CC BY
44
ответствующих гистограммах (рис. 4). По ним видно, что значительная часть бокситов, до 30 % и больше, представлена низкожелезистыми и очень низкожелезистыми разностями, содержащими меньше 2 % Ре20з.
По этому показателю, как и по содержанию А1203, такие маложелезистые белоцветные бокситы вполне отвечают требованиям к сырью со стороны большинства упоминавшихся неметаллургических производств. Однако их прямое использование в некоторых отраслях ограничено из-за повышенного содержания сульфидной 8 и СаО.
По этой причине только около трети запасов южнотиманских белоцветных бокситов считаются приемлемыми для производства огнеупоров и глиноземистого цемента. Но, во-первых, не все бокситы Южного Тимана являются высокосернистыми и многокальциевыми. На Кедвинском месторождении они практически бессернистые и бес-кальциевые. Во-вторых, содержание 8 может быть существенно уменьшено теми или иными способами. Одним из них может быть гравитационный способ, основанный на различных удель-
ных весах минералов сульфидной серы и минералов глинозема. Другим, и пожалуй, более распространенным способом является предварительный обжиг бокситов.
Проведенные нами опытно-лабораторные исследования показали, что даже при 20-минутном обжиге тонкоизмель-ченного сернистого боксита при t = 800 °С выгорает до 70 % содержащейся в нем сульфидной серы. В промышленных условиях предварительный обжиг бокситов проводится при t = 500—600 °С в течение
1 часа. При этом выгорает до 40—50 % а в лучших случаях и до 60 % серы.
С использованием этих способов удается значительно расширить области и масштабы применения серосодержащих бокситов Южного Тимана в производстве огнеупоров, глиноземистого цемента, солей алюминия (коагулянтов) и некоторых видов технических материалов.
Важно также отметить, что предварительный обжиг позволяет весьма существенно улучшить технологические свойства бокситов при их переделе на глинозем:
1) вес обожженных бокситов в ре-
зультате потери воды уменьшается на 12 %, снижается общий массопоток;
2) кальцит разлагается наполовину и взаимодействуя с содой выпадает в осадок;
3) в результате сгорания части серы глинозем извлекается с меньшими потерями дорогостоящей щелочи;
4) почти весь алюминий из минералов свободного глинозема и каолинита переходит в алюминатный раствор, а значит, увеличивается выход товарного глинозема;
5) сгущение красного шлама происходит без добавления коагулянтов.
К сожалению, обжиг обходится пока дороговато. Тем не менее почти все торгово-закупочные операции на мировых рынках производятся с предварительно обожженными бокситами, так как это дает определенную выгоду, особенно при дальних перевозках.
Из приведенных выше данных видно, что бокситы Тимана по составу очень разнообразны и представляют собой сырье многоцелевого назначения. И важно рационально распорядиться этими богатствами, подаренными нам природой.
СОЧИНСКИЕ ШАРИКИ
Д. г.-м. н.
Я. Э. Юдович
yudovich@geo.komisc.ru
С. н. с.
М. П. Кетрис
К. г-м. н.
Н. Ю. Никулова
nikulova@geo.komisc.ru
Геолог В. Н. Соин
В конце октября 2004 г. в Томском политехническом университете проходила II Международная конференция «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека», где довелось присутствовать и первому автору (см. заметку «Томская гастроль-2» [11]). Конференция была приурочена к 50-летию урановой геологии в Томске, и по этому случаю там собралось несколько поколений выпуск-ников-«редкачей», как здесь называли бывших студентов нынешней кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ, возглавляемой тоже бывшим выпускником —
энергичным и жизнерадостным профессором Леонидом Петровичем Рих-вановым.
Знакомство с шариками
Поскольку первый автор уже не впервые посещал рихвановскую кафедру, к нему относились вполне по-домашнему, и во время одного из кафедральных чаепитий познакомили с бывшим выпускником Владимиром Николаевичем Соиным, приехавшим на юбилей своей alma mater. Он работает на железной дороге в городе Сочи, за-
нимаясь далекими от науки инженерно-геологическими проблемами, однако к науке относится трепетно, в особенности — к минералогии, в которой поднаторел весьма изрядно.
Дождавшись, пока все напились чаю, Соин торжественно встал, попросил очистить кафедральный стол от посуды и вывалил из мешка горку угольно-черных, идеально отшлифованных галек, собранных им в семи пунктах на сочинских пляжах, в полосе Сочи—Адлер, протяженностью вдоль моря около 40 км, вплоть до границы с Абхазией (рис. 1).
Рис. 1. Характерные формы «сочинских шариков», из которых некоторые — вовсе не шарики, а эллипсоиды и оглаженные бруски
Сочинские (соинские!) шарики были так прекрасны, что исторгли у всех присутствующих дружный вздох восхищения. А коварный Соин, насладившись произведенным эффектом, принародно предложил ЭЮЯ, «как учено-
Изучение шариков
Но не тут-то было... Оказалось, что не-ученый ЭЮЯ попал в лапы Натуралиста, от которого так просто не отвертишься, ибо Соин, как сказал Поэт, стремился «во всём дойти до самой сути». И в апреле 2005 г. на наши головы нежданно-негаданно свалилась тяжеленная посылка из города Сочи, состоящая из десятка полиэтиленовых мешочков, каждый из которых был доверху набит гальками — но теперь уже гораздо более разнообразными (рис. 2 и 3)2.
