02 януари 2012, понеделник
15 февруари 2009, неделя
Онтогения на ахатите от района на Шумен
ОНТОГЕНИЯ НА АХАТИТЕ ОТ РАЙОНА НА ШУМЕН
Живка Н. Янакиева, НМ” Земята и хората”, София
-------------------------------------------------------------------------------------
Публикувана в Сп.Геология и минерални ресурси.2005.Кн. 1-2, стр. 39-46.
--------------------------------------------------------------------------------------
Ontogeny of the agates from Shumen Region, Bulgaria
ZHIVKA JANAKIEVA,
NATIONAL MUSEUM EARTH AND MAN, SOFIA
ABSTRACT
A subject of investigation in the present work is the studying of collections of agates from Shumen region, preserved at the Museum “Earth and People”, Sofia and the Museum of mineralogy, petrography and ores at the Mining-geological University, Sofia, with the purpose of clarification the conditions of their ontogeny.
The agates secretions of Shumen region occur locally in three outcrops where they are found together with flint concretions, which indicate the uniform process of redistribution of SiO2 in the area. Based on ontogenetic observations of the agate secretions from both collections an opinion is stated about a two-stage model for the formation of the Shumen agates. The first stage is related to dissolving of flint concretions from the Campan in alkali environment and the second – redepositing of SiO2 in karst voids in the limestones from migrating mineralized acid solutions. The present work determines the aggregate-forming components of the agates, and moganite - a new mineral for Bulgaria is diagnosed.
Предмет на изследване в настоящата работа е изучаването на колекциите от ахати в района на Шумен, съхранявани във фондовете на НМ „Земята и хората” София и Музей по минералогия, петрография и полезни изкопаеми при МГУ, София с цел изясняване условията на тяхното образуване.
Ахатовите секреции в Шуменски региона имат локален характер, наблюдават се в три разкрития, където се намират съвместно с кремъчни конкреции, което говори за единен процес на преразпределяне на SiO2 в района. На базата на онтогенични наблюдения на ахатовите секреции е изказано мнение за двуетапен модел на формиране на ахатите от Шуменския регион. Първи етап, свързан с разтваряне на кремъците на кампана в условията на алкална среда и втори - преотлагане на SiO2 в празнини на варовиците от мигриращи минерализирани киселинни разтвори. В настоящата разработка са определени агрегатообразуващите компоненти на ахатите, диагностициран е моганит - нов минерален вид за България.
******
Предмет на изследване в настоящата работа е изучаването на образци от три разкрития на ахати в района на Шумен в седиментите на горната креда, съхранявани във фондовете на НМ „Земята и хората” и Музей по минералогия, петрография и полезни изкопаеми при МГУ, София с цел изясняване условията на тяхното образуване.
Изучаването на кремъчни конкреции в седиментите на България е предмет на десетки разработки. Първи данни за наличието на кварц-халцедонови агрегати в района на Шумен дава Бончев, Г. (1917), в Седиментните скали в България. Геологията в района е разисквана в работите на Цанков, В. (1930); Начев И. и др. (1981), Султанов Ал. (1982) и др. Халцедоновите образувания, с оглед на техните декоративни качества намират място в работите на Стефанов, Ю. (1955) и Бонев, И. и др. (1973).
В района на Шуменското плато кампанът е представен от бели мергели и дебелопластни плътни бели варовици, които на места са вместващи за жълтеникави и кафеникави кремъчни конкреции с големина до 60 см. Във варовиците и мергелите се наблюдава изобилие от карстови прояви, резултат от интензивната им преработка от химически активни разтвори.
Наред с кремъчните конкреции в кампана се наблюдават овални до изометрични секреционни образувания с изразено слоисто-ивичесто устройство и размери между 20-50 см. Те са с контрастно изразен рисунък и редуване на различно оцветен халцедон (светло сив, сив, бял, кафяв, червен) и безцветен кварц с дебелина на ивиците от милиметри достигащи до 10см.
Големината на кухините, в които са се формирали ахатите в Шумен e позволило образуването на агрегати с разнообразна морфология. Според строежа и характера на запълване на ахатовите секреции могат да се отделят няколко типа: (1) геоди без ясен рисунък , запълнени от халцедон с включения (пирит и хематит) и кварц, (Фиг. 1); (2) камери, облицовани от сферолитови халцедонови кори, оцветени от множество примеси на пирит и хематит (Фиг. 2); (3) секреции облицовани от сферолити на редуващи се халцедон, кварцин (кварцин+моганит), кварц и наличие на ожелезняване само в долната част на камерата (Фиг.3); (4) геоди с концентрично-ивичест рисунък, с израстнали в тях псевдосталактити и /или кварцови кристали (Фиг. 4).
Фиг. 1. Геода без ясен рисунък запълнена от халцедон и кварц. Размери 25х21х20 см. Инв. № НМЗХ
Фиг. 2. Фрагмент от ахатова камера, облицована от халцедон с включения от хематит. Размери 18х16х6 см. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг. 3. Фрагмент от геода облицована от сферолитова кора на редуващи се халцедон (+моганит), кварцин (кварцин+моганит), кварц. Размери 23х12х5 см. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг. 4. Ахатова геода с псевдосталактити. Размери 36х30х28 см. Инв. № 10424 НМЗХ.
Фиг. 5. Мембранни нишки сред халцедон, декорирани от минерали на желязото, разположени послойно в основата на геодите в т.н. “брада”. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг.6. Зонално оцветяване на халцедон: сиво-черна зона - пирит, черно-кафява - смес от хематит и пирит и червена - хематит. Увел. х25
Най-външният слой на геодите е изграден от окварцена вместваща скала, микрокварц, примесен с микрозърнест халцедон, глини и множество минерали на желязото. Следващият слой е халцедонов, оцветен в кафяво до червено от множеството включения от пирит и железни хидрооксиди (Фиг. 6). Тази ивица е неравномерно развита, като е локализирана в основата на геодите и представлява своеобразна “брада” с ивичеста структура (Фиг. 5). Присъствието на ажурени мембранни нишки в халцедона, оцветени от железни хидрооксиди и множество пиритни фрамбоиди придават в тази част на геодите изглед на мъхов ахат. Следващите слоеве представляват ясно изразено редуване на сив халцедон, бял кварцин (примес на кварцин с моганит). Не се наблюдава закономерност в редуването на отделните слоеве, чиято обща дебелина достига до 5 см., а в по-редки случаи до 10 см. В част от агрегатите липсва кристален кварц, а в други между халцедоновите слоеве се наблюдава до няколко кварцови ивици. В някои случаи най-вътрешната част на геодите е облицована от прозрачни кварцови кристали с размер до 2 см. На места се наблюдава кора (0,2-1 мм) от калцитни ромбоедрични кристали, покриваща част от халцедоновите сферолити.
Минерали. Агрегатообразуващи компоненти на геодите в Шуменско са кварц (макро- и микрокварц, халцедон (CHLF), кварцин (CHLS) и моганит. Основната част от ахатите е изградена от халцедон. Среща се като параболичен влакнест (CH-WLF), сферолитов (CH-HLF) и микрозърнест (CHM) (според Florke, O. W et al.1991). Отделните слоеве се отличават по прозрачност и цвят. Микрозърнестият халцедон е съставка на окварцената зона на минералните агрегати. Сферолитовият се наблюдава в ожелезнените зони на агрегатите съвместно с пиритни фрамбоиди или изгражда псевдосталактитите (Фиг. 7).
Фиг.7. Надлъжен (1) и напречен (2) пререз на псевдосталактит. Характер на границите между отделните сферолити, растящи един срещу друг в център на псевдосталактит. Проходяща светлина, увел. 25, +N.
Параболично-влакнестият халцедон (CH-WLF) изгражда най-широките слоеве в ахатите, които достигат до 15 мм. На цвят е сив до светло сив, полупрозрачен.
Кварцинът (CHLS), който е оптически положителна влакнеста разновидност на кварца изгражда бели ивици с дебелина до 2 мм. Обикновено се разполага между халцедона и кварца, с които образува сферолитови агрегати. Наблюдават се до няколкократно редуване на слоеве с кварцин и параболично-влакнест халцедон (фиг. 8).
Фиг. 8. Зонално-ритмичен агрегат с няколко зони халцедон и кварцин с примес от моганит. Характер на границите между отделните зони. Проходяща светлина, увел. 8, +N.
Детайлното изследване на отделните слоеве в ахатите чрез рентгенодифрактометричен анализ доказа присъствие на моганитова фаза в халцедона и кварцина (Фиг.9). По метода на Риетвелд е определена концентрацията на моганит, която в халцедона варира в границите 21-22 тегл.%, а в кварцина достига до 47 тегл. % (Янакиева и др., 2005).
