33

1

2.7.3.СИЛІЦИТОЛІТИ (КРЕМЕНИСТІ ПОРОДИ)

•Іонна форма міграції продуктів вивітрювання. Кремнезем - сполука, що легко вилучаються з міграції як хемогенним шляхом, так і при участі організмів.

•Класифікація та номенклатура кременистих порід. Мінерали кремнезему. Кременисті породи органічного походження. Діатоміти, спонголіти та радіолярити. Кременисті породи змішанного походження: трепели, опоки, яшми. Кременисті породи хімічного походження: кременисті туфи, кременисті сланці (лідіти та фтаніти). Кременисті конкреції.

•Джерела кремнезему. Форма переносу природними водами. Практичне значення кременистих порід як корисних копалин. Головні фізико-хімічні властивості кременистих порід та практичне значення цих властивостей.

Визначення. Кременистими називають породи, які більш ніж на 50% складені мінералами групи кремнезему осадового походження. До цієї групи не належать тільки кременисті породи уламкового генезису ― кварцові піски і пісковики, складені, головним чином, уламками кварцу магматичного та метаморфічного походження.

Кременисті породи зустрічаються у земній корі як у вигляді пластових тіл, так і у вигляді жовен (конкрецій) розсіяних в інших породах - карбонатних, залізистих, глинистих. Іноді вони зустрічаються у вигляді кишенєподібних утворень та прошарків в лавах і туфах.

Мінеральний склад. Силіцитоліти складені переважно аморфним опалом, прихованокристалічним халцедоном, кварцином, кристобалітом та кварцом (табл. 2.7.10). У молодих породах починаючи із крейдяної системи кремениста частина представлена найчастіше опалом, у більш давніх породах (тріас―юра) переважає халцедон, у палеозойських домінує кварц з халцедоном, а в докембрійських ― кварц. Ця зміна мінерального складу віддзеркалює процес старіння та розкристалізації первинноосадженого опалу. Слід зауважити, що в процесі розкристалізації та перекристалізації сліди первинного органогенного походження порід зникають і генезис давніх порід не завжди можна відтворити.

Таблиця 2.7.10 Мінерали силіцитолітів

2

Другорядними мінералами силіцитолітів є: карбонати, окисли та гідроокисли заліза, гідрослюди, глауконіт, хлорити, сульфіди заліза. Можлива присутність теригенних домішок, а також вуглистої та бітумінозної речовини.

Хімічний склад. У кременистих породах різко переважає кремнезем, кількість якого більше 80%. За рахунок домішних мінералов вміст в силіцитолітах глинозему може досягати 8%, який входить у склад гідрослюд, смектитів, каолініту та морденіту. Закисного заліза в породах небагато і як правило не перевищує (0,5-4%). Проте у деяких різновидах зелених яшм вміст його може досягати 10%. Вміст титану, лугів, кальцію, магнію, фосфору у породах зовсім незначний і не перевищує окремих відсотків.

Текстури, які є віддзеркаленням процесів седиментації та діагенетичних перетворень силіцитолітів, є досить різноманітними. Породи можуть мати неупорядковану, нешарувату, брекчієподібну, неоднорідну, плямисту, смугасту, шарувату, натічну, жовневу, конкреційну структуру тощо.

Структури силіцитів бувають первинними біоморфними (органогенними) та абіоморфними, вторинними (заміщення та перекристалізації), а також проміжними або змішаними (в абіоморфних породах із значною домішкою органогенних решток, у породах перехідних до уламкових тощо).

Біоморфні структури спостерігаються в діатомітах (діатомові), спонголітах (спікулові) та радіоляритах (радіолярієві). Абіоморфні структури притаманні породам, в яких органічні рештки відсу-

3

тні або їх дуже мало. Залежно від мінерального складу та ступеня розкристалізації вони поділяються на аморфні (коломорфні для натічних форм та глобулярні при наявності опалових глобул), прихованокристалічні (для халцедону та кварцину ― віялоподібні, тичкувато-променисті, сферолітові радіально-променисті, прихованозернисті) з розміром зерен менше 0,05 мм, а також яснокристалічнозернисті від тонко-(0,05-0,1), дрібно (0,1- 0,25 мм), середньо- (0,25-0,5 мм) до крупнокристалічних (0,5-2 мм).

Вторинні структури перекристалізаії залежно від, конфігурауції, складу та співвідношення між собою зерен мінералів поділяються на фібробластові (сплутанноволокнисті), нематобластові голчасті (нематоїдні, поперечнотичкуваті, сферолітові, крустифікаційні) та гранобластові (зубчасті, мозаїчні, сотові). Залежно від розміру зерен новоутворених мінералів структури порід поділяються за прийнятою розмірною шкалою на тонко-, дрібно-, середньо-, крупнота гігантокристалічні.