Расположение точек сбора черных шариков на пляже Сочи-Адпер. Карта и фото галек (рис. 1—3) сделаны В. Н. Соиным
му», ответить на вопрос: что это такое? И хотя ЭЮЯ всегда пытался объяснить студентам (а также журналистам), что он — никакой не ученый (каковыми в нашем институте, по его убеждению, являются только Юшкин, Ткачев, Асхабов, Петровский и еще не больше двух-трех человек), а всего лишь научный работник1 — делать было нечего. Как говорится, nobless oblige — и несколько сочинских шариков были «как бы ученым» сперва с умным видом обсмотрены (и даже полизаны!), а затем запакованы и увезены в Сыктывкар на исследование.
Явившись домой и сделав из шариков пару шлифов, ЭЮЯ не увидел в них ничего вразумительного, кроме пели-томорфной однородной ткани, по-видимому, карбонатно-глинисто-кремнистой. После того, как с этим туманным диагнозом согласилась и Анна Николаевна Шулепова (о которой ЭЮЯ мог бы, пожалуй, сказать: «подруга дней моих суровых, голубка дряхлая моя», заменив лишь слово «дряхлая» на слово «бодрая» [12]), ЭЮЯ с облечением отписал Соину, что его черные шарики — скорее всего являются конкрециями, вымытьми, вероятно, из черносланцевых толщ Кавказа. Решивши на этом, что честь сыктывкарской науки спасена, ЭЮЯ тотчас позабыл про красивые сочинские (соинские!) шарики и вернулся к своим скучным профессиональным занятиям.
Рис. 2. Разновидности «сочинских шариков» с тонкослоистой текстурой
1 Ученый проводит свои исследования исключительно из любопытства, тогда как у научного работника всегда есть и другие стимулы, например, деньги или слава.
Рис. 3. «Сочинские шарики» с остатками субстрата (вмещающей породы): а — с морского пляжа, б — из аллювия р. Мзымта
2 В момент, когда открыли посылку, мимо пробегал (как Серый Волк мимо Елочки) академик Н. П. Юшкин — российский Минералог № 1. Взглянув (как нам показалось — не без зависти!) на сочинские шарики, он также выразил свое живое восхищение их красотой
держащие шамозит-кремнистые, с пиритом или без него.
Последние две группы выщелены1, конечно, сугубо формально, поскольку содержание карбоната не является каким-то «фундаментальным» системообразующим признаком.
В табл. 1 все эти чегаре группы охарактеризованы фазовым «карбонатным» анализом, при котором навеска породы растворяется в горячей 5 % по
та — по БеО. Для грубых, прикидоч-ных оценок достаточно умножить содержание этих компонентов на некоторые коэффициенты (например, карбонаты = 2.2хС02 [14, с. 20], шамозит = З.ОхБеО [14, с. 157], и т. д.), но для более точной оценки необходим нормативный пересчет. Если же мы хотим оценить еще и минеральный состав нерастворимого остатка (который может быть как кремнистым, так и слюдис-
Таблица 1
Фазовые «карбонатные» анализы галек (1.89 % HCl), в % на породу
Номер образца CO2 CaO MgO MnO н.о. Fe2O3 (общ) Р2О5 Z FeO
Группа I: вмещающие породы
В-1 0.48 0.61 0.59 0.04 91.64 1.88 0.14 95.38 1.36
В-2 0.11 1.09 (0.2) 0.03 90.94 2.60 0.43 95.40 1.69
Е-1 2.57 3.60 (0.3) 0.02 90.01 0.88 0.02 97.40 0.64
И-1 0.16 0.60 (0.3) 0.02 91.93 1.11 0.12 94.24 1.00
И-2 7.71 10.59 0.3 0.41 75.45 1.48 0.29 96.23 1.12
Л-3 0.55 0.96 (0.4) 0.05 89.32 2.72 0.17 94.17 2.44
М-1 1.21 2.66 0.49 0.05 86.79 2.76 0.39 94.35 2.21
М-2 2.50 2.65 1.01 0.22 85.81 2.86 0.06 95.11 2.52
Р-1 0.41 0.51 (0.5) 0.01 93.99 1.31 0.13 96.86 0.66
С-1 1.88 1.81 1 .1 2 0.17 84.69 4.38 0.07 94.12 2.86
Группа II • гальки-композиты
Б-1 11.74 7.29 3.46 1.45 41.90 20.89 4.56 91.29 17.31
Б-2 0.13 (0.4) (0.2) 0.03 92.89 2.10 0.08 95.83 0.11
Б-3 2.96 15.53 1.47 0.79 44.37 10.59 10.80 86.51 6.54
Д-1 4.98 9.09 (0.3) 0.52 76.35 2.38 1.78 95.40 2.04
Ж-3 1 .1 6 1.79 (0.4) 0.09 91.11 2.10 0.43 97.08 1.79
Группа III: бескарбонатные и карбонат-содержащие конкреции
А-1 0.24 4.62 1.65 0.34 66.84 9.12 3.13 85.94 6.89
В-4 0.11 3.03 1.60 0.11 72.61 7.63 2.18 87.27 5.03
Г-1 1.68 3.40 (0.4) 0.11 85.99 2.38 0.51 94.47 2.05
Г-2 1.84 3.15 (0.3) 0.10 88.35 1.68 0.34 95.76 1.45
Д-2 0.79 9.69 1.44 0.19 60.64 7.96 6.97 87.68 5.47
Ж-1 0.37 0.60 0.76 0.04 84.49 5.52 0.22 92.00 3.99
Ж-2 0.53 3.00 1.30 0.14 74.68 6.28 1.81 87.74 4.42
К-2 3.22 5.04 (0.5) 0.08 85.03 1.99 0.55 96.41 1.67
Н-2 2.64 3.98 0.84 0.06 83.96 2.84 0.32 94.64 2.31
П-1 2.22 2.17 0.68 0.17 87.29 3.35 0.32 96.20 2.98
П-2 2.19 3.97 (0.4) 0.07 87.51 1.75 0.75 96.64 1.44
Группа IV: карбонатные ( >10 % карбонатов) конкреции
