Корф Мария,
ученица 8 класса Предуниверситария Московского государственного лингвистического университета
Пухонто Светлана Кирилловна,
к.г.-м.н., методист Клуба юных геологов Межвузовского академического центра навигации по специальностям горногеологического профиля им. Ю.Н. Малышева ГГМ РАН
Орлова Ольга Александровна,
к.г.-м.н., доцент кафедры палеонтологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Аннотация
Работа посвящена литологическому и палеонтологическому исследованию отложений раннего карбона северо-западного крыла Московской синеклизы. В ходе исследования изучены разрезы визейских и серпуховских отложений бассейна реки Мсты в окрестностях города Боровичи Новгородской области. Найдены остатки ископаемых растений, населявших заболоченные прибрежные морские территории, и морских обитателей.
Введение
Каменноугольный период (359-299 млн лет назад) относится к палеозойской эре. Его название связано с самой большой в истории нашей планеты эпохой углеобразования. Наиболее важным событием этого периода было появление растений, способных обитать не только вблизи водоемов, как в девоне. В это время растения активно заселяют все континенты, благодаря им атмосфера Земли обогащается кислородом, что создает необходимые условия для освоения суши первыми животными. В карбоне Русская платформа находилась очень близко к экватору и климат был жаркий и влажный. Бóльшую часть этого региона занимало мелкое море, на небольших участках суши росли характерные для этого периода тропические растения (рис. 1).
Рис. 1. Схема Земли в раннем карбоне
Местом исследования выбраны окрестности города Боровичи, так как эта территория является северо-западным крылом Московской синеклизы и частью Подмосковного угольного бассейна. Здесь встречаются как морские, так и континентальные отложения раннего карбона.
Тема работы актуальна потому, что позволяет исследовать каменноугольные континентальные отложения Русской платформы, которые обнаруживаются реже и изучены хуже, чем морские. Перед своей работой я ознакомилась с палеонтологическими исследованиями северо-запада Русской платформы [4, 5] и узнала, что научными экспедициями здесь были найдены ископаемые остатки древних растений.
Цель работы: Провести палеонтологическое исследование бассейна р. Мсты.
Задачи работы:
1. Определить район и методику экспедиции для поиска ископаемых организмов раннего карбона.
2. Провести поиск окаменелостей.
3. Определить найденные образцы.
4. Сделать выводы о том, какие организмы населяли северо-запад Русской платформы в раннем карбоне и какими были условия их обитания.
Для ознакомления с образцами окаменелостей, найденными в обнажениях на р. Мсте, и уточнения района поиска я посещала краеведческие музеи и консультировалась со специалистами [1, 2]. В 2018 г. исследованы береговые обрывы р. Мсты у устья реки Понеретки и в деревнях Ровное, Шиботово и Бобровик. В 2021 г. исследованы обнажения по р. Мсте у д. Путлино, это исследование было продолжено в 2022 г. вместе с обнажениями у порога Витцы (левый берег) и д. Ёгла, по р. Круппе у д. Шипино и р. Каменке у д. Каменник. Найденные образцы были сфотографированы и определены, систематика ископаемых растений принята по Юриной А.Л. и др. «Палеоботаника. Высшие растения» [6].
Район экспедиций
На рис. 2 представлена карта района исследования.
Рис. 2. Карта района исследования с указанием мест находок автора
Мста – одна из крупных рек европейской части России.
Она вытекает из озера Мстино, расположенного к северу от Вышнего Волочка, и, протекая через Тверскую и Новгородскую области поперек Валдайской возвышенности, впадает в Ильмень-озеро. В окрестностях Боровичей обнажаются отложения серпуховского и визейского ярусов раннего карбона (рис. 3). Участок реки от села Опеченский Посад до д. Бобровик называется «Горная Мста». Здесь на выходах плотных известняков река образует множество порогов.
