CC BY
28
УДК 549.742.111
РИТМИЧНОСТЬ И СИММЕТРИЯ КАЛЬЦИТОВЫХ ОНИКСОВ ТОРГАШИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (КРАСНОЯРСКИЙ КРАЙ)
© С.С. Бондина1, С.А. Ананьев2, Т.А. Ананьева3, Р.А. Цыкин4
1,2,4Сибирский федеральный университет, Институт горного дела, геологии и геотехнологий, 660025, Россия, г. Красноярск, пер. Вузовский, 3.
3Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева, 660049, Россия, г. Красноярск, ул. Ады Лебедевой, 89.
Ониксы Торгашинского месторождения по составу кальцитовые и имеют жильную форму тел. Основой их рисунка является полосчатость, обусловленная чередованием зон светлого кальцита с зонами, обогащенными оже-лезненным аргиллизитом. Исследование полированных срезов ониксов позволило изучить их ритмичность и симметрию. По ритмичности ониксы подразделены на три типа: равномерно-ритмичные слабоконтрастные; неравномерно-ритмичные среднеконтрастные и равномерно-ритмичные контрастные. Ритмичность варьируется от двух до трех порядков. Симметрия прямополосчатых, волнистополосчатых, почковидных и сферолитовых ониксов в плоских полированных срезах обладает дву-, одно-, нульмерностями. Ил. 9. Табл. 1. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: Красноярский край; Торгашинское месторождение; жильный оникс; ритмичность; симметрия.
RHYTHMICITY AND SYMMETRY OF CALCITE ONYXES FROM TORGASHINO DEPOSIT (KRASNOYARSK KRAI) S.S. Bondina, S.A. Ananyev, T.A. Ananyeva, R.A. Tsykin
Siberian Federal University, Institute of Mining, Geology and Geotechnologies, 3 Vuzovsky per., Krasnoyarsk, 660025, Russia. Astafyev Krasnoyarsk State Teachers' Training University, 89 Ady Lebedevoy St., Krasnoyarsk, 660049, Russia.
Onyxes of the Torgashino deposit are calcite in composition and have vein-shaped bodies. The basis of their pattern is banding that is due to the alternation of the light calcite zones with the ones with high content of ferruginized argillizite. The study of polished onyx sections allows to research their rhythmicity and symmetry. By rhythmicity, onyxes are classified into three types: evenly rhythmic low-contrast, unevenly rhythmic medium-contrast and evenly rhythmic contrast. Rhythmicity varies from two to three orders. The symmetry of straight-banded, undulating-banded, reniform and spher-olitic onyxes in flat polished sections has two-, mono- and zero dimensionalities. 9 figures. 1 table. 6 sources.
Key words: Krasnoyarsk territory; Torgashino Deposit; vein onyx; rhythmicity; symmetry.
На правобережье р. Енисей у южной окраины г. Красноярска в пределах Торгашинского хребта (отроги Восточного Саяна) находится толща известняков карбонатной формации, относимая к торгашинской свите (€^г). Известняки являются цементным и (участками) флюсовым сырьем, используемым предприятиями Красноярска. Они вскрыты карьерами «Увал Промартели», «Цветущий лог», «Черный мыс» и карьером
Химико-металлургического завода (рис. 1). На месторождении выявлен еще один тип полезных ископаемых - кальцитовые ониксы жильного типа. Несмотря на то, что данный тип поделочного камня не нашел промышленного применения, он обладает высокими декоративными качествами, за что его высоко ценят любители камня.
