Введите номер документа
Ru
10:00 - 19:00
Рабочие дни:
Понедельник - Пятница
с 10:00 до 19:00
Суббота и Воскресенье
лаборатория не работает

ОКаменелое дерево и рисунчатый кремень

Методические указания Кремень

Введение 3
А. Окаменелое дерево 3
I. Общие сведения 3
1. Состав и свойства окаменелого дерева 3
2. Область применения и технические требования 10
3. Размещение месторождений 13
4. Сведения об условиях образования окаменелого дерева 15
II. Геолого-генетические типы месторождений окаменелого дерева 17
1. Эндогенные месторождения 19
2. Экзогенные месторождения 23
III. Геологические предпосылки и поисковые признаки 26
1. Геологические предпосылки 26
2. Поисковые признаки 28
Б. Рисунчатый кремень 29
I. Общие сведения 29
1. Состав и свойства рисунчатого кремня 29
2. Область применения и технические требования к качеству сырья 35
3. Размещение месторождений рисунчатого кремня 36
4. Особенности генезиса кремней 36
II. Геолого-генетические типы месторождений рисунчатого кремня 38
1. Осадочные месторождения 38
2. Россыпные месторождения 44
III. Геологические предпосылки и поисковые признаки месторождений рисунчатого кремня 48
В. Методика попутных поисков и перспективной оценки месторождении и проявлений окаменелого дерева и рисунчатого кремня 50
I. Проектирование и проведение поисковых работ 50
II. Принципы перспективной оценки проявлений 54
Литература 56

ВВЕДЕНИЕ

Окаменелое дерево и рисунчатый кремень относятся к числу цветных камней, мало используемых камнерезной промышленностью, хотя некоторые из них обладают красивой расцветкой и оригинальным рисунком. Проявления окаменелого дерева и рисунчатого кремня довольно широко распространены на территории Советского Союза, однако высокодекоративные разности, отвечающие техническим требованиям по физико-механическим показателям, встречаются крайне редко.

Выпуск настоящего методического указания должен способствовать привлечению внимания геологов к этим своеобразным и интересным камням и выявлению месторождений высококачественного сырья. Основанием для объединения в одном выпуске материалов по окаменелому дереву и рисунчатому кремню послужила идентичность их минерального состава. Но поскольку по целому ряду геологических факторов, определяющих образование и размещение месторождений, имеются существенные различия, было признано целесообразным разделы указаний, содержащие сведения о генезисе окаменелого дерева и рисунчатого кремня, о технических требованиях к ним и другие изложить раздельно. Раздел В – Методика попутных поисков и перспективной оценки – составлен общий для обоих полезных ископаемых.

А. ОКАМЕНЕЛОЕ ДЕРЕВО

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1. Состав и свойства окаменелого дерева

Окаменелым деревом называют ископаемые древесные остатки (стволы и ветви деревьев, а также их обломки), подвергшиеся процессам окаменения.

Ископаемые древесные остатки в зависимости от условий, в которых они находились после захоронения, претерпевают различные изменения, выражающиеся в обугливании древесины, либо в ее окаменении, т.е. замещении органического вещества тем или иным минеральным веществом, в результате чего они превращаются в окаменелости. Из процессов окаменения наиболее распространен процесс силицификации древесины, при котором она замещается кремнеземом.

Как указывал А.Е.Ферсман (1962), окаменение дерева является довольно сложным химическим процессом, приводящим к накоплению разных видов кремнезема – кварца, халцедона и опала, и окаменелое дерево зачастую сложено этими минералами, находящимися в различных соотношениях, что и создает большое количество разновидностей. Следует отметить, что наряду с различными модификациями кремнезема в процессе окаменения древесина может замещаться и другими минеральными веществами.

О разнообразии минерального состава окаменелого дерева позволяют судить данные, приведенные в табл.1, где собраны сведения по месторождениям, выявленным на территории Советского Союза и по некоторым зарубежным месторождениям.

Таблица 1

Минеральный состав окаменелого дерева

Наименование месторождения

Минеральный состав окаменелого дерева (преобладающие минералы по разновидностям)

1

2

Годердзское (Грузия); Курдюмовское (Приморский край)

Опал

Годердзское (Грузия); Армутлинское (Армения); Тринити-Рендж (США, шт. Невада); Холли (США, шт. Орегон); Реттлснейк (США, шт. Вашингтон)

Халцедон

Годердзское (Грузия); Сариарское (Армения); Дружковское (Украина)

Опал и халцедон в раз­личных соотношениях (от 1:1 до 5:1)

Хикоянское (Армения)

Халцедон, углистое вещество (50%)и кальцит

Джамангульское (Шураб, Узбекистан)

Кварц

Бруно (США, шт. Айдахо); Сарыагачское (Казахстан)

Кальцит и доломит

Нидерлаузиц (ГДР)

Пирит и марказит

Бруно (США, шт. Айдахо)

Гипс

Ефинятское (Кировская обл.)

Волконскоит

Юта (США)

Уран-ванадиевые минералы

Из указанных разновидностей окаменелого дерева в настоящее время практическое значение как поделочный камень имеют силицифицированные разности, наиболее распространенные и обладающие в ряде случаев высокими декоративными показателями. Причем из силицифицированных разностей наибольшим распространением пользуются первые три (см.табл.1). Из них лучшими техническими показателями обладают халцедоновые разности. Древесина, подвергшаяся другим видам окаменения, распространена гораздо меньше и изученность ее, как декоративного камня, также значительно ниже, хотя образцы с некоторых месторождений и обладают достаточной декоративностью.

Окаменение древесины путем ее опализации является довольно широко распространенным процессом и опалу, замещающему клетки древесины, присвоено специальное название – древесный опал (wood-opal , holz-opal). Древесный опал является разновидностью обычного опала, отличаясь от него только по структуре, унаследованной от дерева. Окраска древесного опала обычно желтоватая или буроватая, от темно-бурой до буровато-черной. Реже встречается опал светлой, розоватой, почти белой окраски. Опалы сложены раз­личными минералами кремнезема, среди которых преобладают плохо упорядоченный низкотемпературный α-кристобалит и аморфный кремнезем, а иногда и низкотемпературный α-тридимит (Киевленко и др., 1974).

Митчелл (Mitchell , I973) на основании изучения 31 образца опалового окаменелого дерева из месторождений США, Венгрии и Японии приводит следующее их распределение по минеральному составу: тридимитовый – 14; тридимит-кварцевый – 14; кристобалитовый – 2 и тридимит-кристобалитовый – 1.

По химическому составу опал, и в том числе древесный, представляет собой водосодержащий кремнезем (SiО2 • nH2О). Содержание SiО2 в опале обычно колеблется от 85 до 96% и Н2О от 2 до 10% и более. Большая часть воды адсорбционная или интерстиционная, удаляющаяся при нагревании до 100°. Часть воды присутствует в виде гидроокислов, замещая атомы кислорода в кремнекислородных тетраэдрах, и выделяется при температуре выше 250°. В опале всегда присутствуют в небольшом количестве различные примеси: Аl2О3 и Fe2О3 – от десятых долей до 6-7%; CaO, MgО и щелочи до 1%. Иногда отмечается присутствие органического вещества и SО3, а также других соединений (табл.2).

Таблица 2

Химический состав древесных опалов Закарпатья (по Лазаренко и др. 1963)

Компоненты

Минерал и его химический состав в ъес.%

Опал (Ильковцы)

Аллофаноидх) (Ильковцы)

Опал (Мал.Раковец)

1

2

3

4

SiO2

90,2

66,88

89,84

Аl2O3

1,09

19,83

0,29

Fe2O3

1,12

0,42

Нет

FeO

0,07

Нет

1,45

ТiO2

0,05

0,55

Следы

MgO

0,19

Следы

0,08

MnO

Следы

Нет

Следы

CaO

0,34

0,45

0,13

K2O+Na2O

0,43

0,36

0,48

P2О5

0,06

0,10

Нет

H2О

4,42

3,87

2,24

П.п.п.

1,47

7,77

5,13

Сумма

100,4

100,23

99,64

х) Опал со значительным содержанием Аl2О3

Интересно отметить, что, как указывает Митчелл (Mitchell , 1973), кремнезем тридимитового опала содержит меньше примесей, чем кремнезем кристобалитового. В подтверждение он приводит следующие данные о химическом составе тридимитового и кристобалитового опалов (соответственно, в вес.%): Аl2O3 – 0,008-1,5 и 0,12-3,5; Nа2O – 0,0-0,1 и 0,1-2,5; В2O3 – 0,01 и 0,01-0,35; ZnO 0,08-0,01 и 0,02-0,08; вода – 2 и 7. Эти разности опалов отличаются и плотностью – 1,91 и 2,10 г/см3. Как показал количественный спектральный анализ образца окаменелого дерева с о.Мак-Клинтон (Пирожников, 1959), в образце, кроме кремния, железа и алюминия, установлены в незначительном количестве кобальт, марганец, никель, титан, ванадий и цирконий.

По данным Дэна и др. (1966), древесные опалы Калифорнии имеют плотность 2,068-2,092 г/см3. Опал оптически изотропен, но иногда наблюдается слабое аномальное двупреломление.

Как указывалось выше, халцедон наряду с опалом или участвует в строении силицифицированного дерева, или полностью его замещает.

Халцедон представляет собой мелкокристаллическую разновидность кварца с заметным под микроскопом волокнистым строением, в виде параллельных или радиально-лучистых сростков. Окраска халцедона белая, серая, желтая, зеленая и др. Твердость – 6-7, плотность – 2,6 г/см3. Удлинение волокон отрицательное.

В силицифицированном дереве в виде примесей встречаются различные минералы.

В образцах из некоторых месторождений под микроскопом видны мелкие трещины, залеченные полупрозрачным халцедоном, иногда образующим также включения изометричной формы размером 2x3 мм. Агат встречается в виде полупрозрачных заполнений трещин, повторяющих изгибы сезонных колец древесины. Иногда присутствуют: пирит в виде отдельных рассеянных зерен и небольших скоплений; барит и целестин, образующие небольшие прожилки, а также изредка благородный опал. Часто наблюдаются примеси окислов железа, окрашивающие дерево в бурые и желтые цвета различных оттенков, пелитовое вещество, а также органическое (углистое) вещество, количество которого может достигать 50% (Хикоянское месторождение). Кальцит и арагонит выполняют иногда мелкие жилки.

В некоторых образцах окаменелого дерева сохраняется не только его внешняя форма, но и характерная структура и детали строения (кора, годовые кольца роста, сучки и пр.). Иногда видна даже структура клетчатки, так что при микроскопическом исследовании можно определить видовую принадлежность дерева. Под микроскопом также бывает видно, что во внутренней части каждой клетки окаменелого дерева располагается кварц с неясно выраженными гранями.

Древесина могла подвергнуться окаменению после частичного разложения, как поверхности ствола, так и внутренних его частей. При переносе стволов водяными потоками также могло происходить их частичное разрушение. В связи с этим, наряду с хорошо сохранившимися стволами окаменелого дерева, встречаются обломки, где внутренняя структура дерева в той или иной мере утрачена, а сам ствол утерял первоначальную форму. Такие разности обычно имеют пониженную декоративность и мало пригодны в качестве поделочного камня.

В образцах силицифицированного дерева иногда наблюдается развитая по периферии оторочка толщиной 0,5-2,0 см темно-коричневого до черного цвета, или почти белая, что создает иллюзию древесной коры. Образование оторочки связано с процессами ожелезнения или наоборот выноса железа и повышает декоративность камня.

Цветовая гамма окаменелого дерева близка к гамме натуральной древесины – от почти белого и розоватого цветов до темно-коричневого, почти черного. Изредка встречается красная окраска. Наиболее декоративны светлые его разности. Окраска обычно имеет полосчато-пятнистое распределение. Рисунок образуется кольцами сезонного роста дерева, радиальными лучами и следами сучьев и ходов червей. Окраска окаменелого дерева обусловлена главным образом примесью окислов железа (желтые и бурые оттенки) и углистого вещества (серые и черные оттенки).

