Считавшиеся протерозойскими ходы в австралийских кварцитах были прорыты всего 50 миллионов лет назад



Примерно пятьдесят лет назад геологи обнаружили в древних кварцитах на юго-западе Австралии структуры, напоминающие ходы роющих животных, — больше всего по строению они походили на норы ракообразных. Породы, в которых обнаружили ходы, изначально были сформированы 1,7 млрд лет назад — это были осадочные песчаные отложения. Примерно 1,2 млрд назад в результате метаморфического преобразования эти отложения превратились в прочный минерал кварцит. Находка в такой породе ходов животного происхождения поставила ученых в тупик — уж очень маловероятно, что в те времена, когда порода еще не затвердела, существовал кто-то, кто мог в ней рыться, и что после этого существовал кто-то, кто был способен такие ходы прогрызть. Происхождение ходов в палеопротерозойских породах Австралии долго оставалось загадкой. Статья, опубликованная недавно в журнале PNAS, предлагает довольно простое ее решение. Ученые считают, что ходы были действительно прорыты, но произошло это в эоцене, около 50 млн лет назад, когда в результате наступления моря кварцитовые породы обнажились, оказавшись на мелководном дне. При этом под действием теплой воды они «размокли», став мягкими и доступными для эоценовых ракообразных.

Первым загадочные ходы в палеопротерозойских метаморфических кварцитах юго-западной Австралии описал в своей диссертации 1977 года геолог Рональд Том (Ronald Thom) из Имперского колледжа Лондона. Консультировавшие Тома палеонтологи отнесли ходы к ихнотаксону Skolithos, для которого характерны вертикальные ветвящиеся ходы, образуемые морскими организмами в прибрежных песках и песчаниках. Норы сколитоса встречаются в осадочных породах по всему миру. Учитывая то, что самые древние их них имеют раннекембрийский возраст, палеонтологи сначала предположили, что породы датированы неправильно, но все данные, приведенные в диссертации, указывали на то, что метакварциты со следами роющих животных органично встроены в последовательность раннепротерозойских осадочных пород возрастом 1,7 млрд лет, которые примерно 1,2 млрд лет назад подверглись метаморфизму и были превращены в твердые кварциты.

Группа геологов и палеонтологов из Швеции, Австралии, Китая и США под руководством Брюса Раннегара (Bruce Runnegar) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) изучили полевые взаимоотношения, петрографическую структуру и геохронологию палеопротерозойских метаосадочные пород группы Маунт-Баррен (Mount Barren Group) на юго-западе Австралии, содержащих ходы животных (рис. 1), и пришли к интересным выводам. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Результаты подтвердили, что возраст пород составляет 1,79–1,69 млрд лет, а ходы действительно проделаны животными, скорее всего членистоногими, однако обломочный материал, заполняющий норы, намного моложе матрицы метаморфических пород, в которых они встречаются.

Диаметр горизонтальных ходов составляет от 5 до 10 мм, вертикальных — до 20 мм. По мнению авторов, ходы образовались всего 50 млн лет назад, когда во время так называемой эоценовой трансгрессии кварциты были размыты и превратились в рыхлые песчаники, в которые и могли зарываться животные. Затем море отступило, песчаники снова затвердели, а поровое пространство между песчинками в процессе силификации — привноса грунтовыми водами кремнекислоты — было заполнено кварцевым цементом. Благодаря тому, что зерна породообразующих минералов в основной своей массе не были смещены во время выветривания, породы сохранили свою первоначальную метаморфическую структуру и после затвердевания опять приобрели облик типичных метакварцитов.

В разрезе метаморфизованных палеопротерозойских пород группы Маунт-Баррен кварциты, относящиеся к серии Кандип (Kundip Quartzite), занимают промежуточное положение между отделяющими их от архейского основания конгломератами формации Стир (Steere Formation) и перекрывающими сланцами серии Кибулуп (Kybulup Schist).

Для определения возраста пород авторы использовали уран-свинцовый метод радиоизотопного датирования. Возраст обломочных цирконов в конгломератах формации Стир составил более 1,8 млрд лет, в кварцитах серии Кандип самые древние цирконы показали возраст 1,79 млрд лет, а в верхнем слое, отделяющем их от сланцев серии Кибулуп, для диагенетического ксенотима, образовавшегося на стадии преобразования рыхлого осадка в осадочную породу, была получена датировка 1,69 млрд лет. Силлы интрузивных пород, внедрившиеся в кварциты, имеют возраст около 1,73 млрд лет. По совокупности этих данных авторы делают вывод, что осадконакопление первичного материала серии Кандип происходило в период от 1,79 до 1,69 млрд лет (рис. 2).



