Лаборатория геологии техногенных процессов
Молоштанова Н.Е., Шлыков В.Г., Максимович Н.Г. Новообразование целестина в ледяной пещере // Кунгурская ледяная пещера.-Пермь,1995.-С.59-62.
Новообразование целестина в Ледяной пещере
Н. Е. Молоштанова, В. Г. Шлыков, Н. Г. Максимович
Минеральные ассоциации пещерных отложений тесно связаны с геохимией и генезисом пещер. Большая часть опубликованных работ посвящена минералообразованию в карбонатных пещерах. В них установлено более ста минеральных индивидов [5, 6, 10]. В меньшей степени изучены минералы гипсовых пещер. Кроме типичных для них гипса и кальцита, известны и более редкие минералы, такие как халцедон, бернессит, целестин [1, 8].
Основную роль в образовании вторичных минералов пещер играет миграция химических элементов преимущественно в форме растворов. Часть минералов является продуктом химического выветривания пород (сепиолит, палыгорскит, галлуазит и др.)
Массив Кунгурской пещеры слагается в основном гипсово-ангидритовыми и маломощными известняково-доломитовыми пачками иренского горизонта кунгурского яруса. Ранее в пещере изучались коренные породы, минералы глин [8], кристаллические новообразования [4], акцессорные элементы [2].
В рамках программы «Университеты России» в 1993 г. начато исследование минерального состава пещерных отложений. Отобрано более 100 образцов. Из них часть изучена в лаборатории геологического факультета МГУ методом рентгенографии. Первые результаты исследований показали присутствие минералов, ранее не установленных среди отложений пещеры, такие как: каолинит, смектит, аллофан, флюорит, целестин и др. Наибольший интерес представляет целестин, обнаруженный Е. П. Дорофеевым в стяжении из осыпи под органной трубой в гроте Крестовый.
Целестин (SrSO4) приурочен к желвакообразному кальцитовому стяжению неправильной формы размером 21 х 32 мм. Из образца был изготовлен шлиф. Внутреннее строение стяжения мелкозернистое, ближе к периферии — пелитоморфное, текстура сильно пористо-кавернозная (размер полостей от 0.3 до 2.5 мм в поперечнике), комковатая, участками брекчиевидная. Структура отдельных фрагментов-комочков микрозернистая (размер зерен кальцита составляет 0.003–0.005 мм) переходящая в пелитоморфную. Форма зерен кальцита изометричная округлая, реже неправильная. Для кальцита характерна резко выраженная псевдоабсорбция (Ng = 1.658, Np = 1.486). Высокие цвета интерференции (IV-V порядков), что соответствует максимальной силе двупреломления Ng — Np = 0.172, угасание агрегатное.
На фоне кальцита четко выделяются неправильные агрегаты, вероятно, заполнившие часть пористо-кавернозного пространства (до 30.0 %) в стяжении, представленные кристаллами целестина столбчатой, коротко-призматической или, реже, неправильной формы размером 0.2–0.4 мм. Для целестина характерны высокие показатели преломления (Ng = 1.631, Nm = 1.624, Np = 1.622), на что указывает четкий положительный рельеф, ясно выраженная шагрень. В скрещенных николях цвета интерференции низкие, серые, белые 1-го порядка, что соответствует максимальной силе двупреломления Ng — Np = 0.009, угасание прямое.
Ранее предполагалась возможность нахождения целестина в отложениях Кунгурской пещеры [3], хемогенное выпадение которого охватывает конечные моменты карбонатной садки и начало сульфатной. Как элемент стронций является сравнительно распространенным. Его содержание в земной коре составляет 0.04 %. По химическим свойствам он близок к кальцию и часто его изоморфно замещает. В зонах гипергенеза и эпигенеза стронций обладает высокой подвижностью. Целестин связан в основном с осадочным процессом, протекающим на физико-химическом испарительном барьере. Он образует неправильные выделения, гнезда и желваки, реже отдельные кристаллы среди известняков, доломитов и гипсов, а также натечные корочки и кристаллы в пещерах [6, 8–12].
Среднее содержание стронция в гипсах и ангидритах района Кунгурской пещеры равно соответственно 0.14 и 0.20 %, то есть выше кларковых содержаний в 3.5–5 раз [4]. Гидрохимические исследования показали, что минерализация озерных и карстовых вод, а также капели составляет 2.0–2.1 г/л, причем преобладают сульфатный и кальциевый ионы. Содержание стронция в сухом остатке воды по данным 28 анализов значительно выше его кларков в земной коре. Остаточные продукты выщелачивания карбонатно-сульфатных пород, накапливающиеся в пещере в виде глиноподобной грубодисперсной массы полиминерального состава с повышенным содержанием карбонатов кальция и магния, отличаются меньшим количеством стронция (0.009 %).
Содержание стронция в сухом остатке растаявшего льда сравнительно высокое — около 1 %. По распространенности стронция в карстовом ландшафте Кунгурской пещеры намечается следующий ряд: вторичные кристаллы гипса и гипсовая «мука» (0.03–1), вода и лед (1–3), гипс и ангидрит (0.14–0.20), глина (0.03–0.001 %).
Кальцитовые стяжения с целестином образовались в результате испарения сульфатных вод, обогащенных стронцием, в полостях выщелоченных кавернозных обломков карбонатных пород.
 Микроэлектронная фотография целестина из Кунгурской пещеры
Библиографический список
- Волков С.Н., Андрейчук В.Н., Янчук Э. Я. Находка бернессита в гипсовой пещере // Пещеры. Методика изучения. Пермь, 1986.
- Горбунова К.А., Кунц Э. В. и др. Состав акцессорных элементов в отложениях Кунгурской пещеры // Пещеры. Пермь, 1970. Вып. 8–9.
- Горбунова К.А., Кропачев А. М. Геохимия стронция в карстовом ландшафте Кунгурской Ледяной пещеры // Пещеры. Пермь, 1972. Вып. 12–13.
- Дорофеев Е. П. Кристаллические новообразования в Кунгурской пещере // Минералы и отложения пещер и их практическое значение: Тез. докл. Пермь, 1989.
- Максимович Г. А. Количество вторичных минералов карбонатного карста // Вопросы карстоведения. Пермь, 1970. Вып.2.
- Максимович Н.Г., Бельтюкова Н. В. Вторичные минералы карбонатных карстовых пещер // Пещеры. Пермь, 1981. Вып.18.
- Старков Н.П., Горбунова К. А. К минералогии глин Кунгурской пещеры // Пещеры. Пермь, 1971. Вып. 10–11.
- Турчинов И. И. Вторичные минеральные образования гипсовых пещер Западной Украины // Свет. 1993. N 3(9).
- Ферсман А. Е. К минералогии пещер // Природа. 1926. N 1–2.
- Broghton P. L. Secondary Mineralization in the Cavern Environment. Studies in Speleology. 1972. V.2.
- Folsom F. Exploring American Caves. New York. 1956.
- Hill C.A., Forti P. Cave Minerals of the World // NSS. USA, 1986.
|
|
|