Весьма своеобразный и выcокодекоративный рисунок окаменелого дерева описывает Оллес (ones , 1949) для месторождения Седдл-Маунтин (США, шт.Вашингтон). Здесь в срезах дерева можно наблюдать целые картины с различными сочетаниями рисунка и цвета.

Силицифицированное окаменелое дерево имеет обычно твердость 5,5-6,0. Дерево, имеющее другой минеральный состав, может обладать значительно меньшей твердостью. Так, окаменелое дерево Хикоянского месторождения (Армения), состоящее на 50% из органического (углистого) вещества, на 40% из опала и на 10% из карбонатов, имеет твердость всего 3-4. Излом силицифицированного окаменелого дерева раковистый, реже занозистый, участками неровный. Блеск стеклянный, иногда матовый. Размер отдельных кусков окаменелого дерева весьма различен – от обломков стволов, веток, сучьев и корней размером в несколько сантиметров до целых стволов диаметром и длиной до нескольких метров, иногда даже с сохранившейся корневой системой. По-видимому, наиболее крупные размеры стволов окаменелого дерева зафиксированы в США в шт.Айдахо, в районе Чаллис (Dake, 1954). Здесь среди пепловых и туфовых образований миоценового возраста встречаются громадные, вертикально стоящие стволы окаменелого дерева. Диаметр некоторых стволов достигает 3 м. при высоте до 7 м.

2. Область применения и технические требования

Применение окаменелого дерева в качестве декоративного камня насчитывает не одно тысячелетие. Известно, что оно широко применялось в Ассирии и в древнем Риме для изготовления различных украшений.

В конце XIX и начале XX в.в. окаменелое дерево было модно в Соединенных Штатах Америки, где из крупных стволов, находимых в Аризоне, изготовляли красивые столешницы, вазы, канделябры и другие предметы. В США и в настоящее время окаменелое дерево добывается как коллекционный материал и как материал для всевозможных поделок.

В России в дореволюционное время в камнерезной промышленности окаменелое дерево применялось для изготовления шкатулок, столешниц, ваз и других изделий. В СССР в тридцатых годах окаменелое дерево, добываемое на Годердзском месторождении, использовалось для поделок. Позднее добыча и обработка окаменелого дерева с этого месторождения была заброшена и в настоящее время она производится в небольшом объеме эпизодически на разных месторождениях.

Для оценки качества цветных камней Министерством геологии СССР разработаны технические требования, собранные в ОСТ 41-24-72 (табл.3).

Таблица 3

Технические требования к окаменелому дереву

Название камня

Типовая разновидность

Качественная характеристика

Минимальные размеры камня (мм)

Сорт

Дерево окаменелое

Годердзское

Сариарское

Львовское

Курдюмовское

Разноокрашенные с ярковыраженным унаследованным рисунком древесины, концентрически-зональным или волокнистым

100x100x100

I

В табл.3 дается характеристика только силицифицированного дерева. Характеристика других видов окаменелого дерева и требования к ним не разработаны, хотя некоторые разновидности также могут применяться в качестве поделочного камня. Приведенные технические условия не учитывают в отношении силицифицированного дерева такой важный недостаток как хрупкость, характерный для большинства опаловых разновидностей. Недостаточно подчеркнуты и основные декоративные показатели такие, как хорошая сохранность первоначального структурного рисунка древесины, густота и чистота тонов окраски.

Следует отметить, что на мировом рынке наибольшим спросом пользуется окаменелое дерево Аризонского месторождения (США), имеющее халцедоновый состав и очень четкую структуру древесины при декоративной расцветке (красной и белой).

Как показали исследования, проводимые в Комплексной геологической экспедиции (Л.С. Путолова), качественная оценка окаменелого дерева зависит от цвета, четкости рисунка древесины – внутренней его структуры, сохранности годовых колец роста, чередования по этим кольцам цветовых оттенков, а также от степени прочности вырезанных пластинок.

Наиболее декоративные разности с мелким контрастным рисунком могут быть пригодными для изготовления небольших ювелирных изделий. Разности менее декоративные с более крупным рисунком рекомендуются в качестве поделочного камня для изготовления как крупных изделий (торшеров, столешниц, ваз и пр.), так и более мелких (пепельниц, письменных приборов и др.). Крупные куски окаменелого дерева могут найти применение и для изготовления декоративно-облицовочной плитки.

Данные по качественной оценке окаменелого дерева некоторых месторождений Советского Союза приведены в табл.4.

Таблица 4

Возможные области применения окаменелого дерева

Месторождение

минеральный состав (преобладающий минерал)

Цвет, рисунок

Дефекты

Оценка пригодности

Годердзское

Опал

Коричневый; рисунок нечеткий

Мелкие трещинки

Поделочный камень

Халцедон

То же

То же

То же

Смесь опала с халцедоном

От почти белого до коричневого

---"---"---

Ювелирно-поделочный камень

Армутлинское

Халцедон

Смоляно-черный

Трещины, мякотинки

Поделочный камень

Сариарское

Смесь опала с халцедоном

От почти белого до черного; рисунок четкий

Мелкие трещинки и каверны

То же

Хикоянское

Халцедон, углистое вещество, кальцит

Буровато-коричневый

Пониженная прочность

Ювелирно-поделочный камень

Курдюмовское

Опал

От темно- до светло-коричневого с сиреневым оттенком; рисунок четкий

Мелкие трещины

То же

Халцедон

Желтый, светло-коричневый, темно-коричневый; рисунок моховидный

То же

Поделочный камень

Киргинское

Кварц

От желтого до коричневого; рисунок четкий,

Крупные трещины, пористые участки

То же

Львовское

Кварц и халцедон

Серовато- и розовато-коричневый; тонко полосчатый рисунок

Каверны и пустоты

---"---"---

Как можно видеть из данных, приведенных в табл.4, высокими декоративными показателями обладает окаменелое дерево Годердзского (разновидность, состоящая из халцедона и опала), Курдюмовского (опал), а также Хикоянского (халцедон, углистое вещество, карбонат кальция) и Львовского (кварц и халцедон) месторождений.

В ряде случаев наиболее эффектны срезы, сделанные вдоль годовых колец, так как при этом хорошо видно чередование цветовых оттенков. Пластинки, вырезанные из окаменелого дерева, сохраняют прочность при минимальной толщине от 3 мм (Армутлинское месторождение) до 7 мм (Годердзское месторождение). Более высокими прочностными свойствами, как правило, обладают пластинки, вырезанные из окаменелого дерева халцедонового состава. Но следует отметить, что иногда пластинки, вырезанные из дерева, состоящего целиком из опала, также могут обладать высокой прочностью (Курдюмовское месторождение). Окаменелое дерево хорошо режется алмазными пилами, причем рекомендуется производить водяное охлаждение, так как масло впитывается в изделия и оставляет темные пятна.

Шлифовка производится на чугунной планшайбе шлифпорошками № 3 и 10 и микропорошками М-40, М-20, M-10 и М-5; полировка – окисью хрома на войлочном круге.

3. Размещение месторождений

Процессы образования окаменелого дерева имели место в различные геологические периоды (начиная с карбона) и являются до­вольно широко распространенными, в связи с чем скопления этого своеобразного декоративного камня встречаются во многих странах. А.Е.Ферсман (1962) выделял на территории Советского Союза несколько районов распространения месторождений окаменелого дерева. В качестве первого района А.Е.Ферсман указывал Северо-Восток Сибири, где в начале XIX в. было найдено много стволов и обломков окаменелого дерева в речном аллювии, особенно по р.Лене около Жиганска, по р.Вилюю, около Сунтара и Вилюйска, по р.Анжу, притоку Витима, по притонам р. Каменной Тунгуски, по р. Кемпендяй и др.

В этом районе одно из наиболее богатых скоплений окаменелого дерева отмечается на р. Юхтукон, первого левого притока р. Подкаменной Тунгуски. Значительные россыпные скопления окаменелого дерева имеются также на побережье Камчатки. Вторым районом А.Е.Ферсман указывал Кировскую область (б. Вятскую губернию). Наконец в качестве третьего им указывается Годердзский перевал в Грузии.

Одним из давно известных районов находок окаменелого дерева является также Кузнецкий бассейн, где угленосные отложения приурочены к верхам палеозоя и низам мезозоя. Окаменелые деревья, залегающие в песчаниках над угленосными пачками, впервые были описаны в этом районе еще в конце XIX в. (Нестеровский, 1896).

Кроме указываемых районов распространения месторождений окаменелого дерева на территории СССР за последние десятилетия выявлено значительное количество новых проявлений и месторождений как среди вулканогенных, так и осадочных пород. Среди них следует отметить на Украине – Львовское, Завальевское, Житомирское и Дружковское; в Приморском крае – Курдюмовское; в Армении – Армутлинское, Сариарское и Хикоянское; в Казахстане – Чобактинское; в Узбекистане – Сарыагачское; в Киргизии – Джамангульское.

Мелкие обломки окаменелого дерева значительно распространены в Закарпатье. На Урале окаменелое дерево встречается на Кизеловской и Коркинской угольных копях. Указания на находки окаменелого дерева имеются и для других районов, в том числе, для Керченского полуострова. Однако изучение образцов из некоторых указанных выше месторождений показало низкое их качество (Дружковское и др.).

Не менее широко, чем в Советском Союзе, скопления окаменелого дерева распространены и в ряде зарубежных стран. В США окаменелое дерево встречается как среди осадочных пород (шт. Айдахо), так и в толщах вулканического пепла (штаты Невада, Вашингтон и др.). В большинстве случаев в этих районах окаменелое дерево встречается преимущественно в виде мелких обломков, которые представляют интерес только для коллекционеров.

Крупные стволы окаменелого дерева находят главным образом на месторождениях штатов Аризона, Айдахо и Вайоминг. Месторождения окаменелого дерева известны также в Австралии (Квинсленд), Венгрии (Любетен, Ердо-Бения), в Японии (Итабаши и др.), в Алжирской Сахаре (Тинрент, Таденант), в Марокко (Высокий Атлас) и в Ливии. Добыча окаменелого дерева в США составляет от десятков до первых сотен тонн в год (Петров, 1973).

4. Сведения об условиях образования окаменелого дерева

При значительном развитии древесной растительности в различные периоды геологической истории Земли, процесс углефикации погребенной древесины являлся значительно более широко распространенным, чем ее силицификация, для возникновения которой требовались особые, довольно редкие, условия. Для месторождений окаменелого дерева, приуроченных к вулканогенным породам, такими условиями, видимо, являлись катастрофические вулканические извержения, при которых целые леса оказывались погребенными под толщами горячего пепла или туфов или сносились со склонов вулканов грязевыми потоками вместе с обломками туфов. Эти туфогенные отложения поз­днее покрывались мощными лавовыми покровами, обусловившими возникновение процессов окаменения древесины. Образование окаменелого дерева в осадочных породах также требовало своеобразных условий, при которых погребенное дерево было недоступно для проникновения кислорода, в присутствии которого возник бы процесс гниения.

Как уже указывалось, процесс окаменения дерева может происходить путем замещения древесины различными минеральными веществами. Независимо от того, какое именно вещество замещает погребенную древесину, окаменелое дерево по способу образования относится к псевдоморфозам замещения, т.e. к минеральным образованиям, которые повторяют первичную форму.

Процесс окаменения дерева представляет собой замещение древесины кремнеземом или другим веществом, с более или менее полным сохранением первоначального строения. В некоторых же случаях древесные стволы, погребенные в лаве, полностью выгорают и оставшиеся пустоты заполняются агатом (трубчатый агат). Такие образования описаны на Памачском месторождении агата в Грузии (Аркадьев, 1963; Шаронов, 1963). Силицификация древесины может происходить как при высоких температурах в вулканических породах, так и при низких – в осадочных. Все другие процессы окаменения древесины (карбонатизация, огипсование, пиритизация, ожелезненйе и др.) протекают при невысоких температурах в толщах осадочных пород. Замещение древесины тем или иным минеральным веществом как в вулканогенных, так и осадочных породах происходит метасоматическим путем под воздействием горячих или холодных растворов, содержащих кремнезем. В этом заключается принципиальное отличие окаменения древесины от углефикации, при которой древесина углефицируется без привноса других веществ извне. Силицификация древесины происходит преимущественно путем ее опализации. Опал, содержащийся в виде золя или истинного раствора, в процессе метасоматоза постепенно замещает древесину с сохранением всех деталей ее строения. Силицификация древесины, как указывалось выше, может происходить также путем замещения ее другими модификациями кремнезема (халцедон, кремень).