1 Бондина Светлана Сергеевна, аспирант, тел.: 89138371486, e-mail: svetlana.bondina@gmail.com Bondina Svetlana, Postgraduate, tel.: 89138371486, e-mail: svetlana.bondina@gmail.com
2Ананьев Сергей Анатольевич, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геологии, минералогии и петрографии, тел.: 89029272843, e-mail: sananiev@mail.ru
Ananyev Sergey, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Associate Professor of the Department of Geology, Mineralogy and Petrography, tel.: 89029272843, e-mail: sananiev@mail.ru
3Ананьева Татьяна Алексеевна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры физической географии, тел.: 89029277376; e-mail: tananeva@mail.ru
Ananyeva Tatiana, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Associate Professor of the Department of Physical Geography, tel.: 89029277376; e-mail: tananeva@mail.ru
4Цыкин Ростислав Алексеевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологии, минералогии и петрографии, тел.: 89131838589, e-mail: Rtsykin@sfu-kras.ru
Tsykin Rostislav, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, Professor of the Department of Geology, Mineralogy and Petrography, tel.: 89131838589, e-mail: Rtsykin@sfu-kras.ru
Рис. 1. Геологическая карта Торгашинской площади: 1 - торгашинская свита; 2 - шахматовская свита; 3 - карымовская свита (нижнекарымовская подсвита); 4 - павловская свита (нижнепавловская подсвита); 5 - геологические границы; 6 - несогласия; 7 - контуры карьеров; 8 - дороги. Карьеры: 1 - «Увал Промартели»; 2 - «Цветущий лог»; 3 - «Черный мыс»; 4 - карьер Химико-металлургического завода [3]
Целью наших исследований является анализ процессов, наложившихся на толщу известняков торгашинской свиты, один из продуктов которых представлен низкотемпературными гидротермалитами, такими как кальцитовые ониксы. Размеры их тел составляют обычно по протяженности до первых десятков метров, по мощности - первые метры. На Торгашинском месторождении встречаются ониксы разных агрегатив-ных форм, в том числе впервые выявлен жильный тип сферолитовых ониксов. Для понимания механизма формирования тел ониксов различных типов представляется важным изучение ритмичности и симметрии этих агрегатов как в объеме, так и в полированных срезах. Данная статья является продолжением ранее проведенных исследований [1; 6].
Основой рисунка торгашинских кальцитовых ониксов является полосчатость - от тонкой (доли мм) до грубой (первые мм). Она характеризуется чередованием белых по цвету зон, сложенных тонким попереч-но-шестоватым кальцитом с красно-коричневыми зонами скрытокристаллического кальцита, пропитанного в разной степени ожелезненным аргиллизитом кварц-каолинитового типа. Рисунок ониксов обычно имеет ритмичность разных порядков. Проведенный анализ полированных срезов торгашинских кальцитовых ониксов показывает, что по особенностям цветовой ритмичности их можно подразделить на три типа. Они обладают ритмичностью разных порядков и различаются по контрастности окраски и ширине цветовых полос. В связи с этим можно выделить следующие
типы ритмичности (рис. 2):
- тип 1 - равномерно-ритмичный слабоконтрастный: характеризуется единообразным ониксовым рисунком при наличии трех порядков ритмичности;
- тип 2 - неравномерно-ритмичный среднекон-трастный: рисунок кальцитового оникса обладает направленностью (вектором), выражающейся в том, что ширина светлых полос увеличивается, а интенсивность окраски снижается, при этом просматривается ритмичность первого и второго порядков;
- тип 3 - равномерно-ритмичный контрастный: при близкой ширине цветовых полос и ритмичности двух порядков рисунок оникса характеризуется сменой темно-коричневых полос на белые.
Линейные размеры ритмов разных порядков и количество цветовых зон в них показаны в таблице. При этом под ритмом первого порядка понимается единичная составляющая ониксового рисунка, состоящего из определенного количества цветовых полос и отличающаяся от других ритмов цветовыми особенностями. Ритм второго порядка включает в себя некоторое количество единичных ритмов, объединенных по схожести рисунка и отражающих ритмичность роста полосчатых агрегатов ониксов. Ритм третьего порядка наблюдается только у первого типа ониксов и обычно включает в себя 2-3 ритма второго порядка. На Торгашинском месторождении наблюдается тенденция смены жил с первым типом ритмичности на нижних горизонтах ко второму и третьему типам на верхних горизонтах.
