* Еще раз о кремнях
ъ
^^ В.Г.Кузнецов,
доктор геолого-минералогических наук
Российский государственный университет нефти и газа им.И.М.Губкина Москва
В «Природе» за 2014 г. (№3. С.84-87) была опубликована интересная статья В.Н.Комарова с интригующим, но, в общем, справедливым названием «Многоликие кремни». Хочется добавить еще некоторые «лики», а читателя, возможно, заинтересуют дополнительные сведения об этих удивительных камнях.
Действительно, кремни сыграли весьма значительную роль в развитии человечества. Они привлекали внимание первобытных людей способностью раскалываться на остроугольные куски, которые служили первичными скребками, ножами, наконечниками для стрел и копий. Некоторую конкуренцию им могло составить лишь вулканическое стекло - обсидиан. Но он распространен неизмеримо меньше, сугубо локально по сравнению с широко встречающимися кремнями. Более того, археологические находки говорят о том, что древнейшие обитатели современного Египта сначала освоили именно кремни и лишь спустя много веков начали применять обсидиан.
Итак, уже человек каменного века (палеолита) использовал не любой камень, а искал, выбирал и обрабатывал именно кремни. Отсюда естественный вывод: профессия геолога — одна из древнейших в мире.
В вопросе о происхождении кремней есть (по крайней мере) несколько аспектов: источники кремнезема, способы и время их образования. Это в значительной степени и определяет состав, форму, внутреннее строение и расположение кремней в породах. Мы рассмотрим образцы из карбонатных (известняков и доломитов) и немного из глинисто-карбонатных толщ.
Термин «кремни» включает две важные характеристики. Во-первых, состав, т.е. указание на то, что они сложены минералами кремнезема, и во-вторых, особую форму нахождения — конкреции, которые характеризуются обособленностью данного минерального вида от вмещающих отложений. Кроме кремневых бывают конкреции и иного минерального состава — карбонатные, фосфатные, сульфидные, железомарганцевые и др. В более узком смысле конкрециями называют образования, рост которых происходит от центра к периферии. В противном случае (при росте от
© Кузнецов В.Г., 2015
68
периферии к центру) возникают секреции. Различить их далеко не всегда просто.
По-видимому, главный источник кремнезема — скелеты организмов с кремневой функцией, т.е. строящие свой скелет из аморфного опала. Это диатомеи, радиолярии и в меньшей степени губки. Нередко осадки обогащены органическим материалом за счет разложения живого вещества тех же организмов. В таких случаях вмещающие породы и содержащиеся в них кремни обычно темно-серого и черного цвета.
В карбонатном водонасыщенном осадке, куда попадают опаловые скелеты, создается щелочная среда, в которой кремнезем активно растворяется. По мере обезвоживания осадка и протекания сложных химических процессов геохимическая обстановка меняется, и растворенный кремнезем, стягиваясь (часто вокруг организмов и их скелетных остатков), начинает осаждаться в виде коллоидального опала, который со временем перекристаллизуется в халцедон, а позднее и в кварц. Подобные диагенетические кремни имеют чаще всего овальную, удлиненную форму и располагаются практически параллельно наслоению вмещающей породы.
Встречаются и более поздние катагенетичес-кие образования, которые формируются уже в твердой породе. Они нередко секут слоистость
Овальная кремневая конкреция, расположенная согласно слоистости. Верхняя юра, оксфордский ярус, Северная Осетия.
Здесь и далее фото автора
ПРИРОДА • №2 • 2015
вмещающей толщи и приурочены к трещинам и другим нарушениям первичного строения отложений. В карбонатных и карбонатсодержащих породах геохимические обстановки могут достаточно быстро и существенно меняться, в частности при фильтрации пластовых вод, что и приводит к перераспределению кремнезема и образованию более поздних стяжений.
В более редких случаях источником кремнезема служат кварцевые и силикатные (кремнийсо-держащие) обломочные зерна в карбонатных породах. Подобная ситуация чаще встречается в породах, содержащих наряду с кальцитом СаСО3 то или иное количество доломита СaMg(CОз)2. Дело в том, что карбонаты магния осаждаются в более щелочной среде, нежели карбонаты кальция. Это способствует более активному растворению силикатных зерен (в том числе и кварца) с дальнейшим формированием кремневых стяжений.
Наконец, существует еще один источник кремнезема, обусловивший формирование кремней, в частности, в Подмосковье. Там в породах среднего и верхнего карбона встречаются разнообразные по форме, цвету, величине и внутреннему строению разности. Многолетние и целенаправленные исследования не обнаружили в местных породах никаких следов организмов, которые могли бы поставлять материал для образования этих камней. Формирование здесь кремней произошло не менее чем через 150 млн лет после накопления карбонатных осадков.