Д.Дэна и др. (1966) указывают, что на месторождении Вирджин-Вели округа Гумбольдт (шт.Невада) в окаменелых деревьях, погруженных в пепловые отложения, наряду с древесным опалом и халцедоном встречается и благородный опал, выполняющий трещины и прожилки, либо обволакивающий стволы. Приуроченность месторождений окаменелого дерева к рыхлым или пористым вулканогенные породам (пеплы, туфы), видимо, объясняется легкой проницаемостью этих пород для вод, содержащих в растворе креинезем.

Приуроченность окаменелого дерева, главным образом к кварцевым пескам и песчаникам, также объясняется проницаемостью этих пород для циркуляции водных растворов, содержащих кремнезем. Эта связь объясняется и тем, что водные растворы, циркулируя в толщах песков и песчаников, насыщаются кремнеземом, замещающим древесину. В отношении генезиса окаменелого дерева в осадочных породах иногда высказываются предположения, что силицификация дерева происходила до его захоронения в песках (Попугаева, 1962). Однако для такого предположения нет оснований, так как образование опала в зоне гипергенеза является широко распространенным процессом и замещение древесины опалом в этой зоне описывалось многими исследователями (Бетехтин, 1956; Лазаренко, 1961; Дэна и др., 1966). Шауб (Shaube, 1955) описывает найденные им в Патагонии кусочки дерева, превратившегося в полупрозрачное опаловое "желе". Эти кусочки были встречены между лиственным слоем и вулканическим пеплом, явившимся источником поступления опала в почвенный раствор.

Видовой состав окаменелых деревьев бывает самый различный, и среди них определены как хвойные (ель, сосна), так и лиственные (ольха, ясень, дуб, бук, береза и др.).

II. ГЕОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОКАМЕНЕЛОГО ДЕРЕВА

По условиям образования месторождения окаменелого дерева принадлежат к двум генетическим группам – эндогенной и экзогенной. Все эндогенные месторождения окаменелого дерева образуются в вулканических породах. Экзогенные месторождения подразделяются на два генетических класса: диагенетический и россыпей. Среди месторождений этих генетических классов по составу вмещающих пород и окаменевающего вещества, а также и другим показателям выделяются по два типа (табл.5).

Таблица 5

Геолого-гeнетическая класоификация месторождений окаменелого дерева

Генетическая группа

Генетический класс

Геолого-генетический тип

Минеральный состав окаменелого дерева

Промышленное значение

Примеры месторождений

Эндогенная

Метаморфогенный

В вулканических породах: туфах, пеплах и др.

Опал, халцедон, кварц

Главным образом как источник для образования россыпей

В СССР – Годердзское, Курдюмовское, Сариарское.

 

В США – Тринити-Рэдж, Вирджин-Вели, Эленсбург

Экзогенная

Диагенетический (в коренных породах)

В кварцсодержащих породах: песках, песчаниках песчано-глинистых породах

Опал, халцедон, кварц

Источник для образования россыпей и объект попутной добычи

В СССР – Львовское, Атбасарское

В известняках, доломитах, глинах углистых и др. породах

Кальцит, доломит, гипс, пирит, марказит и др.

Главным образом как источник коллекционного материала

В СССР – Сары-Агачское.

 

В США – Бруно и др.

Россыпей

В аллювиально-делювиальных отложениях

Зависит от минерального состава дерева в коренных месторождениях

Главный тип разрабатываемых за рубежом место рождений

В СССР – Тунгусская группа, р-н Годердзского перевала; месторождения Кировской обл.

 

В США – Аризонское и др.

В прибрежно-морских песчано-гравийных отложениях

То же

Сведения о промышленной оценке отсутствуют, но могут являться объектом разработки

В СССР – на побережье Камчатки

1. Эндогенные месторождения

Месторождения окаменелого дерева, относящиеся к этой генетической группе, по способу образования принадлежат к метаморфогенному классу. Эти месторождения связаны в основном с кайнозойскими образованиями, представленными вулканическими туфами и пеплами, главным образом, андезито-дацитового состава.

В СССР месторождения и проявления окаменелого дерева, относящиеся к этой группе, распространены преимущественно в Закавказье, где известно Годердзское месторождение, а также ряд неизученных проявлений в районе одноименного перевала. В Армении кроме Сариарского месторождения, неизученные проявления известны среди туфогенных пород Иджеванского и Сисианского районов. В Приморском крае известно Курдюмовское месторождение в вулканических пеплах.

Из зарубежных месторождений к метаморфогенным относятся месторождения Тринити-Рэдж (США, шт. Невада), Эленсбург (США, шт. Вашингтон) и некоторые другие.

В СССР из месторождений, относящихся к этому классу, наиболее изученным является ГОДЕРДЗСКОЕ месторождение.

Месторождение расположено в Адигенском районе Аджарской АССР Грузинской ССР и состоит из двух участков Рикети и Уткисубани. Оба участка находятся недалеко один от другого, вблизи села Уткисубани, к северу от шоссейной дороги Батуми Тбилиси. Месторождение расположено в пределах Аджаро-Триалетской структурно-фациальной зоны, характеризующейся многочисленными складками широтного простирания. В геологическом строении района принимают участие палеогеновые и неогеновые отложения, сложенные преимущественно вулканогенными породами. Наибольшее распространение в районе имеет годердзская свита, относящаяся к миоцен-плиоцену. Свита впервые была выделена Б.Ф. Меффертом и подробно описана

Д.С. Белянкиным и В.П. Петровым (1945). К породам свиты приурочены скопления окаменелого дерева, на наличие которого в этом районе впервые указал П.В. Виноградов-Никитин (1911-1912). Эта флора была изучена и описана И.В. Палибиным (1914, 1937).

Характеризуя состав пород, слагающих свиту в районе перевала, Н.И. Схиртладзе (1950) указывает, что они представляют сложный комплекс вулканогенных, главным образом, субаэральных и отчасти субаквальных образований. Непосредственно в районе месторождения свита подразделяется на верхнюю и нижнюю части, отличные по цвету и гранулометрии слагающих вулканогенных пород. Нижняя сложена мелкообломочным материалом, окрашенным в красноватые тона. Верхняя слагается более крупным материалом – туфоконгломератами, туфобрекчиями. Преобладающий цвет верхней толщи серый и светло-серый. В верхних горизонтах толщи развиты андезито-дацитовые и дацитовые покровы. На месторождении наиболее изученным является участок Рикети, находящийся в 5 км к северу от Годердзского перевала. На участке местами наблюдаются дизъюнктивные нарушения, вдоль которых заметны изменения пород, связанные с воздействием термальных вод. В породах верхней толщи встречаются скопления силицифицированного дерева, приуроченные главным образом к горизонту туфоконгломератов. Этот продуктивный горизонт на участке прослеживается в виде выдержанной полосы в север-северо-западном направлении. Верхняя граница горизонта определяется выше лежащим лавовым покровом, а нижняя – подстилающей пестроцветной толщей. Мощность продуктивного горизонта изменяется от 75 до 200 м, по простиранию он прослеживается на 2,5-3,0 км.

Процесс силицификации древесины на месторождении является более поздним, наложенным и был связан с мощными излияниями лав андезито-дацитового состава, перекрывшими туфогенные породы годердзской свиты и обусловившими глубокое прогревание толщи и активизацию деятельности поровых и, возможно, гидротермальных вод, приведшей к силицификации погребенной древесины.

На образование окаменелого дерева имеется и другая малодоказательная точка зрения, связывающая процесс окаменения с воздействием вадозных вод, насыщенных растворами кремнекислоты, с последующим переносом и захоронением этих деревьев вместе с обломочным материалом. Окаменелое дерево встречается на участке как в виде крупных, хорошо сохранившихся кусков стволов длиной от 25-50 см до 2,5 м и диаметром от 10 до 40 см, так и мелких обломков размером 3-10 см (рис.1). По минералогическому составу среди силицифицированного дерева выделяются разности, нацело состоящие из опала или халцедона, а также из смеси этих минералов в разных соотношениях (табл.4) иногда с примесью углистого вещества. Наиболее декоративными на месторождении являются разности, обладающие контрастным рисунком и удачным сочетанием различных оттенков коричневого цвета.

Произведенной на месторождении в 1974 г. предварительной разведкой установлена его малая перспективность в виду низкого содержания окаменелого дерева в горной массе и трудности его добычи.

КУРДЮМОВСКОЕ, месторождение, относящееся также к первому классу, расположено в Приморском крае на восточной окраине с.Кипарисово на западном склоне сопки Курдюмовской. Окаменелое дерево встречается здесь в толще плотного вулканического пепла миоценового возраста, образующего пласт мощностью около 8 и. Выше залегают галечники с песком и гравием мощностью 5,5 м. Длина обломков стволов окаменелого дерева до 1 м при диаметре 12-14 см. Наряду о кусками окаменелого дерева в пепловой толще в большом количестве встречаются отпечатки листьев и окаменелые сплющенные обломки ветвей. Обломки окаменелого дерева, вымытые из пепловой толщи, часто встречаются в этом районе среди четвертичных гравийно-галечниковых отложений.

Рис.01. Зарисовки карьеров на участке проявления окаменелого дерева Рикети Годердзского месторождения (по данным О.Саблина)

1 – почвенно-растительный слой; 2 – элювиально-делювиальные отложения; 3 – неизмененные мелкогалечные конгломераты; 4 – неизмененные крупногалечные конгломераты; 5 - зоны измененных пород; 6 – стволы и обломки окаменелого дерева; 7 – трещиноватость пород.

Из месторождений США сходными геологическими условиями обладает месторождение ЭЛЕНСБЕРГ (шт.Невада), где силицифицированные хорошо сохранившиеся стволы деревьев образуют значительные скопления в туфогенных породах миоценового возраста. Причем некоторые стволы сохранили свое первоначальное вертикальное положение, возвышаясь почти на 2 м. К этому же классу в США относится месторождение ЧАЛЛИС (шт. Айдахо). Здесь очень крупные вертикально стоящие стволы окаменелого дерева заключены в вулканическом пепле, также миоценового возраста.

2. Экзогенные месторождения

Среди экзогенных месторождений, как указывалось выше, выделяются диагенетические и россыпи. Диагенетические месторождения приурочены к коренным осадочным породам и образование их происходит под воздействием вадозных вод, содержащих в растворе соединения кремния и других элементов, замещающих древесину.

Месторождения окаменелого дерева, образовавшиеся в осадочных породах, распространены гораздо шире, чем генетически связанные с вулканогенными породами. Более широк и возрастной диапазон распространения этих месторождений.

Так, на территории Советского Союза окаменелое дерево в осадочных породах встречается среди отложений карбона, юры, мела, палеогена и неогена.

Более разнообразен и минеральный состав окаменелого дерева в осадочных породах. Наряду с опалом и халцедоном встречаются, как указывалось выше (табл.1), карбонаты и сульфаты кальция, лимонит и пирит, и другие минералы. Так как минеральные составы окаменелого дерева и вмещающих осадочных пород тесно связаны между собой, среди этих месторождений целесообразно выделить два типа, отличающихся практической ценностью:

а) месторождения силицифицированного дерева в кварцевых песках, песчаниках и песчано-глинистых породах;

б) месторождения окаменелого дерева различного минерального состава в карбонатах, загипсованных, глинистых, углистых и других породах.

