СЕПТАРИИ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ КАК ПОДЕЛОЧНО-ЮВЕЛИРНЫЙ МАТЕРИАЛ
Д.А.Петроченков
РГГРУ, Москва.
Совместно с аммонитами в мергелистых конкрециях содержатся жилы кальцита различной окраски, мощности и текстуры (рис.1). Такие конкреции известны под названием септарии. Часто септарии выполнены только жилами кальцита и не содержат ископаемых раковин.
Рис. 1. Септарий, содержащий аммонит (готеривский ярус). 35х25см.
Рис. 2. Характерные типы текстур кальцитовых жил септариев. 2х2см.
Предполагают, что конкреции с раковинами образовались там, где последние захоранивались вместе с мягким телом моллюска. «Пустые» конкреции возникали вокруг мягких тел, выпавших из раковин. В результате диагенеза конкреции были разбиты внутри трещинами высыхания (уплотнения) и заполнены минеральным веществом. Основной объем септариев связан с готеривскими отложениями нижнего мела.
Септарии используются для изготовления столешниц, шаров, шкатулок, подставок для часов, а также ювелирных изделий. Вставки из септариев и аммонитов внешне близки и получили общую торговую марку симбирцит. Тем не менее, септарии имеют ряд минеральных и структурных особенностей.
По данным рентгенографического анализа карбонатные прожилки септариев состоят из кальцита, в отдельных образцах отмечается пирит, а также присутствуют следы органического вещества и доломита. Вмещающей породой служит мергель.
Септарии имеют округлую или овальную форму. Их размер может изменяться от нескольких сантиметров до 1-2 м. Ширина кальцитовых прожилков в септариях колеблется от нескольких мм. до 10 и более см. Рисунок прожилков очень разнообразен и обладает высокой декоративностью. Характерны радиально расходящиеся от центра септария жилы, выклинивающиеся у поверхности, которые пересекаются серией концентрических жил и прожилков. Иногда внешняя часть сферы септария обрамляется кальцитовой жилой. Характерной чертой кальцитовых прожилков является их симметричное строение и четкие, неровные контакты с мергелем. В центральной части крупных жил часто образуются жеоды.
Несмотря на относительно простой минеральный состав, карбонатные жилы имеют широкий диапазон цветовых оттенков. Наиболее часто встречаются сочетания оранжевого, желтовато-оранжевого, желтого, красновато-оранжевого цветов, различной насыщенности. Иногда наблюдаются зеленоватые оттенки. Переходы цветовых зон могут быть как постепенные, так и контрастные. Зоны с такими цветами полупрозрачны, что создает объемное восприятие рисунка камня.
Следующим по распространенности цветом является коричневый, различных оттенков и насыщенности. Зоны этого цвета, как правило, расположены в зальбандах жил и имеют четкие границы со светлоокрашенным кальцитом. Зоны коричневого цвета менее прозрачны. Темноокрашенные участки непрозрачны или просвечивают в тонких пластинах.
Характерны для кальцитовых жил непрозрачные белые, желтовато-белые зоны шириной от 1-2 до 5 мм. Они могут занимать как центральные, так и периферийные части жил. В последнем случае они, как правило, следуют за коричневоокрашенными зонами или образуют с ними последовательное чередование.
Мергель имеет равномерный темно-серый до черного цвет и полностью непрозрачен.
В кальцитовых жилах часто наблюда¬ются мелкие кристаллики пирита. Иногда они образуют тонкие (0,1-0,5 мм, редко до 3 мм) прожилки, обычно расположенные на границе темно- и светлоокрашенных зон. Пирит имеет изометричную форму в виде кубиков, октаэдров, пентагон-додекаэдров. Размер кристаллов составляет, как правило, десятые доли мм и в редких слу¬чаях достигает 1-2 мм.
Отметим, что для аммонитов характерно постоянное присутствие прожилков пирита. Часто пирит полностью замещает раковину аммонита. Другой внешней отличительной чертой септариев является отсутствие арагонитовых прожилков перегородок и стенок раковины.
Для кальцитовых жил септариев в первую очередь характерна полосчатая текстура, образованная чередованием разноокрашенных слоев (рис. 2). Ширина слоев желтого и оранжевого цветов может достигать нескольких см, темно-коричневых и белых не превышает первых мм. Количество чередующихся слоев с одного края жилы не менее трех, максимальное может достигать 10 и более. Другие виды текстур наблюдаются в отдельных участках жил. Из них можно выделить массивную и сферолитовую (рис. 2).
Слои кальцита образованы призматическими, удлиненно призматическими, шестоватыми кристаллами с фибролитовой структурой (рис. 3). На отдельных участках наблюдаются изометричные формы кристаллов с гранобластовой структурой. Слои кальцита могут разделяться цепочками мелких кристаллов пирита. В других случаях контакт слоев выполнен тонкодисперсным кальцитом.
Рис. 3. Кальцитовые прожилки септариев в шлифах. Николи скрещены. Кальцит (К), пирит (П), арагонит (А)
Рис. 4. Контакт желтовато-белого (верхняя часть снимка) и коричневого (нижняя часть) кальцита.