Рис. 3. Стратиграфическая шкала отложений раннего карбона в районе исследования
Геологические исследования в районе Боровичей
Первые описания ископаемых растений из окрестностей Боровичей были сделаны в 1840 году Эдуардом Ивановичем Эйхвальдом (1795-1876) – крупным российский ученым-естествоиспытателем, палеонтологом, членом-корреспондентом Императорской Академии наук, автором книги «Палеонтология России» – первого полного описания всего палеонтологического материала, собранного в России (рис. 4).
Рис. 4. Э.И. Эйхвальд (1795-1876)
В 1905 г. палеоботаник, член-корреспондент АН СССР Михаил Дмитриевич Залесский (1877-1946) (рис. 5) описал коллекцию ископаемых растений с порога Витца, в том числе семена семенных папоротников, а в 1944 г. в отложениях, переходных от девона к карбону, c одного из притоков Мсты – остатки гетероспорового растения рода археоптериса (дословно «древний папоротник», самостоятельная группа ископаемых растений).
Рис. 5. М.Д. Залесский (1877-1946)
Более детальное изучение разрезов здесь началось с 1930-х годов. Исследованиями руководили такие известные ученые, как геолог, палеонтолог, основатель и первый заведующий кафедрой палеонтологии Санкт-Петербургского государственного университета Михаил Эрастович Янишевский (1871-1949) (рис. 6) и геолог, палеонтолог, основоположник отечественной палеоэкологии Роман Федорович Геккер (1900-1991) (рис. 7).
Рис. 6. М.Э. Янишевский (1871-1949)
Рис. 7. Р.Ф. Геккер (1900-1991)
Важное значение при работах на разрезах имела помощь основателя Боровичского краеведческого музея, геолога С.Н. Поршнякова (1889-1982) (рис. 8). Всю свою жизнь он посвятил изучению истории и природы Боровичского края. Его заслуженно называют патриархом боровичского краеведения.
Рис. 8. С.Н. Поршняков (1889-1982)
Развитие горной промышленности в районе Боровичей
В прошлом река Мста была судоходной и являлась важным транспортным путем. В IX - XII веках она была частью Волго-Балтийского торгового пути, одного из самых первых речных путей, соединявших Скандинавию с Халифатом в раннее средневековье, а в XVIII веке вошла в Вышневолоцкую искусственную водную систему, которая связала Санкт-Петербург с остальной страной: грузы доставлялись с Волги в Великий Новгород и Санкт-Петербург, пока не была построена Николаевская железная дорога. Построенный в 1945 г. Ново-Тверецкий канал, перераспределив потоки воды, привел к сильному обмелению р. Мсты.
Первые геологические исследования долины р. Мсты начались в XVIII веке при Екатерине II. Добыча бурого угля на р. Мсте (рис. 9) начинается в это время. Первая в России угольная штольня была построена в 1786 г. в устье р. Круппы. Добыча угля в этом районе прекратилась в 1950-х гг., шахты были засыпаны из-за нерентабельности по причине небольшой мощности слоев и низкого качества угля, а также тяжелых условий добычи (сильного обводнения).
Рис. 9. Степанов П.И. «Каменный уголь». Москва-Петроград, «Природа». 1918 г.
Помимо угля, в бассейне р. Мсты добывали пирит (серный колчедан), из него получали серную кислоту, которую использовали для производства бумаги. Также на р. Мсте велась добыча известняка, из которого получали гашеную известь и который использовали для строительства. Сейчас известняк добывают в 30 км от Боровичей в Угловском известняковом карьере, где вскрываются отложения серпуховского яруса. Важное значение имеет добыча глин в окрестностях Боровичей. Существовавший в Боровичах кустарный глиняный промысел вытеснило промышленное производство: первый в России завод огнеупоров был построен в месте впадения р. Круппы в р. Мсту в 1855 г. Эммануилом Нобелем, отцом известного Альфреда Нобеля, учредителя Нобелевской премии (до этого в России использовались зарубежные огнеупоры). В 1880 г. Константин Логинович Вахтер, российский король огнеупоров, построил в Боровичах несколько заводов, оборудованных по последнему слову науки и техники. После революции предприятия были объединены. До начала 2000-х годов в нижнем течении р. Мсты работали фарфоровые заводы «Бронница» и «Пролетарий». В настоящее время на своем сырье в городе работают два крупных предприятия: Боровичский комбинат огнеупоров и завод силикатного кирпича. Из полезных ископаемых здесь разрабатывают песок и глины. Огнеупорные глины добывают на двух карьерах – Малиновецком и Окладневском.