Из указанных двух типов наибольшим распространением пользуется первый, к которому в СССР относятся месторождения Львовское, Атбасарское и некоторые другие. ЛЬВОВСКОЕ месторождение расположено вблизи г.Львова и приурочено к толще кварцевых песков тортонского яруса (миоцен). Пески тортона широко распространены в западных районах Украины и в ряде случаев являются высококачественным стекольным сырьем. Месторождение сложено средне- и тонкозернистыми песками, состоящими, в основном, из кварца (на 95-97%). Тяжелая фракция содержится в незначительном количестве (0,2 -0,15%) и состоит из ильменита, лейкоксена, дистена, рутила, ставролита, циркона и турмалина. Пески тортонского яруса являются морскими отложениями прибрежной зоны и стволы деревьев заносились в них с берега временными потоками (Сидоренко, 1958). Обломки окаменелого дерева достигают здесь в длину 1,3 и в поперечнике 0,3 м. Силицификация дерева выразилась в замещении древесины халцедоном и кварцем (Семенченко и др., 1974). Окрашено дерево в светлые серовато- и розовато-коричневые тона. Местами сохранился красивый рисунок, отражающий строение древесины. На стенках мелких пустот в древесине наблюдаются друзы кварца, образующего иногда сталактитоподобные натеки. На периферии окаменелых стволов развита светлая желтоватая корка, создающая впечатление древесной коры. Эта корка сложена халцедоном, обладающим сферолитовой структурой и кварцем. Окаменелое дерево Львовского месторождения хорошо обрабатывается и принимает полировку (Попугаева, 1962).

Месторождения окаменелого дерева несилицифицированного состава мало изучены к ценность окаменелой древесины как поделочного камня не установлена.

В СССР к этому типу можно отнести САРЫАГАЧСКОЕ проявление, расположенное в Южно-Казахстанской области в 46 км к северо-западу от ж/д. ст. Сары-Агач. Здесь среди песчаников и известняков мелового возраста встречаются огромные стволы окаменелого дерева, в которых древесина замещена карбонатами кальция и магния и частично бурым железняком. Оценка окаменелого дерева этого месторождения как декоративного камня отсутствует.

Из зарубежных месторождений к этому же типу относится БРУНО (США, шт.Айдахо), где среди плиоценовых озерных отложений в значительном количестве встречаются обломки древесных стволов и сучьев, в которых древесина замещена карбонатным веществом и гипсом (Root, 1971). Окаменелое дерево этого месторождения добывается главным образом коллекционерами-любителями.

Россыпные месторождения

К этому классу относятся месторождения окаменелого дерева, образовавшиеся при разрушении коренных. Среди этих месторождений целесообразно выделить два типа:

а) аллювиально-делювиальный;

б) прибрежно-морской.

Изученность этих месторождений в Советском Союзе низкая и сведения по ним весьма скудные, хотя промышленное значение россыпных месторождений в ряде случаев может быть более высокое, чем связанных с коренными породами, так как стволы окаменелого дерева освобождены от вмещающих пород и добыча их значительно проще и дешевле. За рубежом окаменелое дерево для камнерезной промышленности добывается, в основном, из россыпных месторождений. В СССР крупные россыпные скопления, окаменелого дерева встречаются в Восточной Сибири на берегах рек: Лены, Вилюя, Подкаменной Тунгуски и их притоков. На р. Юхтукон (первый левый приток р. Подкаменной Тунгуски) стволы окаменелого дерева достигают в длину 1,8 при диаметре 0,3 м. Эти стволы вымываются из туфогенных пермских обложений, развитых в районе. Окаменяющим веществом являются опал и халцедон. Дерево окрашено в красно-бурый и серо-бурый цвета.

В Кировской области в окрестностях деревень Любеники и Воляники в оврагах и на полях часто встречаются обломки стволов окаменелого дерева, вымываемые при разрушении пермских песчаников (Рябинин, 1905). Из зарубежных месторождений к этому типу в США относится Аризонское (Dake, I954). К прибрежно-морским образованиям относятся скопления стволов окаменелого дерева, известные на побережье Камчатки между устьями рек Матюга и Гайбуна. На эти скопления указывает А.Е.Ферсман (1962) со ссылкой на данные Палласа. Коренные месторождения, откуда вымывались эти стволы, не установлены.

Сводные данные по месторождениям окаменелого дерева приведены в табл.5. Как можно видеть из данных, приведенных в этой таблице, самостоятельное промышленное значение могут иметь россыпные месторождения. Месторождения в рыхлых осадочных и пепловых породах могут рассматриваться как объект для попутной добычи, а в твердых вулканогенных и осадочных породах, главным образом, как источник для образования россыпных месторождений.

III. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И ПОИСКОВЫЕ ПРИЗНАКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОКАМЕНЕЛОГО ДЕРЕВА

1. Геологические предпосылки

Произведенное в предыдущих разделах рассмотрение геологических условий, в которых встречаются скопления окаменелого дерева, позволяют определить основные предпосылки, которыми следует руководствоваться при проведении поисковых работ на окаменелое дерево. Такими предпосылками являются стратиграфические, литолого-фациальные и магматогенные.

К стратиграфическим предпосылкам можно отнести приуроченность максимального развития древесной растительности к определенным периодам в истории Земли. Эти периоды знаменовались интенсивным угленакоплением. На территории Советского Союза наиболее значительные угленакопления имели место в карбоне, перми, юре, палеогене и неогене.

Хотя процесс углефикации древесины по своему характеру значительно отличается от процесса ее окаменения, в разрезе многих угленосных отложений встречаются скопления окаменелых деревьев. Такие скопления известны в Кузбассе, где угленосная толща слагается отложениями от карбона до юры, в Донбассе – среди песчаников карбона, на Западной Украине – в буроугольной толще тортона и на Урале – в нижне-мезозойских угленосных породах. Но следует отметить, что окаменелое дерево, встречающееся непосредственно в угленосных пластах, обычно пиритизировано, углефицировано и не имеет ценности как поделочный камень.

Таким образом, стратиграфическая предпосылка может указывать на возможность нахождения скоплений качественного окаменелого дерева не непосредственно в угленосных отложениях, а в одновозрастных породах, расположенных за пределами угольных месторождений. Указанная стратиграфическая предпосылка имеет значение для месторождений, связанных как с вулканогенными, так и осадочными породами.

Литолого-фациалъная предпосылка имеет значение для месторождений, связанных с осадочными породами и выражается в приуроченности скоплений окаменелого дерева к породам определенного состава и фации. Так, силицифицированная древесина находится обычно среди кварцевых песков и песчаников, а также среди осадочных пород другого состава, содержащих соединения кремния. Карбонатизированная и огипсованная древесина образуется в породах, содержащих карбонаты и сульфаты кальция.

В связи с тем, что неокаменелые стволы деревьев не могут выдерживать длительную транспортировку, скопления древесины в осадочных породах бывают обычно приурочены к прибрежным фациям, в которых процесс захоронения древесины происходил после недолгого ее переноса. Причем существенным условием для окаменения дерева является создание (вскоре после захоронения) условий, препятствующих развитию процессов гниения.

К магматогенным предпосылкам относятся проявления определенных фаз интенсивной вулканической деятельности, при которых выбрасывается громадное количество пепла или туфогенного материала, погребающего целые леса, при сохранении иногда деревьями вертикального положения. Древесина, попавшая в такие условия, подвергается глубокому прогреву, что предохраняет ее от развития процессов гниения. В некоторых случаях существенное значение имело также продолжение вулканической деятельности после захоронения древесных стволов, что создавало условия для развития процессов окаменения.

Для месторождений россыпей благоприятной геологической предпосылкой является наличие в районе выходов осадочных или вулканических пород, содержащих скопления окаменелого дерева.

2. Поисковые признаки

Любые факторы, указывающие на наличие месторождения или возможность его выявления, относятся к поисковым признакам. По своей значимости и степени достоверности поисковые признаки подразделяются на прямые и косвенные.

К пряным поисковым признакам, свидетельствующим о наличии месторождений или проявлений окаменелого дерева, относятся естественные или искусственные обнажения коренных пород, содержащих включения этих образований. К прямым признакам относятся также находки окаменелого дерева во вторичных механических ореолах рассеяния. Причем для силицифицированного дерева ореолы рассеяния могут достигать довольно значительных величин. Особенно это относится к аллювиальным отложениям и в меньшей степени – к делювиальным. Стволы и обломки окаменелого дерева встречаются в отвалах песчаных карьеров вместе с вскрышными породами и прослоями некондиционного песка. Встречаются они и в отвалах карьеров, разрабатывающих бурый и каменный уголь.

Косвенным поисковым признаком в некоторых районах могут являться углефицированные древесные остатки, содержащиеся в осадочных породах, так как в одновозрастных отложениях (вулканогенных и осадочных) может встретиться и окаменелое дерево.

Для россыпных месторождений окаменелого дерева прямые поисковые признаки остаются теми же, что и для коренных. К косвенным поисковым признакам для россыпных месторождений относятся выходы коренных пород, содержащих скопления окаменелого дерева. При разрушении таких месторождений путем размыва, окаменелое дерево в виде стволов и обломков может скапливаться по берегам рек и морей, а также в оврагах и на полях.

Б. РИСУНЧАТЫЙ КРЕМЕНЬ

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1. Состав и свойства рисунчатого кремня

В качестве поделочного камня используются как пестроокрашенные с концентрически-зональным или полосчатым рисунком, так и однотонные яркоокравенные разности кремня, получившие общее название "рисунчатых" кремней.

По Л.В.Пустовалову (1940), кремень является довольно однородным агрегатом халцедона, иногда с примесью опала, лютицина, кварцина и других модификаций криптокристаллического кремнезема.

Уэймаут и Уильямсон ( Shepherd , 1972) считают, что кремни почти целиком состоят из мельчайших кристаллитов (микроволокон) халцедона, часто расположенных веерообразно; пространство между ними заполнено водой или воздухом, либо тем и другим. Несмотря на то, что опал, кристобалит и тридимит могут встречаться в кремне, ни один из них не является основным компонентом.

В отечественной литературе существует несколько классификаций кремней в зависимости от их минерального состава. С.Г.Вишняков (1953) различает халцедоновые, кварц-халцедоновые и опал-халцедоновые кремни. И.С.Швецов (1958) делит кремни на четыре группы:

1) халцедоновые, иногда с примесью опала и кварца (самые распространенные);

2) опаловые и опал-халцедоновые (встречающиеся редко);

3) кварц-халцедоновые;

4) кварцевые.

В качестве примесей в кремнях присутствуют минералы вмещающих пород, органические остатки (особенно спикулы губок), а также силицифицированные панцири фораминифер, обломки брахиопод и т.д. Из минералов встречаются пирит, гидроокислы железа, глауконит, барит, стяжения фосфатов и др. (Черносвитов, 1963).

По химическому составу кремни почти целиком состоят из SiO2 (96-99%); вода содержится в количестве от десятых долей до 1%. Присутствуют незначительные примеси Аl2O3, Fе2O3 и щелочей. Фиксируемое при химических анализах содержание СаО, MgO и СO2 , как правило, связано с незамещенными реликтами кальцита и доломита. Окись железа, присутствующая в некоторых кремнях, вероятно, входит в состав этих карбонатов, а также в глауконит, пирит и т.д. В табл.6 приводятся химические анализы кремней.

По данным спектрального анализа рисунчатых кремней Украины установлено, что кремни пластообразных залежей отличаются от кремней конкреционных присутствием таких микроэлементов как V, Yb, Sr, ?Za?, Be, Zn, Сr и Ni (табл.7). Большое разнообразие окраски декоративных кремней можно объяснить, по-видимому, присутствием в них таких элементов-красителей, как Ti, Мn и Со.

Поделочный кремень обычно встречается в виде конкреций, значительно реке он представлен пластовой формой (Гринчукское месторождение). Кремневые конкреции могут быть округлые, пальцевидные, пластинчатые, ветвеобразные, кольцеобразные, цилиндрические и других самых причудливых конфигураций. Многие конкреции имеют пережимы, наросты, отростки и сквозные дыры (Черносвитов, 1963). Размер кремневых конкреций колеблется в широких пределах: от размера песчинок до 60 см и более в поперечнике; в среднем они составляют 5-30 см. Пластообразные залежи кремня обычно залегают согласно напластованию вмещающих пород и имеют мощность до 2 м.