А-2 8.97 6.55 2.27 1.53 70.55 5.17 0.30 95.34 4.11
В-3 7.79 24.28 1.82 2.37 24.07 11.91 17.94 90.18 6.67
К-1 6.55 9.83 (0.3) 0.16 74.01 2.72 0.70 94.27 2.09
Л-1 8.50 11.43 (0.4) 0.39 72.17 1.93 0.38 95.20 1.62
Л-2 5.04 7.79 (0.2) 0.10 79.06 1.51 0.54 94.24 1.21
Н-1 5.45 7.96 (0.2) 0.10 80.27 1.99 0.77 96.74 1.51
Вдобавок Соин совершил маршрут вверх по р. Мзымта, впадающей в Черное море возле Адлера и, «по науке», — действительно нашел в аллювии в разной мере окатанные обломки черных кремней (конкреций?), которые были включены во вмещающую породу, т. е. пребывали как бы in situ. Такой материал вполне мог быть исходным для морской пляже-вой гальки: кремни-конкреции могли дальше окатываться морем: либо вместе с породой (как на рис. 3, а), либо высвобождаться из нее и окатываться отдельно (рис. 1).
Итак, В. Н. Соин отрезал сыктывкарской науке пути к отступлению — надо было приниматься за полномасштабное изучение сочинских шариков. Мы обозначили каждый мешочек (собрание однотипных образцов) буквами от А до С и, выбрав в каждом мешочке по 1-3 характерных гальки, изготовили из них три десятка шлифов. После чего сколки раздробили и отдали на анализы: полуколичественный спектральный и фазовый «карбонатный» (с определением CO2, CaO, MnO, MgO, Fe2O3 (общ.), FeO, P2O5 и н.о. — нерастворимого остатка), а на основании результатов последнего ряд образцов подвергся полному силикатному анализу и дифрактометрическому исследованию на рентгеновском дифрактометре XRD-6000. К сожалению, намеченного ранее исследования сульфидных включений провести не удалось.
Типизация шариков
По результатам карбонатных анализов и просмотра шлифов, все гальки были разбиты на четыре группы.
Группа I: вмещающие кремнистые, терригенные, или смешанные породы юры или мела; часть образцов, впрочем, может иметь стратиформную кон-крецоидную природу и в химическом отношении мало отличаться от конкреций [8, 9, 14, 16];
Группа II: гальки-композиты, представляющие собою темные округлые включения (конкреции) или прослои (конкрецоиды) во вмещающих породах, в соотношении от 1:1 до 1:8.
Группа III: гальки-конкреции: бес-карбонатные (первые семь) и карбонатсодержащие (последние четыре), фосфатсодержащие шамозит-кремни-стые, с пиритом или без него.
Группа IV: гальки-конкреции карбонатные (>10 % карбонатов) фосфатсо-
объему (или 1.89 % по весу) соляной кислоте [10]). В раствор переходят карбонаты, фосфаты и некоторые силикаты — в частности, хлорит, в особенности его 7 Е разновидность — септехло-рит типа шамозита. Кстати, на снятых Ю. С. Симаковой дифрактограммах этот рефлекс практически отсутствует, что указывает на крайне слабую рас-кристаллизацию шамозита. Количество карбоната можно оценить по величине С02, фосфата — по Р205, шамози-
тым или полевошпатовым и содержать разные количества пирита), то нам для нормативного пересчета дополнительно понадобится полный силикатный анализ с определением 8 и Сорг. Во всяком случае, дифрактограммы показывают (а это означает присутствие минерала в количестве, не меньшем 5 %) наличие в исследованных образцах полевого шпата, близкого к альбиту, в 19, и пирита — в 13 образцах из 27 исследованных.
Вмещающие породы представлены преимущественно слабокарбонатными и в разной степени глинистыми си-лицитами, обыино с тонкой ритмичной слоистостью.
Под микроскопом обычно видна буроватая (или розоватая) пелитомор-фная или микрокристаллическая ткань, в той или иной мере пигментированная дисперсно-рассеянным органическим веществом в форме углефициро-ванного растительного детрита (1—2 %). Важным элементом окраски являются и равномерно распределенные шарики микрозернистого пирита (1—2 %), обычно представляющего собой псевдоморфозы по сферическим раковинкам микрофауны (по-видимому, радиолярий или форамини-фер). Кроме того, часто пиритизирует-ся углефицированный детрит (в этом случае пиритовые образования имеют палочковидную форму) (рис. 4).
Часто встречается и сама микро-уфана, представленная кремневыми или карбонатными сферами. В небольшом количестве (до 10 %), но почти всегда присутствует очень мелкая класти-
Рис. 4. Линзовидные включения унифицированного детрита в пелитоморфном кремнисто-глинистом слойке. Обр. И-1, без анализатора
ка — обломочки кварца и плагиоклазов алевритовой размерности, иногда также листочки слюды.