Класифікація силіцитолітів.

Принципи класифікації. Класифікація силіцитолітів базується головним чином на мінеральному складі та генезисі порід.

Класифікація за мінеральним складом. Виділяються опалові, опало-халцедонові, халцедонові, халцедон-кварцові та кварцові силіцитоліти.

Класифікація за морфотворними компонентами. Зручною для практичного використання вважається також класифікація Г.І.Теодоровича, яка базується на кількісному співвідношенні скелетних залишків та кремнезему неорганічного походження. Він виділяє 4 типи порід, які складаються:

-з скелетів кременевих організмів;

-з кремнезему мінерального генезису і скелетів кременевих організмів;

-з кремнезему, що заміщує скелети вапня кових організмів;

-силіцити змішаного складу.

Класифікація за характером процесів накопичення кременевої речовини. Породи поділяються на:

-іонногенні (гейзерити, кременеві конкреції і кірки) - частина дослідників вважає більш правильною назвою - колоїдоіоногенні;

-іоннобіогенні (діатоміти, радіоляріти, спонголіти, силікофлагеліти);

-вторинноіонногенні, які утворюються в результаті суттєвого змінення процесами діагенезу та катагенезу накопиченних скелетних залишків організмів (розчинення і перевідкладення кремнезему, перекристалізація з утворенням халцедону та кварцу, заміщення кремнеземом карбонату).

-криптогенні - породи, походження яких на сучасному рівні залишається незрозумілим.

5

ражену шаруватість.

Під мікроскопом (при збільшенні Х120, Х240), в шліфах добре видні різноманітні форми діатомей, розміри яких не перевищують звичайно 0,05-0,1 мм (мал. 11.2). При схрещених ніколях опалова маса діатомей є ізотропною. Показник заломлення опалу (1,420-1,440) нижчий ніж канадського бальзаму.

Суттєвою домішкою можуть бути опалові тільця - безформні або округлі скупчення опалу розміром 0,02-0,05 мм. Можуть бути присутніми значні кількості кластичного матеріалу (в діатомітах Закавказзя вміст уламків кварцу та зерен глауконіту досягає 28%.

Структура діатомітів типово органогенна.

Сучасні скупчення діатомей (діатомові мули) широко поширені в межах Світового океану, особливо в південній антарктичній зоні і значно менше - в північній арктичній зоні. В Антарктиді діатомові мули утворюють безперервний пояс за теригенними відкладами.

Серед діатомей є види, які мешкають в прісноводних басейнах, тому діатоміти можуть мати як морське, так і озерне походження (сучасні діатомові відклади північних озер Шотландії). Крім пелагічних (вільно плаваючих, планктонних) форм діатомей, які утворюють планктон поширений в верхніх 135 м водного шару (освітлена частина водного шару), ряд форм веде бентосний (донний) образ життя. Діатоміти зустрічаються в розрізах крейдяних, палеоген-неогенових і четвертинних відкладах.

Найбільш древні діатомеї виявлені в нижньоюрських відкладенні, але, можливо, вони існували і в більш давні епохи.

Класифікація діатомітів: 1) континентальні

-озерні постгляціальні;

-озерні вулканічного ландшафту;

2) морські

-епіконтинентальних басейнів

-морські басейни в районах вулканічної діяльності.

Радіоляріти - це породи шаруватої текстури від сірого до темно-сірого кольору, які майже повністю складаються зі скелетів радіолярій. Ці скелети відрізняються правильною, кулеподібною формою і являють собою опалові гратки розміром не більше 0,1 мм.

Крім опалу (діатомеї, спікули губок) радіоляріти містять домішку глинистої та органічної речовини, сульфідів заліза. За зовнішнім виглядом майже не відрізняються від діатомітів.

На відміну від діатомей радіолярії поширені виключно в морських тропічних водах (радіолярієві мули містять 30-80% радіолярій).

6

Деякі види радіолярій (Acaniharia) мають целестиновий скелет SrSO4 або скелет з алюмокальцієвого силікату, близького за складом до цеоліту. Це цікаво з огляду на можливе пояснення генезису целестину осадових порід.

Спонголіти - білі, сірувато-білі, до зеленувато-сірих і темно-сірих, рідше чорні, пористі або щільні породи які більш ніж на 50% складаються з зцементованих опалом спікул губок (можуть також попадатися цілі губки та їх уривки). Спікули під мікроскопом схожі на прямі чи вигнуті, прості чи розгалужені палички з характерним осьовим каналом. Діаметр таких паличок досягає 0,05-0,1 мм при довжині 0,5-0,7 мм.