В мезозое (юре или мелу), в условиях гумидно-го климата, происходило глубокое химическое выветривание юрских глин, т.е. вынос из них кремнезема, который и поступал в подстилающие карбонаты, где перераспределялся, формируя различные кремневые образования. Иногда сама форма кремней и расположение в них цветных каемок показывают направление приноса вещества. Надо сказать, что далеко не всегда происходит полное замещение карбонатного материала кремнеземом. В халцедоновой основной массе неред-
ко сохраняются остатки кораллов, членики морских лилий — криноидей, представляющие собой монокристаллы, более устойчивые к замещению кремнеземом, чем микро- и тонкозернистая основная масса. В крупных стяжениях кремнезема могут сохраняться реликты вмещающих форами-ниферовых известняков. Поскольку эти процессы происходили на небольших глубинах (т.е. по сути дела были приповерхностными), большинство
/
Кремневые конкреции в среднекарбоновых известняках Подмосковья. Вверху — овальная конкреция. Конфигурация ее разноокрашенных каемок и небольшой боковой выступ (обозначен стрелкой) показывают место поступления растворов кремнезема. В сплошной халцедоновой массе сохранились сложенные кальцитом членики морских лилий. Внизу — четырехугольная конкреция с темной периферической каемкой и более светлой центральной с реликтами не замещенных кремнеземом члеников морских лилий и обломков раковин брахиопод.
образцов имеют желтоватый, красноватый и бурый цвет, что обусловлено нахождением здесь окислов трехвалентного железа.
Форма кремней чрезвычайно разнообразна. Диагенетические и многие катагенетические разности, как правило, округлые, линзовидные, но встречаются и весьма причудливые образования. В верхнекаменноугольных карбонатных породах гжельского карьера (ныне рекультивированного) находили кремни, напоминающие различных зверушек, в том числе смешных вислоухих крольчат.
Как мы уже отмечали, центрами кремневых стяжений часто служат остатки организмов, а иногда кремнезем заполняет их камеры, образуя характерные слепки с древних животных.
Один из самых оригинальных образцов был найден недалеко от пос.Одинцово. В итоге он оказался у любителя камня — доктора Григоровича. В конкреции четко выделялись два полуша-
рия, мозжечок, основание мозжечка и поверхностные извилины. Последних, правда, оказалось маловато — не более полутора десятков. Этот образец побывал даже на Европейском медицинском съезде в Вене. Однозначного мнения о природе данного объекта у специалистов не сложилось, но ряд медиков подтвердил его высокое подобие мозгу древнего примата. Поскольку конкрецию нашли в ледниковых отложениях, она даже получила название «мозг человека ледникового периода». Специальная комиссия Академии наук установила абиогенное происхождение камня, который, хотя и был найден в четвертичной морене, изначально сформировался в известняках карбона.
«Сморщенная» поверхность подобных стяжений обусловлена способом образования самих кремней. Сначала возникают гелеобразные сгустки аморфного кремнезема. Затем, теряя воду и последовательно кристаллизуясь, они сокращаются
Образцы с «морщинистой» поверхностью — результатом усыхания и сжатия при кристаллизации первично коллоидного стяжения. Слева — крупные извилины и мелкоячеистая поверхность. Справа — поверхность пустотелой секреции («хитрый глаз, нос картошкой и обиженный рот»). Верхняя юра, титонский ярус, окрестности Кисловодска.
70
ПРИРОДА
№ 2
2 0 15
Внутренне строение некоторых секреций: а — сферические опаловые выделения в халцедоновой оболочке, поверхность которой покрыта щеточкой мелких кристалликов кварца. Палеоген (?), Ферганская впадина (Узбекистан); б — изометрич-ная халцедоновая секреция, на стенках ее внутренней полости располагаются мелкие кристаллики кварца и крупный пластинчатый кристалл целестина Верхняя юра, титонский ярус, окрестности Кисловодска; в — мелкая пустотка в ага-товидном кремне, инкрустированная кристалликами аметиста. Средний карбон, Подмосковье; г — агатовидное строение внутренней части халцедоновой конкреции. Верхняя юра, титонский ярус, окрестности Кисловодска.
в объеме. В этих условиях часто формируются так называемые трещины синерезиса, которые и создают столь причудливые разности.
Разнообразно, наконец, и внутреннее строение кремневых стяжений. В большинстве случаев они представляют собой однородные плотные массы. Но встречаются образцы, центральная часть которых сложена мелкими шариками — «икринками» опала размером около 1 мм, а на внешней поверхности халцедоновой оболочки формируется корочка из пирамидальных кристалликов кварца. Бывает и наоборот: внешняя оболочка представлена халцедоном, а внутри сохраняется пустота. И уже в этой полости происходит мине-ралообразование, причем не обязательно кремневого состава. Так, внутри подобных секреций формируются хорошо ограненные кристаллы кальцита и гораздо реже — целестина 8гБ04 и других минералов.
Однако чаще всего стенки внутренних полостей халцедоновых кремней инкрустируются кристаллами кварца. Близ села Русавкина в подобных пустотках находили бледно-фиолетовые подмосковные аметисты. Очень красивы и агатовидные
конкреции, сплошные или с небольшими отверстиями внутри.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.