Фиг.9. Прахови рентгенограми по рарез на геода № 10427 НМЗХ, Шумен. (Със стрелки са означени линиите на моганита).
Основна роля за формиране на концентрично-ивичестия облик на ахатите играе редуването на параболично-влакнест халцедон с макрокварц и кварцин (Фиг. 11). Структурната зоналност е обусловена от ритмични зони с повторение на цикли: зараждане-геометрически подбор-образуване на груби преплетени кристали кварцин+моганит (Фиг.10)
Фиг. 10. Граница халцедон-кварцин+моганит с ясно изразена зона на смяна в размера на индивидите. Увел.20, +N
Фиг. 11. Зони на нарастване между кварц, кварцин и халцедон . Увел.20, +N
Границите между отделните слоеве халцедон са ясни и гладки. Границите между халцедон и кварцин с примес от моганит са неравни, назъбени показващи постепенен преход от параболичен халцедон към преплетените перести срастци на кварцин и моганит. Това свидетелства за едновременен растеж – в заключителния период на растежа на халцедона се зараждат индивидите на кварцин+моганит. В ахатите от Шумен се наблюдава и ритмично редуване на ивици с кварцови кристали, кварцин+моганит и халцедон (фиг.11). В повечето случаи безцветните прозрачни кварцови кристали запълват кухината на геодите (Фиг. 12). Кристалите са ориентирани перпендикулярно на халцедоновите слоеве, като при псевдосталактитите формират кварцови сферолити (Фиг. 13)
Фиг. 12. Пререз на група псевдосталактити,изградени от халцедон и моганит, обрастнали от безцветни кварцови кристали. (17х15 см) Инв.№ 53 Музей МГИ
Фиг. 13. Напречен пререз на псевдосталактит. Кварцови сферолити, нарастващи върху кварцин-моганитов слой. В централната част асиметрично засебени пиритни включения. (15х25 мм). Предоставен от доц. В.Атанасов
Характерно за халцедонът от Шуменски район е, че при облъчване с ултравиолетова лампа при дължина на вълната 365 нм луминисцира в жълто-зелени тонове и бледожълто при 256 нм (Фиг. 14). Вероятен активатор в случая е UO2+2. По същия начин реагират кремъчните конкреции, съпътствуващи ахатовите геоди, указание за единен източник на минерализация.
Фиг.14. Фрагмент от ахатова геода на естествено осветление и при облъчване с UV лампа. Инв. № 10424 НМЗХ
Включения – микроскопските изсредвания еднозначно показват в оцветените в черно, охра и червено халцедонови зони наличие на пиритни фрамбоиди и хематит. Пиритът е образуван синхронно с първите слоеве халцедон и е локализиран в периферните части на ахатовите агрегати. Наблюдава се в по-големи натрупвания в долните части на геодите примесен с халцедон. (Фиг.15, 16)
Фиг. 15. Послойно редуване на финовлакнест халцедон и халцедонови сферолити примесени с пиритни фрамбоиди. Полиран препарат, увел. Х25
Фиг.16. Пиритни фрамбоиди сред халцедон. Полиран препарат, увел. Х50
Псевдосталактити. В кухините на големите агрегати се наблюдават добре изразени в повечето случаи гравитачно ориентирани псевдосталактити с диаметър от 1 до 4 см., достигащи дължина до 17 см (Фиг. 17). В Шуменските ахати се наблюдават халцедон-кварцин-моганитови и халцедон-кварцови псевдосталактити. Напречният разрез на псевдосталактитите показва зонално концентричен строеж с редуване на халцедон, кварцин, а в някои случаи кварц. Винаги в централната част на псевдосталактита се наблюдават включения от пирит или хематит. Вероятно при формиране на първият слой на ахатовите агрегатите в резултат на наличието на разтвори с различна концентрация на SiO2 и осмотични процеси вътре в кухините са се образували (висящи от горната част) мембранни нишки от кремъчно вещество обилно замърсено с пирит. Мембранните нишки обрастват последователно с халцедон и кварцин, примесени с моганит и така са послужили като ядро за формиране на псевдосталактити.
Фиг. 17. Група от псевдосталактити, достигащи до 17 см. дължина. Инв. № 10424 НМЗХ
Размерът и посоката на растеж на псевдосталактита се формират в зародиш, т.е. с формиране на мембранните нишки, като обрастването им с халцедон ги консервира. Наблюдават се групи от плътно нарастнали псевдосталактити, прилепнали един до друг (Фиг. 12). Като цяло те са ориентирани гравитачно, но някои от тях са с изтънени и разнопосочно закривени върхове, сочещи подхранващите отвори (Фиг. 17). Това означава, че изменението на условията на растеж на псевдосталактитите в близост до канала има обемен, не повърхностен характер. (Слетов, В., Макаренко В. 2001).
Канали. В литературата се срещат различни мнения относно количеството и характера на каналите в ахатите (Григорьев Д.П. и др. 1962; Шаронов, В.М., 1971; Годовиков и др. 1987; Кантор, Б.З.; 1997). Наблюдението на ахатовите камери в района на Шумен показа наличие на различни по вид и количество канали. В една геода се наблюдават мрежа от множество повсеместно разположени капилярни канали с полиедрично напречно сечение, разположени между отделни халцедонови сферолити (фиг. 18). В повечето случаи те са отворени и пресичат всички слоеве.
Фиг. 18. Отвори на капилярни канали (0,3 мм), разположени между халцедон-кварцинови сферолити. Инв. № 10424 НМЗХ
Дифузни разтвори, постъпващи през капилярните канали понижават локално концентрацията на флуида в камерата, което води до намалява скоростта на отлагане на SiO2, и формиране на по-тънки слоеве около отворите. Най-ниска е концентрацията в самите отвори и те остават незапълнени с халцедон. Това показва, че капилярните отвори не са източник и причина за отлагане на халцедон.
Вторият тип канали са подхранващи, потвърждение за което са отложеният около отвора им карбонатен налеп, маркиращ посоката на течение на разтворите (Фиг. 19). Разположени са в горните и странични части на геодите. Отлагането на карбонатни налепи едностранно и по псевдосталактитите също е указание за наличието на течащи разтвори в геодата.
Фиг. 19. Фрагмент от ахатова геода с отвор на подхранващ канал. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг. 20. Подхранващ канал (горна част) и отводняващ отвор тип сифон в доната част на геодата. Инв. № 10424 НМЗХ
Третият тип канали са играли отводняваща роля, което е видно от фуниевидната закръглена формата на отворите с форма на “сифон” (Фиг. 20). Намират се в долната и странична част на геодите срещу подхранващите канали. Наблюдават се и единични запълнени с кварцин и халцедон канали.
Генезис. Горнокредните кремъчните конкреции в Сев. България имат диагенетен произход с източник на вещества от Тетиса (Султанов, 1982). Седиментацията се е извършила в плиткоморски условия с утаяване на силициевият двуокис по биогенен път (силициспонгии, гъби). Формирането на ахатовите геоди се свързва с кварц-халцедоновия етап на катагенетните промени на кремъчните конкреции.
Ахатовите секреции в Шуменски региона имат локален характер, наблюдават се в три разкрития, където се намират съвместно с кремъчни конкреции. Вместващите варовици и кремъчните конкреции носят следи на интензивна преработка от химически агресивни разтвори – разтваряне, окварцяване, преотлагане, ожелезняване. Това говори за единен процес на преразпределяне на SiO2 в района. Първият етап на този процес е свързан с разтваряне на кремъчните конкреции в условията на алкална среда. Последвалото понижаване pH на разтворите е довело до преотлагане на SiO2 под формата на халцедон и кварц в карстови празнини. Наличието на ожелезняване насочва към хипотезата, че подложените на разрушаване пирит-марказитни конкреции от седиментите на кониаса са една от причините за наличието на мигриращи химически активни киселинни разтвори.
В резултат на дифузионни процеси се е формирал външният слой на геодите, изграден от микрозърнест (CHM) и сферолитов (CH-HLF) халцедон с множество пиритни фрамбоиди и мембранни нишки, висящи от горната част на геодите, послужили за център на растеж на псевдосталактитите. Подхранването на камерата с минерализирани разтвори е последвано от отлагането на редуващи се слоеве от халцедон и кварцин с моганит, кварц в различена порядък в зависимост от концентрацията на разтворите. Слоевете на стените на геодата, както и тези на псевдосталактитите по вид и оцветяване са идентични, което говори за тяхното едновременно формиране. Нарастването на сферолитовите агрегати в горната част на геодата се е извършвало от повърхностен мокрещ слой, доказателство за което е наличието на по-тънки слоеве в тази част на празнината. Отлагането на калцитните налепи по повърхността на халцедоновите сферолити маркират посоката на течение на минерализирани разтвори към отводняващия камерата “сифон”. Този факт, както изтъняването и закривяването на псевдосталактитите в посока на отводняващите канали говорят за наличието на протичащи през ахатовата геода на разтвори, постъпващи през подхранващите канали и напускащи през “сифоните”. Асиметричното разпределяне на пиритните включения в псевдосталактитите (Фиг. 13) са доказателство за движение на разтвори в определена посока, което не би се получило при запълнена камера с течност. Основна роля при отлагане на минералите в шуменските ахатите играят дифузионните процеси. Същевременно нарастването на кварцови кристали върху халцедововите слоеве маркира момент на запълване на камерите с минерализиран разтвор. Формирането на отделните слоеве маркират цикличността в промяната на концентрацията и другите параметри на разтворите. Тези факти говорят за отворена система на минералообразуване.