Результаты исследования
Р. Мста в месте впадения в нее р. Понеретки
Левый берег р. Мсты в устье р. Понеретки представляет из себя высокий береговой обрыв, сложенный доломитизированными известняками с прослойкой кремня. Р. Понеретка впадает в р. Мсту, вытекая из небольшой пещеры и образуя каскад водопадов. Название Понеретка происходит от слова «поноры» – провалы: река уходит под землю за 2 км до впадения во Мсту, размывая известняки и образуя карстовые пещеры. Здесь вскрываются отложения понереткинской свиты серпуховского яруса стешевского горизонта. В ней нами обнаружена морская фауна: брахиоподы Striatifera striata Fischer (рис. 10), Gigantoproductus sp. (рис. 11), Spirifer pseudotrigonalis Semichatova; отпечатки и ядра гастропод Straparollus dionysii Montf. и Bellerophon sp.; кораллы Actinocyathus sp.; колонии губок Chaetetes rossicus Sokolov.
Рис. 10. Striatifera striata Fischer
Рис. 11. Gigantoproductus sp.
Береговой обрыв р. Мсты у д. Ровное
Р. Мста, протекая рядом с д. Ровное, широко разливается, образуя острова. Здесь находится самый большой порог Горной Мсты – Бели. Обнажение коренных пород, которое расположено на правом берегу р. Мсты и представляет собой длинную полоску известняков с тонкой прослойкой кремня, называется «ровненский известняк». Это разрез ровненской свиты серпуховского яруса тарусского горизонта. Здесь мы обнаружили плиту с брахиоподами-эндемиками Schuchertella rovnensis Janischewsky (рис. 12) и гастропод Bellerophon sp. и Pseudomelania sp. (рис. 13).
Рис. 12. Schuchertella rovnensis Janischewsky
Рис. 13. Pseudomelania sp.
Область р. Мсты от д. Ровное вверх по течению до устья р. Понеретки в раннем карбоне представляла собой морскую территорию.
Береговой обрыв р. Мсты у д. Ёгла, устье р. Варушенки
Высокий береговой обрыв в северной оконечности д. Ёглы сложен известняками и песчано-глинистыми породами егольской и путлинской свит визейского яруса веневского и михайловского горизонтов. В этом месте во Мсту впадает р. Варушенка, образуя небольшой водопад, а в нескольких метрах выше по течению находится порог Ёгла. В известняках, слагающих береговой обрыв, встречается большое количество мелких и крупных брахиопод: Gigantoproductus sp., Schuchertella rovnensis Janischewsky; отпечатки гастропод Straparollus dionysii Montf. (рис. 14), следы червеобразных организмов неясного систематического положения Zoophycos sp. (рис. 15) и червей-илоедов Rhizocorallium sp. и Vermichnus sp. (рис. 16). Для этого места характерны находки известняка с ризоидами лепидодендровых (рис. 17).
Рис. 14. Straparollus dionysii Montf
Рис. 15. Zoophycos sp.
Рис. 16. Rhizocorallium sp. и Vermichnus sp.
Рис. 17. Ризоидный известняк
Из книги «Геологические экскурсии в районе г. Боровичи» [3] я узнала, что при отступлении моря плауновидные заселяли морские карбонатные илы. В визейский век море в окрестностях д. Ёглы неоднократно наступало и отступало. На прибрежных мелководьях росли лепидодендроны.
