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. Новообразования целестина в Кунгурской ледяной пещере // Седиментогенез и литогенез осадочных образований : Тез. докл. Урал. литолог. совещ. -Екатеринбург,1996.- С.148-150

НОВООБРАЗОВАНИЯ ЦЕЛЕСТИНА В КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЕЩЕРЕ

Н. Е. Молоштанова, Н. Г. Максимович, В. Г. Шлыков

Минеральные ассоциации пещерных образований тесно связаны с геохимией и генезисом пещер. Наиболее распространены карбонатные и сульфатные карстовые пещеры. Большая часть опубликованных работ посвящена минералообразованию в карбонатных пещерах /6.7.10.11,12/. В меньшей степени изучены минералы гипсовых пещер. Кроме типичных для данной обстановки вторичных минералов (гипса, кальцита), известны и более редкие минералы, такие, как, бернессит в пещере Золушка /2/.
Основную роль в образовании вторичных минералов пещер играет миграция химических элементов преимущественно в форме растворов. Часть минеральных новообразований (арагонит, магнезит, доломит, целестин, ярозит, гипс и др.) растворяются в воде или кислотах, а другая часть является продуктом разрушения минералов в процессе химического выветривания (сепиолит, палыгорскит, галлуазит и др.).
В геологическом строении Кунгурской ледяной пещеры принимают участие в основном гипсово-ангидритовые, известняково-доломитовые породы кунгурского яруса нижней перми, в нижней части разреза которых отмечаются их глинистые разности.
Ранее в пещере проводились минералого-геохимические исследования, в частности, изучались отдельные фрагменты горных пород, минералы глин /9/, кристаллические новообразования /5/, геохимия стронция /4/, состав акцессорных элементов /3/, некоторые своеобразные отложения, связанные с ее оледенением/1/.
В рамках программы «Университеты России» в 1993 г. начаты систематические исследования минерального состава новообразований, их взаимоотношений с вмещающими породами, переотложений и химической переработки исходного материала, а также их структурно-текстурных особенностей.
Отобрано 80 образцов с различных уровней Кунгурской ледяной пещеры, из них 16 — были изучены в лаборатории геологического факультета МГУ методом рентгенографии. Первые результаты данных исследований показали присутствие минералов, ранее не установленных среди отложений Кунгурской пещеры, таких, как: каолинит, смектит, аллофан, флюорит, целестин и др. Наибольший интерес представляет целестин, обнаруженный Е. П. Дорофеевым в форме включений в стяжении из осыпи под органной трубой в гроте Крестовый.
Новообразования целестина приурочены к желвакообразному кальцитовому стяжению неправильной формы размером 21×32 мм. Из образца был изготовлен шлиф (рис. 1), изучение которого под микроскопом выявило следующее.
Внутреннее строение стяжения микрозернистое, 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), переходящая в пелитоморфную. Форма зерен кальцита изометричная округлая, реже неправильная. Для кальцита характерны 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 (рис. 2). 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 /4/, хемогенное выпадание 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 и вытесняется из минералов при их выветривании интенсивнее кальция. А. И. Перельман /8/ относит его к подвижным водным мигрантам. Как минерал, целестин в основном связан с осадочными процессами, протекающими на физико-химическом испарительном барьере и образует неправильные выделения, гнезда и желваки, реже в виде отдельных кристаллов среди известняков, доломитов и гипсов, а также в виде натечных корочек на стенах пещеры кишлака Лякан /11/, Мамонтовой пещеры /12/ и в небольшой пещере штата Техас /13/. Среднее содержание стронция в гипсах и ангидритах района Кунгурской пещеры равно соответственно 0:14 и 0:20%, то есть выше его кларковых содержаний в 3,5–5 раз /4/. В доломитах гротов Вышка-II и Грязный содержание стронция составляет менее 0,001%, что, по-видимому, объясняется его выносом из маломощных прослоев (не более 10 см). 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 них колеблется в пределах 1–3%, что значительно выше его кларков в земной коре. Остаточные продукты выветривания карбонатно-сульфатных пород накапливаются в пещере в виде глиноподобной грубодисперсной массы полиминерального состава с повышенным содержанием карбонатов кальция и магния. Количество стронция в этих отложениях составляет 0,009%, что значительно ниже, чем в сульфатных породах.
Проведенные исследования показывают, что целестиновые образования в карбонатных отложениях сформировались в результате длительных диагенетических и эпигенетических процессов на испарительном барьере при взаимодействии карстовых вод и капели с остаточными продуктами выщелачивания карбонатно-сульфатных пород.
Литература:
  1. Андрейчук В. Н. Некоторые своеобразные отложения в Кунгурской пещере, связанные с ее оледенением //Минералы и отложения пещер и их практическое значение: Тез.докл. Пермь, 1989.
  2. Волков С. Н., Андрейчук В. Н., Янчук Э. Я. Находка бернессита в гипсовой пещере // Пещеры. Методика изучения. Пермь, 1986. С. 113–114.
  3. Горбунова К. А., Кунц Э. В. и др. Состав акцессорных элементов в отложениях Кунгурской пещеры //Пешеры. Пермь, 1970. Вып.8–9. С. 205–207.
  4. Горбунова К. А., Кропачев А. М. Геохимия стронция в карстовом ландшафте Кунгурской ледяной пещеры//Пещеры. Пермь, 1972. Вып.12–13. С.31–40.
  5. Дорофеев Е. П. Кристаллические новообразования в Кунгурской пещере //Минералы и отложения пещер и их практическое значение: Тез.докл. Пермь, 1989. С. 30–33.
  6. Максимович Г. А. Количество вторичных минералов карбонатного карста //Вопросы карстоведения. Пермь, 1970. Вып.2. С.119–127.
  7. Максимович Н. Г., Бельтюкова Н. В. Вторичные минералы карбонатных карстовых пещер //Пещеры. Пермь, 1981. Вып.18. С.59–70.
  8. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. Изд. «Высшая школа», М:, 1966.
  9. Старков Н. П., Горбунова К. А. К минералогии глин Кунгурской пещеры //Пещеры. Пермь, 1971. Вып.10–11. С.68–74.
  10. Чирвинский Н. Н. Типы спелеологического минералообразования //Докл. Пермской карстовой конференции. Пермь, 1947.
  11. Ферсман А. Е. К минералогии пещер //Природа. 1926. N 1–2.
  12. Broghton P. L. Secondary Mineralization in the Cavern Environment. Studies in Speleology. 1972. v.2.
  13. Folsom F. Exploring American Caves. New York. 1956.


назад