Дискусионен остава въпросът относно характера на минерализираните разтворите, източник за отлагане на SiO2 - истински, колоидни или полимерни разтвори (Годовиков и др.,1987; Heaney,PJ and Post,JE. 1992). Вероятно ахатите са отложени от водни разтвори с висококонцентрирана субстанция на SiO2 във вид на линейни полимери с групи от 5 до 10 молекули. В подкрепа на това твърдение е наличието на прорастването на моганит с халцедон (Heaney,PJ and Post,JE. 1992).
Благодарности: Благодаря на доц. Васил Атанасов за предоставените образци от личната му колекция и ползотворните дискусии при разработване на темата. Изключително съдействие ми беше оказано от доц. М. Токмакчиева и инж. Катя Иванова, чрез осигуряването на достъп до най-богатата колекцията ахати от Шумен (53 бр.), съхранявани в Музея по минералогия, петрография и пол. Изкопаеми при МГУ, София.
ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА
Бонев, И, С.Стоев, Г.Георгиев. Находището на ахати в околностите на гр. Шумен VI Нац. Преглед на ТНТМ, София, 1973, с. 109-116.
Бончев, Г. Седиментните скали в България Сборник на БАН кн.VII клон природо-мат.,3, стр.1-161. 1917.
Годовиков А.А., Рипинен О.И., Моторин С.Г. Агаты. М. Недра. 1987.
Григорьев Д.П., Карякина Т.А. О кристаллизации кварца в халцедоновых жеодах. Мин. Сб. Львовского ун-та. №16.1962.
Кантор Б.З. Агат и его загадка. Химия и жизнь. №6. 2000.
Начев,И., Г.Ковнурко, К.Кънчев. Кремъчните скали в България и тяхната експлоатация Археологич(и-т и музей на БАН, Интердисциплинарни изследвания, VII-VIII. 1981.
Слётов В.А., Макаренко В.С.,Рисуя минералы. Вып.2. Онтогения минералов в рисунках. Изд.Минералогический альманах. М. 2002.
Стефанов Ю. Ново находище на ахати в България Природа и знание, III, 1955, кн. 2, с.18. 1955.
Султанов, А.Т. Горнокредните кремъчни конкреции от Северна България БАН, Палеонт.стр. и литол., 17, София. 1982.
Цанков, В. Геологията на Шуменското плоскогорие с близките му околноси Списание на БГД, год 2, кн.1, с.1-65.1930.
Шаронов В.М. О совместном кристаллизационном росте сферолитов кальцита и халцедона.- Зап. Всесоюзн. Минер. Об-ва.Вып.4.М.1971.
Янакиева, Ж., Ч. Начев, Д. Янакиева. Находки моганита в Болгарии. ІІІ International Symposium “Mineral diversity -Research and preservation” 7-10 October, 2005, Sofia.
Florke, O. W., Graetsch, H., Martin, B., Roller, K., Wirth, R. 1991 Nomenclature of micro and non-crystalline silica minerals, based on structure and microstructure: Neues Jahrbuch Mineralogie Abhandlungen v. 163, p. 19-42
Heaney,PJ and Post,JE. 1992.The widespread distribution of a novel silica polymorph in microcrystalline quartz varieties. Science 255, 441-443. Heaney, P. 1993. A proposed mechanism for the growth of chalcedony. – Contrib. Mineral. Petrol., 115, 66-74
Moxon T.; Ríos S. 2004. Moganite and water content as a function of age in agate: an XRD and thermogravimetric study. European Journal of Mineralogy, 1 March 2004, vol. 16, no. 2, pp. 269-278 (10).
Живка Н. Янакиева, НМ” Земята и хората”, София
-------------------------------------------------------------------------------------
Публикувана в Сп.Геология и минерални ресурси.2005.Кн. 1-2, стр. 39-46.
--------------------------------------------------------------------------------------
Ontogeny of the agates from Shumen Region, Bulgaria
ZHIVKA JANAKIEVA,
NATIONAL MUSEUM EARTH AND MAN, SOFIA
ABSTRACT
A subject of investigation in the present work is the studying of collections of agates from Shumen region, preserved at the Museum “Earth and People”, Sofia and the Museum of mineralogy, petrography and ores at the Mining-geological University, Sofia, with the purpose of clarification the conditions of their ontogeny.
The agates secretions of Shumen region occur locally in three outcrops where they are found together with flint concretions, which indicate the uniform process of redistribution of SiO2 in the area. Based on ontogenetic observations of the agate secretions from both collections an opinion is stated about a two-stage model for the formation of the Shumen agates. The first stage is related to dissolving of flint concretions from the Campan in alkali environment and the second – redepositing of SiO2 in karst voids in the limestones from migrating mineralized acid solutions. The present work determines the aggregate-forming components of the agates, and moganite - a new mineral for Bulgaria is diagnosed.
Предмет на изследване в настоящата работа е изучаването на колекциите от ахати в района на Шумен, съхранявани във фондовете на НМ „Земята и хората” София и Музей по минералогия, петрография и полезни изкопаеми при МГУ, София с цел изясняване условията на тяхното образуване.
Ахатовите секреции в Шуменски региона имат локален характер, наблюдават се в три разкрития, където се намират съвместно с кремъчни конкреции, което говори за единен процес на преразпределяне на SiO2 в района. На базата на онтогенични наблюдения на ахатовите секреции е изказано мнение за двуетапен модел на формиране на ахатите от Шуменския регион. Първи етап, свързан с разтваряне на кремъците на кампана в условията на алкална среда и втори - преотлагане на SiO2 в празнини на варовиците от мигриращи минерализирани киселинни разтвори. В настоящата разработка са определени агрегатообразуващите компоненти на ахатите, диагностициран е моганит - нов минерален вид за България.
******
Предмет на изследване в настоящата работа е изучаването на образци от три разкрития на ахати в района на Шумен в седиментите на горната креда, съхранявани във фондовете на НМ „Земята и хората” и Музей по минералогия, петрография и полезни изкопаеми при МГУ, София с цел изясняване условията на тяхното образуване.
Изучаването на кремъчни конкреции в седиментите на България е предмет на десетки разработки. Първи данни за наличието на кварц-халцедонови агрегати в района на Шумен дава Бончев, Г. (1917), в Седиментните скали в България. Геологията в района е разисквана в работите на Цанков, В. (1930); Начев И. и др. (1981), Султанов Ал. (1982) и др. Халцедоновите образувания, с оглед на техните декоративни качества намират място в работите на Стефанов, Ю. (1955) и Бонев, И. и др. (1973).
В района на Шуменското плато кампанът е представен от бели мергели и дебелопластни плътни бели варовици, които на места са вместващи за жълтеникави и кафеникави кремъчни конкреции с големина до 60 см. Във варовиците и мергелите се наблюдава изобилие от карстови прояви, резултат от интензивната им преработка от химически активни разтвори.
Наред с кремъчните конкреции в кампана се наблюдават овални до изометрични секреционни образувания с изразено слоисто-ивичесто устройство и размери между 20-50 см. Те са с контрастно изразен рисунък и редуване на различно оцветен халцедон (светло сив, сив, бял, кафяв, червен) и безцветен кварц с дебелина на ивиците от милиметри достигащи до 10см.
Големината на кухините, в които са се формирали ахатите в Шумен e позволило образуването на агрегати с разнообразна морфология. Според строежа и характера на запълване на ахатовите секреции могат да се отделят няколко типа: (1) геоди без ясен рисунък , запълнени от халцедон с включения (пирит и хематит) и кварц, (Фиг. 1); (2) камери, облицовани от сферолитови халцедонови кори, оцветени от множество примеси на пирит и хематит (Фиг. 2); (3) секреции облицовани от сферолити на редуващи се халцедон, кварцин (кварцин+моганит), кварц и наличие на ожелезняване само в долната част на камерата (Фиг.3); (4) геоди с концентрично-ивичест рисунък, с израстнали в тях псевдосталактити и /или кварцови кристали (Фиг. 4).