Таблица 6

Химический состав кремня (в %)

Компоненты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SiO2

98,19

98,17

95,50

93,54

95,81

93,54

98,93

96,34

95,62

Аl2O3

0,00

0,83

0,10

2,26

1,27

2,26

0,14

0,87

1,08

Fe2O3

0,02.

1,95

0,48

2,20

0,48

0,06

1,16

2,47

СаО

0,30

0,05

-

0,09

0,66

0,04

0,39

0,36

MgO

0,21

0,01

Следы

0,66

-

0,23

0,02

0,17

0,38

K2O

0,03

-

-

-

-

0,51

Следы

-

-

Na2O

0,08

-

Следы

-

-

0,37

Следы

-

-

K2O

-

-

-

-

 

-

-

0,16

0,42

SO3

-

-

-

-

-

-

-

0,05

0,05

Н2O-

0,33

-

-

-

-

-

 

-

-

Н2O-

1,11

-

-

-

-

-

-

-

-

П.п.п

-

0,78

1,43

0,93

0,28

0,72

0,17

0,97

0,46

Остаток

0,27

-

1,02

0,79

1,43

1,00

0,56

-

-

Сумма

100,54

99,84

100,00

99,75

100,99

99,77

99,92

100,11

100,54

1 – кремневая конкреция, Англия (остаток представлен СО2 – 0,24, Р2O5 – 0,03, Сl – следы);

2 – кремень, Белвилл, Миссури;

3кремень, Ирландия (остаток представлен СаСO3 – 0,87, FeO – 0,15);

4 – кремень, гора Диабло, Калифорния (в остатке FeO – 0,79);

5 – кремень, Джонсборо, Миссури (остаток представлен СаСO3);

6 – кремень, Калифорния (в остатке МnО – 0,79, H2O- – 0,21);

7 – кремень, Флинт-Ридж, Огайо (в остатке TiO2 – 0,005, FeO – 0,08, MnO – 0,01, СO2 – 0,02, С – 0,18, Н2O- – 0,27);

8-9 – кремневые конкреции, Краматорск, Украина.

1-7, по Дэна и др.(1966);

8-9, по Г.И.Бушинскому (1954).

Таблица 7

Содержание (в %) микроэлементов в кремне по данным спектральных анализов (Агафонова и др., 1971)

Элемент

Кремень конкреций

Кремень пластовых залежей

Аl

0,6- 0,7

1,0

Fe

0,3-0,7

0,7

Са

0,3-0,5

1,0-5,0

Mg

0,1-0,3

0,2-0,5

Ti

0,03-0,04

0,07-0,1

Мn

0,007-0,01

0,01-0,02

Сu

0,0004-0,0006

0,0004-0,002

Ва

0-0,02

0-0,03

Zr

0-0,003

0,004-0,006

Со

Следы

-

Ga

Следы

-

Be

-

0-0,0003

Sr

-

Следы-0,04

Ce

-

Следы-0,01

Cr

-

Следы-0,003

Zn

-

0-0,03

Ni

-

Следы-0,001

V

-

0-0,001

Yb

-

Следы-0,0001

Твердость кремня высокая (6-7 по шкале Мооса) – он легко царапает стекло. Плотность колеблется в пределах 2,43-2,70 г/см3. Для кремня характерен грубый раковистый излом, однако наблюдаются все переходы к занозистому или неправильно зубчатому излому. Отличительной особенностью этого камня являются острорежущие края его осколков. Блестящие поверхности излома со временем тускнеют и приобретают восковой блеск. В кремневых конкрециях существует система ослабленных направлений, вдоль которых они наиболее легко расщепляются. Кремень чрезвычайно прочный минерал, не поддающийся воздействию кислот; растворяется лишь в НF. Некоторые разности кремня просвечивают в пластинках толщиной 1-1,5 мм.

Оптические свойства кремней определяются основным их компонентом – халцедоном, представленным в виде сферолитовых, веерообразных, конусовидных или неправильных агрегатов. Такие агрегаты часто имеют двуосный характер; величина угла 2V колеблется и обычно он положителен (Дэна и др., 1966). Показатели преломления Np = 1,537 и Ng = 1,540; двупреломление Ng-Np = 0,003 (Midgley , 1951). Плотность кремней близка к плотности халцедона и меньше, чем у обычного кварца.

Окраска кремней чрезвычайно разнообразна. В свежем сколе они обычно имеют светло-серый или черный цвет; нередко на черном фоне наблюдаются серые пятна. Египетские кремни характеризуются розоватым цветом. Известны также желтые, темно-голубые, бледно-фиолетовые, коричневые и красноватые их разновидности (Shepherd, 1972). Расцветку кремней трудно определить до раскола желваков, поскольку они покрыты матово-белой коркой толщиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. У кремней, окрашенных в черный цвет, тонкий осколок полупрозрачен и имеет бледно-желтую или почти бесцветную окраску. Коричневая, красноватая и бурая окраска кремней обычно обусловлена присутствием окиси железа, а появление черных оттенков – наличием примеси углистого вещества.

Однако черную окраску можно объяснить и оптическим эффектом, который создается за счет полного рассеяния света внутри кремней. Рассеяние обусловлено микроскопической структурой кремня. В зависимости от толщины корки изменяется окраска ядра. Когда она образует тонкую пленку на черном ядре – кремень кажется голубым; когда толщина корки достигает 0,2 мм – кремень становится белым (Shepherd, 1972).

Кремни обнаруживают изменение окраски, если они оказываются незащищенными от воздействия погодных условий, грунтовых вод, а также от механического воздействия проточной воды или прибоя.

Для рисунчатых кремней характерна неоднородная пятнистая  окраска с различным сочетанием цветов – серого с черным и белым, бурого с коричневым, вишневым и охристым. Нередко кремни обладают высокодекоративным полосчатым или концентрически-полосчатым узором. Интенсивность окраски и ее оттенки можно изменять искусственным путем. Так, например, бледно-окрашенные (палевые, серовато-палевые и желтовато-серые) разности рисунчатого кремня в результате обжига приобретают яркую сочную окраску различных оттенков, что объясняется потерей воды, сегрегацией рассеянных частиц пигментирующего вещества и другими более сложными реакциями. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте синтеза минерального сырья разработана технология изменения окраски рисунчатых кремней, согласно которой изделия из них (кабошоны, пепельницы, пластинки) первоначально подвергаются сушке при температуре 90° в течение 5 час (во избежание растрескивания), а затем температура постепенно (на 50° в час) повышается до 250-300°. После выдержки изделий при температуре 300-350°С в течение 2-2,5 час рекомендуется медленный отвод тепла не более, чем на 20° в час. Наибольший эффект облагораживания достигается в изделиях из дмитровских кремней, при обжиге которых проявляются различно окрашенные зоны и полосы, создающие своеобразный контрастный рисунок.

2. Область применения и технические требования к качеству сырья

Кремень использовался человеком еще в каменном веке. Во времена древнего палеолита применение камня было основано на его способности давать при расколе острорежущие осколки (изготовление "отщепов" и "рубил", необходимых во время охоты или в домашнем обиходе). Свойство кремня давать искры при ударе нашло применение в огнестрельном оружии.

Современное использование технического кремня основано на его твердости, вязкости, устойчивости по отношению к кислотам, а также хорошей абразивной способности. Высокие физико-механические свойства кремня позволяют использовать его в промышленности тонкой керамики как футеровочный материал, так и материал для мелющих шаров. Кроме того, технический кремень используется при изготовлении шлифовальных шкурок, ступок, пестиков и т.п.

Рисунчатый кремень стал использоваться в качестве декоративного камня в Советском Союзе недавно. Исторические сведения о его применении с этой целью отсутствуют. Нет также данных об использовании его как поделочного камня за рубежом. Известно лишь, что в Англии кремень применяется в отделке зданий как декоративный заполнитель бетона.

Кремни хорошо обрабатываются: режутся, шлифуются и полируются. При красивой яркой окраске и декоративности рисунка кремни могут использоваться в ювелирных изделиях: запонках, серьгах, брошах, кулонах, браслетах, а также как материал для мозаики. Основными критериями, определяющими пригодность кремня как поделочного камня, являются его высокая декоративность, обусловленная рисунком и цветом, отсутствием трещин, пустот, каверн, включений, влияющих на механическую прочность и однородность камня. К основным дефектам относятся каверны, трещины, ожелезнение.

Технические требования, утвержденные Министерством геологии СССР применительно к декоративному кремню Дмитровского и Гжельского месторождений, приведены в табл.8.

Таблица 8

Технические требования на декоративный кремень (OCT-41-25-72)

Название камня

Типовая разновидность

Качественная характеристика

Минимальные размеры (мм)

Сорт

Кремень декоративный

Дмитровский Гжельский

Разноокрашенный с ярковыраженным концентрически-зональным и полосчатым рисунком или однотонный яркоокрашенный

150x150x150

I

5. Размещение месторождений рисунчатого кремня

При довольно широком распространении кремней, особенно в отложениях мела и карбона, данные о наличии среди них рисунчатых разностей большей частью отсутствуют, так как с точки зрения декоративности кремней большинство месторождений не изучалось. В настоящее время рисунчатые кремни известны в Подмосковье, в черте Москвы (вблизи ст. метро "Университет"), в Архангельской области и на Украине.

На Урале имеются месторождения кремня, часть из которых обследовалась с целью установления декоративных разностей кремня (Берденяшское в Башкирии) или даже разрабатывалась для мозаичных работ (Кургановское в Свердловской области).

Сведения о месторождениях рисунчатого кремня в зарубежных странах отсутствуют.

4. Особенности генезиса кремней

В настоящее время среди геологов нет единого мнения о генезисе кремней.

Большинство исследователей считает, что кремень образуется путем метасоматического замещения карбонатов кремнеземом. Так, например, С.Г. Вишняков (1953), изучавший кремневые желваки в карбонатных породах нижнего и среднего карбона в Подмосковном бассейне, относит их к продуктам метасоматического замещения кальцита известняков местным аутигенным кремнеземом. По мнению З.А. Богдановой (1940), процесс формирования этих желваков связан с циркуляцией грунтовых вод и происходил одновременно с доломитизацией известняков: причем источник кремнезема находился вне известняков. Спорными являются также вопросы об источнике кремнезема, химизме замещения карбонатов кремнеземом, времени образования желваков кремня по отношению к осадку и породе. По мнению одних исследователей, кремнезем кремней считается биогенным, так как кремень почти всегда содержит или сопровождается остатками кремневых организмов – губок и др. А.Д. Архангельский (1936) и С.Г. Вишняков (1953) придерживаются хемогенной гипотезы – источником кремнезема являются продукты глубокого химического выветривания горных пород на суше. Вопрос химизма замещения карбоната кальция кремнеземом недостаточно изучен. По мнению Г.И. Теодоровича (1950), благоприятными условиями для выпадения кремнезема являются все условия повышенной растворимости СаСО3 (снижение рН, понижение температуры и повышение солености).

Время образования месторождений кремня по отношению к вмещающим породам также трактуется совершенно различно. Руттен (Rutten, I957), придерживающийся сингенетичной теории, связывает их с перерывами в процессе напластования меловых отложений. Большинство исследователей считает, что месторождения кремня возникли главным образом в процессе диагенеза и лишь частично - в процессе эпигенеза.

Г.И. Бушинский (1954) делает следующие выводы о происхождении и времени образования меловых кремней Днепровско-Донецкой впадины.

Во-первых, источником материала для образования кремней послужили кремневые или опаловые скелеты различных организмов (губок, диатомей, радиолярий и др.). Кремнезем скелетов кремневых организмов после их захоронения растворялся, перемещался и концентрировался в определенных участках, замещая известковые частицы и заполняя поры между ними. Первоначально кремни были мягкие и затвердевание их происходило постепенно. По мнению Г.И. Бушинского, подавляющее большинство кремней, встречаемых в мелу, образовалось в позднюю стадию диагенеза. Желтые и серовато-желтые кремни, залегающие в форме плит или окремнелых поверхностей, возникли в раннюю стадию диагенеза. Желтые кремни, выполняющие вертикальные или наклонные трещины в мелу, этот автор считает самыми поздними кремневыми образованиями.

II. ГЕОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РИСУНЧАТОГО КРЕМНЯ

Все известные месторождения и проявления рисунчатого кремня относятся к экзогенной генетической группе (Киевленко и др., 1974). По способу образования среди них выделяются два генетических класса – осадочный и россыпей.

В зависимости от состава вмещающих пород и условий локализации выделяется четыре геолого-генетических типа месторождений рисунчатого кремня (табл. 9).

1. Осадочные месторождения

Среди месторождений, относящихся к классу осадочных, выделяется два геолого-генетических типа, отличающиеся составом вме­щающих пород: месторождения, связанные с карбонатными породами (известняками, доломитами, мергелями и мелом); месторождения, связанные с песчано-глинистыми породами (песками, глинами, аргил­литами, алевролитами).

Таблица 9

 

ГЕОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РИСУНЧАТОГО КРЕМНЯ

Генетическая группа

Генетический класс

Геолого-генетический тип

Тип скоплений рисунчатого кремня

Декоративные свойства кремня

Промышленное значение

Месторождения

1

2

3

4

5

6

7

Экзогенная

Осадочные

Горизонты конкреций и пластовые залежи кремней в карбонатных породах (известняках, доломитах, мергелях и мелу)

Отдельные конкреции округлой, эллипсоидальной, уплощенной, причудливой формы размером от 0,05 до 1,0 м; пластовые залежи модностью 0,9-2,2 м. Часто отдельные конкреции слагают горизонты средней мощностью 0,2-0,4 м

Окраска светло-серая, серая, серовато-сиреневая, желтая, бурая, красная и черная. Рисунок пятнистый, полосчатый, концентрически-зональный, причудливых очертаний

Возможна попутная добыча из отвалов действующих карьеров на известняки, мел, мергели и другие строительные материалы

Голутвинское,

Московское,

Горское,

Алферовское и др. (РСФСР);

 

Кременецкое,

Гринчукское и др.

(Украинская ССР)

Горизонты конкреций, прослои к линзы кремней в песчано-глинистых толщах (песках, глинах, аргиллитах и алевролитах)

Отдельные конкреции округлой, овальной или причудливой формы размером в среднем 10-20см; прослои мощностью до 25 см. Иногда конкреции кремня образуют пропластки мощностью до 1,5 м и гнезда размером до 1-2 м. в поперечнике

Окраска серая различных тонов, коричневая, черная. Рисунок полосчатый или пятнистый

 

То же

Пашаны,

Человки,

Воловецкое,

Майданское и др.

(Украинская ССР)

Россыпей

Аллювиальный (русловые и террасовые отложения)

Галька округлой или неправильной формы размером 3-10 см, реже валуны размером 15-25 см в поперечнике

Окраска розовая, охристая, вишневая, буровато-коричневая, серая, черная. Рисунок полосчатый, пятнистый

---«---»---

Наволокский участок и др.

(Архангельская область)

Ледниковый (моренные, флювиогляциалъные отложения)

Галька и валуны кремней размером от 7 до 20 см в поперечнике

Окраска желтая, бурая, красная различных оттенков. Рисунок концентрически-зональный

Добываются попутно с песками

Дмитровское

(Московская область)

Месторождения рисунчатого кремня в карбонатных породах

К этому типу относятся скопления рисунчатого кремня в центральных районах РСФСР и в Украинской ССР.

В пределах центральных районов РСФСР известны многочисленные проявления рисунчатых кремней, приуроченные к карбонатным породам подольского и каширского горизонтов московского яруса (средний карбон) и гжельского яруса (верхний карбон). Наиболее интересны кремни, развитые среди пород среднего карбона в районе г.г. Москвы, Ржева, Зубцова, Коломны, Озеры и Касимова, а также среди отложений верхнего карбона во Владимирской области (Алферове, Добрятино). Кремни наблюдаются в виде конкреций или линзовидных прослоев в известняках, мергелях и доломитах. Очень часто отдельные конкреции, вытянутые непрерывной цепочкой в направлении слоистости вмещающих пород, слагают целые горизонты кремней (месторождения: Горское, Алферовское, Добрятинское). Для конкреций кремня характерны округлые, эллипсоидальные, часто уплощенные параллельно слоистости вмещающих пород формы. В отдельных случаях наблюдается неровная бугристая или рогульчатая форма, а также пережатая, четковидная. Размер конкреций варьирует в пределах от 0,05 до 1,0 м. Мощность горизонтов кремней в среднем составляет 0,2-0,4 м. Окраска кремней может быть светло-серой, серовато-сиреневой различных тонов, желтой, бурой, красной различных оттенков. Рисунок камня либо полосчатый или концентрически-зональный, либо причудливых очертаний. Кремни принимают высшую зеркальную полировку. Они весьма красивы, но в камнерезной промышленности пока не используются, а, как правило, накапливаются в отвалах карьеров. Основными дефектами этих кремней являются трещиноватость и наличие ржаво-бурых пятен гидроокислов железа.

В качестве примера проявления кремней на территории центральных районой РСФСР приводим описание ГОРСКОГО месторождения, расположенного на юго-востоке Московской области близ г.Озеры. Среди переслаивающихся известняков, доломитов и мергелей московского яруса отмечаются два горизонта кремней. Верхний – довольно выдержанный горизонт мощностью 0,2-0,4 м - представлен кремнями различных оттенков красного цвета, сильно трещиноватыми и ожелезненными. Нижний горизонт представлен кремнями серого, реже бурого, коричневого, красного и розового цветов. Кремень плотный, нетрещиноватый. Наблюдается в виде конкреций размером 0,1-0,5 м. Встречаются разности с красивым рисунком (полосчато-концентрическим или причудливых очертаний). Кремни этого месторождения принимают полировку, близкую к зеркальной. В настоящее время месторождение карбонатных пород интенсивно разрабатывается Озерским каменным карьером. Здесь целесообразно организовать попутную добычу рисунчатого кремня.

ГОЛУТВИНСКОЕ месторождение расположено в районе г.Коломны. В щуровской толще подольского горизонта, представленной переслаивающимися известняками, мергелями и глинами, встречен горизонт кремней мощностью до 1,0 м. Размеры отдельных конкреций эллипсоидальной формы достигают 0,8-1,0 м и более в длину. Цвет камня светло-серый, реже бурый, желтый, красный различных оттенков. Художественно-декоративные свойства кремней обусловлены рисунком полосчатым, концентрически-зональным или причудливых очертаний. На этом же месторождении встречаются серые, реже голубовато-серые халцедоны, а также весьма привлекательные по расцветке и рисунку жеоды коричневого агата, которые могут быть использованы в производстве различных поделок и украшений. Наиболее целесообразна добыча кремней из отвалов действующего здесь известнякового карьера.

На территории Украины скопления рисунчатых кремней размещаются среди меловых и мергелистых отложений сеномана и турона Волыно-Подольской плиты и Днепрово-Донецкой впадины (Семенченко и др., 1974).

Кремни встречаются в виде конкреций округлой, овальной и причудливой форм. Эти конкреции иногда образуют пропластки. Размер отдельных конкреций составляет в среднем 15-30 см в поперечнике. Известны также пластовые месторождения кремня (Гринчукское).

На ИЗШСКОМ месторождении многочисленные скопления кремневых конкреций размещаются четкообразно. Окраска кремней черная, серая, реже желтовато-бурая. Часто встречаются рисунчатые разновидности. Рисунок камня концентрически зональный или пятнистый. Кремень полируется до зеркальной поверхности.

КРЕМЕНЕЦКОЕ месторождение расположено в г.Кременец Тернопольской области. В меловой толще туронского возраста, имеющей мощность более 15 м, конкреции кремня образуют горизонты протяженностью до 50 м и мощностью около 0,5 м. Расстояние между горизонтами составляет 2,0-2,5 м. Размеры конкреций разнообразной формы достигают 20-30 см в поперечнике. Кремень черный, просвечивающий по краям, иногда с красивым концентрическим узором сероватых тонов. На месторождении выделяется несколько декоративных разновидностей: черная, пятнистая с более светлой сердцевиной; черная с концентрически-зональным узором серого цвета; серая, серовато-белая или серовато-черная, пятнистая. Кремень хорошо полируется.

К этому же типу может быть отнесена ДЖАМБУЛЬСКАЯ группа месторождений технического халцедонового кремня, в геологическом строении которой участвуют осадочные образования нижнего и среднего карбона, представленные чередующимися известняками, мергелями, алевролитами. В пределах этой толщи наблюдаются горизонты кремнистых пород, протягивающиеся по простиранию на 0,5-0,6 км при мощности 0,1-2,0 м и содержащие пластообразные и линзовидные тела, а также желваки кремней.

Вместе с техническим кремнем встречаются и декоративные его разновидности, которые могут быть использованы камнерезной промышленностью.

Местороидения рисунчатого кремня в песчано-глинистых толщах

На территории Украинской ССР известно несколько месторождений рисунчатого кремня, приуроченных к песчано-глинистым отложениям Украинского щита, Волыно-Подольской плиты и Восточных Карпат (Семенченко и др., 1974). Возраст этих отложений определен как верхнемеловой (Пашаны, Подольское, Человки), палеоценовый (Майданское и Воловецкое) и неогеновый (Комаровское). Кремень обычно наблюдается в виде конкреций овальной, округлой и причудливой формы в песках, глинах, аргиллитах и алевролитах. Содержание конкреций кремня в породе варьирует, в среднем составляя 25-50$. Средний размер конкреций 10x15x20 см; единичные конкреции достигают 1мв поперечнике. Кремень плотный, нетрещиноватый, разнообразной окраски: беловатый, серый разных тонов, коричневый, черный. Рисунок кремня часто полосчатый или пятнистый. В некоторых случаях кремневые конкреции образуют горизонты мощностью до 1,5 м и гнезда размером до 1-2 м в поперечнике (Человки). Для проявлений Восточных Карпат характерной особенностью является размещение кремней в виде прослоев мощностью от 18 до 25 см. Трещинами, перпендикулярными к наслоению, прослои разбиты на блоки размером в среднем 10x15x15 см. Окраска кремней исключительно черная, иногда с красивым рисунком, обусловленным белыми прожилками кварца. По размерам украинские кремни, относящиеся к этому типу, удовлетворяют техническим требованиям к поделочному камню, однако наличие трещиноватости ожелезнения, каверн, а также низкие декоративные качества ограничивают их применение.

Одним из представителей этого типа является месторождение "БАЛКА КРЕМНЕВАТАЯ", расположенное у западной окраины с.Отрышки, Покровского района, Днепропетровской области (Семенчеико и др., 1974).

Кремни залегают среди сарматских отложений миоцена, представленных рыхлыми песчаниками. Прослежены кремневые тела на 200 м с запада на восток и на 250 м с северо-запада на юго-восток. Мощность отложений достигает 29,7 м. Кремень представляет собой преимущественно серую, голубовато-серую или желтовато-серую неоднородную породу, местами плотную сливную или пористую тонкозернистую. Довольно часто среди основной серой массы встречаются гнезда пятнистого или полосчатого кремня размером 15x20 – 15x40 см. На месторождении выделяются две разновидности кремней: серая полосчатая (ширина полос 1-5 мм) и пятнистая буровато-коричневая с голубовато-серыми разводами.

2. Россыпные месторождения

Среди россыпных месторождений выделяется также два геолого-генетических типа: месторождения, связанные с речными аллювиальными отложениями (русловой и террасовый аллювий); месторождения, связанные с ледниковыми (флювиогляциальными) отложениями.