Структури спонголітів можуть бути рихлими, войлокоподібними, органогенними. Чим більше опалового цементу тим щільніші спонголіти, в давніх породах опал може переходити в халцедон (тоді спонголіти можуть належати до опало-халцедонових порід).

В спонголітах може бути до 30% домішок алевритового і піщаного матеріалу, а також глауконіту. Як правило, спонголіти поступово переходять в уламкові та глауконітові породи з кременевим цементом.

Мікропористі опалові та опало-халцедонові породи з вмістом спікул губок 10-50% називають гезами.

Силікофлагеліти - це легкі (900-1200 кг/м3) світло сірі і коричневі породи, головним породоутворюючим компонентом яких є кременеві жгутикові водорості (силікофлагеліти).

Більш поширеними є опалові породи хемогенного походження: трепел, опока, гейзерит. Опал в цих породах представлений безструктурною мікроглобулярною масою.

Трепелом (tripoli, tripolite - англ., фр.) називають опалову породу яка, зазвичай, макроскопічно, крім дещо вищої густини - 1000-1270 кг/м3, не відрізняється від діатоміту (звідси певна плутанина в назвах). В основному це світлі рихлі пористі легкі породи такого ж мінерального і хімічного складу.

Під мікроскопом видно що трепел майже цілком складається з відокремлених, округлих опалових тілець розміром близько 0,01 мм або з дещо крупніших глобул. На сьогодні доведене колоїдне походження цих тілець. В трепелах часто присутні домішки алевритів, глин, глауконіт.

Опоки (gaize, opoka - англ., фр.) - термін, що використовується для позначення більш зцементованої і ущільненої безструктурної опалової породи. Текстура опок масивна, для них характерний раковистий злам і більш темне жовтувате або сіре забарвлення.

У опоках звичайно спостерігається домішка глинистого матеріалу алевритових уламків кварцу і

7

дрібних грудочок глауконіту, іноді спікули губок. Густина опок близько 1300-1500 кг/м3. Цілком можливо що опока є продуктом ущільнення трепелів (опалові тільця зливаються одне з одним). Звичайно опоки і трепели зустрічаються спільно і переходять одне в одне. Опал в опоках часто частково переходить в халцедон.

Якщо кількість теригенних домішок в опоках і трепелах перевищує 50%, то такі породи називають опокоподібними (трепелоподібними). В тих випадках коли ці породи містять до 50% CaCO3, вони називаються карбонатними трепелами або опоками ("кременистий мергель").

Трепели і опоки є породами переважно крейдового та кайнозойського віку.

Гейзерити і кременисті туфи - це світлі пористі породи, які складаються з опалу, і є кременистими відкладами гейзерів, гарячих поствулканічних джерел. Для них характерна неправильна форма тіл, натічні, коломорфні текстури і дуже строкате забарвлення. Переважають жовтуватобілі і сірі кольори.

При падінні температури і тиску під час виливу перенасичених кремнеземом гейзерних вод кремнезем випадає в осад. Саме таким чином утворюються і низькотемпературні кварцові жили в тріщинах гірських порід.

Халцедонові, опало-халцедонові, і халцедон-кварцові породи

Халцедонові, опало-халцедонові, і халцедон-кварцові породи поширені значно ширше ніж породи першої групи, і складають основну масу кременистих порід. Добра (краща) розкристалізованість часто не дає можливості встановити умови утворення. Вважається, що найбільш суттєва роль в їх утворенні відігравали процеси коагуляції колоїдних розчинів. Водночас, наявність в багатьох породах цих груп добре розпізнаних органогенних залишків, зокрема радіолярій, дозволяє вважати що суттєву роль в накопиченні цих порід відігравало і накопичення кременистих органічних залишків.

Халцедонові і опало-халцедонові породи включають більшу частину кременів, кременевих конкрецій та яшм, а до халцедон-кварцових порід належать кременисті сланці (фтаніти) і частина кременів та яшм.

Кварцові конкреції та кремені – це щільні і тверді породи з раковистим зламом. Їх забарвлення різноманітне, найчастіше – темно-сіре і чорне. Поверхня, через присипки вміщуючих порід та процеси вивітрювання, найчастіше біла. Широко поширені в самих різних осадових породах – але головним чином в карбонатних – вапняках, крейді, мергелях, меншою мірою – в уламкових і глинистих.

8

За складом виділяються: опалові (рідкісні, в молодих відкладах), опало-халцедонові, халцедо- но-кварцові та кварцові конкреції.