Фиг. 1. Геода без ясен рисунък запълнена от халцедон и кварц. Размери 25х21х20 см. Инв. № НМЗХ
Фиг. 2. Фрагмент от ахатова камера, облицована от халцедон с включения от хематит. Размери 18х16х6 см. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг. 3. Фрагмент от геода облицована от сферолитова кора на редуващи се халцедон (+моганит), кварцин (кварцин+моганит), кварц. Размери 23х12х5 см. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг. 4. Ахатова геода с псевдосталактити. Размери 36х30х28 см. Инв. № 10424 НМЗХ.
Фиг. 5. Мембранни нишки сред халцедон, декорирани от минерали на желязото, разположени послойно в основата на геодите в т.н. “брада”. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг.6. Зонално оцветяване на халцедон: сиво-черна зона - пирит, черно-кафява - смес от хематит и пирит и червена - хематит. Увел. х25
Най-външният слой на геодите е изграден от окварцена вместваща скала, микрокварц, примесен с микрозърнест халцедон, глини и множество минерали на желязото. Следващият слой е халцедонов, оцветен в кафяво до червено от множеството включения от пирит и железни хидрооксиди (Фиг. 6). Тази ивица е неравномерно развита, като е локализирана в основата на геодите и представлява своеобразна “брада” с ивичеста структура (Фиг. 5). Присъствието на ажурени мембранни нишки в халцедона, оцветени от железни хидрооксиди и множество пиритни фрамбоиди придават в тази част на геодите изглед на мъхов ахат. Следващите слоеве представляват ясно изразено редуване на сив халцедон, бял кварцин (примес на кварцин с моганит). Не се наблюдава закономерност в редуването на отделните слоеве, чиято обща дебелина достига до 5 см., а в по-редки случаи до 10 см. В част от агрегатите липсва кристален кварц, а в други между халцедоновите слоеве се наблюдава до няколко кварцови ивици. В някои случаи най-вътрешната част на геодите е облицована от прозрачни кварцови кристали с размер до 2 см. На места се наблюдава кора (0,2-1 мм) от калцитни ромбоедрични кристали, покриваща част от халцедоновите сферолити.
Минерали. Агрегатообразуващи компоненти на геодите в Шуменско са кварц (макро- и микрокварц, халцедон (CHLF), кварцин (CHLS) и моганит. Основната част от ахатите е изградена от халцедон. Среща се като параболичен влакнест (CH-WLF), сферолитов (CH-HLF) и микрозърнест (CHM) (според Florke, O. W et al.1991). Отделните слоеве се отличават по прозрачност и цвят. Микрозърнестият халцедон е съставка на окварцената зона на минералните агрегати. Сферолитовият се наблюдава в ожелезнените зони на агрегатите съвместно с пиритни фрамбоиди или изгражда псевдосталактитите (Фиг. 7).
Фиг.7. Надлъжен (1) и напречен (2) пререз на псевдосталактит. Характер на границите между отделните сферолити, растящи един срещу друг в център на псевдосталактит. Проходяща светлина, увел. 25, +N.
Параболично-влакнестият халцедон (CH-WLF) изгражда най-широките слоеве в ахатите, които достигат до 15 мм. На цвят е сив до светло сив, полупрозрачен.
Кварцинът (CHLS), който е оптически положителна влакнеста разновидност на кварца изгражда бели ивици с дебелина до 2 мм. Обикновено се разполага между халцедона и кварца, с които образува сферолитови агрегати. Наблюдават се до няколкократно редуване на слоеве с кварцин и параболично-влакнест халцедон (фиг. 8).
Фиг. 8. Зонално-ритмичен агрегат с няколко зони халцедон и кварцин с примес от моганит. Характер на границите между отделните зони. Проходяща светлина, увел. 8, +N.
Детайлното изследване на отделните слоеве в ахатите чрез рентгенодифрактометричен анализ доказа присъствие на моганитова фаза в халцедона и кварцина (Фиг.9). По метода на Риетвелд е определена концентрацията на моганит, която в халцедона варира в границите 21-22 тегл.%, а в кварцина достига до 47 тегл. % (Янакиева и др., 2005).
Фиг.9. Прахови рентгенограми по рарез на геода № 10427 НМЗХ, Шумен. (Със стрелки са означени линиите на моганита).
Основна роля за формиране на концентрично-ивичестия облик на ахатите играе редуването на параболично-влакнест халцедон с макрокварц и кварцин (Фиг. 11). Структурната зоналност е обусловена от ритмични зони с повторение на цикли: зараждане-геометрически подбор-образуване на груби преплетени кристали кварцин+моганит (Фиг.10)
Фиг. 10. Граница халцедон-кварцин+моганит с ясно изразена зона на смяна в размера на индивидите. Увел.20, +N
Фиг. 11. Зони на нарастване между кварц, кварцин и халцедон . Увел.20, +N
Границите между отделните слоеве халцедон са ясни и гладки. Границите между халцедон и кварцин с примес от моганит са неравни, назъбени показващи постепенен преход от параболичен халцедон към преплетените перести срастци на кварцин и моганит. Това свидетелства за едновременен растеж – в заключителния период на растежа на халцедона се зараждат индивидите на кварцин+моганит. В ахатите от Шумен се наблюдава и ритмично редуване на ивици с кварцови кристали, кварцин+моганит и халцедон (фиг.11). В повечето случаи безцветните прозрачни кварцови кристали запълват кухината на геодите (Фиг. 12). Кристалите са ориентирани перпендикулярно на халцедоновите слоеве, като при псевдосталактитите формират кварцови сферолити (Фиг. 13)
Фиг. 12. Пререз на група псевдосталактити,изградени от халцедон и моганит, обрастнали от безцветни кварцови кристали. (17х15 см) Инв.№ 53 Музей МГИ
Фиг. 13. Напречен пререз на псевдосталактит. Кварцови сферолити, нарастващи върху кварцин-моганитов слой. В централната част асиметрично засебени пиритни включения. (15х25 мм). Предоставен от доц. В.Атанасов
Характерно за халцедонът от Шуменски район е, че при облъчване с ултравиолетова лампа при дължина на вълната 365 нм луминисцира в жълто-зелени тонове и бледожълто при 256 нм (Фиг. 14). Вероятен активатор в случая е UO2+2. По същия начин реагират кремъчните конкреции, съпътствуващи ахатовите геоди, указание за единен източник на минерализация.
Фиг.14. Фрагмент от ахатова геода на естествено осветление и при облъчване с UV лампа. Инв. № 10424 НМЗХ
Включения – микроскопските изсредвания еднозначно показват в оцветените в черно, охра и червено халцедонови зони наличие на пиритни фрамбоиди и хематит. Пиритът е образуван синхронно с първите слоеве халцедон и е локализиран в периферните части на ахатовите агрегати. Наблюдава се в по-големи натрупвания в долните части на геодите примесен с халцедон. (Фиг.15, 16)
Фиг. 15. Послойно редуване на финовлакнест халцедон и халцедонови сферолити примесени с пиритни фрамбоиди. Полиран препарат, увел. Х25
Фиг.16. Пиритни фрамбоиди сред халцедон. Полиран препарат, увел. Х50
Псевдосталактити. В кухините на големите агрегати се наблюдават добре изразени в повечето случаи гравитачно ориентирани псевдосталактити с диаметър от 1 до 4 см., достигащи дължина до 17 см (Фиг. 17). В Шуменските ахати се наблюдават халцедон-кварцин-моганитови и халцедон-кварцови псевдосталактити. Напречният разрез на псевдосталактитите показва зонално концентричен строеж с редуване на халцедон, кварцин, а в някои случаи кварц. Винаги в централната част на псевдосталактита се наблюдават включения от пирит или хематит. Вероятно при формиране на първият слой на ахатовите агрегатите в резултат на наличието на разтвори с различна концентрация на SiO2 и осмотични процеси вътре в кухините са се образували (висящи от горната част) мембранни нишки от кремъчно вещество обилно замърсено с пирит. Мембранните нишки обрастват последователно с халцедон и кварцин, примесени с моганит и така са послужили като ядро за формиране на псевдосталактити.
Фиг. 17. Група от псевдосталактити, достигащи до 17 см. дължина. Инв. № 10424 НМЗХ
Размерът и посоката на растеж на псевдосталактита се формират в зародиш, т.е. с формиране на мембранните нишки, като обрастването им с халцедон ги консервира. Наблюдават се групи от плътно нарастнали псевдосталактити, прилепнали един до друг (Фиг. 12). Като цяло те са ориентирани гравитачно, но някои от тях са с изтънени и разнопосочно закривени върхове, сочещи подхранващите отвори (Фиг. 17). Това означава, че изменението на условията на растеж на псевдосталактитите в близост до канала има обемен, не повърхностен характер. (Слетов, В., Макаренко В. 2001).