Аллювиальные россыпи

Россыпные месторождения рисунчатого кремня, относящиеся к аллювиальному типу, известны в Архангельской и Московской областях, а также в Крыму. В бассейне среднего течения р.Онеги (Архангельская область) выявлено четыре участка, перспективных на декоративный кремень: Наволокский, Ручей Стрельный, Деревня Ворончиха и Деревня Кирилловская. Современные отложения в пределах этих участков представлены русловым и террасовым аллювием. Русловый аллювий состоит из тонко- и мелкозернистых песков с редкой галькой, а также хорошо окатанного песчано-валунно-галечного материала. К русловому аллювию относятся и отложения кос, образующихся на крутых изгибах реки.

Косы сложены песчано-гравийно-галечным материалом с валунами. Крупный материал (валуны, галька и гравий) составляет 60-80% общей массы породы. Крупность материала в косе уменьшается вниз по течению р.Онеги. Террасовый аллювий на участке Деревня Ворончиха представляет собой толщу переслаивания тонко-, мелко-, среднезернистых буровато-желтых, буровато-коричневых и желтовато-серых песков с песчано-гравийно-галечным материалом, содержащим валуны. Крупный материал (валуны, галька и гравий) составляет 60-80% всей массы породы. Среди крупного материала встречаются декоративные кремни округлой или неправильной формы. Размер их различен – от 3 до 10 см в поперечнике, реже достигает 15-25 см. Окраска кремней самая разнообразная – желтая, розовая, вишневая, буровато-коричневая, черная, серая и белая. Распределена она в различных сочетаниях в виде пятен, разводов или полосок. Полосчатая окраска чаще наблюдается среди серо-черных кремней.

Наиболее интересен по декоративности рисунчатого кремня из упомянутых проявлений участок НАВОЛОКСКИЙ, расположенный в Плисецком районе Архангельской области. Участок представляет узкую полосу руслового аллювия длиной 600 м. Сложена она песчано-гравийно-галечными отложениями, содержащими кремни, которые покрывают тонким слоем суглинки (рис.2). Мощность этих отложений 0,1-0,2 м. Распределение кремней неравномерное: наибольшее количество их наблюдается в северной и южной частях участка. Кремни представлены желваками неправильной формы размером от 5х6х10см до 10x10x15 см. Окраска кремней светло-серая, серая, темно-серая до черной, а также светло-желтая, желтая, оранжевая, палевая и даже розоватая. Текстура камня концентрически-зональная. Рисунок кремней образован окрашенными полосами (серыми, желтыми, черными) различной интенсивности. Толщина полосок колеблется от 1-2 до 5-8 мм.

Рис. 2. Схематический план Наволокского участка и зарисовки шурфов № 2 и 3 (по И.А.Сапоговой).

1 – валунно-песчано-гравийно-галечный материал, содержащий рисунчатый кремень; 2 – супесь с редким гравием и галькой; 3 – суглинок с редким гравием и валунами; 4 – валунные суглинки, супеси; 5 – шурф и его номер.

Весьма декоративны кремни, в которых тонкие резкие светло-серые и черные полосы образуют линзовидный узор на розовато-оранжевом слабо полосчатой фоне.

Среднее содержание кремней по участку составляет 1,6% от всей массы породы, в том числе кондиционных – 0,5%.

В Крыму в устье р.Кача в речном аллювии встречаются гальки кремней серого, желтого и белого цветов, иногда полосчатые. Размер гальки до 5 см в поперечнике.

Разовые находки кремневых конкреций отмечались в делювии склонов овражно-балочной сети, вскрывающей верхнемеловые отложения юго-западной части Горного Крыма (Семенченко и др., 1974). Размер отдельных конкреций достигает 10-15 см в поперечнике. Окраска кремней светло- и темно-серая, бурая, желтоватая и черная. Кремни Крыма обычно лишены рисунка, в связи с чем они не отличаются высокой декоративностью.

Ледниковые россыпи

Среди ледниковых отложений в центральных районах РСФСР встречаются скопления крупных валунов рисунчатого кремня, которые могут быть отнесены к числу перспективных. Приводим геологическую характеристику ДМИТРОВСКОГО месторождения. Расположено оно в районе г.Дмитрова (Московская область). В геологическом строении месторождения принимают участие ледниковые отложения днепровского горизонта, представленные в верхней части покровными и моренными суглинками общей мощностью до 15,7 м; ниже – песчано-валунно-гравийной толщей мощностью от 5 до 24 м. Подстилается эта толща мелко- и тонкозернистыми песками ч суглинками днепровской морены. Валунно-гравийный материал представлен, в основном, известняками, песчаниками, кремнем (до 12%), а также валунами гранитоидов, различных кристаллических сланцев и гнейсов. Выход валунов и гравия составляет 30%, в том числе 8% валунов. Среди валунов преобладают фракции от 70 до 200 ми и более.

Кремни Дмитровского месторождения, благодаря концентрически-зональному рисунку, в котором сочетаются желтые, бурые и красные цвета различных оттенков, обладают высокими художественно-декоративными свойствами.

Дмитровское месторождение разрабатывается как источник песчано-гравийного материала для строительной промышленности, а декоративные кремни эпизодически отбираются для использования в камнерезном деле.

III. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И ПОИСКОВЫЕ ПРИЗНАКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РИСУНЧАТОГО КРЕМНЯ

Геологические предпосылки

Из многочисленных геологических предпосылок, учитываемых в качестве поисковых, для рисунчатого кремня имеют значение литолого-стратиграфические и фациальные. Для месторождений рисунчатого кремня, связанных с коренными породами, существует довольно четко выраженная связь с отложениями определенного возраста и литологического состава.

Так в центральных районах РСФСР скопления кремней, в том числе и декоративных, приурочены к определенным горизонтам карбонатных пород всех отделов карбона.

В пределах Московской синеклизы кремни встречаются в известняках подольского и каширского горизонтов московского яруса среднего карбона и гжельского яруса верхнего карбона. Голутвинское месторождение цветных кремней приурочено к щуровской карбонатной толще подольского горизонта. С.Г.Вишняков (1953), описывая кремнистые образования в карбонатных породах нижнего и среднего карбона Подмосковья, отмечает, что на Пикалевском месторождении известняков (С3) желваки цветных кремней встречаются только в стешевской и протвинской толщах, а в веневской они отсутвуют.

На Украине, являющейся вторым крупным районом распространения коренных месторождений кремней, в том числе декоративных, они приурочены главным образом к карбонатным породам (мел, мергель) верхнемелового возраста или песчано-глинистым породам неогена. Приуроченность коренных месторождений кремней к карбонатным породам (известнякам, мелу, мергелям) не является случайной, так как процесс образования кремневых конкреций заключается в метасоматическом замещении карбоната кальция кремнеземом.

Фациальной предпосылкой является приуроченность скоплений кремней к карбонатным породам, образовавшимся в условиях относительно глубоководного бассейна, где отсутствовало волновое движение воды, так как это движение препятствует накоплению в осадках коллоидного кремнезема, явившегося впоследствии материалом для образования кремневых конкреций (Вишняков, 1953).

Россыпные месторождения декоративных кремней приурочены к четвертичным и современным песчано-гравийно-валунным отложениям. Такие отложения, содержащие скопления рисунчатых кремней, известны как среди современных русловых и террасовых фаций речного аллювия, так и среди межморенных флювиогляциальных пород. Причем, на обнаружение аллювиальных скоплений кремней можно рассчитывать в районах развития коренных месторождений кремня, при размыве которых они образуются. Месторождения же кремней в ледниковых отложениях могут быть выявлены на очень значительном расстоянии от коренных.

Поисковые признаки

Прямым поисковым признаком является находка декоративных кремней в естественных или искусственных обнажениях пород, содержащих конкреции этого камня. К прямым признакам для коренных месторождений относятся также находки кремней во вторичных ореолах рассеяния.

Причем этот признак, видимо, может иметь значение главным образом для аллювиальных скоплений, так как среди ледниковых отложений могут быть встречены кремни, перемещенные на очень большие расстояния.

Кремни могут встречаться в отвалах карьеров, разрабатываемых на мел и известняки для производства извести и цемента. Кремни, добываемые при этом из карбонатных пород, являются вредной примесью, так как при обжиге известняков и мела они остаются в виде крупных включений, затрудняющих помол. Встречаются кремни также на карьерах, разрабатывающих песчано-гравийные породы аллювиального или ледникового происхождения.

Косвенным поисковым признаком для коренных месторождений кремня в центральных районах РСФСР являются выходы известняков карбона, особенно с признаками окремнения. Для Украины такими признаками являются выходы меловых пород и мергелей верхнемелового возраста, а также песчано-глинистых пород верхнего мела и неогена.

Для россыпных месторождений кремня в районах развития коренных его месторождений косвенными поисковыми признаками являются отложения речного песчано-галечного аллювия в руслах современных и древних рек, а также флювиогляциальных песков, содержащих галечный и галунный материал.

В. МЕТОДИКА ПОПУТНЫХ ПОИСКОВ И ПЕРСПЕКТИВНОЙ ОЦЕНКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПРОЯВЛЕНИЙ ОКАМЕНЕЛОГО ДЕРЕВА И РИСУНЧАТОГО КРЕМНЯ

I. Проектирование и проведение поисковых работ

При составлении проектов геолого-съемочных работ различного масштаба и поисков полезных ископаемых следует выделять районы, перспективные на выявление месторождений окаменелого дерева и рисунчатого кремня. Выделение таких районов должно производиться путем изучения литературных и фондовых материалов по району с учетом изложенных выше данных о геологических условиях, в которых встречаются месторождения окаменелого дерева и рисунчатого кремня.

При составлении проекта и проведении поисковых работ необходимо учитывать, что как окаменелое дерево, так и кремень имеют довольно широкое распространение, но интерес для камнерезной промышленности могут представлять только высокодекоративные разности, то есть обладающие четким красивым рисунком и чистыми тонами окраски, а такхе отвечающие техническим требованиям по размерам бездефектных участков. Для поисков окаменелого дерева перспективными могут оказаться районы распространения пород, содержащих древесные остатки (углефицированные и др.), свидетельствующие о развитии здесь растительности, часть которой могла подвергнуться окаменению. В таких районах особенный интерес могут представлять территории, сложенные вулканическими пеплами и туфами, которые свидетельствуют о имевшей здесь место вулканической деятельности, в результате которой могли оказаться погребенными под вулканогенными отложениями целые леса. В районах развития осадочных пород перспективными могут быть прибрежно-морские фации, сложенные кварцевыми песками и песчаниками.

Для поисков рисунчатого кремня в центральных районах РСФСР перспективны площади развития известняков карбона, а также речные и флювиогляциальные отложения, а на Украине – белый писчий мел и мергеля мелового возраста и песчано-глинистые породы неогена. В связи с тем, что рисунчатый кремень является недорогим камнем и добыча его производится, в основном, попутно при разработке месторождений строительных материалов, при проведении поисковых работ особое внимание следует уделять обследованию действующих карьеров с целью выявления конкреций декоративных кремней, которые могут являться объектом попутной добычи. Выявление таких месторождений может иметь большой практический интерес.

Самостоятельная добыча рисунчатых кремней может производиться только на россыпных месторождениях при высоком содержании кремней, обладающих хорошими декоративными и физико-механическими показателями. Окаменелое дерево также добывается попутно при разработке месторождений строительных материалов или из россыпных месторождений, в тех случаях, когда стволы легко доступны для добычи.

На участках, где будут обнаружены окаменелое дерево или рисунчатый кремень, следует провести дополнительные исследования, необходимые для приближенной оценки выявленных проявлений. Элементами такой оценки является получение количественных и качественных показателей. К первым – относятся мощность продуктивного горизонта, площадь его распространения и содержание в нем полезного ископаемого. Эти показатели определяются при геологической документации обнажений и горных выработок (шурфов, канав и траншей), которые проходятся на данном этапе по редкой сети. Расстояние между выработками может в зависимости от конкретных геологических условий сильно колебаться – от десятков до сотен метров. Определение содержания полезного ископаемого может производиться по естественным и искусственным обнажениям при помощи зарисовок с подсчетом процента площади, занятой кусками древесины или конкрециями кремня. Этот способ целесообразно применять для твердых пород – известняков, песчаников и туфов, в которых проходка горных выработок затруднена.