Опало-халцедонові і халцедоно-кварцові кремені (флінт) складаються з дуже дрібних зерен халцедону і кварцу, іноді з розсіяним опалом. Забарвлення породи обумовлено домішками гідроокислів заліза чи органічної речовини.

Кварцитовидні кремені (зустрічаються дуже рідко) є схожими на справжні уламкові кварцити, від яких відрізняються присутністю карбонатів та відносно крупним виділенням кварцу.

У радянській геологічній літературі термін «кремінь» об’єднує всі типи конкреційних утворень, що складаються з аутигенного кремнезему в формі опалу, халцедону або кварцу. Англійські і американські геологи для позначення кременів використовують різні терміни:

-chert (англ.) - кремінь, що складається з халцедону з домішкою мікро- і тонко кристалічного кварцу; цей термін часто вживається в широкому значенні для позначення кременистих сланців

івзагалі твердих кременистих порід кварц-халцедонового складу;

-flint (англ.) - напівпрозорий кремінь, що складається з халцедону;

-phtanite (англ.) - кремінь, кремениста порода.

-Французькі геологи як термін широкого використання для позначення кременю, кременистої породи, використовують термін silexite. Silex (фр.) - опалово-халцедоновий або кварцхалцедоновий кремінь з вапняків з ядром чорного кольору і світлою оболонкою;

-chaille (фр.) - непрозорий кремінь, іноді вапняковистий.

Розрізняються наступні типи структур кременів:

-приховано кристалічна – наявні дрібні, без чітких обрисів, кристалики кварцу для яких характерна агрегатна поляризація;

-конкреційна – наявні дрібні конкреції з концентричним розташуванням часток;

-мікрокристалічна;

-аморфна.

Кременеві конкреції розрізняються за розмірами (від часток сантиметра до 0,5 м і більше) і формою: округлі, паличкоподібні, сучкуваті, а також складної неправильної форми “дірчасті” утворення.

В розташуванні кременів встановлюються певні закономірності. Вони часто розташовуються по напластуванню, ланцюжками, іноді зливаючись в прошарки і навіть пласти кременистих порід. Число горизонтів кременистих конкрецій, як правило, поступово збільшується до пластів кременистих порід.

Вважається що утворення кременистих конкрецій відбувається хемогенним шляхом на стадії раннього діагенезу. Але можливо їх виникнення також і в катагенезі, про що свідчить приуроче-

9

ність деяких кременів до тріщин, пустот, розташування поперек шаруватості, з переходом з одного шару в інший.

Яшмами називаються тверді, монолітні породи, масивні, нешаруваті та несланцюваті породи, звичайно з раковистим зламом, та різноманітним, часто неоднаковим навіть в межах одного зразка, забарвленням. Колір залежить від наявності різноманітних домішок нерівномірно розсіяних в породі, які утворюють вигадливе переплетіння кольорів, в вигляді плям, струменів, сполохів, смуг (рис.2.7.15).

Рис. 2.7.15 Яшма: Р- рештки радіолярій, що складені кварцом або халцедоном, МКмаса мікрокристалічного аути-

генного халцедону та кварцу з домішкою вуглистих часток, гідрооксидів заліза, хлориту тощо.

За складом яшми є переважно халцедоновими та халцедоно-кварцовими (мікро та тонко кристалічний аутигенний кварц) породами. Опал зустрічається рідко. Домішками в яшмах є: окисли та гідроокисли заліза (обумовлюють буре, червоне та коричневе забарвлення), глинисті мінерали і хлорит (зелений та сірий кольори), органічна речовина (темно-сіре та чорне забарвлення). Присутні часто, в більшій або меншій кількості залишки радіолярій (складені халцедоном або кварцом).

У зарубіжній геологічній літературі термін «яшма» (jaspe - фр., jasper - анг.п.) вживається в різних значеннях. Так, в англомовній літературі під яшмами розуміються кременисті (кварцові) при- ховано-кристалічні породи, що асоціюються із залізняком (jaspilite - англ. - джеспіліт, смугаста щільна кремениста порода, що нагадує яшму, залізистий кварцит).

Крім того, термін jasper використовується для позначення будь-яких червоних кременів або халцедонів.

Деякі французькі геологи (J. Jung) вважають яшму (jaspe - фр.) різновидом радіоляріту - кременистої породи, насиченої залишками раковинок радіолярій.

Яшми зустрічаються тільки в розрізах геосинклінальних товщ і відсутні у відкладах платформ. Вони часто сусідять з вулканогенними товщами і офіолітовими комплексами.