Канали. В литературата се срещат различни мнения относно количеството и характера на каналите в ахатите (Григорьев Д.П. и др. 1962; Шаронов, В.М., 1971; Годовиков и др. 1987; Кантор, Б.З.; 1997). Наблюдението на ахатовите камери в района на Шумен показа наличие на различни по вид и количество канали. В една геода се наблюдават мрежа от множество повсеместно разположени капилярни канали с полиедрично напречно сечение, разположени между отделни халцедонови сферолити (фиг. 18). В повечето случаи те са отворени и пресичат всички слоеве.
Фиг. 18. Отвори на капилярни канали (0,3 мм), разположени между халцедон-кварцинови сферолити. Инв. № 10424 НМЗХ
Дифузни разтвори, постъпващи през капилярните канали понижават локално концентрацията на флуида в камерата, което води до намалява скоростта на отлагане на SiO2, и формиране на по-тънки слоеве около отворите. Най-ниска е концентрацията в самите отвори и те остават незапълнени с халцедон. Това показва, че капилярните отвори не са източник и причина за отлагане на халцедон.
Вторият тип канали са подхранващи, потвърждение за което са отложеният около отвора им карбонатен налеп, маркиращ посоката на течение на разтворите (Фиг. 19). Разположени са в горните и странични части на геодите. Отлагането на карбонатни налепи едностранно и по псевдосталактитите също е указание за наличието на течащи разтвори в геодата.
Фиг. 19. Фрагмент от ахатова геода с отвор на подхранващ канал. Инв. № 10424 НМЗХ
Фиг. 20. Подхранващ канал (горна част) и отводняващ отвор тип сифон в доната част на геодата. Инв. № 10424 НМЗХ
Третият тип канали са играли отводняваща роля, което е видно от фуниевидната закръглена формата на отворите с форма на “сифон” (Фиг. 20). Намират се в долната и странична част на геодите срещу подхранващите канали. Наблюдават се и единични запълнени с кварцин и халцедон канали.
Генезис. Горнокредните кремъчните конкреции в Сев. България имат диагенетен произход с източник на вещества от Тетиса (Султанов, 1982). Седиментацията се е извършила в плиткоморски условия с утаяване на силициевият двуокис по биогенен път (силициспонгии, гъби). Формирането на ахатовите геоди се свързва с кварц-халцедоновия етап на катагенетните промени на кремъчните конкреции.
Ахатовите секреции в Шуменски региона имат локален характер, наблюдават се в три разкрития, където се намират съвместно с кремъчни конкреции. Вместващите варовици и кремъчните конкреции носят следи на интензивна преработка от химически агресивни разтвори – разтваряне, окварцяване, преотлагане, ожелезняване. Това говори за единен процес на преразпределяне на SiO2 в района. Първият етап на този процес е свързан с разтваряне на кремъчните конкреции в условията на алкална среда. Последвалото понижаване pH на разтворите е довело до преотлагане на SiO2 под формата на халцедон и кварц в карстови празнини. Наличието на ожелезняване насочва към хипотезата, че подложените на разрушаване пирит-марказитни конкреции от седиментите на кониаса са една от причините за наличието на мигриращи химически активни киселинни разтвори.
В резултат на дифузионни процеси се е формирал външният слой на геодите, изграден от микрозърнест (CHM) и сферолитов (CH-HLF) халцедон с множество пиритни фрамбоиди и мембранни нишки, висящи от горната част на геодите, послужили за център на растеж на псевдосталактитите. Подхранването на камерата с минерализирани разтвори е последвано от отлагането на редуващи се слоеве от халцедон и кварцин с моганит, кварц в различена порядък в зависимост от концентрацията на разтворите. Слоевете на стените на геодата, както и тези на псевдосталактитите по вид и оцветяване са идентични, което говори за тяхното едновременно формиране. Нарастването на сферолитовите агрегати в горната част на геодата се е извършвало от повърхностен мокрещ слой, доказателство за което е наличието на по-тънки слоеве в тази част на празнината. Отлагането на калцитните налепи по повърхността на халцедоновите сферолити маркират посоката на течение на минерализирани разтвори към отводняващия камерата “сифон”. Този факт, както изтъняването и закривяването на псевдосталактитите в посока на отводняващите канали говорят за наличието на протичащи през ахатовата геода на разтвори, постъпващи през подхранващите канали и напускащи през “сифоните”. Асиметричното разпределяне на пиритните включения в псевдосталактитите (Фиг. 13) са доказателство за движение на разтвори в определена посока, което не би се получило при запълнена камера с течност. Основна роля при отлагане на минералите в шуменските ахатите играят дифузионните процеси. Същевременно нарастването на кварцови кристали върху халцедововите слоеве маркира момент на запълване на камерите с минерализиран разтвор. Формирането на отделните слоеве маркират цикличността в промяната на концентрацията и другите параметри на разтворите. Тези факти говорят за отворена система на минералообразуване.
Дискусионен остава въпросът относно характера на минерализираните разтворите, източник за отлагане на SiO2 - истински, колоидни или полимерни разтвори (Годовиков и др.,1987; Heaney,PJ and Post,JE. 1992). Вероятно ахатите са отложени от водни разтвори с висококонцентрирана субстанция на SiO2 във вид на линейни полимери с групи от 5 до 10 молекули. В подкрепа на това твърдение е наличието на прорастването на моганит с халцедон (Heaney,PJ and Post,JE. 1992).
Благодарности: Благодаря на доц. Васил Атанасов за предоставените образци от личната му колекция и ползотворните дискусии при разработване на темата. Изключително съдействие ми беше оказано от доц. М. Токмакчиева и инж. Катя Иванова, чрез осигуряването на достъп до най-богатата колекцията ахати от Шумен (53 бр.), съхранявани в Музея по минералогия, петрография и пол. Изкопаеми при МГУ, София.
ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА
Бонев, И, С.Стоев, Г.Георгиев. Находището на ахати в околностите на гр. Шумен VI Нац. Преглед на ТНТМ, София, 1973, с. 109-116.
Бончев, Г. Седиментните скали в България Сборник на БАН кн.VII клон природо-мат.,3, стр.1-161. 1917.
Годовиков А.А., Рипинен О.И., Моторин С.Г. Агаты. М. Недра. 1987.
Григорьев Д.П., Карякина Т.А. О кристаллизации кварца в халцедоновых жеодах. Мин. Сб. Львовского ун-та. №16.1962.
Кантор Б.З. Агат и его загадка. Химия и жизнь. №6. 2000.
Начев,И., Г.Ковнурко, К.Кънчев. Кремъчните скали в България и тяхната експлоатация Археологич(и-т и музей на БАН, Интердисциплинарни изследвания, VII-VIII. 1981.
Слётов В.А., Макаренко В.С.,Рисуя минералы. Вып.2. Онтогения минералов в рисунках. Изд.Минералогический альманах. М. 2002.
Стефанов Ю. Ново находище на ахати в България Природа и знание, III, 1955, кн. 2, с.18. 1955.
Султанов, А.Т. Горнокредните кремъчни конкреции от Северна България БАН, Палеонт.стр. и литол., 17, София. 1982.
Цанков, В. Геологията на Шуменското плоскогорие с близките му околноси Списание на БГД, год 2, кн.1, с.1-65.1930.
Шаронов В.М. О совместном кристаллизационном росте сферолитов кальцита и халцедона.- Зап. Всесоюзн. Минер. Об-ва.Вып.4.М.1971.
Янакиева, Ж., Ч. Начев, Д. Янакиева. Находки моганита в Болгарии. ІІІ International Symposium “Mineral diversity -Research and preservation” 7-10 October, 2005, Sofia.
Florke, O. W., Graetsch, H., Martin, B., Roller, K., Wirth, R. 1991 Nomenclature of micro and non-crystalline silica minerals, based on structure and microstructure: Neues Jahrbuch Mineralogie Abhandlungen v. 163, p. 19-42
Heaney,PJ and Post,JE. 1992.The widespread distribution of a novel silica polymorph in microcrystalline quartz varieties. Science 255, 441-443. Heaney, P. 1993. A proposed mechanism for the growth of chalcedony. – Contrib. Mineral. Petrol., 115, 66-74
Moxon T.; Ríos S. 2004. Moganite and water content as a function of age in agate: an XRD and thermogravimetric study. European Journal of Mineralogy, 1 March 2004, vol. 16, no. 2, pp. 269-278 (10).
