Кремневые породы или сицилиты

Таблица 6.3

Химический состав силицитов

* Включает P₂O₅.

** Потери при прокаливании (П.п.п.).

Примечание. 1 - францисканские кремни (юра?), Калифорния, США; 2 - флинты (карбон), Огайо, США; 3 - новакулиты (девон), Арканзас, США; 4 - среднее из 10 кремневых  пород (миоцен, формация Монтерей), Калифорния, США; 5-кремень известковый желваковый (девон), Огайо, США; 6-порцелла-нит сидеритовый (докембрий), Айрон, Мичиган, США; 7-диатомит (миоцен, формация Монтерей), Голливуд, Калифорния, США; 8-кремень (пермь, формация Фосфория), Юга, США; все анализы из Ф.Дж.Петтиджона (1981, с. 495); 9 - гейзерит Йеллоустонского национального парка; 10-диатомит Корсунского района (Поволжье, верхний мел или палеоцен); 11 - ахалцихский диатомит (миоцен, юго-восточная Грузия); 12-трепел бездиатомитовый (мел, Калужская обл.); 13 - спонголит (олигоцен, западная Грузия); 14 - спонголит (мел, Парижский бассейн); 15-спонголит (нижний карбон, Бельгия); 16,17,18 -опоки (палеоцен, Саратовская обл.) -черная (16), темно-серая (17) и светло-серая (18); 19 -яшма светлая (девон, Урал); 20-то же, битуминозная; 21 - радиолярит (о. Калимантан); 22,23 - кремниконкреционньй (мел писчий, Донбасс); 24 - кремень (среднийкарбон,Поволжье); 25 - кремень (карбон, Бельгия) ; 26-кремень (средний карбон, Зубцовское Поволжье, по Л.В.Пустовалову). Анализы 9-26-из М.С.Швецова (1958, с. 251).

6.4. ПЕТРОГРАФИЯ. ПЕТРОТИПЫ

Как породы силициты петрографически  весьма разнообразны. Они резко различаются  не только по минеральному составу, но и по биогенным структурам, текстурам, (Атлас текстур 1973; Атлас породообразующих 1973; Казанский, 1987), физическим свойствам (крепости и пористости) и примесям. По комплексу этих признаков выделяются крупные (группы) и мелкие петротипы (см. 6.1), которые можно кратко представить как непрерывные ряды с резко противоположными крайними членами и признаками: опалолиты (или опалиты) и халцедонолиты (вместе с апосилицитовыми кварцитами), биолиты и хемолиты, аморфные и кристаллические, в образце бесструктурные и зернистые, слоистые и массивные, легкие и тяжелые (железистые кварциты), пористые (опалиты) и плотные (халцедонолиты), слабые и наиболее крепкие из всех горных пород и т.д. Петрографическое разнообразие особенно впечатляет на фоне общего однообразного химического состава.

Главным является деление  силицитов на землистые, опаловые (и  опал-кристобалитовые) и стекловатые, халцедоновые (и кварцевые) петротипы, точнее, группы петротипов. 

6.4.1. Опалолиты 

Опалолиты - белые, светло-серые, реже темно-серые, желтые и другие (окрашены примесями), пелитоморфные, неслоистые и слоистые, очень легкие и самые  легкие из седилитов, с наиболее высокой (до 92%) капиллярной пористостью (липнут к языку), нередко почти нацело опаловые, но смешивающиеся с глинистым, карбонатным, фосфатным, аллитовым, марганцевым  и железным веществом в любых  пропорциях (но смеси с каустобиолитами  и эвапоритами не характерны), на поверхности отбеливающиеся. По структуре делятся на биолиты (Самойлов, 1925; 1929; Требования    1962) и абиолиты.

6.4.1.1. Биолиты - диатомиты, радиоляриты и спонголиты (или спикулиты). Другие организмы с кремневым скелетом второстепенны. В диатомитах нередки силикофлагелляты (жгутиковые водоросли), в радиоляритах (с древнейших периодов) - сферозоматиты, хистрихосфероиды (или динофлагелляты?) и водоросли неясного положения - эбрииды (Дистанов, Глезер, 1974).

Диатомиты - практически  только опаловые породы, более чем  наполовину состоящие из скелетов планктонных  диатомовых водорослей (Диатомиты 1945; Жузе, 1949; Козлова, 1964, 1966; Кремнистые породы      1970). Название последних происходит от слов "диа" - два (панцирь часто делится на две створки) и "том". Диатомиты - самые легкие породы, их объемный вес 0,4--0,84, а пористость 70-90%, до 92% (диатомиты с. Кисатиби в юго-восточной Грузии). Чистые диатомиты белые, пачкают руки, мелоподобные (но легче мела и не вскипают с HCl), каолиноподобны (но не размокают и не жирные на ощупь), растираются между пальцами, сильно прилипают к языку, тонкослоисты и неслоисты, нередко с хорошими отпечатками листьев деревьев и со скелетами рыб. Под микроскопом видна биоморфная, именно фитоморфная диатомовая структура (рис. 6.2, б, д): нитчатая у пресноводных и изометрично-панцирная у морских диатомей. Размер их 0,01-0,1 мм, редко (у экваториальных современных этмодискусов) почти до 1 мм. Стенки весьма тонкие, в 5-10 раз тоньше камеры. Поэтому внутрискелетная пористость свыше 50%. Не меньше межскелетная пористость.