б)
\ порядок
I порядок
Рис. 2. Типы ритмичности кальцитовых ониксов Торгашинского месторождения: а - тип 1; б - тип 2; в - тип 3
Характеристика ритмичности ониксов разных типов
Тип ритмичности Порядок ритма Ширина ритма, мм Количество цветовых зон в ритме I порядка Количество ритмов в ритме более высокого порядка
1. Равномерно-ритмичный слабоконтрастный I 5-24 6-12 2-3
II 35-46 - 2
III 46-51 - -
2. Неравномерно-ритмичный среднекон-трастный I 12-40 8-12 3
II 53-96 - -
3. Равномерно-ритмичный контрастный I 7-38 4-18 6-8
II 115-142 - -
Таким образом, таксонометрический ряд полосчатости торгашинских ониксов выглядит следующим образом: цветовая минеральная полоса (зона) ^ лента из двух контрастных по цвету полос ^ ритм первого порядка, набор, состоящий из 2-9 лент ^ ритм второго порядка, включающий в себя от 2 до 8 ритмов первого порядка ^ ритм третьего порядка, выявленный только в одном равномерно-ритмичном слабоконтрастном типе кальцитовых ониксов.
Симметрия является фундаментальным свойством природы. Само слово - греческое и означает соразмерность. Под термином симметрия греки понимали «соразмерность художественных форм и частей художественного произведения». В настоящее время слово симметрия имеет иное, более широкое толкование. Традиционно в геологии ее связывают с симметрией кристаллов. В настоящее время законы симметрии охватывают самые разнообразные прояв-
ления природы: от симметрии свойств элементарных частиц до симметрии строения живых организмов и от симметрии кристаллических структур до симметрии геологических образований. «Новым в науке явилось не выявление принципа симметрии, а выявление его всеобщности», - писал В.И. Вернадский. Это понятие приобрело универсальный характер [4; 5], и было осознано, что симметрия отвечает всеобщей идеи инвариантности (т.е. неизменности) относительно некоторых преобразований. Таким образом, геометрический объект или физическое явление считаются симметричными, если с ними можно сделать преобразование, после чего они останутся неизменными. Очевидно, аналогичные приемы могут быть применены и для геометризации геологических объектов. Так, например, симметрией обладают формы некоторых геологических тел, таких как штоки, некки, кольцевые дайки, купола, складки в слоистых толщах, вулканические постройки и в целом планета Земля. Симметричными являются некоторые типы минеральных агрегатов, которые можно рассматривать как геометрический объект симметрии. В них реализуется симметрия «шаров», «лент», «бордюров», «стержней», «слоев» и т.п. [5].
Плоские срезы ониксовых агрегатов пород Торга-шинского месторождения выявляют их симметричность разной мерности. Так, в случае кристаллографических симметрий в зависимости от вида фигуры производятся подразделения на ноль-, одно-, дву-, трех-, ..., л-мерные. В поперечных срезах прямополо-счатого оникса мы наблюдаем закономерное симметричное чередование полос поперечно-шестоватого агрегата кальцита с полосами глинистого аргиллизи-тового агрегата (рис. 3).
Рис. 3. Симметрия ониксового рисунка в поперечных срезах (срез бусины 012 мм)
Если мы рассмотрим отдельно симметрию ленты, пары контрастных по цвету минеральных зон, то она отвечает одномерной симметрии типа бордюр как фигур без особенных точек, но с единственной осью переносов (трансляции) и особенной полярной плоско-
стью [5]. Бордюр - совокупность равных фигур, повторяющихся последовательно одна за другой вдоль прямой линии. К ним относятся обычные бордюры, применяемые для украшения стен, колонн, пилястр, различного рода орнаменты и т.д. Их симметрия исчерпывается всего семью группами, составленными из осей переносов, обычных и «скользящих» плоскостей, простых осей второго порядка.
В прозрачных шлифах ониксов (рис. 4) мы видим асимметрию в строении поперечно-шестоватых агрегатов кальцитовых зон, свидетельствующую о направленности (векторе) роста кристаллов кальцита. Первоначально формируется тонкошестоватый агрегат кальцита (нижняя и верхняя части рисунка), а затем в соответствие с геометрическим отбором растут более крупные кристаллы, которые своими идиоморфными головками внедряются в массу глинистой зоны. По внешнему виду это напоминает орнамент четвертой группы бордюров (рис. 5).