14 ноември 2008, петък
Берилиева минерализация в Pb-Zn находище Крушев дол, Мадански руден район
Берилиева минерализация в Pb-Zn находище Крушев дол, Мадански руден район
Berylium mineralisation in Pb-Zn ore deposit Krushev dol, Madan district
Ж. Янакиева1, Ч. Начев2, Ш. Сираков3
Zh. Janakieva1, Ch. Nachev2, Sh. Sirakov3
Key words: helvite, bertrandite, Madan district
Берилият се отнася към редките елементи и се съдържа в около 100 минерали, формиращи се при различни условия и присъстващи във всички генетични типове находища, освен в собствено магматични. В Маданския руден район са определени над 150 минерални видове, но берилий съдържащи минерали не са описвани. Индикация за присъствието на Be- минерали в Мадански руден район намираме в анализи на рудите, извършени в периода 1957-1958 год. (Богданов, 1960) при които Be е установен в йохансенит, пирит и манганокалцит. Изхождайки от ниската изоморфна смесимост на елемента, може да се предположи наличие на берилиеви минерали в Pb-Zn находища.
Предмет на настоящето съобщение е изучаването на минерални образци от рудната зона на хор. 450 на находище Крушев дол, в които бе установено наличие на хелвин и бертрандит. Изследванията на минералите са проведении в лабораториите на НМ «Земята и хората» и ХФ на СУ «Св. Кл. Охридски». Рентгеновите изследвания са извършени на рентгенов дифрактометър TUR M 62 с изчисляване параметрите на елементарната клетка чрез Unit Cell, а СЕМ на Philips 515.
Фиг. 1 Кристален щок от хелвин (
Фиг. 2 Субпаралелно сраснали тетраедрични кристали на хелвин 
Фиг. 3 Автоепитаксия на хелвин – индивиди с хексатетраедричен хабитус.
Хелвинът кристализира върху кварцови монокристали, като на места е включен в тях, което показва, че се формира едновременно и след изкристализиране на хидротермалния кварц. Подложката на кварца е от епидот, клиноцоизит и бустамит. Последващо върху кристалите от кварц и хелвин нарастват розетки от мусковит, шамозит и калцит (папиршпат), по-рядко манганокалцит. В отделни образци присъствуват сфалерит и галенит. Диагностициран е оптически и рентгенографски. Цветът и параметрите на елементарната му клетка (a=8.275Å, V=566.578) кореспондират с публикуваните данни за чист хелвин (без примеси на даналит).
Бертрандитът - Be4Si2O7(OH)2 в Крушев дол е представен с добре индивидуализирани микрокристали с размери от 30 до 100 микрометри (Фиг. 6), които формират розетки с размер до 1 cm . Образува уплътнени призматични кристали (Фиг.7, 8, 9), които като правило са полисинтетни двойници по (001). Рядко се наблюдават клиновидни кристали, V-образни контактни двойници по (021) и радиалнолъчести агрегати. Бертрандитът е безцветен, прозрачен със стъклен блясък, като по (001) показва бисерен блясък, дължащ се вероятно на полисинтетното срастване на кристалите.Нараства върху прозрачни кварцови кристали (Фиг.5) в тясна асоциация с фини люспи от Mg-съдържащ калцит, мусковит и шамозит. По-рядко се наблюдават посипки от бертрандитови кристали по галенит. Параметрите на елементарната клетка на бертрандита от Крушев дол са завишени (а=8.731 Å, b=15.164 Å, c= 4.569 Å, V=604.889), което е отклонение от стандартните, вероятно дължащо се на изоморфни примеси от Mg.
Фиг. 4 Розетка от бертран-дитови кристали
Фиг. 5 Нарастване на бертрандит и мусковит върху Mg-калцит и кварц.
Фиг. 6 Кристал от бертрандит, прорастнал с мусковит.
Фиг. 7 Сложни индивиди (мултикристали) от бертрандит
Фиг. 8 Многокрано разцепени кристали от бертрандит - хетерометрия
Фиг. 9 Бертрандит - полисинтетни срастъци, двойници по пинакоид (001)
Заключение. Хелвинът се образува в широк диапазон на природни условия като се среща в разнообразни типове находища, поради което намирането му в Крушев дол не е необичайно. Определящи фактори за появата му, освен наличие на Bе, са високата концентрация на S и Mn в минералообразуващите разтвори (Беус,1960). Бертрандитът е продукт на по-късна хидротермална промяна на хелвина, като експериментални данни показват, че това става при киселинност на разтворите в рамките на pH 4.8-8.3 (Пеков, 2005).
1. Наблюдаваните взаимоотношения на хелвина с хидротермалния кварц и това на бертрандита с кварца и калцита маркират температурен интервал на формиране: 300-3600С за хелвина и под 3000С за бертрандита (Страшимиров и др., 1984-85). 2. Намирането на берилиеви минерали в Pb-Zn руди е важно с оглед реинтерпретация на геоложките процеси в Мадански район; 3. В сферата на чистата наука този материал предоставя възможност за проследяване хомогенността в кристалите на хелвина и проблеми на хетерометрията при бертрандита; 4. Минералите нямат промишлено значение, а само музейна стойност на образци с редки минерали. Те са интересни като втора находка в България в един сравнително рядък за Be минерализации генетичен тип находища.
Литература
Беус, А.А. 1960. Геохимия бериллия и генетические типы бериллиевых месторождений. АН СССР. Москва. 330 с.
Богданов, Б. 1960. Разсеяни елементи в оловно-цинковите руди от Мадански район. Сп. Бълг. геол. д-во, 21, 1, 1-27.
Пеков, И. В. 2005. Генетическая минералогия и кристаллохимия редких элементов в высокощелочных постмагматических системах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук. ГФ МГУ, РФФИ.
Страшимиров, Стр., Вл. Георгиев, В. Митов. 1984-1985. Минералотермометрични изследвания на находищата Батанци, Крушев дол, Бориева и Градище от Маданското р. поле. Год. ВМГИ, 31,2, 67-77.
Моганит - нов минерален вид за България
Моганит - нов минерален вид за България
Живка Н. Янакиева (1), Денка Я. Йорданова (2), Чавдар И. Начев (3)
1,2,3 -Национален музей “Земята и хората”, София
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Публикувана в Сп. Минно дело и геология.2006. Кн.1 стр.32-36.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
MOGANITE – NEW MINERAL SPECIES FOR BULGARIA
Zh. Janakieva, Ch. Nachev, D. Yordanova
A subject of investigation in the present work is the studying of agates, flint rocks, quartz geodes and corallites from the regions of Shumen, Kurdjali and Provadia stored in the funds of the National Museum “Earth and Man”, Sofia and authors’ work collections with the purpose to prove the presence of moganite in various genetic types of deposits in Bulgaria.
In 1999 the Commission for New Minerals to IMA approved under № 99-035 a new mineral species – moganite - a polymorphic modification of SiO2. The fact that the moganite is found in different varieties of rocks (flint rocks, turbidites, veins in ignimbrites and basalts (Heaney, PJ, 1995), and the absence of such finds in Bulgaria drew the attention of the authors to that theme.
On the basis of X-Ray diffraction analyses done at the laboratories of the National museum “Earth and Man” and of CLMC to BAS, the presence of moganite in three different regions Bulgaria was proven.
Key words: moganite, agate, corallites, geode,
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Изложение
Усъвършенствуването на научните апаратури, свързани с изследване на минералното вещество способствуват за скока в развитието на минералогията през последното столетие. Благодарение на съвременните методи на изследвания ежегодно от 1960 година до днес биват открити 40-50 нови минерални видове и така общото число на установените на Земята минерални видове надвишава 4000 бр. Сред тях едва около 30 вида изграждат 99,5% от земната кора и сред тях водещо място има SiO2.
През 1999 год. Комисията за нови минерали към IMA утвърди под № 99-035 нов минералин вид – моганит. Първи данни за новата полиморфна модификация на SiO2 дава Florke (1976,1984) на базата на своите наблюдения в кварцови жили, разсичащи риолитови туфи в находище Могон на Канарските острови. Heaney, P.J. and Post, J.E. (1992) установяват присъствието на моганита в голямо количество ахати, кремъци, халцедони и кремъчни скали, изказвайки мнението, че моганит е преоткриване на лютецит – термин, използван за описание на халцедон с косо потъмнение спрямо удължението на влакната и положително удължение на влакната.
Минералът е намерен в най-различни видове скали – абисални кремъчни скали, турбидити, жили в игнимбрити и базалти, което според Heaney,PJ (1995) говори, че моганитът е метастабилна фаза на земната повърхност, в течение на геологическото време трансформираща се в кварц. Едно е ясно, че халцедонът включва определено количество моганит, но това е въпрос на доказване.
В България Kostov, R.I. et all (1988) изказват предположение за присъствие на моганит в силифицирани дървета от Хасковски регион. Първа доказана находка на моганит бе направена при разработване на тема “Онтогения на ахатите от Шуменски регион “ (Янакиева, Ж.2005).
Предмет на изследване в настоящата работа е изучаването на ахати, кремъчни скали, кварцови геоди и коралити, съхранявани във фондовете на НМ „Земята и хората” София и работни колекции на авторите, с цел доказване присъствието на моганит в различни генетични типове находища от различни региони на България.