Наиболее распространены диатомей двух классов: 1) центрофиции (Centrophyceae) - с радиальным строением  панциря, округлой, овальной, треугольной  и многоугольной формы, с радиальным и концентрическим расположением  структурных элементов и 2) пеннатофиции (Pennatophyceae) - с моносимметричным строением  панциря, часто с более сложными формой и внутренней структурой (Атлас  текстур и структур ч. 3, 1973, с. 29, табл. 15, фиг. 1-23). Первый класс более древний, известный с юры, достигший расцвета в позднем мелу, типичен для морского и озерного планктона, второй известен с позднего мела, достиг расцвета в неогене, обычен в литорали и сублиторали моря. Из морских диатомей неритические более растворимы, чем пелагические или океанические (Козлова, Мухина, 1966), которые достигают океанического дна в количестве до 70% от первичной продуктивности. Правда, чаще всего наблюдаются агрегации скорлупок - знак биоагрегации в виде фекальных комочков, которые из-за больших размеров быстрее опускаются на дно (Лисицын, 1974, 1978, 1982 и др.). Опал диатомей гомогенный, иногда глобулярный, что, вероятно, является вторичным преобразованием (растворение стенок и выпадение в виде коллоидных глобуль).

Радиоляриты - опаловые, но нередко  вторично халцедоновые и даже кварцевые  силициты, более чем наполовину сложенные  скелетами радиолярий - планктонных  одноклеточных практически только морских животных с несколько  более крупным панцирем (0,05-0,5 мм) по сравнению с диатомовыми (см. рис. 6.2 а, г). Они известны с кембрия, вероятны и в докембрии (Волохин, 1985), были открыты сначала в древних  породах, а потом найдены живыми. Из пяти основных отрядов класса радиолярий только два - насселярии (Nassellaria) и спумелярии (Spumellaria) - встречаются в ископаемом состоянии. Современные радиолярии живут на разных глубинах - от поверхности  до океанического дна и встречены  в Курило-Камчатском желобе на глубине 8000 м. Но максимально они развиты на глубинах около 100 м. В теле радиолярий до 5% Р2О5, а в скелете иногда содержится, видимо, и целестин SrS04 и алюмокальциевый силикат (акантарии).

Чистые радиоляриты белые  и светло-серые, землистые, пелитоморфные, легкие, с большой  микропористостью, сходные с диатомитами, трепелами и опоками и часто от них неотличимые. Одну и ту же породу в зависимости от контекста и стремления подчеркнуть то первичный ее тип, то вторичные изменения называют, например, "опокой радиоляриевой" или "радиоляритом", "яшмой радиоляриевой" или "радиоляритом яшмовым" и т.д. В отличие от более нежных скелетов диатомей, панцири радиолярий сохраняются и при раскристаллизации опала и даже при перекристаллизации кристобалита и халцедона в кварц. Известна находка Е.А. Кузнецовым (1947) в нижнепалеозойских кварцитах реликтов радиолярий, замещенных розовым гранатом. Часто радиолярии замещены окислами и сульфидами железа и марганца, фосфатами, глауконитом, лептохлоритами, реже кальцитом и родохрозитом, а внутри раковинок нередок битум. В разных литотипах примешиваются спикулы губок, диатомей, реже жгутиковые и эбриидные кремневые водоросли и сферозоматиты, а также хистрихосферы. Очень часто радиоляриты красные за счет окисножелезистой примеси (Вишневская, 1984; Волохин, 1985; Bailey et al., 1964; Bramlette, 1946; и др.).