Рис. 4. Прозрачный шлиф оникса. Николи +
Рис. 5. Пример орнамента, отвечающего четвертой группе бордюров
В случае, если мы рассматриваем поперечный срез ониксового рисунка не фрагментарно в виде лент, а в целом, симметрия рисунка такого агрегата двумерная, с двумя взаимоперпендикулярными осями трансляции. Она отвечает симметрии слоев [5], фигур без особенных точек с особенной, не обязательно полярной плоскостью и двумя осями переносов. В первом случае одна ось трансляции отражает симметрию бордюров, во втором случае мы наблюдаем направление трансляции лент и ритмов разных порядков (см. рис. 2, 3). Фактически это отвечает односторонним плоским семиконтинуумам - бесконечным плоским фигурам, прерывным в одних и непрерывным в других направлениях [5], т.е. это обыкновенные че-
редующиеся бордюры, до бесконечности вытянутые в ширину. Примерами в этом случае бедут система начерченных на бумаге параллельных полос, плоский ряд карандашей и т.д. Такая симметрия является отражением линейных трещинных структур в известняках, от стенок которых осуществляется одновременный и направленный рост ониксового агрегата. При этом рост может быть равномерно-ритмичным и ритмично-ускоряющимся с увеличением мощностей кальцитовых зон (см. рис. 2).
Как мы отмечали ранее, ониксовый рисунок пород Торгашинского месторождения может быть различным: прямополосчатым, волнистополосчатым, концентрическим и т.д. Это соответствует различным морфологическим типам минеральных агрегатов. Один из встречаемых на месторождении типов агрегатов является почковидным, с характерным рисунком в поперечных срезах (рис. 6).
Рисунок поперечных срезов таких ониксов, на первый взгляд, отражает симметрию конусов (рис. 7), которые должны иметь единичную ось и бесконечное количество проходящих через нее плоскостей, что отвечает одномерной симметрии стержня [5]. Однако это не совсем так. В непрерывном пространстве «конусовидные» агрегаты неизбежно должны плотно
прилегать друг другу, при этом они приобретают облик гексагональных пирамид с соответствующей симметрией, что находит полную аналогию со структурой пчелиных сот. Причины такой симметрии - в появлении многочисленных центров зарождения (см. рис. 7,6) и резко неравномерном «коническом» росте ониксового агрегата.
Рис. 6. Схема строения почковидного агрегата в поперечном срезе [2]
а) б)
Рис. 7. Ониксовый рисунок в поперечных срезах почковидных агрегатов
На Торгашинском месторождении кальцитового оникса нами был выявлен новый необычный тип жильных сферолитовых ониксов [1], обладающих иной симметрией (рис. 8, 9).
Сферолиты можно относить к фигурам симметрии нулевого измерения. В первом приближении их можно рассматривать как сферы, шары. Шаровая симметрия характеризуется бесконечным числом осей симметрии бесконечного порядка, совпадающих с одним из диаметров шара, и наличием бесчисленных плоскостей симметрии, проходящих вдоль и поперек этих осей. Центр сферы, как и ось конуса, является особенным геометрическим элементом, существующим в этих
фигурах в единственном числе [5]. Сферолиты данного типа ониксов, выполняя жильное пространство, плотно прилегают друг к другу, обеспечивая непрерывность минерального агрегата. В этом случае они утрачивают сферичность, приобретают гранные формы, отвечающие пентагондодекаэдрам. Они наблюдаются при расчленении сферолитов. В качестве аналогии можно привести модель в виде пены, состоящей из одинаковых пузырьков, плотно прилегающих друг к другу. Они также будут иметь форму пенгтагондодека-эдров, симметрия которых относится к точечной группе Т1л или м3.
Рис. 8. Фрагмент жилы сферолитового оникса
Рис. 9. Срез ониксового сферолита диаметром 8 см (в центре - обломок кальцита, который оброс концентрически-зональным аргиллизированным ониксом, а затем радиально-шестоватым кальцитом)
Строение сферолитов детально рассмотрено в работе [1]. Их особенностью является то, что в трещинных структурах, заполненных пластичным аргил-лизитовым матриксом, вокруг обломков известняка и кристаллов кальцита растут концентрически-зональные ониксовые сферолиты. И по внешнему виду, и по внутреннему строению данные образования
соответствуют конкрециям, с той только разницей, что конкрециообразование - традиционно диагенетиче-ский процесс, а в данном случае мы имеем дело с низкотемпературным процессом стадии катагенеза. В нашем случае обломки и конкреции вокруг них с диаметром до 3 см послужили центрами ускоренной кристаллизации радиальных сферолитов в процессе при-
открывания трещинных структур.
