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.

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.

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.