Кристаллы кальцита образуют сноповидные, радиально-лучистые и параллельные агрегаты, а также полисинтетические двойники. В скрещенных николях для них характерно волнистое угасание. Размер кристаллов кальцита колеблется, как правило, от 0,2-0,5 мм до 1-1,5 мм по длинной оси, в редких случаях достигает 3 мм (рис.3). Призматические кристаллы кальцита, сросшиеся между собой по оси С, достигают размера 7-8 мм. Поперечные сечения кристаллов составляют десятые и сотые доли мм. При изометричной форме кристаллов их размер колеблется, обычно в пределах 0,1-0,5 мм. Размер кальцита, как правило, возрастает к центру жилы.
Пирит встречается в виде кристаллов изометричной формы размером 0,1-0,5 мм. Иногда пирит можно наблюдать в виде рассеянной микрокристаллической (0,01-0,03 мм) вкрапленности (рис.3). Помимо пирита встречается редкая вкрапленность органического вещества. Наблюдались также мелкие фрагменты перламутрового слоя раковин, захваченные раствором.
По данным спектрального полуколичественного анализа кальцитовые прожилки в септариях содержат незначительное количество элементов, определяемых выше чувствительности метода. Помимо базовых Mg и Са в небольших количествах содержатся Si, Al, P, Na, Sr. Несколько большие значения (до 1%) характерны для Mn и Fe.
Результаты локального рентгеноспектрального анализа показали достаточно устойчивые содержания в кальцитовых жилах септариев Mg, P, Ca, Mn и О как в различных образцах, так и различно окрашенных зонах. Существенные колебания содержаний наблюдаются для Fe. Можно отметить, что зоны коричневого цвета различных оттенков содержат Fe значительно меньше, чем желтые и оранжевые. Максимальные значения Fe содержатся в белых непрозрачных зонах. Эти тенденции, но менее выраженные отмечаются и для Mn. В целом распределение элементов в кальцитах септариев и аммонитов близки, что указывает на химическую однородность растворов.
Кальцитовый прожилок септария с чередованием коричневых полупрозрачных и желтовато-белых непрозрачных слоев был исследован на растровом электронном микроскопе Tesla BS-301. При увеличении 250 коричневый полупрозрачный слой сложен сильноудлиненными призматическими кристаллами кальцита (рис. 4). Размер их по длиной оси составляет 0,5-0,8 мм, при ширине 0,1-0,05 мм.
На снимке проявляется сложная ветвистая структура самих кристаллов. На сколах хорошо выражена спайность. По энергетическому спектру в кальците фиксируются небольшие примеси Mn и Fe, а в отдельных замерах, на гране чувствительности метода концентрации Р.
Непрозрачный слой желтовато-белого цвета сложен мелкими таблитчатыми кристаллами кальцита субпараллельной ориентировки. При этом прослеживается радиально-лучистая микроструктура. Размер кристаллов колеблется уже в пределах 0,1-0,05 мм по длиной оси и 0,02-0,008 мм в поперечнике. На контакте с коричневым слоем размер кристаллов может увеличиваться (рис. 4). При увеличении 800 отчетливо проявляется таблитчатая форма кристаллов, наличие отдельных мелких пор на их поверхности и вытянутых микропустот между кристаллами. В этом слое отмечаются несколько более высокие, чем в предыдущем, концентрации Fe и Mn.
Таким образом, внешне различные слои кальцита в септариях отличаются, прежде всего, размерами и структурными особенностями кристаллов. Определенное влияние на цвет слоев, возможно, оказывает содержания Fe и Mn. Отметим однородный минеральный состав при данных увеличениях.
Изучение образцов в просвечивающем микроскопе Tesla BS-500 с большой разрешающей способностью показал, что основная матрица построена из разноразмерных плотно уложенных по отношению друг к другу блоков. При этом кристаллографическая ориентировка их в целом не совпадает. Такое строение характерно при раскристаллизации геля с многочисленными разориентированными в пространстве зародышами.
Из микропримесей были выявлены пластинчатые выделения золота (3х8 и 2х3 мкм), расположенные на границе разноразмерных блоков, частицы графита до 4 мкм. На участках с мелкоблочным строением матрицы довольно часто присутствуют слоистые алюмосиликаты размером до 20 мкм. Для перечисленных выделений характерны участки блоков, не подвергавшихся вторичному воздействию. Следовательно, можно предположить, что частицы золота, графита и слоистых алюмосиликатов захвачены гелем изначально.
На участках с неплотной укладкой блоков, с развитием пор, трещинок наблюдаются бактерии, замещенные FeO. Здесь происходило выщелачивание поверхностного слоя, что могло приводить к появлению новых микрофаз включений. Так на шероховатой поверхности матрицы наблюдаются выделение вернадита размером 3х4 мкм и частичек магнетита с неровными краями до 6 мкм.
Таким образом, для кальцита септариев характерно однородное строение и небольшое содержание фаз микропримесей, что существенно отличает его от кальцита в аммонитах.