Химизм кремнезема силицитов Лесного проявления

Проявление «Лесное», находящееся в зоне Шартымского разлома, на Южной окраине г. Миасса, представляет собой хаотичное холмообразное скопление глыб серо-зеленых до темно-зеленых яшмовидных пород, что достаточно характерно для зон меланжа в области ГУР. Данные породы – крепкие, стойкие к выветриванию, имеют хорошую блочность (блоки размером до 2 м), визуально, при изучении поверхности глыб, наблюдается пятнистое распределение зеленой окраски разных оттенков. Возможно, именно это проявление «зеленоватых яшм» указывал в своих трудах А.Е. Ферсман, характеризуя яшмовые породы окрестностей Миасса.

Из глыб с пятнистым распределением окраски были отобраны образцы пород (1-й тип – с преобладанием серой окраски, 2-й тип – темно-зеленой) для проведения исследования. Необходимо отметить, что на проявлении выявлено 2 типа яшмовидных пород (предварительная типизация проведена визуально по окраске в возможных технологических целях): серо-зеленые и темно-зеленые. Выделение данных типов имеет некоторую условность, так как между ними возможны переходы, однако необходимо по причине наибольшей ценности участков темно-зеленой яшмовидной породы.

Результаты макро- и микроскопического описания образцов выделенных типов яшмовидных пород (и полученных из них шлифов) приводится ниже.

Образец КИ-11-6 (линейный размер 70х50х25 мм) характеризует первый тип яшмовидной породы. Порода серовато-зеленой окраски, плотная, массивная с раковистым изломом, с массивной, местами полосчатой текстурой, тонкозернистой до криптозернистой структурой, относится к кремнистым породам. Отдельные индивиды породообразующих минералов ни на глаз, ни в лупу неразличимы. Имеется трещиноватость: трещины достаточно крупные, идут через весь образец, также в срезе наблюдается сеть ветвистых трещинок. Наличие трещиноватости возможно будет иметь негативное значение при использовании данной разновидности в качестве декоративного материала. Наблюдается пятнистость, проявляющаяся в виде наличия отдельных участков (пятен) сложной морфологии и окраски в сероватых тонах. Кроме того, сероватая окраска появляется вдоль некоторых трещинок.

Образец КИ-11-61 (линейный размер 75х55х35 мм) характеризует второй тип яшмовидной породы. Порода темно-зеленой насыщенной окраски, плотная, массивная с раковистым изломом, с преобладающей массивной, участками пятнистой текстурой, тонкозернистой до криптозернистой структурой, относится к ряду кремнистых пород. Отдельные индивиды породообразующих минералов, как и в первом случае, ни на глаз, ни в лупу неразличимы, что в целом характерно для яшмовых пород. Имеются залеченные трещины, число которых относительно невелико. Наличие залеченной трещиноватости может рассматриваться как позитивный фактор, определяя декоративность яшмовидной породы. Наблюдается характерная пятнистость, проявляющаяся в виде наличия отдельных участков (пятен) сложной морфологии как более темной (темно-зеленой), так и более светло-зеленой окраски. Данная яшмовидная порода по окраске, текстурно-структурным особенностям, минеральному составу (что будет показано ниже), особенностям локализации (в зоне меланжа) обнаруживает сходство со знаменитыми шалимовской (мулдакаевской) и саитовской яшмами, проявления которых локализованы также в зоне ГУР к югу и северу от рассматриваемого проявления соответственно.

Рассмотрим подробно минералогические особенности данных типов яшмовидной породы (исследования проводились ввиду микрозернистости яшмы оптическим методом с применением поляризационного микроскопа и бинокулярного микроскопа МБС-10).

Кварц – является основным породообразующим минералом для данной породы в целом. Выявлены предварительно по морфологическим особенностям 2 основные генерации кварца: ранний кварц-I (породообразующий) и поздний кварц-II (жильный).

Кварц-I формирует основную массу породы, представлен субизометричными, иногда угловатыми и вытянутыми зернами размером до 0.005 мм. В шлифе легко отличается от других минералов по одноосности и оптически положительному знаку, при относительно низком двупреломлении равном 0.009. Показатели преломления кварца равны Ne = 1.553 и n₀ = 1.544. Цвет серовато-белый до насыщенного серого в некоторых индивидах (при введенном анализаторе). Блеск стеклянный. Кварц-II представлен достаточно крупными по сравнению с кварцем-I размерами индивидов, достигающими 0.02 мм и более, однозначно более поздний, чем кварц-I, формирует секущие породу жилки. Составляет порядка 25-30 % породы. Цвет более светлых оттенков, чем у индивидов кварца-I. При большом увеличении в данном кварце видны газово-жидкие включения, они часто расположены рядами, образуют скопления и при малом увеличении кажутся мутью.