Спонголиты, или спикулиты, - первично опаловые и вторично халцедоновые силициты, более чем наполовину сложенные спикулами кремневых губок (рис. 6.2, в). Реликты спикул сохраняются и в кварцитах. Опаловые спонголиты, или, по Г.И. Теодоровичу, спонгиты, трепеловидны, лишь визуально нередко уже с различимым невооруженным глазом тонким зерном - спикулами, легкие, землистые, пористые, липнут к языку, нередко опоковидные, т.е. более крепкие. Халцедоновые спонголиты - кремни плотные, литоидные, стекловидные (см. 6.4.2). Спикулы - цилиндрические, слабоконические иголочки диаметром 0,03-0,5 мм и несколько больше, с осевым каналом, равным толщине стенки или более тонким, длиной в миллиметры и сантиметры, одно-(иногда якоревидные), трех-, четырех- и шестиосные, или лучевые. От игл радиолярий, изредка встречающихся совместно со спикулами, последние в среднем отличаются более крупными размерами, отсутствием шипов, выростов, ветвления, прямизной. Под микроскопом нередко спикулы обнаруживают ажурную, как бы кружевную структуру, элементами которой являются серповидные дужки - пустоты (0,05-0,005 мм и, вероятно, мельче) и зачаточные глобули. Это, по-видимому, результат деградации или агрегации (?) сплошного, или гиалинового, биогенного опала, его растворения и выпадения уже в коллоидной форме.

Кремневые губки - прикрепленные  организмы, фильтраторы - развиваются  в зоне течений на глубинах в десятки  и сотни метров (Петелин, 1954). Течения  и разносят легкие и транспортабельные  спикулы, на которые распадается  скелет после отмирания и разложения органического вещества. При этом спикулы смешиваются с известковым, песчаным и другим материалом и разубоживаются. Возможно поэтому, чистые спонголиты маломощны (редко больше 1 м) и сравнительно редки.

<!--[if gte vml 1]> <![endif]-->

Рис. 6.2. Силициты биоморфные:

а - современный радиоляриевый  ил из Индийского океана; б - диатомит пресноводный (плиоцен, Закавказье, из М.С. Швецова, 1958); в - спонголит из силура Франции; спикулы  в основном халцедоновые; г - радиолярит из нижней юры Си-хотэ-Алиня; д - диатомит морской (плиоцен, Северная Африка); а, в-д - из "Атласа      ч. 3 

6.4.1.2. Абиолиты  опаловые - трепела, опоки и опалолиты иного типа, которые за отсутствием петрографического названия именуются кремневыми туфами, гейзеритами, корками и другими генетическими и геологическими терминами.

Трепел - слабая опаловая порода, более чем наполовину сложенная  абиоморфным опалом или опал-кристобалитом, обычно микро- и ультрамикроглобулярная (рис. 6.3, а). Название происходит от г. Триполи в Ливии, хотя "трепел" из Триполи оказался диатомитом (Кайё, 1929). Многие трепела чистые, белые, светло-серые, реже серые, желтые и другие, пелитоморфные, землистые, интенсивно липнут к языку, с капиллярной пористостью свыше 50%, весьма легкие, мягкие, мелоподобные, пачкают руки, с глухим ударом - почти всем этим они отличаются от опок (Диатомиты1945; Требования 1962; Справочное 1958; Рожкова, 1929-1934; Янишевский, 1921). Объемный вес их 0,6-1,4. Под микроскопом по ясной шагреневой поверхности обнаруживается микроглобулярная структура с размером шариков 0,02-0,001 мм. В этой глобулярности проявляется свойство всех коллоидов - занимать объем с наименьшей поверхностью. При самых больших увеличениях иногда удается рассмотреть концентрически-слоистое строение глобуль. В сканирующем электронном микроскопе четко видны детали ультрамикроскопических глобуль: внешняя их часть ощетинивается примерно радиально расположенными уплощенными, шпатовыми кристалликами люссатита, точнее - неупорядоченного кристобалита (см. рис. 6.1, а; 6.3, б). В.И. Муравьев (1980, 1983), разработав метод быстрого растворения щелочью NaOH внешней оболочки, получил ядра глобулей - леписфер с диаметром примерно вдвое меньшим и почти однородного опалового состава. Леписферовая структура обусловливает'высокую (5080%) ультрамикроскопическую пористость, ибо конформности леписфер, как правило, нет, порода не уплотнена. 

<!--[if gte vml 1]> <![endif]-->

<!--[if gte vml 1]> <![endif]--> Рис. 6.3. Трепела и опоки. Верхний мел и палеоцен Русской платформы. Из "Атласа ..." (ч. 3) и В.И. Муравьева (1983):

а - микроглобулярная структура  трепела; б, в - леписферовая структура (видимая в СЭМ) трепела (6) и опоки (в); примеси - цеолиты; г, д - опоки: песчаная (г), с хорошо сохранившимися радиоляриями, и чистая (д), с полуассимилированными  панцирями радиолярий 

Одни трепела чистые, другие содержат примеси: цеолиты из группы гейландита, чаще всего высококремнистый существенно щелочной клиноптилолит; монтмориллонит (до 24%), играющий роль цемента; спикулы губок, диатомей, кокколиты, фораминиферы, глауконит, пирит и др. Химически устанавливается до 3-4 % окисного и закисного железа, и оно, что примечательно, не проявляется в красном цвете. Поскольку достаточно и 1 % для появления красной окраски, следует заключить, что железо изоморфно входит в кристобалит.