Слоистость выфажается чередованием тонких (мм, реже до см) полосок более и менее светлых, соответственно соотношению в них микрокристаллического кремнезема и дисперсного глинистого вещества, в шлифе практически неопределимого и неотличимого от бурого фосфата, который также присутствует в количестве до 1 %.
Например, обр. М-1, представляющий собой темно-серую шероховатую сферическую гальку диаметром 2.5 см, содержит около 1 % фосфата и около 8 % шамозита. В шлифе видна светло-бурая пятнистая карбонатно-глинистая ткань. Пятна — это хаотически распределенные скопления
пелитоморфного глинистого вещества, с примесью 1—2 % «щепочек» углефициро-ванного детрита, часто пиритизированных, 1—2 % алевритовыгх зерен кварца и плагиоклаза, и с темно-коричневыми микросферами, возможно, это фосфатные микроконкреции (рис. 5). Порода рассекается прожилками, сложенными карбонатом-2 и пиритом-2, размером до 1.0 х 1.5 мм. На диф-рактограмме распознаются рефлексы кварца, полевого шпата, кальцита (?) и пирита.
Гораздо реже в гальках представлены обломочные породы — глинистые или карбонатно-глинистые алевролиты и мелкозернистые песчаники (обр. С-1), а также породы с высоким содержани-
Рис. 5. Фосфатные микроконкреции (в центре) на фоне карбонатно-глинистой основной ткани. Обр. М-1, без анализатора
ем дисперсного карбоната (обр. И-2).
Трудным (но почти неразрешимым для литолога) является вопрос о том, не являются ли некоторые разновидности горных пород не седимен-тационными, а конкрецоидными образованиями? Как известно [9, 14], конкрецоиды широко распространены в природе, особенно в чернослан-цевык толщах с их обилием захороненного ОВ, и являются «кентаврами» — «нормальными» (стратиформными) по виду, но конкреционными — по составу [8]. Подозрение на конкрецоиды возникает в тех случаях, когда анализ породы показывает повышенное содержание явно карбонатного МпО (родохрозит, Мп-кальцит, кутнаго-рит?), Р2О5 (фосфат) или БеО (шамозит?), т. е. компонентов типично конкреционных аутигенно-диагенетичес-ких минералов. Таковы, например, кремнистые образцы В-2 (темно-серая сфера, ш= 2.5 см) и М-1 (темносерая шероховатая сфера, ш= 2.5 см) сильно карбонатный обр. И-2 (черная тонкослоистая сфера, ш= 3 см) и некоторые другие.
Гальки-композиты из аллювия представляют собой композицию нормальной породы с конкрецией или конкре-
цоидом, в разных соотношениях. Как оказалось, в них представлены как раз те породы, которые реже сохраняются в пляжевых гальках — преимущественно глинистые или карбонатные алевролиты. С этим субстратом сочетаются хорошо видные макроскопически более темные слойки — конкрецоиды или округлые включения-конкреции (рис. 6).
Эти темные образования имеют фосфат-шамозит-кремнистый состав, с переменными количествами карбоната и пирита. В некоторых гальках-композитах фосфата так много, что даже
Рис. 6. Контакт полевошпат-кварцевого песчаника в ядре гальки (сверху) и окружающего пелитоморфного фосфат-шамозит-кремнистого вещества конкреции. Обр. Ж-3, без анализатора
разбавляющее присутствие субстрата не мешает назвать породу фосфоритом — обр. Б-3 и отчасти Б-1.
Обр. Б-3, содержащий около 24 % фосфата и столько же шамозита, представляет собой полуокатанный обломок размером 3.5 х 3 см, в котором в светло-сером субстрате (глинистом алевролите) включены темные поля фосфатно-кремнистой конкреции, при соотношении «субстрат/конкреция» примерно 1:1. Под микроскопом видно, что конкреционные поля рассекаются септарными прожилками толщиной
1.0-1.5 мм и сложены чистым чешуйчатым шамозитом-2 (рис. 7).
Обр. Б-1, содержащий около 10 % фосфата и около 23 % шамозита, представляет собой полуокатанный обломок 6 х 2.3 см, в котором видны два слоя: темный (конк-рецоидный?) и светлый — субстрат. В шлифе субстрат (слой видимой мощностью 1.01.5 см) представлен известняковым алевролитом — мелкие кальцитовые зернышки в пелитоморфном карбонатном цементе. Конкрецоид (слой видимой мощностью
1.0—1.3 см) — темный (пигментированный ОВ) пелитоморфный, кремнисто-шамози-товый, с множеством фосфатизированных округлых включений микрофауны (фора-миниферы? радиолярии?) и пирита. По границе конкрецоида и субстрата проходит прожилок (частично выкрошенный), сло-
Рис. 7. Септарный прожилок, выполненный микрочешуйчатым хлоритом, на фоне пе-литоморфного фосфатно-кремнистого матрикса. Обр. Б-3, с анализатором
женный крупнокристаллическим хлоритом-2 и карбонатом-2.
Гальки-конкреции совершенно условно можно разделить по количеству карбоната—на практически бескарбо-натные, существенно кремнистые или шамозит-кремнистые; те же, но с присутствием до 5 % карбоната; и такие, где карбоната уже не меньше 10—15 %. Во всех них присутствует фосфат, и почти во всех — пирит (рис. 8). Под микроскопом все они показывают характерную для конкреций пелитоморфную (малокарбонатные) или микрокристаллическую (более карбонатные) структуру.