Методика на изследване. Подложените на анализ проби са подбрани чрез макроскопски и микроскопски наблюдения от мономинерални участъци на отделните образци. В лабораториите на НМЗХ и ЦЛМК “Акад. И. Костов” при БАН се извършиха микроскопски наблюдения на препарати в проходяща и отразена светлина и рентгенодифрактометричен анализ (РДА) за диагностика на отделните фази. Рентгенодифрактометричният анализ беше извършен на апарат TUR-M62 с U=32 kV и I=15 mA с медно лъчение и никелов филтър. Концентрацията на моганита в халцедона е определена чрез Риетвелд метод в ЦЛМК “Акад. И. Костов” при БАН.
Диагностиката на моганита чрез рентгенов дифрактометричен анализ и разграничаването му от кварца е трудно, поради припокриване на основните пикове на двата минерала и само наличието на няколко, които са характерни само за моганита, показват неговото присъствие в пробите (Heaney & Post 1992; Petrovic et al., 1996; Cady et al., 1998;. Miehe & Graetsch 1992).
Шуменски регион. Ахатовите секреции в Шуменски региона имат локален характер, наблюдават се в три разкрития в седиментите на горната креда. Кампанът е представен от бели мергели и дебелопластни, плътни, бели варовици, който на места е вместващ за жълтеникави кремъчни конкреции и овални до изометрични секреционни образувания с изразено слоисто устройство и размери между 20-60 см. Генезис. На базата на онтогенични наблюдения на ахатовите секреции е изказано мнение за двуетапен модел на формиране на ахатите от Шуменския регион (Янакиева Ж., 2005). Първи етап, свързан с разтваряне на кремъчни конкреции (флинт) на кампана в условията на алкална среда и втори - преотлагане на SiO2 в карстови празнини на варовиците от мигриращи минерализирани киселинни разтвори.
Живка Н. Янакиева (1), Денка Я. Йорданова (2), Чавдар И. Начев (3)
1,2,3 -Национален музей “Земята и хората”, София
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Публикувана в Сп. Минно дело и геология.2006. Кн.1 стр.32-36.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
MOGANITE – NEW MINERAL SPECIES FOR BULGARIA
Zh. Janakieva, Ch. Nachev, D. Yordanova
A subject of investigation in the present work is the studying of agates, flint rocks, quartz geodes and corallites from the regions of Shumen, Kurdjali and Provadia stored in the funds of the National Museum “Earth and Man”, Sofia and authors’ work collections with the purpose to prove the presence of moganite in various genetic types of deposits in Bulgaria.
In 1999 the Commission for New Minerals to IMA approved under № 99-035 a new mineral species – moganite - a polymorphic modification of SiO2. The fact that the moganite is found in different varieties of rocks (flint rocks, turbidites, veins in ignimbrites and basalts (Heaney, PJ, 1995), and the absence of such finds in Bulgaria drew the attention of the authors to that theme.
On the basis of X-Ray diffraction analyses done at the laboratories of the National museum “Earth and Man” and of CLMC to BAS, the presence of moganite in three different regions Bulgaria was proven.
Key words: moganite, agate, corallites, geode,
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Изложение
Усъвършенствуването на научните апаратури, свързани с изследване на минералното вещество способствуват за скока в развитието на минералогията през последното столетие. Благодарение на съвременните методи на изследвания ежегодно от 1960 година до днес биват открити 40-50 нови минерални видове и така общото число на установените на Земята минерални видове надвишава 4000 бр. Сред тях едва около 30 вида изграждат 99,5% от земната кора и сред тях водещо място има SiO2.
През 1999 год. Комисията за нови минерали към IMA утвърди под № 99-035 нов минералин вид – моганит. Първи данни за новата полиморфна модификация на SiO2 дава Florke (1976,1984) на базата на своите наблюдения в кварцови жили, разсичащи риолитови туфи в находище Могон на Канарските острови. Heaney, P.J. and Post, J.E. (1992) установяват присъствието на моганита в голямо количество ахати, кремъци, халцедони и кремъчни скали, изказвайки мнението, че моганит е преоткриване на лютецит – термин, използван за описание на халцедон с косо потъмнение спрямо удължението на влакната и положително удължение на влакната.
Минералът е намерен в най-различни видове скали – абисални кремъчни скали, турбидити, жили в игнимбрити и базалти, което според Heaney,PJ (1995) говори, че моганитът е метастабилна фаза на земната повърхност, в течение на геологическото време трансформираща се в кварц. Едно е ясно, че халцедонът включва определено количество моганит, но това е въпрос на доказване.
В България Kostov, R.I. et all (1988) изказват предположение за присъствие на моганит в силифицирани дървета от Хасковски регион. Първа доказана находка на моганит бе направена при разработване на тема “Онтогения на ахатите от Шуменски регион “ (Янакиева, Ж.2005).
Предмет на изследване в настоящата работа е изучаването на ахати, кремъчни скали, кварцови геоди и коралити, съхранявани във фондовете на НМ „Земята и хората” София и работни колекции на авторите, с цел доказване присъствието на моганит в различни генетични типове находища от различни региони на България.
Методика на изследване. Подложените на анализ проби са подбрани чрез макроскопски и микроскопски наблюдения от мономинерални участъци на отделните образци. В лабораториите на НМЗХ и ЦЛМК “Акад. И. Костов” при БАН се извършиха микроскопски наблюдения на препарати в проходяща и отразена светлина и рентгенодифрактометричен анализ (РДА) за диагностика на отделните фази. Рентгенодифрактометричният анализ беше извършен на апарат TUR-M62 с U=32 kV и I=15 mA с медно лъчение и никелов филтър. Концентрацията на моганита в халцедона е определена чрез Риетвелд метод в ЦЛМК “Акад. И. Костов” при БАН.
Диагностиката на моганита чрез рентгенов дифрактометричен анализ и разграничаването му от кварца е трудно, поради припокриване на основните пикове на двата минерала и само наличието на няколко, които са характерни само за моганита, показват неговото присъствие в пробите (Heaney & Post 1992; Petrovic et al., 1996; Cady et al., 1998;. Miehe & Graetsch 1992).
Шуменски регион. Ахатовите секреции в Шуменски региона имат локален характер, наблюдават се в три разкрития в седиментите на горната креда. Кампанът е представен от бели мергели и дебелопластни, плътни, бели варовици, който на места е вместващ за жълтеникави кремъчни конкреции и овални до изометрични секреционни образувания с изразено слоисто устройство и размери между 20-60 см. Генезис. На базата на онтогенични наблюдения на ахатовите секреции е изказано мнение за двуетапен модел на формиране на ахатите от Шуменския регион (Янакиева Ж., 2005). Първи етап, свързан с разтваряне на кремъчни конкреции (флинт) на кампана в условията на алкална среда и втори - преотлагане на SiO2 в карстови празнини на варовиците от мигриращи минерализирани киселинни разтвори.
Фиг. 1 Фрагменти от ахатови геоди от района на гр. Шумен, изградени от халцедон, кварцин и кварц. Инв. №№ 10424, 10427 НМЗХ
Основната част от ахатите е изградена от халцедон (Фиг. 1). Среща се като параболичен влакнест (CH-WLF), сферолитов (CH-HLF) и микрозърнест (CHM) (според Florke, O. W et al.1991). Обикновено външният слой на геодите е изграден от кремъчно-глинесто вещество. Следва редуване на халцедон, кварцин, кварц, като в повечето случаи вътрешността на геодите са запълнени от бистри кварцови кристали. Кварцинът (CHLS), изгражда бели ивици с дебелина до 2 мм и обикновено се разполага между халцедона и кварца, с които образува сферолитови агрегати. Наблюдават се до няколкократно редуване на слоеве с кварцин и параболично-влакнест халцедон (фиг. 2).
фиг. 2. Зонално-ритмичен агрегат с няколко зони халцедон и кварцин, включващи моганит. Проходяща светлина , увел. 12, + N.
Извършените РДА на халцедон, кварц и кварцин показа присъствие на моганитова фаза във всички проби, с изключение на кварца (Фиг. 3). В проходяща светлина моганитът е безцветен, прозрачен, неразличим от кварцина и халцедона. Зоната кварцин+моганит е изградена от масивни, преплетени влакнести агрегати. Границите между халцедона и кварцина са неравни, назъбени показващи постепенен преход от халцедон към преплетените перести индивиди на кварцин +моганит.
Концентрацията на моганит в Шуменските ахати е определена в границите на 15-47 тегл.% чрез Риетвелд метод.