Река Мста у д. Путлино
В северной оконечности д. Путлино, в основании холма, являющегося частью камовой гряды, вскрываются известняки и песчано-глинистые отложения путлинской свиты визейского яруса михайловского горизонта, в которых содержится большое количество растительных остатков. По мнению С.Н. и Г.С. Поршняковых [3], слой, вероятно, сформировался в дельте каменноугольной реки. Нами здесь обнаружено несколько слепков внутренней полости хвощевидных Archaeocalamites radiatus (Br.) Stur (рис. 18), множество остатков семенных папоротниковидных, относящихся к порядкам Lyginopteridales и Мedullosales (Trigonoсarpales): фрагменты вайи Sphenopteris distans Sternberg (рис. 19-20), семена Boroviczia karpinskii Zalessky (рис. 20-21), отпечатки стеблей (рис. 22), фрагменты синангиев Telangiopsis sp. (рис. 23) и высыпавшиеся из микроспорангиев многочисленные микроспоры (рис. 24). Обнаружение инситных микроспор имеет важное значение в современной палеоботанике, так как дает больше возможностей в определении ископаемых растений. На некоторых стеблях присутствуют отпечатки домиков кольчатых червей “Spirorbis” (рис. 25). В обнажении найдена кора плауновидного Bergeria sp. (рис. 26). Под обнажением в урезе воды находится уникальная огромная плита с многочисленными отпечатками стеблей Lyginopteris sp. (рис. 27).
Рис. 18. Archaeocalamites radiatus (Br.) Stur
Рис. 19. Часть вайи Sphenopteris distans Sternberg
Рис. 20. Часть вайи Sphenopteris distans Sternberg и семя Boroviczia karpinskii Zalessky (5 мм)
Рис. 21. Семя Boroviczia karpinskii Zalessky (6,7 мм)
Рис. 22. Отпечаток стебля Lyginopteris sp. с веточным рубцом
Рис. 23. Фрагменты синангиев Telangiopsis sp. и семя
Рис. 24. Фрагменты спорангиев и скопления спор
Рис. 25. “Spirorbis”
Рис. 26. Кора плауновидного Bergeria sp.
Рис. 27. Плита с многочисленными отпечатками стеблей Lyginopteris sp.
Порог Витца, левый берег р. Мсты
Левый берег р. Мсты в районе порога Витца представляет собой высокий береговой обрыв с многочисленными оползнями, в некоторых местах изрезанный оврагами. Мстинская и путлинская свиты представлены известняками и глинистыми песчаниками визейского яруса алексинского и михайловского горизонтов. На плитах известняка в реке встречаются отпечатки и фрагменты стволов археокаламитов и плауновидных (рис. 28), а в урезе воды встречаются плауновые Stigmaria ficoides (St.) Br. На берегу были найдены остатки ствола плауновидного Knorria sp. (рис. 29), а в известняковой плите с прослойками глинистого песчаника – слепки внутренней полости стеблей Archaeocalamites radiatus (Br.) Stur длиной от 15 до 40 см (рис. 30). Находки ископаемых растений приурочены к михайловскому горизонту. Из ископаемых морских обитателей, встречающихся в алексинском горизонте, найдены кораллы Syringopora sp., Paleoasmilia murchisoni Milne Edwads et Haime; ядра гастропод Bellerophon sp. и брахиопод Gigantoproductus sp.
Рис. 28. Отпечаток ствола плауновидного Bergeria sp.
Рис. 29. Остатки ствола плауновидного Knorria sp.
Рис. 30. Archaeocalamites radiatus (Br.) Stur
Участок Мсты между д. Путлино и порогом Витца по обоим берегам в михайловское время представлял собой дельту реки, по берегам которой росли каламитовые, плауновидные и птеридоспермы (семенные папоротники). Правый берег, предположительно, был выше левого, так как там преобладают остатки семенных папоротников.
