviev et al., 2018) (–1,0‰ δ¹³C и 29,9‰ δ¹⁸O в среднем) можно объяснить влиянием метеорных вод на карбонатный осадок во время обмеления озера (Alonso-Zarza, 2003) и переработки корневой системой растений. В условиях бессточных озерных бассейнов, к которым относились уржумские осадочные бассейны (Игнатьев, 1963), изотопный состав кислорода их вод в основном определялся балансом атмосферных осадков, притока речных вод и испарения (Leng, Marshall, 2004). Как правило, карбонатные осадки прибрежных частей озерных бассейнов (палюстринные) обеднены 18O по сравнению с осадками центральных частей именно в силу влияния метеорных и речных вод на верхний слой озерной воды (Alonso-Zarza, 2003; Leng, Marshall, 2004). Кроме того, различия в изотопном составе исследуемых известняков и аналогичных выше- и нижележащих по разрезу известняков могут отражать изменение климатических условий на региональном и глобальном уровнях, что было показано на примере пермских пресноводных карбонатных отложений Московской синеклизы (Кулешов и др., 2019). Что касается массивного известняка, то облегчение изотопного состава его карбонатов по углероду и кислороду можно объяснить фракционированием изотопов при биогенном осаждении кальцита в процессе фотосинтеза (Фор, 1989; Leng, Marshall, 2004), так как массивный известняк представляет собой микробиальную постройку, сложенную фрагментами фотосинтезирующих организмов, возможно, водорослей.

Большая часть корневых каналов в ризоидном известняке, изученных с помощью визуального описания, оптической микроскопии и РКТ, относятся к ихнотаксону Radicites sp., меньшая часть – к Radicites erraticus (Арефьев, Наугольных, 1998). В силу того, что ископаемые растения практически не сохраняются в прижизненном положении (корневая и надземная части), определить тип растительности по корневым отпечаткам не всегда удается. Но, учитывая гидрофильный характер растений и присутствие флористических остатков в выше- и нижележащих алеврито-глинистых слоях, можно предположить, что исследуемые корневые отпечатки могли принадлежать хвощевидным пермским растениям рода Paracalamitina (Наугольных, 2007). Неравномерность густоты корней в пространстве породы, выявленная с помощью РКТ, отражает неравномерное расположение растений на поверхности грунта. «Корневые узлы», принадлежащие индивидуальным растениям, имеют размеры 3–5 см, а поля без корней между «корневыми узлами» составляют 5–6 см, следовательно, растения могли располагаться на расстоянии 10–12 см друг от друга.

В разрезах уржумских отложений Среднего Поволжья наблюдается повторяемость горизонтов ризоидных известняков/доломитов по вертикали, отражающая седиментационную цикличность. Границы элементарных циклитов, или циклов 1-го порядка (Фролов, 1995), в уржумских отложениях проводятся по поверхностям субаэральной экспозиции – по кровле зрелых палеопочв или их комплексов и горизонтам глинистых брекчий, – либо по подошве песчаных эрозионных врезов (Арефьев, Силантьев, 2014; Муравьев и др., 2016). Мощность полных элементарных циклитов составляет от 7 до 15 метров, и ризоидные известняки, как и другие морфологические разности озерных известняков и мергелей залегают чаще всего в их средних или нижних частях. Эти циклиты можно рассматривать как условно трансгрессивно-регрессивные для озерного бассейна, связанные, скорее всего, с короткопериодными колебаниями климата. Такие закономерности были выявлены ранее М.П. Арефьевым и др. (Арефьев и др., 2012) для верхнепермских отложений Московской синеклизы. В качестве примера цикличности уржумских отложений можно привести строение верхней части яруса в опорном разрезе Монастырского оврага (Nurgaliev et al., 2015; Mouraviev et al., 2018). В регрессивные стадии происходило усиление притока терригенного материала, связанное с увлажнением климата, что приводило к продвижению флювиальной равнины вглубь осадочного бассейна и созданию субаэральных обстановок с развитием красноцветных палеопочв на терригенных осадках (Арефьев и др., 2012; Арефьев, 2016) (рис. 7). Условно трансгрессивные стадии развития озерного бассейна связаны с минимальным притоком обломочного материала, что, в условиях непрерывного опускания, приводило к распространению мелководных обстановок, в которых формировались озерные карбонатные осадки (Игнатьев, 1963). В прибрежных участках и на отмелях эти осадки часто заселялись влаголюбивой растительностью (рис. 7).