В заключение можно отметить, что кальцитовые ониксы Торгашинского месторождения являются высокодекоративным поделочным материалом. Главными составляющими декоративности камня являются его цвет и привлекательность рисунка. Красота рисунка торгашинских ониксов обусловлена их ритмично-полосчатым строением и различной симметрией как в
объеме, так и в плоских полированных срезах. И если в плоских срезах прямополосчатые, волнистополосча-тые, почковидные и сферолитовые агрегаты обладают ноль-, одно-, двумерностями, то объемные трехмерные почковидные и сферолитовые агрегаты обладают симметрией, аналогичной симметрии кристаллов.
Статья поступила 07.07.2014 г.
Библиографический список
1. Бондина С.С., Ананьев С.А., Ананьева Т.А. Сферолиты жильного типа в известняках Торгашинского месторождения - новый тип кальцитовых ониксов // Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева. 2013. № 4 (26). С. 235-238.
2. Буканов В.В. Цветные камни. Геммологический словарь. СПб.: Медный Всадник, 2001. 208 с.
3. Путеводитель по геологическим маршрутам в окрестностях г. Красноярска / А.М. Сазонов, Р.А. Цыкин, С.А. Ананьев, О.Ю. Перфилова, М.Л. Махлаев, О.В. Сосновская. Красноярск: Изд-во Сибирского федерального университета, 2010. 212 с.
4. Симметрия в неживой природе // Km.ru: первый мульти-портал [Электронный ресурс]. 1^1.: http://www.km.ru/referats/A21498B7F33A4CEF9E597D0A0E89 0А5В
5. Урманцев Ю.А. Симметрия природы и природа симметрии // Философские и естественные аспекты. М.: Мысль, 1974. 229 с.
6. Цыкин Р.А., Бондина С.С., Ананьев С.А. Флюидолиты и другие гидротермалиты Торгашинской карбонатной формации нижнего кембрия (Восточный Саян) // Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева. 2012. № 3 (21). С. 332-339.
УДК 551.243 553.79
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ РАССОЛОВ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ ГИДРОМИНЕРАЛЬНОЙ ПРОВИНЦИИ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
А
© А.Г. Вахромеев1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены закономерности распределения рассолоносных коллекторов, критерии локализации залежей и основные типы месторождений глубоких промышленных рассолов осадочного чехла Сибирской платформы. Представлены результаты экспертной оценки прогнозных эксплуатационных запасов рассолов и ценных компонентов - лития, брома.
Ил. 1. Табл. 1. Библиогр. 18 назв.
Ключевые слова: гидроминеральное сырье; глубокие промышленные рассолы; критерии локализации залежей; типы месторождений.
FIELDS OF INDUSTRIAL MULTICOMPONENT BRINES OF SIBERIAN PLATFORM HYDROMINERAL PROVINCE DEEP HORIZONS A.G. Vakhromeev
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article deals with the distribution regularities of brine-containing collectors, criteria of deposit localization and the main types of the fields of deep industrial brines of a sedimentary cover of the Siberian platform. It also introduces the results of expert evaluation of predicted commercial reserves of brines and valuable components - lithium, bromine. 1 figure. 1 table. 18 sources.
Key words: hydromineral raw material; deep industrial brines; criteria of deposit localization; deposit types.
В 50-х гг. XX в. в глубоких скважинах на юге Сибирской платформы были впервые обнаружены фонтанные притоки «предельно насыщенных» хлоридных кальциевых рассолов с минерализацией до 600 кг/м3 и более, с уникальным содержанием калия и брома. Тем самым было сделано крайне важное для гидрогеологии научное открытие неизвестного ранее типа рассолов [5] и по сути самостоятельного минерагенического
типа промышленного сырья [2] на бром, литий, магний, калий, стронций, рубидий, цезий. В глубоких рассолах Сибирской платформы содержание лития, брома, магния и других элементов в десятки раз превышает их концентрации в промышленно перерабатываемом сырье. Это единственная гидроминеральная провинция мира с парагенезисом лития до 0,7 кг/мз и брома до 13,6 кг/мз. Известны фонтанировавшие
1 Вахромеев Андрей Гелиевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры нефтегазового дела.
Vakhromeev Andrei, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, Professor of the Department of Oil and Gas Business.
