Спектропирит – новый вид ювелирного материала

Спектропирит – новый вид ювелирного материала

 Д. А. Петроченков

Московский государственный геологоразведочный университет, Москва, Россия

А. М. Натариус

ООО “Лита”, Ульяновск, России 

Спектропирит – это торговое название щёточек пирита с разноцветной побежалостью. Конкреции с прожилками спектропирита собираются преимущественно в отложениях аптского возраста нижнего мела (рис.). Спектропирит представляет собой тонкие прожилки различно окрашенного пирита в мергелистых конкрециях (рис.). Их диаметр обычно составляет от 5 до 15 см. Ширина прожилков спектропирита колеблется от 0,1 мм до 2 мм. Для изготовления кабошонов используются прожилки шириной более 0,5 мм и площадью более 1 см² полностью покрытые пиритом (рис.). Кристаллы пирита растут симметрично от противоположных стенок трещин, при этом в прожилках спектропирита не происходит их срастания. При раскалывании конкреций прожилки спектропирита разделяются на несколько частей с ненарушенными гранями кристаллов.

Выходы глин аптского возраста в окрестностях пос. Шиловка (Ульяновская область)

Конкреции мергеля с прожилками спектропирита. Диаметр 7 – 10 см

Кабошоны и кулоны из спектропирита. 15х20 см

По результатам рентгенографического анализа спектропирит состоит из пирита (FeS₂) и дисперсного кальцита (табл.). В нем фиксируются: кварц, ангидрит (CaSO₄) и бассанит (CaSO₄.0,5H₂O). Кальцит является основным минералом, выполняющим конкрецию. Кварц связан с донными морскими осадками и входит в состав мергеля. Ангидрит и бассанит образовались, вероятно, сингетично с пиритом, выполняющим трещины. Спектральный полуколичественный анализ фиксирует в спектропирите высокие содержания Si, Ca, Fe, повышенные Al, Mg и низкие Mn, P (табл.), что в целом соответствует минеральному составу.

Минеральный состав спектропирита по данным рентгенографического анализа

Химический состав спектропирита

по данным спектрального полуколичественного анализа

Кристаллы пирита преимущественно размером 0,1 – 1 мм и не превышает 2 мм, они плотно срослись с мергелем и отламываются с трудом. Наиболее часто присутствуют кристаллы кубического габитуса, встречаются октаэдры и пентагондодекоэдры (рис.). В сростках наблюдаются фрагменты кристаллов пирита различной формы.

Цвет граней пирита желтый, оранжевый, значительно реже коричневый, зеленый различных оттенков и насыщенности (рис.). В кабошонах наблюдается от 1 до 4 основных цветов. В многоцветных кабошонах распределение окраски зональное, пятнистое, переходы цветов обычно четко выражены.

Блеск хорошо оформленных кристаллов металлический. Излом в пиритовых агрегатах раковистый, неровный. Плотность агрегатов 4,7 – 4,8 г/см³, что несколько ниже плотности микрокристаллов (5 – 5,2 г/см³). Микротвердость составила в среднем 1038 кгс/мм². Люминесценция отсутствует.

Мергель является естественной подложкой кабошонов из спектропирита. Он состоит преимущественно из кальцита с включениями кварца, пирита, альбита, гипса и каолинита (табл.). Мергель плотный, разламывается только в тонких пластинах. Излом раковистый, полируется с трудом. Цвет мергеля преимущественно серый, плотность 2,7 г/см³. Микротвердость составила в среднем 105 кгс/мм². Люминесценция не наблюдается.

 Различные формы кристаллов пирита в спектропирите.

В шлифе видно (рис.), что прожилок спектропирита имеет ширину 0,5 – 0,8 мм и образован срастанием кристаллов пирита размером 0,1 – 0,3 мм. Контакты с мергелем четкие и достаточно ровные. В приконтактовой зоне метасоматических изменений не наблюдается (рис.). Мергель состоит из плотного срастания дисперсного кальцита размер кристаллов которого не превышает 0,02 мм с большим количеством мелких кристалликов пирита размером 0,01 – 0,2 мм и кварца размером до 0,06 мм.

Общий вид шлифа (а) и фрагмент детализации (б) мергеля с прожилком спектропирита. Николи - ||. П – пирит, М – мергель, Т – трещина

Электронно-микроскопические исследования.

Поверхность мелкокристаллического пирита с различной окраской граней (рис.) была изучена на просвечивающем электронном микроскопе «Tesla BS-540». Поверхности граней пирита подвержены интенсивному травлению и развитию тончайших корковидных и пленочных образований преимущественно оксидов и гидроксидов Fe, связанных с окислительными процессами. На поверхности кристаллов выявлены ферроксигит, магнетит, акаганеит, сульфаты железа, слоистые алюмосиликаты, гетит, гематит, берналит. Пленочные агрегаты дисперсных образований гематита, гетита и ферроксигита являются различными стадиями окислительного процесса пирита. Цвет поверхности пирита связан с интерференцией света и определяется минеральным составом и толщиной пленочных образований.