Способ площадного определения содержания может быть применен и для россыпных месторождений, когда кремни или куски окаменелого дерева хорошо видны на берегу реки, озера или моря и количество их на единицу площади может быть подсчитано.

В мягких породах (мел, песок, рыхлый вулканический пепел и др.) лучше произвести выемку небольшого количества породы и путем сортировки определить объемное или весовое содержание кусков дерева или желваков кремня.

При определении содержания окаменелого дерева и кремня нужно давать характеристику размеров и формы этих образований. В полевых условиях следует определить и качественные показатели окаменелого дерева и кремня: цвет, рисунок, твердость, излом, блеск, структуру, дефекты (хрупкость, трещины, каверны, выветрелость), а также размер бездефектных участков. Все эти показатели выявляются наиболее четко в смоченных водой свежих сколах. В связи с тем, что декоративными являются не все конкреции кремня, вначале их нужно расколоть и описать несколько десятков конкреций, а затем уже определить процентное содержание декоративных разностей. В случае, когда кремневые конкреции слагают несколько горизонтов, содержание качественного сырья по отдельным горизонтам может быть различным. В пластовых кремнях, где декоративные разности развиты на отдельных участках, нужно определить их содержание в пласте, а также размеры таких участков. Как уже указывалось, при оценке качества необходимо учитывать, что для камнерезной промышленности интерес могут представлять только высокодекоративные разности кремня, отвечающие по размерам бездефектных участков требованиям ОСТ-41-25-72. Это указание относится и к окаменелому дереву, для оценки качества которого, кроме высокой декоративности и размеров бездефектных участков по ОСТ 41-24-72 имеет также значение и прочность.

Для более детального изучения качества обнаруженного окаменелого дерева и рисунчатого кремня необходимо произвести отбор проб. Окаменелое дерево отбирается штуфными пробами от каждой установленной разновидности, пробы кремней – по несколько конкреций из каждой разновидности. При пластовом залегании кремня пробы отбираются штуфные. Размер штуфов окаменелого дерева и пластового кремня, желателен порядка не менее 10x10x10 см.

Отобранные пробы документируются и направляются на дальнейшее исследование в соответствующую курирующую экспедицию согласно указаний "Инструкции по проведению попутных поисков месторождений цветных камней", утвержденной Министерством геологии СССР.

2. Принципы перспективной оценки проявлений и площадей

Основой геолого-промышленной оценки выявленных проявлений окаменелого дерева и рисунчатого кремня должны являться следующие показатели:

а) качество камня, предварительно установленное в поле;

б) примерное содержание камня в породе – общее, в том числе кондиционного (кг/м3);

в) геолого-генетический тип проявлений;

г) вмещающие породы, их состав, мощность, характер залегания;

д) наличие разработок вмещающих пород.

Как уже указывалось, декоративность, а также и другие качественные показатели рисунчатого кремня и окаменелого дерева в полевых условиях могут быть охарактеризованы, хотя и приближенно, но с точностью, достаточной для предварительной оценки. Масштабы проявлений без специальных работ могут быть установлены (весьма ориентировочно) по примерному распространению продуктивных пород и содержанию в них кремней или окаменелого дерева на единицу объема или площади.

Определенное значение для промышленной оценки выявленных проявлений имеют состав и характер вмещающих пород, которые влияют на способ добычи. Следует отметить условия залегания продуктивных горизонтов, в том числе мощность и характер вскрышных пород, элементы их залегания и прочее.

Необходимо фиксировать также доступность выявленных проявлений и транспортные условия.

Наличие разработок пород, вмещающих кремень или окаменелое дерево, имеет важное значение для оценки перспектив организации попутной добычи. В связи с тем, что рисунчатый кремень и окаменелое дерево, как правило, добываются попутно, при обнаружении высокодекоративных разностей этих камней необходимо давать примерную качественную и количественную оценку вмещающих пород с указанием возможных областей их использования (если они не разрабатываются). Все обнаруженные проявления окаменелого дерева и кремня наносятся на имеющиеся геологические или топографические карты и передаются курирующей организации Всесоюзного шестого производственного объединения (см. указанную выше инструкцию). При обнаружении на разрабатываемых месторождениях песка, вулканического пепла и других строительных материалов высокодекоративных кремней или окаменелого дерева, которые могут извлекаться попутно, необходимо сообщить об этом курирующей организации. Такие месторождения представляют первоочередной интерес, как возможные поставщики цветного камня для камнерезной промышленности.

Для перспективной оценки площадей необходимо привести их геологическую и литологическую характеристику и указать распространение отложений, перспективных на выявление месторождений окаменелого дерева и рисунчатого кремня. Наряду с этим должна быть дана и характеристика отдельных проявлений этих видов поделочного камня, выявленных в пределах оцениваемой площади.

ЛИТЕРАТУРА

АГАФОНОВА Т.М., ГУТНИЧЕНКО Г.К., КОМАРОВА О.В.и др. Новые данные об украинских кремнях. -Вести.Киев.гос. ун-та, серия геол., 197I, № 12.

АРКАДЬЕВ Н.А. Геологические предпосылки поисков месторождений технического агата на примере месторождений Закавказья. -Изв.В.У.3., Геология и разведка, 1963, № 3.

АРХАНГЕЛЬСКИЙ А.Д. К вопросу о происхождении некоторых осадочных кремнистых пород СССР. - В сборнике, посвященном В.И.Вернадскому, ч.2, изд-во АН СССР, 1936.

БЕЛЯНКИН Д.С., ПЕТРОВ В.П. Петрография Грузии. Петрография СССР. М., изд-во АН СССР, 1945, вып.II.

БЕТЕХТИН А.Г. Курс минералогии. М., Госгеолтехиздат, 1956.

БУШИНСКИЁ Г.И. Литология меловых отложений Днепровско-Донецкой впадины. -Труды ИГН АН СССР, серия геол., 1954, вып.156, № 67.

БЫКОВ Г. Ископаемый лес в Атбасарском районе. - Природа, 1932, № 8.

ВИНОГРАДОВ-НИКИТИН П.В. Окаменелый лес на Кавказе. -Изв. Кавказок. отд. Русского геогр. об-ва, 1911-1912, т.21, № 3.

ВИШНЯКОВ С.Г. Кремнистые образования в карбонатных породах нижнего и среднего карбона северо-западного крыла Подмосковного бассейна. -Изв. АН СССР, серия геол., 1953, № 4.

ВОЗНЕСЕНСКИЙ Д.В. Поиски россыпных полезных ископаемых и драгоценных камней. - В кн. Методич. руководство по изучению и геолог, съемке четвертичн. отложений, М., 1955, ч.2.

ДЭНА Д.Д., ДЭНА Э.С., ФРОНДЕЛЬ К. Система минералогии, т.III, минералы кремнезема. М., "Мир", 1966.

КИЕВЛЕНКО Е.Я., СЕНКЕВИЧ Н.Н., ГАВРИЛОВ А.П. Геология месторождений драгоценных камней. М., "Недра", 1974.

КИЕВЛЕНКО Е.Я., СЕНКЕВИЧ Н.Н. Геология месторождений поделочных камней. М., "Недра", (в печати).

ЛАЗАРЕНКО Е.К. Курс минералогии. Киев, Гостехиздат, 1961.

ЛАЗАРЕНКО Е.К. и др. Минералогия Закарпатья. Изд-во Льаовск, Гос. ун-та, 1963.

НЕСТЕРОВСКИЙ П. Геогностический очерк Кузнецкого угленосного бассейна. -Горный журнал, 1896, т. IV.

НИКОЛАЕВ Н.Л. Декоративные камни Узбекистана. "ФАН", Ташкент, 1967.

ПАЛИБИН И.В. Предварительный отчет об исследовании ископаемой флоры Годерзского перевала. -Изв. Кавказок. отд. Русского геогр. об-ва, 1914, № 22.

ПАЛИБИН И.В. Ископаемая флора Годерзского перевала, -Труды Ботан. ин-та АН СССР, 1937, вып.4.

ПЕТРОВ В.П. Драгоценный и поделочный камень как полезное ископаемое. -Сб. Драгоценные и цветные камни как полезное ископаемое. "Наука", 1973.

ПИРОЖНИКОВ Л.П. Кристаллы кварца на псевдоморфозе халцедона по древесине с о.Мак-Клинток (земля Франца-Иосифа). -Зап. Всес. мин.об-ва, серия П. М.,  1959, вып.З, ч.88.

ПОПУГАЕВА Л.А. О забытом декоративном камне – окаменелом дереве. -Самоцветы, 1962, № 1.

ПУСТОВАЛОВ Л.В. Петрография осадочных пород. -Ч.2, Гос. научно-техн.изд.нефтяной и топливной пром-сти, 1940.

РЯБИНИН А. Заметки об окаменелом дереве из окрестностей гор.Нолинска Вятской губернии. -Заметки Уральск. об-ва любит, естествозн., 1905, т. 25.

СЕМЕНЧЕНКО Ю.В., АГАФОНОВА Т.Н., СОЛОНЕНКО И.О. и др. Цветые камни Украины. Киев, "Будивельник",  1974.

СИДОРЕНКО Е. О кварце из буроугольных отложений Дубровки и Глинско-Львовской области. Минер. сб. Львов. Геол. об-ва, Львов, 1958, № 12.

СХИРТЛАДЗЕ Н.И. Некоторые новые данные о литологии годерзской свиты. -ДАН СССР, нов. серия, 1950, т.71, № 4.

ФЕРСМАН А.Е. Очерки по истории камня. Избр. труды, т. VII, 1962.

ЧЕРНОСВИТОВ Ю.Л. Кремень. Требования промышленности к качеству минерального сырья, ВМС, М., 1963.

ШАРОНОВ Б.Н. О происхождении сталактитоподобных форм халцедона. -Минер. сборн. Львовск. геол. об-ва, 1963, № 17.

ШВЕЦОВ M.С. Петрография осадочных пород. М., Госгеолтехиздат, 1958.

Bois fossile du mesozoique du Maroc. Notes et memoires du service geologique du Maroc, 1969.

Busson G., Sur les bois fossiles (flngiospermes) d'ag'e tertiare inferieur du nord de la h'amada de Tinrert et du nord-est du Tademait (Sahara aigerien). Bull Mus. nat. hist, natur. S. terre, 1973, №27.

Dake H. Largest  Petrified Trees. The mineralogist, 1954, v.22, №4.

Daber R. Betrachtung tiber Markasitisierungf eines Koniferen-Tiolzes aus dem Miozan der TongTube von Guttau, Kreis Bautzen. Geologie, 1953, t.2, №4.

Fischer W. Die opal der sather-Berrfe in Burtfenland. Aufschluss, 1973, t. 24, №11.

Foraker d. Rare adate and petrified wood. Gems and minerals, 1972, november, №422.

Midgley H. Chalcedony and Flint. Geological magazine, 1951, v. 88, №3.

Mitchell R., Tufts S. Wood opal-tridimite like minerals. American mineralogist, 1973, v. 58, №78.

Olles F. Sadie Mountain Picture wood. Gems and minerals, 1949, June.

Rodger J. Didging Holley Petrified wood. Gems and minerals, 1970, may, №392.

Root J. Bruneau wood. Gems and minerals, 1971, №409.

Rutten M. Remarks on the genesis of flints. American journal of science, 1957, v. 255, №6.

Shaube B. Notes on the orijin of some agates and their bearinrf on a stilolite seam in petrified wood. American journal of science, 1955, v. 253, february.

Shepherd V. Flint. London, 1972.

Stawing J. Wlashosci techiczne krajowych Krzemieni. Biul. 7ns. geol. 1970, w. 244, t. 6.

Strong M. Petrified wood near stonemille. Gems and minerals, 1968, №367.

Wallerius. Mineraloogia, eller mineral-riket., 1747, №80.

Wetzel w. Feuerstein als erdgeschichtliches dokument. Schriften des naturwissenschaftlichen vereins Schleswig & Holstein,l969, v.39.