Правый берег р. Мсты между порогом Витца и д. Бобровик
На этом участке выходы коренных пород представлены глинистыми песчаниками и известняками мстинской и путлинской свит визейского яруса алексинского и михайловского горизонтов. В обмелевшем русле реки рядом с д. Шиботово в михайловском горизонте нами найдено множество пиритизированных и ожелезненных Stigmaria ficoides (St.) Br. (рис. 31). Ископаемая морская фауна (алексинский горизонт) представлена кораллами Actinocyathus sp. (рис. 32), Syringopora sp. (рис. 33), Siphonodendron sp. (рис. 34), Paleoasmilia murchisoni Milne Edwads et Haime (рис. 35); колониями губок Chaetetes rossicus Sokolov (рис. 36); члениками стеблей морских лилий (рис. 37); гастроподами Bellerophon sp. (рис. 38); брахиоподами Gigantoproductus inflatus Sarytcheva (рис. 39) и Gigantoproductus sp.
Рис. 31. Stigmaria ficoides (St.) Br.
Рис. 32. Actinocyathus sp.
Рис. 33. Syringopora sp.
Рис. 34. Siphonodendron sp.
Рис. 35. Paleoasmilia murchisoni Milne Edwads et Haime
Рис. 36. Chaetetes rossicus Sokolov
Рис. 37. Членики стеблей морских лилий
Рис. 38. Bellerophon sp.
Рис. 39. Gigantoproductus inflatus Sarytcheva
Окрестности д. Шипино, берег р. Круппы
Река Круппа является одним из притоков р. Мсты, в которую она впадает в 1 км южнее Боровичей. В районе д. Шипино она размывает известняковые и песчано-глинистые отложения с прослойками угля тихвинской и мстинской свит визейского яруса тульского и алексинского горизонтов. В окрестностях д. Шипино, по левому берегу р. Круппы, можно увидеть отвалы старых разработок огнеупорных глин и остатки шахтной крепи. Разрабатывались отложения тихвинской свиты. В отвалах присутствуют куски бурого угля и встречаются фрагменты ископаемых растений. Здесь нами найден отпечаток коры плауновидного Sublepidodendron sp. (рис. 40) и стебель Lyginopteris sp. с частично сохранившимся внутренним строением – видны трахеиды вторичной ксилемы (рис. 41). Из ископаемых морских обитателей в алексинском горизонте встречаются кораллы Syringopora sp., фрагменты гастропод и брахиопод.
Рис. 40. Отпечаток коры Sublepidodendron sp.
Рис. 41. Стебель Lyginopteris sp.
Река Каменка у д. Каменник
Каменка – маленькая река с каменистыми берегами, приток р. Быстрицы, последняя впадает в р. Вельгию. В окрестностях деревень Шестниково и Каменник она размывает отложения известняков и песчано-глинистых пород мстинской и путлинской свит визейского яруса алексинского и михайловского горизонтов. Выходы известняков находятся ближе к д. Шестниково, на них р. Каменка образует водопады. По берегам и в урезе воды часто встречаются куски бурого угля. Из ископаемых растений в михайловском горизонте встречаются Stigmaria ficoides (St.) Br., из морской фауны в алексинском горизонте – фрагменты брахиопод и кораллы Syringopora sp.
Территория, которую р. Мста пересекает от порога Витца вниз по течению до Боровичей, а также территории в деревнях Шипино и Каменнике в визейский век представляли собой заболоченную прибрежную зону, которая периодически становилась морем, в растительном сообществе преобладали лепидодендровые.
Благодаря ископаемым плауновидным и хвощевидным растениям формировались торфяные залежи, из которых впоследствии образовался каменный уголь.
Выводы
Отложения раннего карбона бассейна реки Мсты представлены осадочными породами серпуховского (устье р. Понеретки, у д. Ровное) и визейского (у деревень Ёгла, Путлино, Павловка, Шиботово, Бобровик, Шипино и Каменник) ярусов.