Ферроксигит (FeOOH) является наиболее распространенным минералом, покрывающим протравленную поверхность пирита. Минерал наблюдается в виде тонких корковидных выделений, пленочных образований изометричной формы, размером 3 – 6 мкм (рис.).

Магнетит (FeFe₂O₄) встречается относительно часто, образуя пленочные и корковидные выделения размером более 10 мкм на протравленной поверхности пирита (рис.).

Акаганеит (FeOOH Fe₈O₈x(OH)₆FCl) зафиксирован в единичном случае. Он представлен псевдоморфозой по частице пирита размером 1,5 мкм, (рис.).

Сульфаты железа ((Fe₂(SO₄)₃) фиксируются редко в виде длиннопризматических, лентовидных более 10 мкм по длинной оси выделений, ассоциирующихся с пленочными образованиями ферроксигита (рис.).

Слоистые алюмосиликаты встречаются в виде дисперсных (0,1 – 0,2 мкм) полупрозрачных, чешуйчатых выделений, размером до 2,5 мкм на протравленной поверхности пирита (рис.).

Гётит (FeOOH) имеет широкое распространение, нередко формирует сплошные пленочные и корковидные образования на протравленной поверхности пирита (рис.).

Гематит (Fe₂O₃) образует дисперсный агрегат в виде пленок и тонких корок на протравленной поверхности пирита (рис.).

Берналит (Fe(OH)(H₂O)_0,25) установлен в единичном случае и представляет, по-видимому, псевдоморфозы по пириту.

Пленочные, корковидные округлые стяжения ферроксигита (FeOOH) (показаны стрелками).

Пленочные и корковидные обособленияг манетита (FeFe₂O₄) (М) с округлыми уплотнениями (показаны стрелками) на протравленной поверхности пирита (П)

Частица акаганеита (FeOOH Fe₈O₈x(OH)₆FCl) (показана стрелкой) и извлеченное пленочное образование ферроксигита (показано двойной стрелкой) на протравленной поверхности пирита

Длиннопризматические и лентовидные выделения сульфатов железа ((Fe₂(SO₄)₃) (показаны стрелками) и пленочные образования ферроксигита (показаны двойными стрелками) на протравленной поверхности пирита.

Чешуйчатые выделения слоистых алюмосиликатов на протравленной поверхности пирита (показано стрелкой)

Пленочное образование гетита (FeOOH) (показано стрелкой) на протравленной поверхности пирита

Пленочные и корковидные выделения агрегата гематита (Fe₂O₃) и ферроксигита (FeOOH) (показаны стрелками) на протравленной поверхности пирита

Микровключение берналита (Fe(OH)(H₂O)_0,25) (показано стрелкой) и округлое пленочное выделение ферроксигита (показано двойной стрелкой) на протравленной поверхности пирита.

Электронно-зондовые исследования

Поверхность мергеля с прожилком спектропирита исследована на электрнно-зондовом аналитическом комплексе «Superprobe» и «Jnka-400» (рис.). Прожилок спектропирита шириной 0,8 – 1 мм. Кристаллы пирита кубического габитуса, размером 0,1 – 0,3 мм. Контакт с мергелем неровный, наблюдается врастание в него кристаллов пирита. В обратнорассеянных электронах (ОРЭ) пирит однороден (рис.). По данным локального рентгеноспектрального анализа (ЛРСА) пирит содержит кислород до 6,6 % (табл.), что указывает на присутствие сульфатов на его поверхности.

Общий вид прожилка пирита (П) и мергеля (М) в ОРЭ. 1 – 3 – номер спектра

Химический состав пирита по данным ЛРСА

Мергель содержит большое количество включений полевого шпата, слюды, хлорита, пироксенов, кварца и ильменита различной формы и размера. Эти включения представляют терригенный морской осадок, сцементированный в процессе литофикации дисперсным кальцитом. Также встречаются включения пирита и апатита, которые являются вновь образованными минералами. Кальцит в ОРЭ однородный, серого цвета, его структура не проявлена, что указывает на дисперсный размер кристаллов. В мергеле присутствует большое количество равномерно распределенных пор размером от 1 до 30 мкм.

В заключении отметим, что с момента появления спектропирита на рынке (около 20 лет назад), он постоянно пользуется спросом на всех крупных мировых минералогических выставках. Широким стал спектр и ювелирных изделий со вставками из спектропирита.