2. Петрография. Петротипы

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

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

6.4.1. Опалолиты

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

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

Диатомиты — практически только опаловые породы, более чем на­половину состоящие из скелетов планктонных диатомовых водорослей (Диатомиты ..., 1945; Жузе, 1949; Козлова, 1964, 1966; Кремнистые по­роды ..., 1970). Название последних происходит от слов “диа” — два 19-111 289

(панцирь часто делится на две створки) и “том”. Диатомиты — самые легкие породы, их объемный вес 0,4-0,84, а пористость 70-90%, до 92% (диатомиты с. Кисатиби в юго-восточной Грузии). Чистые диатомиты белые, пачкают руки, мелоподобные (но легче мела и не вскипают с НС1), каолиноподобны (но не размокают и не жирные аа ощупь), расти­раются между пальцами, сильно прилипают к языку, тонкослоисты и неслоисты, нередко с хорошими отпечатками листьев деревьев и со ске­летами рыб. Под микроскопом видна биоморфная, именно фитоморфная диатомовая структура (рис. 6.2, б, д): нитчатая у пресноводных и изо- метрично-панцирная у морских диатомей. Размер их 0,01-0,1 мм, редко (у экваториальных современных этмодискусов) почти до 1 мм. Стенки весьма тонкие, в 5-10 раз тоньше камеры. Поэтому внутрискелетная по­ристость свыше 50%. Не меньше межскелетная пористость.

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

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

Чистые радиоляриты белые и светло-серые, землистые, пелитоморф- ные, легкие, с большой микропористостью, сходные с диатомитами, тре­пелами и опоками и часто от них неотличимые. Одну и ту же породу в 290

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

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

Спонголиты, или спикулиты, — первично опаловые и вторично халцедоновые силициты, более чем наполовину сложенные спикулами кремневых губок (рис. 6.2, в). Реликты спикул сохраняются и в кварци­тах. Опаловые спонголиты, или, по Г.И. Теодоровичу, спонгиты, трепе­ловидны, лишь визуально нередко уже с различимым невооруженным глазом тонким зерном — спикулами, легкие, землистые, пористые, лип­нут к языку, нередко опоковидные, т.е. более крепкие. Халцедоновые спонголиты — кремни плотные, литоидные, стекловидные (см. 6.4.2). Спикулы — цилиндрические, слабоконические иголочки диаметром

0. 03-0,5 мм и несколько больше, с осевым каналом, равным толщине стенки или более тонким, длиной в миллиметры и сантиметры, одно- (иногда якоревидные), трех-, четырех- и шестиосные, или лучевые. От игл радиолярий, изредка встречающихся совместно со спикулами, по­следние в среднем отличаются более крупными размерами, отсутствием шипов, выростов, ветвления, прямизной. Под микроскопом нередко спикулы обнаруживают ажурную, как бы кружевную структуру, эле­ментами которой являются серповидные дужки — пустоты (0,05-0,005 мм и, вероятно, мельче) и зачаточные глобул и. Это, по-видимому, ре­зультат деградации или агрегации (?) сплошного, или гиалинового, био­генного опала, его растворения и выпадения уже в коллоидной форме.

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

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

Трепел — слабая опаловая порода, более чем наполовину сложенная абиоморфным опалом или опал-кристобалитом, обычно микро- и ульт- рамикроглобулярная (рис. 6.3, а). Название происходит от г. Триполи в Ливии, хотя “трепел” из Триполи оказался диатомитом (Кайё, 1929). Многие трепела чистые, белые, светло-серые, реже серые, желтые и другие, пелитоморфные, землистые, интенсивно липнут к языку, с ка­пиллярной пористостью свыше 50%, весьма легкие, мягкие, мелоподоб­ные, пачкают руки, с глухим ударом — почти всем этим они отличаются от опок (Диатомиты..., 1945; Требования ..., 1962; Справочное ..., 1958; Рожкова, 1929-1934; Янишевский, 1921). Объемный вес их 0,6-1,4. Под микроскопом по ясной шагреневой поверхности обнаруживается микро- глобулярная структура с размером шариков 0,02-0,001 мм. В этой гло- булярности проявляется свойство всех коллоидов — занимать объем с наименьшей поверхностью. При самых больших увеличениях иногда удается рассмотреть концентрически-слоистое строение глобуль. В ска­нирующем электронном микроскопе четко видны детали ультрамикро- 292

Р ис. 6.3. Трепела и опоки. Верхний мел и палеоцен Русской платформы. Из “Атласа ...”

(ч. 3) и В.И. Муравьева (1983):

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

скопических глобуль: внешняя их часть ощетинивается примерно ради­ально расположенными уплощенными, шпатовыми кристалликами люс- сатита, точнее — неупорядоченного кристобалита (см. рис. 6.1, а; 6.3, б). В.И. Муравьев (1980, 1983), разработав метод быстрого растворения ще­лочью NaOH внешней оболочки, получил ядра глобулей — леписфер с диаметром примерно вдвое меньшим и почти однородного опалового со­става. Леписферовая структура обусловливает высокую (50-80%) ульт- рамикроскопическую пористость, ибо конформности леписфер, как пра­вило, нет, порода не уплотнена.

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

Опоки — абиоморфные силициты, более чем наполовину состоящие из опала или опал-кристобалита. Нередко опоки понимаются более ши­роко, с включением и биоморфных опалолитов с опоковыми физически­ми свойствами: определенной крепостью, звенящим ударом, ракови­стым изломом и нередко более тяжелых, чем трепелы. С последними они связаны постепенным переходом, отличаются нередко условно, так что выделяются опоковидные трепела и трепеловидные опоки как про­межуточные члены непрерывного ряда. В шлифах трепела и опоки не­различимы, как глины и аргиллиты. Вероятно, все опоки образуются из трепелов на стадии катагенеза в результате литификации. Чистые опо­ки белые и светло-серые, землистые, пелитоморфные, шершавые, тощие на ощупь, часто фарфоровидные (порцелланиты), неслоистые и сло­истые, часто пятнистые, легкие (объемный вес 1,1-1,8), сильно липнут к языку, с большой (в среднем 30-40%, нередко >50%) капиллярной по­ристостью.

Название “опоки” идет от горнозаводской практики, в которой так называют материал (не обязательно чисто кремневый, а и известковый, но обязательно с опалом или халцедоном, легко пилящийся и быстро твердеющий при обработке) для изготовления изложниц и форм при разливе металла. На других языках аналогичного объединяющего тер­мина нет. Разновидности опок, а их довольно много, называются трепе­лами, порцелланитами (более твердые), гёзами (или гэзами). Послед­ние часто обогащены спикулами губок. В.И. Муравьев (1980, 1983) раз­личает опоки и кремневидные опоки, а Р.В. Данченко (1983) кристоба- литовые опоки миоцена Сахалина называет пиленгитами (от местной пиленгской свиты, в которой опалолитов до 1000 м). Многие опоки не чистые (см. рис. 6.3, г), содержат радиолярии (до 40-50%), спикулы гу­бок (тоже до 40-50%), глауконит, обломочный кварц и другие класты, витрокласты, известь, глинистое вещество, цеолиты, иногда пирит, На­блюдается постепенный переход в соответствующие породы, которые называются опоковидными или кремнистыми.