ДРЕВНИЕ ШЕЛЬФОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ПАССИВНОГО КРАЯ КОНТИНЕНТА В АРРОУ КАНЬОНЕ, ШТАТ НЕВАДА

Известняковые шельфовые (neashorecontinental) отложения многокилометровой мощности в Arrow Canyon(Hw 168) в юго-восточной Неваде свидетельсtвуют о существовании с западного края северо американского кратона пассивной континентальной границы по крайней мере с ордовика, включая каменноугольный период. Арроу Каньон обнажает обширные, циклические, хорошо-экспозированные мелководные отложения. Ритмические каменноугольные толщи известняков представляют собой бесконечный ряд сменяющихся трансгрессий и регрессий и хранят записи циклов Миланковича (Milankovitch ). Фиксируется также переход от оранжерейного климата в средне миссисипийском периоде к поздне палеозойскому Ледниковому периоду. Слабомагнитные осадочные породы демонстрируют смену магнитной полярности и факт блуждания земного полюса. Эти особенности разреза привлекают внимание исследователей вот уже почти 50 лет. В 1996 разрез признан главным для выделения средне каменноугольной границы (точка GSSP- the Global Stratotype Section and Point) - границы Mississippian-Pennsylvanian boundary. Горизонт GSSP выполняет все требования границы стратотипа (Cowie и др., 1986) и совпадает с первым появлением конодонта Declinognathodus noduliferus s. l., признанного реперным видом этого времени. Разделение каменноугольных пластов на две части также диктуется наблюдаемым изменением климата в позднем палеозое.

Общая структура разреза следующая:

Девять пластов песчаника, имеющих мощность от 10см до 4 м характеризуют верхнюю половину поздне девонской Arrow Canyon формации. Этот песчаник составлен из хорошо-сортированного, округлого зерна кварца. Сортированные похожим образом известковые шарики присутствуют в части песчаника и очевидно представляют доминирующие здесь карбонатные породы. Подобные песчаники обычны в восточной части Большого Бассейна по восточной границе миогеосинклинали (древнего шельфа) с главной концентрацией в области Большого Соленого озера. Следы течений в Арроу Каньоне указывают преобладающее движение осадка к юго-западу по геосинклинальному краю. Окружающая среда - относительно тихая вода, но с отложениями из области более интенсивного волнения.

Более одного километра мощности занимают средне миссисипианские – нижне пермские страты, фиксирующие изменение в литологии и фациях от тропических (миссисипианские известняки) с малыми эвстатическими колебаниями (формации Visean Yellowpine и Battleship Wash) с переходом к смеси из тепловодных (photozoan) до холодноводных (heterozoan) фаций известняков пермско- пенсильванской части Bird Spring формации с высокой амплитудой эвстатических колебаний в течение ледникового периода. Пермские отложения демонстрируют богатейшее разнообразие криноидов (описано 62 вида).

Поздне палеозойский Ледниковый период (LPIA) охватил ~100 Mу, в течение которого пласты льда покрыли южную Гондвану. LPIA состоял из нескольких ледниковых эпох, чередующихся с оранжерейным климатом и Арроу Каньон хорошо документирует эти переходы от нижне Visean оранжерейного климата к верхне Visean-Serpukhovian ледниковому климату. Этот переход выражени и в стратиграфии, и в карстинге каньона.

Гляцио-эвстатическая и климатологическая ситуация в Каньоне записана ближе к границе Meramecian-Chesterian. Начальная гляциация (первые 1-2 Му) были низкоамплитудной (изменение уровня моря было менее 15 м) и сопровождалась в верхнем Visean более высокими колебаниями, которые неоднократно подвергали шельф затоплениям и суб-волновой деятельности. Относительно крупные колебания уровня моря продолжались в мировом масштабе в период Serpukhovian и Bashkirian времени. Подобные явления записаны в обнажениях Великобритании и США, среднеконтинентальные части этих стран документируют начало гляцио-эвстатических колебаний в течение верхне Visean времени. Однако распределение индикаторов климата предлагает, что в течение этого перехода западная часть экваториальной Пангеи находилась в климатической зоне от суб-гумидной до суб-аридной.

Сравнения фаций фораминифер шельфовых формирований Арроу Каньона с циклами Миланковича позволяет отметить повышения и падения морского уровня в течение ~1.8 миллионов лет поздне палеозойского Ледникового периода. Изучены точки максимальной регрессии в пределах каждого цикла, отмеченные литологией глин wackestone как самой глубоководной фации и packstone как самой мелководной. Эти две точки фиксируют изменение трофической цепи в питательном потоке и уровень биомассы, который может быть высокоэнергетичным и низкоэнергетичным. В свою очередь органика увеличит количество захороненного 12С. Это соответствие предлагает связь между углеродистым циклом и ледниково-межледниковыми циклами в жестком переплете с циклами Миланковича, что подтверждается структурой ранне пенсильванских брахиопод в формации Bird Spring (к примеру плотность брахиопод на одном квадратном метре - 2000 экземпляров, принадлежащих 17 родам в точке GSSP).