В среднем протерозое породы группы Маунт-Баррен подверглись метаморфизму зеленосланцевой и амфиболитовой фаций (температуры около 650°C, давление около 8 кбар), а также деформациям. В результате нижняя часть группы, первоначально представленная песчаниками, превратилась в кварциты, а верхняя, сложенная глинистыми минералами, — в сланцы. По возрасту урансодержащих минералов сланцев — монацита и ксенотима, ориентированных в том же направлении, что и другие породообразующие минералы (кианит, ставролит и гранат), — авторы определили, что процессы регионального метаморфизма имели место 1,22–1,19 млрд лет назад.

В начале эоцена породы были частично размыты в результате морской трансгрессии, а затем, в течение всего эоцена, находились на дне моря — сверху их перекрывают осадочные породы позднеэоценовой формации Паллинуп, представленной песчаниками и аргиллитами с большим количеством обломков кораллов и спикул губок, иногда составляющих основную массу пород. Такие породы называют спикулитами или спонголитами.

Началось все с того, что авторы заметили, что в породах формации Паллинуп также имеются ходы роющих животных, которые образовались, когда осадочная толща была еще рыхлой, то есть в позднем эоцене, а затем, в олигоценовое время, когда территория испытала подъем, отложения литифицировались. Палеонтологи идентифицировали их как следы роющих ракообразных из отряда Thalassinidea. Ходы оказались удивительно похожими на «норы» в кварцитах серии Кандип, которые палеонтологи условно отнесли к ихнотаксонам Thalassinoides, Ophiomorpha, Teichichnus и Taenidium.

Петрографический анализ показал, что кварцевые зерна материала, заполняющего ходы в кварцитах, расположены беспорядочно, в отличие от метаморфической матрицы основной породы, в которой все минералы ориентированы в одном направлении в соответствии с силами, действовавшими во время регионального метаморфизма, а пористость этого материала намного выше, чем в первичной породе (рис. 3).

При последующем выветривании более пористый материал «нор» разрушался сильнее, открывая в кварцитах следы ходов, которые видят геологи (рис. 4).

Непосредственно определить время образования ходов в кварцитах исследователям не удалось. Возраст цирконов, отобранных из материала «нор», полученный уран-свинцовым методом, составил 530 млн лет. Это значит, что в составе этого материала находятся зерна минералов, образовавшихся при разрушении магматических пород, возраст которых больше 530 млн лет (рис. 5).

По мнению авторов, это значение — 530 млн лет — может быть принято за нижнюю границу вероятного времени образования ходов, но наиболее вероятное — 50 млн лет назад, когда кварциты серии Кандип находились на дне мелководного морского бассейна, расположенного в тропической зоне, и их прочность была нарушена в результате воздействия теплой воды и химического выветривания.

Глядя на разрез палеопротерозойской группы Маунт-Баррен возникают закономерные вопросы — а как же преодолели эоценовые ракообразные толщу сланцев серии Кибулуп, перекрывающих кварциты, и почему в ней нет аналогичных ходов? Авторы предполагают, что ходы образовались именно в тех местах, где покров сланцев был полностью размыт и кварциты выходили на поверхность, так как палеонтологи говорят, что такого типа «норы» ракообразные могли проделывать только непосредственно в приповерхностном слое отложений. Что касается «нор» в сланцах, которые при выветривании превратились в глинистые илы, может быть, они и были, но после затвердевания илистого осадка они затянулись и от них не осталось и следа.

Источник: Stefan Bengtson, Birger Rasmussen, Jian-Wei Zi, Ian R. Fletcher, James G. Gehling, Bruce Runnegar. Eocene animal trace fossils in 1.7-billion-year-old metaquartzites // PNAS. 2021. DOI: 10.1073/pnas.2105707118.

Владислав Стрекопытов

0 0 голоса
Рейтинг статьи

Опубликовано: 25.10.2021 в 13:59

Автор:

Категории: Наука и технологии

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии