|
"""""""~-~-~-~"~&~"~-~-~-~"""""""
Кремни
- тонкозернистые скрытокристаллические конкреции
кремнезёма сложного состава, характерные для осадочных, преимущественно
известковых пород и состоящие из микроскопических зерен кварца,
халцедона, кристобалита, опала. Обычно содержат примеси гётита, гематита,
глинистых минералов и органических соединений, придающие им
всевозможные расцветки. Чёрные кремни обязаны своей окраской
незначительным органическим примесям, обычно они обогащены гумусовым
или углеводородным веществом, иногда устанавливается присутствие примесей
органических соединений урана. Рисунок бывает обусловлен как текстурой самого
кремня, так и вторичными диффузионными процессами миграции и отложения
тонкодисперсных примесных минералов в неоднородно-пористой среде
кремня.
История исследования стяжений кремня начинается с работ
М.В. Ломоносова. К началу XX в. было опубликовано
много работ, посвящённых описанию кремня и содержащих представления
относительно его генезиса. Среди них - исследования Г.А. Радкевича
(1889), считавшего доказанным органогенное происхождение
кремнекислоты, перешедшей затем в раствор и переотложенной в виде
кремня. В 1953 г. H.М. Страхов высказал предположение о том, что процесс
обособления кремнезёма в конкреции контролируется величиной pH в поровом
растворе осадка. В участках с высокими pH происходит растворение кремнезёма
и осаждение карбоната кальция , а в участках с пониженными значениями
pH растворяется карбонат кальция и осаждается кремнезём. Именно в
участках с пониженными значениями pH порового раствора образуются
конкреции.
Обычно
конкреции кремня тяготеют к определенным литологическим горизонтам, а
местами бывают столь многочисленны, что сливаются в одно целое,
образуя участки непрерывных кремневых пластов [6]. Характерна избирательность
замещения кремнями участков породы с определенным строением (составом,
плотностью, пористостью и тд). Присутствие в известняке глинистого вещества мешает
окремнению [11], а неравномерности распределения глинистых примесей
сказываются на форме конкреций. Часто можно наблюдать избирательное замещение кремнем
органических остатков. Это могут быть как отдельные раковины древних моллюсков,
так и многометровые участки известняков с колониальными кораллами,
мшанками, скоплениями фузулин и др.
Иногда кремневые конкреции содержат
внутри себя полости, стенки которых инкрустированы кварцем,
халцедоном или агатом. Характерно, что в таких случаях внутреннее
строение конкреции и характер полости в ней часто приобретают немалое
сходство с литофизами эффузивных пород [8], [9].
С поверхности
кремень бывает покрыт участками
белого налёта или белой рыхлой коркой, т.наз. "патиной".
Она особенно характерна для кремневых конкреций и осколков кремня,
находимых не в коренном залегании, а переотложенных
в россыпях или находимых в рыхлых слоях аллювиально-делювиальных
осадков. Патина содержит опал и кристобалит, формируясь в тонком
поверхностном слое кремня и внутри него вдоль трещин при его
выветривании в условиях длительной дегидратации. Наряду с
этим внешний слой многих кремневых конкреций в коренном
залегании бывает белёсым, более рыхлым, иногда мягким. Белая
пористая поверхностная корка как внешний слой очень характерна для
подавляющего большинства кремневых конкреций Подмосковья, иногда
этот пористо-рыхлый слой утолщён и заходит вглубь конкреции, а в
некоторых случаях тем же материалом сложена внутренняя часть
конкреции (рыхлое ядро). Бывает, что среди плотных кремней
попадаются более рыхлые и белёсые, целиком состоящие из такого
материала, и их называют "недозревший кремень". Такая
сингенетичная самому кремню внешняя корка состоит из вторичных
силикатов, образовавшихся в процессе окремнения (глинистые минералы
и минералы группы палыгорскита) в смеси с рыхлыми массами кремнезёма
(опала, кристобалита, тридимита, халцедона и развивающегося по ним кварца),
и лишь изредка с карбонатами, иногда в виде реликтов слабо окремнённого
известняка. Вероятно, что она формируется как промежуточный реакционный слой при
растворении и замещении известняка в процессе формирования кремневых конкреций.
Но в иных случаях и наоборот, - при выветривании кремней, при их выщелачивании
и разрушении: тогда состав её несколько иной, хотя визуально то и
другое очень схоже. Подобное характерно и для агатов, и это один из
выразительных примеров конвергентного признака.
В кремнёвых стяжениях
нередко присутствует замещённая кремнезёмом ископаемая фауна
и растительные остатки, часто наблюдаются также ксенолиты известняка,
захваченного конкрецией в ходе процесса окремнения.
Повсеместно кремни
тяготеют к карбонатным комплексам, слагающим интракратонные
отрицательные структуры Русской
платформы - Московскую синеклизу, Днепровско-Донецкую впадину (синеклизу),
северо-восточный сегмент Польско-Литовской синеклизы, Брестскую
впадину и другие структуры, что объясняется литологами близко синхронным
осаждением кремнистого и карбонатного осадка в фанерозойско-мезозойскую эпоху осадконакопления.
Щелочной характер
иловых вод карбонатолитов приводит к максимальной степени стягивания
и концентрации кремнезема, который становится химически подвижным,
скелетные остатки и даже кварцевые зёрна растворяются, и вещество
может диффундировать через пористый и водонасыщенный осадок к
центрам стягивания, где оно снова выпадает в твердую фазу, наращивая
массу и объем первоначального зародышевого зерна. Такими центрами
чаще всего становятся микроучастки осадка с низкими рН, например у
трупов организмов и других скоплений органического вещества,
разложение которого генерирует органические кислоты и Н2СО3.
Выпадение кремнезёма в твёрдую фазу на конкреции снижает
насыщенность окружающих её иловых вод кремнезёмом, и сюда снова
подтягиваются ионы кремнезёма. Так может продолжаться до тех пор,
пока существует градиент концентраций между приконкреционными водами
и далеким окружением и пока осадок проницаем для диффузного
перемещения вещества. Процесс стягивания кремнезема, вероятно, начинается еще
в стадию сингенеза, или гальмиролиза, продолжается в диагенезе и
катагенезе. При этом начинают действовать не только разница
концентраций, но и закон действия масс: опередившие в росте
конкреции затем будут наращиваться с большей скоростью, чем мелкие,
которые могут даже растворяться, чтобы надстроить своим кремнезёмом
более крупную конкрецию. По мере замедления роста приводятся в
действие все более тонкие механизмы, например различие
растворимостей разных форм кремнезёма: растворяются менее
упорядоченные, по отношению к которым иловый раствор недонасыщен, а
выпадает кремнезем в более упорядоченной форме (халцедон, кварц), по
отношению к которой он пересыщен [Фролов В.Т, 1992].
На территории
Москвы и Московской области кремень встречается не повсеместно, но в
ряде мест очень часто и в больших количествах, коренные залежи
связаны с каменноугольными карбонатными отложениями. Проявления кремней
приурочены к карбонатным породам подольского и каширского горизонтов
московского яруса (среднекаменноугольным) и гжельского яруса (верхиекаменноугольным).
Наиболее интересны кремни, развитые среди среднекаменноугольных
пород в районе городов Москвы, Ржева, Зубцова, Коломны, Озеры,
Касимова, а также среди верхнекаменноугольных отложений во
Владимирской области (у деревень Алферово, Добрятино). Кремни
наблюдаются в виде конкреций или линзовидных прослоев в известняках,
мергелях и доломитах. Часто конкреции вытянуты непрерывной
цепочкой в направлении слоистости вмещающих пород и слагают целые
горизонты (месторождения Горское, Алферовское, Добрятинское),
мощность таких горизонтов в среднем 0,3 м. Кремни образуют горизонты
конкреций и пластовые залежи в карбонатных породах, обособленные
конкреции в каменноугольных глинах, прерывистые слои из конкреций в
известняках, обнажающихся в известняковых карьерах и местами в
береговых обрывах рек и оврагов. Горское месторождение близ города
Озеры имеет три горизонта красноватых, серых, буроватых и коричневых
кремней мощностью до 40 см. Форма конкреций кремня разнообразна,
размеры от нескольких сантиметров до метра и более (Озёры). Встречается
тонко-пластовой чёрный кремень (Голутвинский карьер, карьер у дер. Дракино
и др.). Кремень в изобилии находился в материале, извлекаемом при проходке
метро: известны кремни и в черте Москвы около станций метро Университет и
Проспект Вернадского, где они залегают на глубинах более 50 м.
Любителям цветных камней темноокрашенные кремни известны по отвалам
горных пород, образовавшимся при строительстве подземных
коммуникаций метрополитена.
Особо интересно для поисков
коллекционного и поделочного рисунчатого кремня побережье Оки
в районах городов Коломны, Озёр, Касимова, Серпухова. Прекрасные кремни здесь приурочены
к отложениям подольского горизонта. Голутвинское проявление расположено на
правом берегу Оки в 5 км. вверх по течению от Щуровского комбината. В
карьере обнажается горизонт кремней мощностью до 1 м. Кремни
массивные, длина отдельных желваков, имеющих эллипсоидальную форму,
до 0,8-1 м. Преобладающий цвет камня светло-серый, реже отмечаются
бурые, жёлтые, красные различных оттенков и меняющейся густоты
цвета.
Заслуживает внимания большой карьер левобережья Оки у дер.
Дракино (= Калиновские выселки, близ г.Тарусы),
в котором разрабатывают известняки и глины серпуховского
яруса нижнего карбона. Известняк белый, с прослоями
многочисленных окремнённых фузулин; с конкрециями и пропластками
серых и коричневых полосчатых, а также чёрных кремней,
в которых изредка можно встретить жеоды кварца и аметиста. А
палыгорскитовая сланцеватая тёмная глина содержит много ажурных
кварцевых конкреций со щётками мелких кристаллов внутри и
с пиритом.
Благодаря устойчивости к процессам
выветривания кремни накапливаются в рыхлых приповерхностных
образованиях (в почве, корах выветривания, ледниковых моренах,
речном аллювии). Поэтому так распространены ледниковые
валуны и
обломки кремней в песчаных и галечниковых моренных отложениях и аллювнально-делювиальные.
Красивые кремни во множестве находимы во флювиогляциальных
отложениях на Дмитровском карьере,
находящемся на Клинско-Дмитровском валу в 40-50 км к С-В от Москвы. Кремни
можно встретить в отложениях ледниковой морены, в аллювии рек, на
вспаханной почве или просёлочной дороге. Аллювиальные (русловые и
террасовые отложения) и делювиальные россыпи кремней протягиваются
на многие десятки километров в долине Волги (выше по течению от г.
Твери) и в среднем течении Оки; делювиальные россыпи кремней
встречаются в пределах широкой широтной полосы южнее столицы.
Особенно много кремней в оврагах и на склонах небольших рек.
Большинство подмосковных
кремней имеет серый и коричневый цвет, но в некоторых местах, куда и
устремляются коллекционеры и которые хорошо охарактеризованы в книге
Г.П. Воларовича [5]. Кремни отличаются в каждом месте и цветом и
рисунком (чередование белых и коричневых полос в кремнях под
Дмитровом, пятнистые брекчиевидные кремни Ратовки, состоящие из
желтых и синих полос и пятен кремни Гжели и т.д.) [10].
Небольшие округлые
конкреции кремня, часто полые с кварцем, приурочены к светлым
бентонитовым глинам верхнего карбона, ассоциированным с батскими корами
выветривания (Кудиновская толща)[11]. Они
чрезвычайно интересны в генетическом плане и часто представляют
собой весьма привлекательный коллекционный материал.
Огнеупорные белые глины встречаются на востоке области, добываются с
14 века в районе Гжели; крупное месторождение - Кудиновское
близ города Электроугли.
Текстурный рисунок и вся красота кремня выявляются
при раскалывании и распиливании конкреций.
Среди кремней Подмосковья попадаются экземпляры, по красоте рисунка
и изысканности расцветок не уступающие лучшим сортам уральских яшм.
Плотный однородный рисунчатый кремень используют в
декоративно-прикладном искусстве и в ювелирном
деле.
Кремни очень разнообразны по форме, рисунку, составу. Бывают
существенно кварцевые, кварцево-халцедоновые, опал -кристобалит-лютецин (моганит)-халцедоновые
кремни. Часто встречаются и почти мономинеральные халцедоновые (такие
кремнистые тела можно рассматривать и как разновидность халцедона).
Кремень устойчив, хорошо сохраняется при выветривании и нередко
образует россыпи на поверхности карбонатных пород. Часто встречается
в моренных песках и суглинках, на пашнях, среди речной гальки по
берегам р. Москвы вдоль реки Оки.
На рис.1 показан фрагмент пласта чёрного кремня с жеодой, где на
стенках полости - выклинивающиеся по своим краям линзовидные щётки
кристаллов светлого аметиста и мелкие призматические с
ромбоэдрическими головками кристаллы кальцита. Образование полостей
в этих кремнях было связано с частичным или полным растворением
заключавшихся в них карбонатных ксенолитов.
Рис.1. Зарисовка фрагмента пласта
чёрного кремня с жеодой,
инкрустированной линзовидно выклинивающимися к краям друзовыми
корками светлого аметиста в нижней части, и удлинённо-призматическими
с ромбоэдрическими головками кристаллами кальцита сверху, на основании из зернистого кальцита
и фрагментов перекристаллизованного известняка.
Карьер у дер. Калиновские выселки близ г. Серпухов. Рисунок тушью: © В.Слётов
О признаках
принципиального различия полосчатых кремней и агатов
Если минерал (как минеральный вид) характеризуется прежде всего хим.составом и
кристаллической структурой, то надминеральные образования, - агрегаты
и малые минеральные тела - структурой и текстурой агрегата. Взглянув
с этих позиций, увидим, что агаты (в строгом понимании термина)
отличаются концентрически-зональной полосчатой текстурой при
параллельно-волокнистой структуре, так как слои агата образованы
генерациями тесных срастаний сферолитов халцедона и кристаллов кварца в стадии
геометрического отбора и после неё. Эта структура хорошо видна не только
под микроскопом, но и напросвет в тонких пластинах в перпендикулярных
слоистости срезах, иногда наблюдается на сколах. Кремни же, в отличие от
агатов, имеют сплошную тонкозернистую структуру, а текстуры у них
диффузионные и весьма многообразны, преобладают массивные и диффузионно-полосчатые.
В отличие от привязанной к поверхности нарастания концентрически-зональной
слоистости агатов, полосы в рисунке кремней имеют произвольную ориентировку
относительно границ агрегата в целом, непостоянной толщины, прерывисты либо
расположены локальными группами. Кремни и яшмы по текстурно-структурным
признакам идентичны, поэтому различия между ними базируются на
генетических либо геммологических критериях.
Кремни являются одним из
наиболее древних полезных ископаемых, когда-либо добывавшихся и
использовавшихся человеком. С древнейших
времён кремень использовали для добывания огня, древний человек
применял кремень для изготовления оружия и бытовых предметов (наконечники
стрел, кремнёвые ножи). "В жестокой борьбе за
жизнь, вынужденный добывать себе пищу охотой и защищаться от диких
зверей, человек нашел в кремне замечательный материал",
- писал акад. А.Е.Ферсман. В средние века с помощью кремня
получали огонь путём высекания искр на трут с помощью двух кусков кремня,
или одного куска кремня и куска другого материала (кремень-пирит,
кремень-сталь). Кремень использовался в оружейном деле
в колесцовых и ударных кремнёвых замках. Основные
области применения кремней сегодня - это футеровка мельниц для
керамической шихты, отощающая добавка при производстве тонкой
керамики, абразивные материалы; ведутся эксперименты по
использованию кремней как модификаторов полиэтиленов при производстве
металло-полимериых (композитных) материалов. За последние десятилетия
возрос также интерес к кремням, обладающим биологической активностью
и обладающим в силу этого способностью улучшать потребительские свойства
воды -изучаются биологически активные кремни, образующие геологическую систему с бактериями, среди
которых особое место занимают почвенные бактерии актиномицеты (стрептомицеты) -
продуценты ряда биологически активных веществ. По данным И.Ф. Вольфсона,
применение водных настоев кремней в медицине повышает эффективность
профилактики и лечения онкологических заболеваний, активизирует систему
антиоксидантной защиты, повышает резистентность организма человека в
условиях внешнего радиационного воздействия, предотвращает
накопление и снижает уровень радионуклидов в организме [13]. Ещё
М.В.Ломоносов отмечал, что кремень "имеет разные цветы", а по
определению Т.Б. Здорик, этому "краеугольному камню истории" за его
заслуги перед человеком принадлежит почётное место в
минералогических коллекциях.
-------------------------------
Литература
• 1.
Петрографический словарь. М.: Недра, 1981.
• 2. Годовиков А. А.,
Степанов В. И. Формы нахождения минералов.
М.: "Экост", 2002.
• 3. Слётов В.А.
К онтогении жеод кремнезёма из каменноугольных
отложений Подмосковья. В сб. Очерки по
генетической минералогии. М.,"Наука", 1976
• 5.
Воларович Г.П. Цветные камни Подмосковья. М.: "Недра", 1991, 208
с.
• 6. Слетов В. А.
Морфология кремнистых тел в карбонатных породах
Подмосковья и их генезис. В сб. "Новые данные о
минералах СССР". 1977,.26, с.112 -119
• 7. Поспелов Г. Л.
О природе границ метасоматических тел и роли
гидротермального промачиваиня при их образовании.
В кн.: физико-химические проблемы образования
горных пород и руд, изд-во АН СССР, 1963.
• 8. Поспелов Г. Л.
Парадоксы, геолого-физическая сущность и
механизмы метасоматоза. Новосибирск,"Наука",
1973.
• 9. Слётов В. А.
К онтогении конкреций и жеод кремнезема из
Подмосковья.
Интернет - публикация
• 10. Фекличев
В.Г. Минералогическое разнообразие Подмосковья. - Среди минералов
(альманах). М.: 1998, с. 103-112
• 11. Новиков
И.А. Батские коры выветривания московской области. М: Реал Тайм,
2011.
• 12.
Фролов В.Т. Литология. Кн.1: Учебное пособие. - M.: Изд-во
МГУ, 1992, 336 с. (см. О
генезисе силицитов и путях образования кремнёвых конкреций)
• 13.
Вольфсон И.Ф.,
Зенова Г.М. Бактериальный комплекс высококремнистых желваковых
пород. // Роль минералогических исследований
в решении экологических проблем. Материалы к Годичному собранию ВМО,
28-30 мая 2002 г. М.: Изд. ВИМС МПР. 2002 г., с 40-42.
|
|
|
Кремень,
шаровидная конкреция 16 см. Полированный
срез. Пески, Подмосковье. Находка
1970-х. гг. Фото:© В.А.Слётов
Кремневая конкреция с диффузионной
текстурой, подчёркнутой пигментирующими примесями гематита, гётита и пирита. Полированый срез,
20 см. Пески, Московская обл. Фото: © В.Слётов
Кремень. Видны участки разной
плотности, с различной степенью окремнения и
примесной окраской. Полированный срез 20 см.
Пески, Московская обл. Фото:© В.Слётов
Кремень. Конкреция в форме
привидения. По периметру среза видны следы выветривания поверхности,
разрушение слоёв происходило неравномерно, в зависимости от их
плотности/пористости, как и вторичное прокрашивание примесями. 18х10
см. Пески, Московская обл. Фото:© В.Слётов
Кремень. Конкреция с диффузионной
текстурой и окраской, обусловленной тонкими примесями гётита,
гематита, пирита. 10 см. Пески, Московская обл. Фото: © В.Слётов
Кремень. Конкреция неоднородной структуры с диффузионной
текстурой. 15 см. Пески, Московская обл. Фото: © В.Слётов
Кремнёвая конкреция 8 см. С
пустотами, стенки пустот покрыты кристаллами кварца. Гжель, Подмосковье. Фото: © В.Слётов
Кремень, конкреция 3 см. из известняков.
С шарообразным обособлением во внутренней полости (поверхностное
натяжение исходного геля), и кристаллами позднего кварца. Видны
также трещины усыхания во внешней светлой корке. Гжель, Московская
обл. Фото: © В. Слётов
Кремень, двойная конкреция с ядрами
усадки и кварцем внутри. 6 см. Гжель, Московская обл. Фото: ©
В. Слётов
Кремень, зональная конкреция с
радиальными трещинами усадки. 4 см. Гжель, Московская обл.
Фото: © В. Слётов
Кремень, конкреция 4 см. С внутренней полостью, содержащей тяготеющий к её нижней донной части
"минералогический отстойник" (продукт раскристаллизации коллоидного кремнезёма?) и пустотку над ним, выстланную кристаллами кварца.
Гжель, Московская обл. Фото: © В. Слётов
Кремень, конкреция 4.5 см. Полированный срез. Гжель,
Московская обл. Фото: © В. Слётов
Небольшие (3-7 см) стяжения кремня из
монтмориллонитовых глин верхнего карбона, добытые в 1990-2000-е гг.
в ныне не существующем глиняном карьере у ст. Электроугли Моск. обл.
Огнеупорные белые глины встречаются на востоке области, добываются с
14 века в районе Гжели и близ города Электроугли.
Пластовой чёрный кремень из
фузулинового известняка, штуф 15 х 8см. С линзовидной, выклинивающейся
по краям, друзовой коркой аметиста на нижней стенке и коркой удлинённо-призматических
с ромбоэдрическими головками кристаллов кальцита на основании из зернистого кальцита
и фрагментов перекристаллизованного известняка. Предположительно,
полость возникла за счёт выщелачивания ксенолита известняка в
кремне. Пласт чёрного кремня обнажался в стенках верхнего уступа
большого карьера Калиновские выселки. Карьер находится в 5 км к З от
г. Серпухов, на окраине одноименной деревни, за дер. Дракино, в 1,5
км севернее шоссе Серпухов-Протвино. В карьере обнажаются стещевский
и протвинский горизонты серпуховского яруса нижнего карбона. Пласт
чёрного кремня прослеживался на десятки метров, местами выклинивался сменяясь обособленными
крупными стяжениями, содержал в себе немногочисленные пустоты с кварцем и аметистом (было
обнаружено более 10). Находка 1974 г. Карьер у дер. Калиновские
выселки до недавнего времени
продолжал работать, но сейчас добыча в нём бентонитовых глин прекращена,
карьер полностью затоплен, и действующих карьеров с нижним карбоном в
Московской обл. больше не осталось. Фото: © В.Слётов
|
|
