logo
Главная История Структура Разработки Лаборатории Контакты

Лаборатория геологии техногенных процессов
Cотрудники Список публикаций Места работ
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
  1. Волков С.Н., Андрейчук В.Н., Янчук Э. Я. Находка бернессита в гипсовой пещере // Пещеры. Методика изучения. Пермь, 1986.
  2. Горбунова К.А., Кунц Э. В. и др. Состав акцессорных элементов в отложениях Кунгурской пещеры // Пещеры. Пермь, 1970. Вып. 8–9.
  3. Горбунова К.А., Кропачев А. М. Геохимия стронция в карстовом ландшафте Кунгурской Ледяной пещеры // Пещеры. Пермь, 1972. Вып. 12–13.
  4. Дорофеев Е. П. Кристаллические новообразования в Кунгурской пещере // Минералы и отложения пещер и их практическое значение: Тез. докл. Пермь, 1989.
  5. Максимович Г. А. Количество вторичных минералов карбонатного карста // Вопросы карстоведения. Пермь, 1970. Вып.2.
  6. Максимович Н.Г., Бельтюкова Н. В. Вторичные минералы карбонатных карстовых пещер // Пещеры. Пермь, 1981. Вып.18.
  7. Старков Н.П., Горбунова К. А. К минералогии глин Кунгурской пещеры // Пещеры. Пермь, 1971. Вып. 10–11.
  8. Турчинов И. И. Вторичные минеральные образования гипсовых пещер Западной Украины // Свет. 1993. N 3(9).
  9. Ферсман А. Е. К минералогии пещер // Природа. 1926. N 1–2.
  10. Broghton P. L. Secondary Mineralization in the Cavern Environment. Studies in Speleology. 1972. V.2.
  11. Folsom F. Exploring American Caves. New York. 1956.
  12. Hill C.A., Forti P. Cave Minerals of the World // NSS. USA, 1986.


назад