Рис. 7. Седиментационная цикличность уржумских отложений и положение ризоидных известняков в опорном разрезе Монастырского оврага: 1 – песчаники, 2 – алевролиты, 3 – глины, 4 – мергели, 5 – известняки, 6 – корневые каналы (ризоидные известняки), 7 – горизонтальная слоистость, 8 – сликенсайды (зеркала скольжения), 9 – строматолиты, 10 – глинистые брекчии, 11 – палеопочвы с корнями in situ, 12 – глеевые пятна, 13 – педогенные нодули, 14 – углефицированный растительный детрит, 15 – тетраподы, 16 – растения. По (Арефьев, 2016; Nurgaliev et al., 2015), с изменениями и дополнениями.

Таким образом, ризоидный известняк был сформирован как озерный карбонатный осадок, который был переработан корнями растений в результате его перемещения в литоральную зону при обмелении озера. Возможно, подобные флуктуации уровня воды в озерном бассейне происходили несколько раз, так как сеть корневых каналов распределена неравномерно в вертикальном сечении слоя. Обмеление озера привело к формированию в его прибрежной зоне тонкослоистых «болотных» микробиально-остракодовых известняков. Периодическое кратковременное осушение тонкослоистого карбонатного осадка приводило к формированию в нем полигональных трещин, в которых во время периодических затоплений стали накапливаться микробиальные пелоидные карбонатные осадки, насыщенные органическим веществом. Окатанные интракласты вмещающей породы и фрагменты раковин пелеципод в микробиальном известняке свидетельствуют о волновой переработке донных осадков во время его формирования.

Литостратиграфический потенциал ризоидных известняков показан в работе Т.В. Алексеевой и др. (Алексеева и др., 2016) на примере пресноводных отложений раннего карбона Московской синеклизы. В этой работе ризоидный известняк является поверхностью регионального несогласия и прослеживается на расстояние более 200 км. В нашем случае, в области развития красноцветных отложений внутриконтинентального осадочного бассейна уржумского времени и пестроты фациальных условий их формирования, прослеживание горизонтов ризоидных известняков на значительное расстояние представляется маловероятным. При движении вглубь бассейна ризоидные известняки по простиранию могут переходить в другие морфологические разности озерных известняков, которые прослеживаются на небольшие расстояния. С другой стороны, учитывая, что ризоидные известняки формируются в условиях предельного мелководья, на примыкающих к нему участках равнинной суши одновременно с ними могли формироваться почвы (в том числе и с развитием калькретов) (Alonso-Zarza, 2003, Fig. 3), которые могут замещать ризоидные известняки при прослеживании по простиранию вглубь суши.

Заключение

Исследование ризоидных известняков уржумского яруса позволяет сделать следующие выводы:

1) Ризоидные известняки представляют собой озерные карбонатные осадки, подвергшиеся переработке корневыми системами гидрофильных растений в процессе обмеления озерного бассейна. Перемещение таких осадков в прибрежную зону могло привести к формированию на их поверхности бактериальных карбонатных матов, а также прибрежных почв.

2) С некоторой долей условности ризоидные известняки можно отнести к карбонатным палеопочвам, в которых единственным признаком почвообразования является присутствие в них корневых каналов. По комплексу структурно-текстурных и минералогических признаков (плитчатое строение, присутствие озерной фауны, отсутствие нодулярного горизонта и др.) ризоидные известняки четко отличаются от калькретов, генетически связанных с наземными (субаэральными) терригенными породами и почвами (Alonso-Zarza, 2003, Холодов, 2007).

3) Заселение растительностью и переработка корнями карбонатного осадка происходили в мягком осадке, его затвердевание было связано с фазами полного осушения. Растения, которым принадлежат корневые каналы, относились к гидрофильным ассоциациям, возможно, к хвощевидным рода Paracalamitina. Исследование густоты корневых каналов внутри ризоидных известняков позволяет оценивать расстояние между растениями в 10–12 см.

4) Повторяемость ризоидных известняков по вертикали в разрезах уржумских отложений отражает седиментационную цикличность, где ризоидные известняки, как правило, приурочены к условно трансгрессивным фазам развития озерных бассейнов.

5) Литостратиграфический потенциал ризоидных известняков в уржумских отложениях остается дискуссионным, т.к. они по простиранию вглубь бассейна могут переходить в другие разности озерных известняков, а в сторону суши – в палеопочвы на терригенных красноцветных породах. Обоснование этого предположения требует более детальных исследований.

Благодарности

Авторы выражают большую признательность за обсуждение результатов и ценные замечания Леоновой Л.В., старшему научному сотруднику ИГГ им. Заварицкого УрО РАН. Авторы также выражают благодарность рецензентам за ценные замечания и предложения, которые способствовали улучшению рукописи.