Поверхности между индивидами кварца часто сложные, индукционные, некоторые грани идиоморфные. Кварц-II образует жилки альпийского типа среди агрегата, сложенного более тонкозернистым первичным кварцем. Геометрический отбор в таких жилках отчетливо не проявлен. Кварц-II имеет индукционные поверхности одновременного роста с индивидами эпидота-II. Размер индивидов эпидота сопоставим с размерами ассоциирующих с ним индивидов кварца.

Жила альпийского типа – жила, минеральный состав которой тесно связан с составом вмещающих горных пород (Геологический, 1973). Очевидно, что данное определение, констатирующее тесную связь состава жильного заполнения и вмещающих пород, является принципиальным и принимается многими исследователями. Выводы относительно происхождения жил альпийского типа, согласующиеся со взглядами Кенигсбергера, Ниггли, Вернадского, Ферсмана и других известных исследователей, можно трансформировать в «принцип жил альпийского типа», относящийся к соответствию минерального состава вмещающих горных пород и жильного заполнения. В данном случае геологическая наука получает действенный инструмент для анализа закономерностей минералообразования в земной коре (Попов, 1994).

По образному выражению Г.Н. Вертушкова "Нет ни одной метаморфической породы в складчатой области без жил альпийского типа" (Вертушков, 1948). Наши исследования, даже на примере того небольшого и случайного числа образцов рабочей коллекции, всецело подтверждают этот тезис. По крайней мере, применительно к зеленокаменно измененным яшмовидным породам.

В жилах альпийского типа встречаются практически все минералы (от класса самородных до фосфатов) и нет никакого запрета на какие либо минералы, поскольку природа не давала такого повода (Попов, 1994). Встреченные нами при изучении образцов пород, претерпевших «зеленокаменные изменения», минералы – эпидот, сфен относятся к типичным, наиболее распространенным минералам жил альпийского типа.

Более всего, как и изученные в Альпах в начале 20 века Кенигсбергером жилы, жилки в яшмовидных породах проявления «Лесное» относятся к эпидот-амфиболитовой фации метаморфизма. Однако ясно, что четких границ между региональным, локальным метаморфизмом и метасоматозом не существует. Более того, основным механизмом роста минералов при метаморфизме является метасоматический. Давно замечено, что на территориях с «простыми» однотипными жилами отмечаются простые метасоматиты (метаморфиты) (Попов, 1994). В нашем случае в отношении яшмовидных пород проявления «Лесное» можно сказать об относительно простом характере жилок альпийского типа биминерального состава (эпидот-кварцевый и сфен-кварцевый). На данный момент установлено две разновидности альпийских жил. Такой минеральный состав связан с тем, что в конкретных участках системы установилось пересыщение в одном случае по отношению к эпидоту, в другом по отношению к сфену.

Рассматриваемый нами пример альпийских жилок в яшмовидной породе проявления «Лесное» является примером действия «Закона синхронного образования…», формулировка которого предполагает (Попов, 1994): «если в блоке земной коры (т.е. крупном минеральном теле) происходит тепломассоперенос, то возникают тела метасоматитов и тела заполнения полостей соответственно PTX-условиям минералообразования конкретного отрезка времени (минеральной формации). Тела заполнения полостей в этой формулировке удовлетворяют принципу образования жил альпийского типа».

Изучение альпийских жил в яшмовых породах вообще и в частности в данных породах, локализованных в зоне меланжа, несомненно, представляет как фундаментальный, так и практический интерес, т.к. весьма сложно восстановить онтогенез метасоматитов, особенно тонкозернистых (что мы и наблюдаем, изучая яшмовидные породы). Изучение жил альпийского типа в перспективе должно и станет экспресс-методом, позволяющим выводить последовательность образования минеральных тел через последовательность образования жил альпийского типа. Поскольку наблюдение непосредственно метасоматитов предполагает определенные риски: аппаратурные сложности, большие трудозатраты, возможно наступление ситуации неопределенности (Попов, 1994), т.е. экономически целесообразнее внедрять данный метод.

Вторым породообразующим минералом в яшмовидных породах проявления «Лесное» является минерал, относящийся к амфиболам ряда актинолит-тремолит. Данный минерал является скорее актинолитом, т.к. он имеет зеленоватый цвет, свидетельствующий о наличии железа в составе данного минерала. Однако пока на сегодняшний момент отсутствует определение химического состава данного минерала с помощью рентгеноспектрального микроанализатора, поэтому говорить о точной принадлежности данного минерала к актинолиту преждевременно. Форма выделений у изучаемого минерала характерна для амфиболов – удлиненная по вертикальной оси, обычно без конечных граней. Величина двупреломления близка к 0.030, что характерно для железосодержащего актинолита, оптический знак минерала отрицательный, удлинение индивидов положительное (данные показатели характерны как для актинолита, так и тремолита).