Найдено множество окаменелостей морских обитателей: губки Chaetetes rossicus Sokolov; кораллы Siphonodendron sp., Syringopora sp., Palaeaosmilia murchisoni Milne Edwads et Haime, Actinocyathus sp. (Syringopora sp. обнаружены чаще, чем остальные); брахиоподы Schuchertella rovnensis Janischewsky, Gigantoproductus inflatus Sarytcheva, Gigantoproductus sp., Striatifera striata Fischer, Spirifer pseudotrigonalis Semichatova (преобладают Gigantoproductus); фрагменты криноидей; ядра и отпечатки гастропод Bellerophon sp., Pseudomelania sp., Straparollus dionysii Montf.; следы червей-илоедов Rhizocorallium sp., Vermichnus sp. и червеобразных Zoophycos sp.
Выходы визейских отложений, в которых присутствуют фрагменты ископаемых растений, встречаются от д. Ёглы и далее вниз по течению р. Мсты в сторону Боровичей. Наиболее богат растительными остатками участок реки по правому и левому берегу от северной оконечности д. Путлино до порога Витцы. Собранная мной коллекция ископаемых растений представлена как произраставшим в низменностях болотно-лесным типом растительности (остатками плауновидных Lepidodendron sp. (составляющими бóльшую ее часть) и хвощевидных Archaeocalamites radiatus (Br.) Stur), так и птеридоспермами, относящимся к порядкам Lyginopteridales и Мedullosales (Trigonoсarpales), населявшими более высокие участки суши.
Одновременное обнаружение морских и растительных остатков говорит о неоднократной смене морских и континентальных обстановок в месте исследования. Находки ископаемых кораллов говорят о том, что море в эту эпоху было теплым и мелким.
Развитие промышленности и экономики окрестностей Боровичей с самого начала и до сих пор определяется геологическими событиями раннего карбона.
Заключение
По результатам работы я планирую подготовить выставку своих находок и сделать доклад в Музее истории г. Боровичи и Боровичского края; благодарю его научного сотрудника Елену Николаевну Арсентьеву за предложение об этом и помощь в работе с архивами музея, а также Ольгу Александровну Орлову и Светлану Кирилловну Пухонто за рекомендации, помощь в определении находок, замечания к моей работе и ее обсуждение. Отдельная благодарность редакции журнала за помощь в фотосъемке и Эллиоту Баскеру за макрофотосъемку.
Список литературы
1. Орлова О.А., Снигиревский С.М. Поздневизейские лигиноптеридофиты (Lyginopteridophyta) из окрестностей г. Боровичи (Новгородская область). Ч. 1. Каламопитиевые. Палеонтологический журнал, 2003, № 6, 1-7.
2. Орлова О.А., Снигиревский С.М. Поздневизейские лигиноптеридофиты (Lyginopteridophyta) из окрестностей г. Боровичи (Новгородская область). Ч. 2. Лигиноптеридиевые и медуллозовые. Палеонтологический журнал, 2004, № 4, 104-109.
3. Поршняков С.Н., Поршняков Г.С. Геологические экскурсии в районе г. Боровичи (Руководство для экскурсоводов). М., ГЕОС, 2021.
4. Снигиревский С.М., Снигиревская Н.С. Находки ископаемых остатков древних растений на северо-западе Русской платформы. Междисциплинарный научный и прикладной журнал Биосфера, 2016, т. 8, № 1, 79-99.
5. Савицкий Ю.В., Коссовая О.Л., Евдокимова И.О., Вевель Я.А. Опорный разрез нижнего карбона реки Мсты. Путеводитель экскурсии 21-24 сентября 2012 г. Материалы III Всероссийского совещания «Верхний палеозой России: региональная стратиграфия, палеонтология, гео- и биособытия». СПб., 2012.
6. Юрина А.Л., Орлова О.А., Ростовцева Ю.И. Палеоботаника. Высшие растения // Учебное пособие. М., Изд. МГУ, 2010, 224 с.