Постоянным элементом микроструктуры являются сферические остатки микрофауны (фораминифер и/ или радиолярий), выполненные первоначально (или замещенные позднее)
Рис. 8. Кристалл пирита с каймой тонковолокнистого халцедона в пелитоморфном ша-мозит-кремнистом матриксе. Обр. Ж-2, с анализатором
кремнеземом, фосфатом, пиритом или карбонатом (рис. 9а, 9б).
Иногда наблюдалась фосфатизация сфер микрофауны, но чаще фосфатизация распределена в виде бурых неправильных пятен. Широко развиты вторичные процессы — формирование альпийских прожилков с поздними генерациями минералов-конкреци-еобразователей (кварца-2, шамозита-2, карбоната-2, пирита-2) (рис. 10). Вполне допустимо и присутствие фосфа-
Рис. 9а. Раковинка микрофауны с кремнистой оболочкой, замещенная в центре фосфатным веществом, на фоне пелитоморф-ного шамозит-кремнистого матрикса. Обр. Б-2, без анализатора
Рис. 96. Карбонатные раковинки микрофауны на фоне пелитоморфного карбонат-ша-мозит-кремнистого матрикса. Обр. Г-1, без анализатора
. г.Тг '- ^ ~Т -Щ- ' ■ V; Аж. ■ д Ж- .
. V : ■ ' -V, ■ \ 'і
'.. ^ » д 1 ■ Г/- .
- А ь . \ 1 .' і' ■ ■ ’ .
V . ‘ ШІ^П
Рис. 9в. Округлая псевдоморфоза (?) мик-розернистого пирита, окруженная окисленной оболочкой (гидроксиды Бе) в пелитоморфном шамозит-карбонат-кремнистом матриксе. Обр. А-2, без анализатора
та-2, но нами он уверенно не диагностирован.
Как показывают анализы (табл. 1), среди малокарбонатных конкреций можно различать существенно кремнистые, почти без шамозита (обр. Г-2, К-2, П-2) и шамозит-кремнистые, обычно с повышенным содержанием фосфата (А-1, В-4, Д-2, Ж-2).
Например, обр. А-1, в котором содержится около 7 % фосфата и около 26 % шамозита, — это плоская темная галька 6 х 6 см с зеленоватыми включениями размером до 2 см.
В шлифе виден бурый пелитоморфный шамозит-кремнистый матрикс с обилием более светлых выделений халцедоновых
Рис. 10. Микротрещинки в кристалле пирита, выполненные тонковолокнистым халцедоном (а); зональный прожилок, выполненный микрочешуйчатым хлоритом-2 и карбонатом-2, на фоне микрозернистого кальцитового матрикса (б). Обр. Ж-2, с анализатором
псевдоморфоз по микрофауне, отчасти фосфатизированных. На краю шлифа — серповидное скопление (прожилок?) кристалликов пирита длиной 1.5 см и видимой толщиной 1—4 мм. Изолированные (от основного скопления кристаллы пирита-2 окружены халцедоновыми крустификацион-ными каймами). Имеется призматический минерал, напоминающий турмалин (?), вероятно, аутигенный. На дифрактограм-ме распознаются рефлексы кварца, шамозита и апатита.
Обр. Д-2, содержащий около 15 % фосфата и около 22 % шамозита, представляет собой оглаженный темный «палец», 7 х 1.5 см. В шлифе видна весьма однородная, пе-литоморфная шамозит-фосфат-кремнистая ткань, с очень редкими микровключениями пирита, вероятно, по былой микрофауне. На дифрактограмме распознаются рефлексы кварца, полевого шпата, шамозита и апатита.
В группе более карбонатных конкреций выделяется марганцовистый фосфорит, содержащий около 39 % фосфата — обр. В-3, представляющий собой половинку черной лепешки длиной 4, полушириной 2.5 и толщиной 2 см.
Под микроскопом видна основная ткань — зеленовато-бурая, пелитоморфная, шамозит-фосфат-кремнистая. На этом фоне располагаются изолированные или агрегированные микросферы (0.01—0.02 мм),
сложенные микрокристаллическим карбонатом, и агрегации черных пиритовых шариков (отчасти окисленных), очевидно, псевдоморфоз по карбонатной или кремневой микрофауне. Вся эта ткань рассекается многочисленными прожилками как минимум двух генераций, толщиной до 0.5 мм, сложенными кварцем-2 (в середине) и карбонатом-2 (у зальбандов), а наиболее поздние — и пиритом-2 (рис. 11). На диф-рактограмме распознаются рефлексы кварца, полевого шпата и апатита.
Обработка 9 силикатных анализов малокарбонатных конкреций группы III в «Литохимическом стандарте ЮК» [15] позволила выделить три кластера (средних составов) и один индивидуальный состав вне кластера (рис. 12, табл. 2).