Минерал образует агрегаты звездчатой формы, иногда метельчатые, неравномерно распределенные в породе. Выделения актинолита-тремолита не обязательно тяготеют к кливажным трещинам, рассекающим породу, часто даже наоборот кливажные трещины имеют секущий характер по отношению к агрегатам амфибола. Однако при изучении яшмовидной породы с помощью поляризационного микроскопа установлено, что наряду с преобладающим, очевидно более ранним актинолит-тремолитом-I, в ней имеется актинолит-II, залечивающий кливажные трещины.

При изучении данного минерала в шлифе при косом освещении с помощью бинокулярного микроскопа МБС-10 установлено, что границы индивидов не являются индукционными, а в совокупности с имеющимися данными о пятнистом распределении окраски в глыбах проявления, можно предполагать метасоматический генезис по крайней мере основной части амфибола, т.е. амфиболизацию породы в процессе попадания данного кремнистого ксенолита в зону меланжа с интенсивным тепломассопереносом.

Актинолит-тремолит-II не имеет метасоматический генезис, он выполняет трещину кливажа в яшмовидной породе. Причем трещина имеет дугообразную форму, проходит в основном по мелкозернистому агрегату кварца-I, практически не затрагивая агрегаты кварца-II, особенно крупнозернистые в жиле заполнения. Жильный агрегат кварца-II очевидно оказывается более компетентным чем агрегат кварца-I по отношению к действию стресса.

В целом зеленоватые тона окраски яшмовидной породе проявления «Лесное» придает сочетание амфибола разных генераций. Амфибол является породообразующим для данной породы (содержание доходит до 40 %) и, вероятно в ряде случаев, вторичным минералом (по крайней мере, актинолит-тремолит-II).

Роль актинолит-тремолита в придании декоративности данной породе основополагающая, т.к. он вносит существенный вклад в придание насыщенной темно-зеленой окраски. 2-й тип яшмовидной породы отличается большим содержанием амфибола, более его густым распределением в объеме породы, и соответственно большей декоративностью.

Сфен – вторичный минерал, составляющий до 30 % породы, им обогащены отдельные участки породы, скопления индивидов сфена наблюдаются в виде цепочек в агрегате кварца-I.

Проведенное исследование данного минерала с помощью поляризационного микроскопа в шлифе, изготовленном из образца КИ-11-61, показало наличие высоких показателей преломления и рельефа (Ng = 1,98-2,05, Nm = 1,89-1,92 и Np = 1,89-1,91) и высокого двупреломления (0,092-0,141). Благодаря этому его зерна выдаются по высокому рельефу среди окружающего амфибола и кварцевого агрегата.

Собственная окраска сфена часто бесцветная, но в нашем случае - коричневая с разными оттенками, что свидетельствует о наличии в его составе железа. Были проведены коноскопические исследования, позволившие установить следующее. Наблюдается дисперсия оптических осей характера V, т. е. угол между ними для красного цвета больше, чем для синего. Гипербола образует тонкие ветви. Реакция с компенсатором в пространстве между ветвями гиперболы дала возможность легко определить оптически положительный знак минерала.

Сфен в данном случае имеет метасоматический генезис, является индикатором того, что порода подверглась сфенизации, часто имеющей обширное площадное распространение. Отдельные индивиды сфена имеют идиоморфные очертания, часто наблюдаются сростки. Сфенизация носит секущий характер по отношению к распределению агрегатов актинолит-тремолита в породе. По крайней мере, часть индивидов сфена приурочена к трещинкам в породе.

Сфен входит также в минеральный состав жилок альпийского типа, о которых уже шла речь выше. При изучении шлифов была обнаружена жилка, имеющая биминеральный состав: кварц-II+сфен. Одиночный индивид сфена имеет буроватые тона окраски (также содержит железо), находится в ассоциации с кварцем-II.

Эпидот – вторичный минерал, содержание в породе составляет не более 2-3 %, также как и сфен входит в состав жилок альпийского типа. Изучение эпидота в шлифе позволило установить следующее. На разрезе, перпендикулярном оптической оси, минерал имеет самую низкую интерференционную окраску, не угасает и не просветляется. В сходящемся свете получилась балка, что говорит о том, что минерал двуосный. Изогнутость балки отвечает 80°. При введении красного компенсатора, видим, что минерал отрицательный. 2V = -80°.

В заключение можно сказать, что вторичные (в основном метасоматические) минералы характерны для темно-зеленой яшмовидной породы проявления «Лесное» . Все эти минералы (актинолит-тремолит, эпидот, сфен) достаточно типичны для яшм и яшмовидных пород Южного Урала, особенно локализованных в зоне меланжа в области ГУР.