Фиг. 3 . Прахови рентгенограми по профил на геода № 10427 НМЗХ, Шумен. (Със стрелки са означени линиите на моганита). Кърджалийски регион. Втората находка на моганит е в коралитите от района на с. Жинзифово. Регионът е изграден от докамбрийски (гнайси, слюдени шисти, амфиболити и мрамори), палеогенски (органогенни рифтови варовици - съдържащи коралити, бивалви, фораминифери и др. и варовикови брекчи) и долно Олигоценските скали (вулкански скали на Ардинската вулканска група – базалти, трахиандезити, андезити, латити, трахириолити, риодацити, пирокластити и туфити). Комплексът от органогенните варовици се пресича от трахириолитите. Генезис. Силификацията на кораловите колонии се свързва активността на кисели долно Олигоценски вулкани в региона (Tsintsov, Z. et all. 2001).
Дифрактометричният рентгенов анализ показва наличие на моганит в коралитова брекча от района на с. Жинзифово (Фиг. 5) и в полиедрични ахати от Средна Арда. Коралитите са изградени от халцедон, опал-СТ, кварц и калцит. Кораловите късове тип Heliastraea (Фиг.4) са обвити от тънка ивица параболичен влакнест халцедон (CH-WLF), по-късно споени от чернооцветен микрозърнест халцедон (CHM), на места включващ кварц и опал. Оцветяването вероятно се дължи на присъствието на органично вещество. В празнини на корала се наблюдават безцветни плочести баритови кристали.
Концентрацията на моганит в чернооцветения халцедон в Жинзифово чрез Риетвелд метод е определена в границите на 14-18 тегл.% .
Фиг. 4.1. Коралитова брекча от района на с. Жинзифово. Размер 8х6х4см раб. № JVO–1 
Фиг. 4.2. Халцедон, спояващ кораловите късове. Проходяща светлина, увел. 12. +N
Фиг. 5. Прахова рентгенограма на халцедон от Жинзифово, съдържащ 18 тегл % моганит.Провадия. През 2005 г. в горнокредни скали, разкриващи се северно от гр. Провадия авторите попаднаха на кварцови секреции в седиментите на горния турон. Такива образувания не са описвани в българската литература. Вместващите скали са представени от сиво бели, неясно слоисти, слабо алевритови, слабо глинести варовици с горно туронска възраст (Начев И. и др., 1961). Отделни нива в тях са набогатени на глауконит, пиритни и марказитови конкреции и силифицирани останки от корали, морски таралежи, миди и амонити. Хоризонталното разпространение на гореизброените компоненти е крайно неравномерно. Във всички нива на горнотуронските седименти се срещат рядко еднични кремъчни, понякога варовито-кремъчни конкреции с размери 1-2 см. В разкритията се наблюдава ясна пространствена връзка на кварцовите геоди с останки от макрофауна, глауконит и пирит-марказитови конкреции.
Кварц-халцедоновите секреционни образувания са с размер от 3 до 8 см., и разнообразна форма – сфероидална, тръбообразна, в по-редки случаи неправилна. В разрез имат овално или полиедрично сечение. Изградени са от млечен кварц в периферията, преминаващ в прозрачни идиоморфни кварцови кристали до 5 мм. във вътрешността на геодата (Фиг. 6).
Повърхността на всички секреции е с характерни вдлъбнатини (ямки) и наребрявания (Фиг. 7, 8). На места ямките служат за центрове на зараждане на сфероидолитови халцедонови денрити (Годовиков А.А. и др., 1991; Слетов, 2002), нарастващи по повърхността на секрецията (Фиг.8). Част от геодите са обвити изцяло от халцедоновата кора (Фиг. 7), а част от тях са с петнисто разпръснати сфероидолитови дендрити (Фиг. 8). РДА на халцедоновите образувания показа набличие на моганитова фаза (Фиг.9), чиято концентрация чрез Риетвелд метод е определена в границите на 10-18 тегл.% .
Генезис. Седиментогенен, с неизяснен механизъм на растеж на секреционните образувания.
Генезис. Седиментогенен, с неизяснен механизъм на растеж на секреционните образувания.
Фиг. 6. Срез на кварц-халцедонови геоди във вместваща скала – размери от СИ от Провадия. 1) 6х7 см; 2) 15х7 см.
Фиг. 7. Външен вид на кварц-халцедон-моганитова секреция (1) с ясно изразени ямки по повърхността и (2) вътрешен зонален строеж. Провадия. Раб. № В2. Размер 6х5х4 см.
Фиг. 8. Кварц-халцедон-моганитова секреция със сфероидолитови дендрити по повърхността, Провадия, размер 4,5х4,5х4 см.
Фиг. 9. Прахова рентгенограма на халцедон от Провадия, съдържащ 10 тегл % моганит.Заключение
В процеса на изучаване на ахати, кремъчни скали, кварцови геоди и коралити от различни региони на България се установи присъствие на моганит в повечето от тях, в резултат на което могат да се направят следните изводи:
1. Приложението на рентгено-дифрактометричният анализ за диагностика на моганитова фаза в смес кварц+моганит е надеждно, когато количеството на моганита надвишава 10 тегл.%.
2. Моганит- съдържащите зоните в трите региона имат различни особености:
· Шуменско - моганитът присъствува в бели ивици от кварцин (CHLS) и параболично влакнест (CH-WLF) халцедон;
· Жинзифово - в черен микрозърнест халцедон (CH-HLF);
· Провадийско - в сиви халцедонови сфероидолитови дендрити.
3. Изследваните кремъчните конкреции, кремъчни скали и кварцови геоди чрез РДА доказаха по-високо съдържание на моганитова фаза в минерални образувания с различен генезис от три региона на България – Шумен, Кърджали и Провадия.
4. Моганитът е широко разпространен минерал и следва да се търси в минерални образувания на SiO2 във всички региони на страната.
5. Необходимо е да бъдат изучени детайлно свойствата на моганит от България.
ЛИТЕРАТУРА
1. Flörke, O.W, J.B.Jones, and H.U. Schmincke. (1976). A new microcrystalline silica from Gran Canaria. Z.Kristal. 143, 156-165 [early description - predating the formal naming of moganite in 1984]. 5, 633-638.
2. Flörke, O.W., U. Flörke, U. Giese. Moganite. (1984). A new microcrystalline Silica-Mineral. - Neues Jahrbuch Miner.Abh., 149, 3, 325-336
3. Heaney, P.J. and Post, J. E. (1992).The widespread distribution of a novel silica polymorph in microcrystalline quartz varieties. Science 255, 441-443.
4. Heaney, P.J. 1995. Moganite as an indicator for vanished evaporites: a testament reborn J.Sed.Petrol. A65, 633-638.
5. Kostov R.I., I.M. Pojarevski. (1988). Electron paramagnetic resonance of opal and silicified wood from the Haskovo district in South Bulgaria. – Compt. Rend. Acad. Bulg. Sci., 41, 7, 63-66.
6. Янакиева, Ж. (2005). Онтогения агатов из Шуменского региона, СВ Болгария. ІІІ International Symposium “Mineral diversity -Research and preservation” 7-10 October, 2005, Sofia. Резюмета, стр. 48.
7. Petrovic, I., P.J. Heaney, A. Navrotsky, (1996): Thermochemistry of the new silica polymorph moganite. Physics and Chemistry of Minerals, 23, 119-126.
8. Cady, S.L., H.R. Wenk, M. Sintbuin, (1998): Micro fibrous quartz varieties: Characterization by quantitative X-ray texture analysis and transmission electron microscopy, Contributions to Mineralogy and Petrology, vol. 130, Numbers 3-4, p. 320-335
9. Miehe, G. & H. Graetsch, (1992): Crystal structure of moganite: a new structure type of silica. European Journal of Mineralogy. 4, 693-706.
10. Flörke, O.W., H. Graetsch, B. Martin, K. Roller, R. Wirth. (1991) Nomenclature of micro and non-crystalline silica minerals, based on structure and microstructure: Neues Jahrbuch Mineralogie Abhandlungen v. 163, p. 19-42
11. Tsintsov Z.L., B.S. Banushev, R.I. Pazderov. (2001). Mineralogical characteristic of Paleogene coral agates from Eastern Rhodopes, Bulgaria. N.Jb. Miner. Mh. Jg. 2001 (10), 464-480.
12. Начев, И., Л. Славова-Начева. (1961). Литология на горнокредните седименти в Североизточна България.Тр. Върху геол. на Б-я Серия Стратиграфия и тектоника, кн. ІІІ, 1961.
13. Годовиков А.А., О.И. Рипинен, В.С. Павлюченко. (1991) Лютецитовые гексалиты - новый вид малых минеральных тел. Труды Мин.муз. им.А.Е.Ферсмана АН СССР. М. 1991. Вып. 37.С.23-41
14. Слётов В.А., В.С. Макаренко. (2002). Рисуя минералы. Вып.2. Онтогения минералов в рисунках. Изд.Минералогический альманах. М. 2002.
Абонамент за:
Публикации (Atom)