Рис. 11. Две системы прожилков, выполненных микрозернистым кварцем и карбонатом, на фоне пелитоморфного шамозит-фос-фат-кремнистого матрикса. Обр. В-3, без анализатора (а), и с анализатором (б)
Кластер I представлен конкрециями, наиболее богатыми шамозитом и фосфатными минералами, а кл. 11а и ІІЬ — более бедными, и соответственно, более кремнистыми. Кроме того, эти конкреции гораздо более щелочные: модуль нормированной щелочности НКМ равен 0.25—0.30 против 0.04 в кластере I. Между собой конкреции в кл. Па и ПЬ различаются только по карбонатнос-ти — в кл. ПЬ около 5 % нормативного кальцита, а в кл. Па — меньше 1 %. Обр. Д-2 представляет наиболее фосфатную разновидность бескарбонагных конкреций, с содержанием шамозита, промежуточным между кластерами I и II.
В табл. 3 дан нормативный минеральный состав конкреций. Методика
Таблица 2
Средний химический состав шамозит-кремнистых конкреций
Компоненты и модули Кластеры Вне кластеров
I Па ПЬ Д-2
Миосилиты Нормосилиты Фосфатный миосилит
8і°2 65,59 83,50 80,15 59,86
Ті02 0,18 0,16 0,21 0,13
АІ2°3 7,07 4,13 4,58 7,28
БЄ203 4,25 1,45 1,60 1,32
БеО 8,12 3,72 2,28 7,10
МпО 0,27 0,04 0,11 0,160
]^О 2,11 0,68 0,78 1,89
СаО 3,71 0,87 3,39 9,61
№2О 0,20 0,44 0,80 0,32
К2О 0,10 0,60 0,60 0,34
Р2О5 2,47 0,37 0,50 6,87
ппп 5,39 3,06 4,32 4,43
Сумма 99,46 99,01 99,32 99,31
СО2 0,35 0,35 2,15 0,49
ГМ 0,30 0,11 0,11 0,27
ЖМ 1,74 1,21 0,83 1,16
НКМ 0,04 0,25 0,30 0,09
Число проб 3 2 3 1
і
*
'■ \ т
]Л] ч££ [Д] Ції'
Рис. 12. Модульная диаграмма для конкреций
расчетов (в которой ключевым моментом является расчет шамозита) была подробно описана в монографии [16]. Интересно полученное «на кончике пера» присутствие в конкрециях парагонита и двух фосфатных минералов —Б-апатита и Р-карбонат-апати-та (франколита), что нуждается в проверке. Остаток ппп (потерь при прокаливании), указанный для кластера II, объясняется отсутствием у нас данных о содержаниях СО2, Б и Сорг, которые входят в состав ппп.
Вопросы генезиса
Итак, как это ни странно, но В. Н. Соин по воле случая передал свои шарики как раз туда, куда надо — ибо именно в нашем институте в 1985 г. и был выделен самостоятельный тип конкреций — шамозитово-кремнистых [13]! Такие конкреции (их называли
обычно «глинисто-кремнистыми») еще в 1948 г. описал в юньягинской серии перми Печорского бассейна наш выдающийся литолог и литератор, узник Воркуты А. В. Македонов [5], а в 1977 г. в среднедевонской толще на Мал. Печоре — отметил наш наблюдательный литолог Э. С. Щербаков [7]; другие геологи находили их в разновозрастных толщах на Кольском полуострове [6], в Кузбассе [2], в Молдавии [4], и что в данном случае особенно примечательно — в юрской толще Кавказа [3].
Мы вторично столкнулись с этими необычными конкрециями, когда в 1981 г. начали работать в Лемвинской зоне на севере Урала (а до того, в 1972— 1973 гг. изучали геохимию её тектонического фрагмента — выделенного В. Н. Пучковым Мало-Печорского аллохтона в верховьях Печоры и Уньи). Нас поразило, что почти идентичные по составу конкреции были встречены в таких генетически и вещественно различных толщах, как среднедевонская на Мал. Печоре, Унье, Парноке (притоке Лемвы) и кечпельская — на Харуте и Колокольне [16].
Изучение более сотни образцов из собственных коллекций (сборы 1972, 1973, 1981, 1982, 1984 гг.) и обобщение материалов, которые удалось отыскать в литературе, привело нас к выводу о том, что фосфатсодержащие шамо-зитово-кремнистые конкреции являются литологическим индикатором «закамуфлированной» в осадке (выра-
Нормативный минеральный состав шамозит-кремнистых конкреций
Компоненты и модули Кластеры Вне кластеров
I На ПЬ Д-2
п 3 2 3
Кварц 55,9 76,2 71,1 49,7
Альбит 3,7 7,0 2,9
Ортоклаз 1,7
Парагонит 2,3
Мусковит 0,8 4,6 2,3 3,2
Шамозит 34,2 12,9 11,1 25,9
Апатит+франколит 6,5 0,9 1,2 18,1
Кальцит 0,1 0,8 4,9
Лейкоксен (рутил) (0,2) 0,2 0,3 0,2
Остаток ппп 0,7 0,4
Примечание: Средний состав шамозита:
0.8 А12О3 х 0.4 Бе20з х 1.8 БеО х 0.7 MgO х 2.1 БЮ2 х 4 Н2О Шамозит в обр. Д-2: А12О3 х 0.2 Бе20з х 2.1 БеО х Mg0 х 2.5 х х БЮ2 х 4Н2О
жение А. Г. Коссовской) пирокласти-ки основного состава [16, с. 218—219].
Мы пришли к выводу, что конкреции формируются вследствие разложения в осадке с обильным органическим веществом базальтовой или андезито-ба-зальтовой пирокластики. В результате гидролиза темноцветных железо-магне-зиальных минералов, акцессорного апатита и в особенности вулканического стекла — поровые воды в диагенезе насыщались ионами Бе2+, Mg2+, Мп2+,
Са2+, Б-, НРО42- , и в итоге формировались аутигенные шамозит (с характерной изоморфной примесью 2п), кварц (вероятно, вначале это был опал), железистые и марганцовистые карбонаты, фтор-карбонат-апатит. Энергичная микробиальная сульфат-редукция поставляла ионы 8-2, которые при наличии изобильного Бе2+ формировали пирит. Как отмечали Г. Н. Бровков и
А. Е. Могилев [1, с. 30], «...с переработкой мелкой пирокластики связано значительное усложнение состава конкреций ... за счет появления силикатов ... фосфатов, флюорита... ».
Почти постоянно отмечаемый в конкрециях альбит может быть как первичным (пирокластическим), так и скорее всего — аутигенным, возникшим при разложении более основного плагиоклаза. Сброшенный при этом Са мог формировать карбонат, так что степень карбонатности конкреций может, вероятно, отражать количество и основность былой плагиоклазовой пирокла-стики.
Наконец, о длительной геологической истории «Сочинских шариков», вещество которых первоначально образо-
Таблица 3 валось в юрских или меловых черносланцевых толщах, нам рассказывают многочисленные поздние прожилки, рассекающие матрикс. Часть из них — очень ранние, и могут квалифицироваться как септарные, образованные при синерезисе первоначально гелеобразного вещества конкреций (рис. 7), другие же — значительно более поздние, представляющие собою минеральные заполнения трещин растяжения, образовавшихся в катагенезе, очевидно, при наложении на уже литифицированные породы тектонических напряжений. Субпараллельная ориентировка таких прожилков отражает ориентировку стресса, а наличие по меньшей мере двух систем трещин-прожилков означает, что породы неоднократно подвергались стрессу, причем трещины-прожилки второй генерации были более мощными (рис. 11, а, б). Все прожилки имеют «альпийский» характер, т. е. выполнены поздними генерациями тех же самых минералов (кварц-2, хлорит-2, карбонат-2, пирит-2), которые присутствуют в пелитоморфном матриксе конкреций. Очевидно, что минеральное вещество было мобилизовано из матрикса и переотложено в трещинах, которые могут рассекать даже ранние кристаллы пирита (рис. 10, а); если при этом происходило постепенное приоткрывание трещины, то формировались зональные прожилки (рис. 10, б).
Выводы
1. Собранные В. Н. Соиным на сочинских пляжах красивые черные шарики-гальки являются в основном не чем иным, как известными в литературе [13, 16] фосфатсодержащими шамозитово-кремнистыми конкрециями или конкре-цоидами, с переменным количеством железистого карбоната и пирита. Похожие, но более светлые, тонкослоистые и/ или пятнистые гальки представляют собой либо нормальные кремнистые, карбонатно-кремнистые и обломочные осадочные породы (вмещающие для конкреций), либо могут быть продуктом окатывания обломков кремнистых и карбонатных конкрецоидов.
2. Очевидно, что гальки конкреционного состава образовались путем морской обработки аллювия рек, дренирующих южный склон Большого Кавказа. Здесь, в долинах горных рек на расстоянии 2 км от берега моря В. Н. Соиным найдены обломки-композиты, в которых наблюдаются конкреции и конкрецоиды, еще не полностью освобожденные от вмещающей породы.
3. Наиболее вероятными коренными источниками, породившими эти гальки, являются те черносланцевые горизонты юры и мела Большого Кавказа, в которых отмечен базальтовый вулканизм. Очевидно, что кроме излияний лав, происходили также эксплозии вулканического пепла, который захоро-нялся на морском дне, где быстро разлагался в обогащенных органическим веществом осадках, поставляя в поровые растворы химические компоненты для формирования диагенетических фосфатсодержащих шамозит-кремни-стых конкреций и конкрецоидов.
4. Состав некоторых из сочинских шариков представляет не только научный, но и практический интерес, поскольку они могут аттестоваться как фосфориты. Вероятно, есть смысл провести поиски коренных местонахождений таких фосфоритов на южном склоне Большого Кавказа. Они должны выглядеть в обнажениях как горизонты с темными кремнистыми включениями в глубоководных черносланцевых толщах. Кроме того, некоторые разновидности конкреций, вероятно, могут представить интерес и в качестве бедных карбонатных руд марганца.
Сердечно благодарим кандидатов наук Ю. С. Симакову за дифрактомет-рические анализы на рентгеновском дифрактометре ХКО-бООО, В. Ю. Лукина и И. В. Козыреву—за помощь при сканировании фотографий, а лаборантку Г. М. Белоликову — за повседневную работу с коллекциями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бровков Г. Н., Могилев А. Е. Некоторые особенности образования конкреций в вулканогенно-осадочных толщах // Литол. и полез. ископаемые, № 2. С. 147—155.
2. Ван А. В., Казанский Ю. П. Вулка-нокластический материал в осадках и осадочных породах. Новосибирск: Наука, 1985, 128 с. (Тр. Ин-та геол. и геофиз. СО АН СССР, № 614).
3. Гурешидзе Т. М., Рчеулешвили Н. Л., Розинова Е. Л. О шамозитовых конкрециях в юрских терригенных отложениях южного
склона Большого Кавказа // Сообщ. АН Груз. ССР, 1984. Т. 114, № 2. С. 353—356.
4. Жеру М. И. Глинистые образования Молдавии. Кишинев: Штиинца, 1978. 231 с.
5. Македонов А. В. Конкреции в угленосных отложениях как новый корреляционный признак // Мат-лы. Третьей геол. конф. Коми АССР. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1948. С. 92—125.
6. МележикВ. А., Предовский А. А. Геохимия раннепротерозойского литогенеза (на примере северо-востока Балтийского щита). Л.: Наука, 1982. 208 с.
7 Щербаков Э. С. Терригенный девон западного склона Северного Урала. Л.: Наука, 1977. 160 с.
8. Юдович Я. Э. Конкреции или буди-ны? // Народа. хоз-во Республики Коми, 1992, № 3. С. 528—542.
9. Юдович Я. Э. Опыт вещественно-генетической классификации конкреций и конкрецоидных пород: В порядке обсуждения // Литол. и полез. ископаемые, 1980. № 4. С. 110—123
10. Юдович Я. Э. Региональная геохимия осадочных толщ. Л.: Наука, 1981. 276 с.
11. Юдович Я. Томская гастроль-2 // Вестник Ин-та геологии КомиНЦ УрО РАН, 2004. № 12 (120). С. 30—31.
12. Юдович Я. Э. Феномен Шулеповой // Анна Николаевна Шулепова. Сыктывкар: Геопринт, 2005. С. 20—28.
13. Юдович Я. Э. Фосфатсодержащие силикатно-кремнистые конкреции в терри-генных толщах // Постседиментационное минералообразование в осадочных формациях: Сб. тр. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1985. С. 118—123.
14. Юдович Я. Э., Беляев А. А., Кет-рис М. П. Геохимия и рудогенез черносланцевых формаций Пай-Хоя. СПб: Наука, 1998. 366 с.
15. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Основы литохимии. СПб: Наука, 2000. 479 с.
16. Юдович Я. Э., Шишкин М. А., Лютиков Н. В. и др. Геохимия и рудогенез черных сланцев Лемвинской зоны Севера Урала. Сыктывкар: Пролог, 1998. 340 с.
ПETРOЛOГO-ГEOДИHAMИЧECKAЯ MOДEЛЬ THMAHO-CEBEPOyPAMKOfO PENOHA
В статье рассматривается вариант геологической истории Урала на основе анализа и синтеза данных по полярной и приполярной его части, включая фундамент Печорской плиты (ПП). В последние годы появилось большое количество новых прецизионных аналитических данных по магматическим проявлениям региона. Особенно это касается абсолютного датирования доуральских магматитов. Эти данные, а также основанные на них геодинамические интерпретации широко известны и обсуждались во многих работах. Мы не ставим целью обсуждение этих построений, так же как и им предшествовавших, поэтому ниже отсутствуют ссылки на многочисленные работы В. Н. Пучкова, В. В. Юдина, С. Н. Иванова, К. С. Иванова, С. В. Руженцева, С. Г. Самыгина,
A. А. Соболевой, В. А. Андреичева,
B. А. Душина, Р. Г. Язевой, В. В. Бочкарева, М. А. Шишкина и многих других исследователей, перечисление которых заняло бы большую часть публикации. Здесь предлагается предварительный собственный анализ имеющихся на сегодня данных в виде петро-лого-геодинамической модели регио-
Д. г.-м. н. Д. Н. Ремизов
kirul@rol.ru
на, охватывающей период истории Урала, доступный для исследования, за исключением посторогенной стадии его развития (см. рисунок). Представляемая модель не является окончательной или в достаточной мере детальной; предполагается, что она может служить главным образом для выявления несоответствий в имеющихся данных и формулировке актуальных проблем геологии Урала.
ДОУРАЛЬСКИЙ ЭТАП
РАЗВИТИЯ РЕГИОНА
Доуральский этап охватывает возрастной интервал с позднего рифея до раннего (среднего?) кембрия. Горные породы региона сформированы не ранее 800 (750) млн лет. Этот вывод базируется на основе анализа осадконакоп-ления в объеме доступных для наблюдения доордовикских толщ Центрально-Уральского поднятия (ЦУП). В современной интерпретации возрастной интервал формирования доордовикских толщ ЦУП составляет максимально 2 млрд лет, минимально — 1100 млн лет. До нижнего ордовика не описаны существенные перерывы в осадкона-
коплении и отсутствуют угловые несогласия. Общая мощность доордовикских отложений составляет максимально 8700 м, что дает скорость осадконакоп-ления минимум — 435, максимум — 791 см/млн лет. Если сделать поправку на неизвестную нижнюю границу няр-тинского комплекса, уплотнение осадков в ходе метаморфизма, возможные перерывы в осадконакоплении и удвоить мощность доордовикских отложений, то и тогда мы получим среднюю скорость осадконакопления менее 20 м/млн лет. Такая скорость может характеризовать только внутриплитный режим, и то — в угнетенном состоянии. Между тем состав осадков соответствует скорее пассивной континентальной окраине, а в лаптопайское время происходило отчетливое турбидитное осад-конакопление, что и привело В. Н. Пучкова к выводу о существовании байкальской молассы. Если взять минимальную, видимо, величину скорости осадконакопления на пассивной окраине в 50 м/млн лет ([1]; наши расчеты по данным [2]) и исключить из расчетов лоптапайскую молассу, то время, за которое мог сформироваться ран-Продолжение на стр. 20
