шини тігерштедта
цели организации управления проектами
алюмінієвий сплав

АГАТЫ, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ ПОЛОСТИ ЛИТОФИЗ

АГАТЫ, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ ПОЛОСТИ ЛИТОФИЗ

Литофизы, геометрические особенности полостей в них и агатовых слепков этих полостей.
Термин литофиза был предложен Ф. Рихтгофеном [238] для обозначения полых внутри округлых образований, обнаруженных им в венгерских риолитах (от греч. литое — камень и физа — пузырь). Они встречаются во многих риолитах, особенно палеотипных, причем полости в них могут быть пустыми или минерализованными халцедоном (агатом), кварцем, кальцитом и другими минералами. Таким образом, литофизы можно в известной мере ставить в параллель с газовыми полостями в базальтах и андезитах.
Первое наиболее обстоятельное описание литофиз и вмещающих их кислых вулканических стекол можно найти у Дж. Иддингса [193], давшего также их превосходные зарисовки. Дж. Иддингс показал, что литофизы могут иметь различное внутреннее строение (рис. 17, а). Так, во многих из них внутри имеется серия сферических пустот, чередующихся со сферическими перегородками из вулканического стекла. Такие литофизы в сколе напоминают цветки розы или луковицы (рис. 17,6)
. Некоторые из литофиз характеризуются асимметричным строением (рис. 17,в), в других литофизах с симметричным строением в центре оказываются крупные остроугольные пустоты (рис. 17, г), в том числе и имеющие близкую к шаровой симметрию (рис. 17, г), что позволило Дж. Иддингсу сравнивать их с полостью в перезревшем арбузе. Им же были описаны и литофизы с крупными ацентричными полостями в виде вогнутого блина, имеющими характерное серповидное сечение (рис. 18, а), рассмотрено взаимоотношение полостей в литофизах с флюидальностью (рис. 18, в — ж).
Литофизы со сферолитовой внешней коркой описаны Ф. Райтом [275] из обсидианов Храфнтиннухриггур, Исландия. Особо его внимание привлекли литофизы с полостью в виде отрицательного реберного куба с размером ребра, достигающим 2,5 см, морфологически идентичные известным в обсидианах Карабахского нагорья (фото 103).
Касаясь деталей поверхности отдельных граней отрицательного реберного куба, Ф. Райт [275, с. 270] отмечает, что «от вершины каждой из четырехгранных пирамид к его сторонам направлены радиальные линии; в дополнение к ним наблюдается вторичная система структурных линий, ребер и трещин... , представляющая собой как бы систему волн, расходящихся от центра».
Далее Ф. Райт подчеркивает [275, с. 270—271]: «исследуя эти кубические грани более тщательно, можно обнаружить, что любая неправильность на одной из граней отражается относительно точно в том же месте на поверхности, непосредственно примыкающей к ней».
Изучая полости литофиз в риолитах Бинна-Бурра в горах Тамборин (Юго-Восточный Квинсленд, Австралия), В. X. Брайан [159, с. 60—69] отмечал, что в этих литофизах «полости варьируют в размере от мелких до открытых каверн почти 90 см в диаметре. Они также варьируют в размере относительно содержащих их литофиз. В некоторых литофизах полость составляет лишь небольшую часть всего объема, тогда как в других твердого материала немногим более, чем облекающая корка. Примечательно, что чем больше роль каверн по отношению к литофизе, тем более близка последняя к правильной сфере...
В значительном большинстве случаев пустоты обладают более или менее правильными секущими лучами, в результате чего оболочка каждой литофизы делится на несколько радиальных секторов, каждый из которых
Рис. 17. Литофизы в обсидиане.
а — разного размера и формы; б — со строением типа головки лука или цветка розы; в — с асимметричным строением; г — с полостью, напоминающей в сечении двутавровую балку. Обсидиан Клифф, Иеллоустонский национальный парк, США. Нат. вел. [193].
Рис. 18. Схематическое сечение литофиз в однородных литоидных породах (а, б) и в породах с флюидальностью (в — ж).
а — с крупной асимметричной полостью, имеющей серповидное сечение; б — типа головки лука (цветка розы) с большим числом сферических полостей; в, г — секущиеся флюидальностью; д, е — развивающиеся между трещинами флюидальности; ж — деформирующие флюидальность [193].
узкой частью направлен внутрь литофизы. Число секторов значительно колеблется и может достигать от четырех до двадцати четырех. В очень многих литофизах виден центральный пузырь. В некоторых случаях он отлично сохраняется, тяготея к внутреннему концу одного из сегментов. В других случаях он разорван и представлен продолжающимися вогнутыми поверхностями внутренних окончаний всех или нескольких сегментов.
Примечательной чертой, которую можно обнаружить во многих полостях литофиз, является система радиальных бороздок или желобков, декорирующих поверхность сектора. Они, учитывая их природу и расположение, точно отвечают радиальному распределению волокон полевого шпата, характеризующих соответственно сферолитовую структуру. Более тщательное исследование обнаруживает, однако, что эти детали рисунка лишь поверхностны, будучи ограниченными лишь поверхностью сегментов.
Таким образом, по своему происхождению они не связаны со сферолитами, а представляют картину трещиноватости, возникающую при разрыве материала с высокой вязкостью.
Небольшое число образцов обнаруживает, кроме радиальных желобков, располагающихся под правильными углами, иную картину, представленную серией концентрических прерывающихся невысоких ступенек, покрывающих всю поверхность секторов». Множество превосходных пустотелых литофиз с оболочкой из сегментов анортоклаз-кварцевых сферолитов известны в районе курорта Истису в обсидианах Карабахского нагорья (фото 103), причем среди них можно найти литофизы со всеми деталями внутренней поверхности, подробно описанными Ф. Райтом и В. Брайаном. При вылущивании литофиз из обсидиана образуются близкие к сферическим или сферолоидальным полости, на поверхности которых видны отпечатки сферолоидных трещин, создающих картину панциря черепахи.
Литофизы, полость которых заполнена халцедоном (агатом) или реже кальцитом, характеризуются своеобразной внешней поверхностью. Она может быть гладкой или покрытой бородавчатыми наростами более мелких сферолитов (иногда литофиз). На ней часто появляются типичные халцедоновые (или кальцитовые) валики — хребтики, соответствующие следам выхода на поверхность литофиз клиновидных окончаний ребер их полостей. Если полости имеют вид чечевицы, то это всего лишь халцедоновый пояс по экваториальной части литофизы. Картина усложняется, когда внутренняя полость имеет вид реберного тетраэдра. В этом случае литофиза с поверхности делится ребрами тетраэдра на четыре треугольно-сферических сегмента (фото 108, а). Число подобных сегментов достигает 6, если внутренняя полость — реберный куб, 12 — реберный пентагондодекаэдр и становится значительно большим при постепенном приближении внутренней полости к форме шара. Литофизы с многочисленными халцедоновыми ребрами на поверхности приобретают вид панциря черепахи.
При заполнении литофиз халцедоном (агатом) возникают своеобразные породы — фельзофиры (фото 105; 106), иногда неправильно описываемые как мандельштейны, когда за миндалину — минерализованное выполнение газового пузыря — принимают минерализованные литофизы.
При удалении внешней коры литофиз — явлении, известном в россыпях, обнажаются своеобразные халцедоновые (агатовые) слепки внутренних полостей литофиз, обладающие весьма характерной морфологией.
Впервые наиболее полное представление о форме этих слепков дал В. Брайан [157], приведший их фотографию, на которой видны слепки чечевицеобразной формы (рис. 19, 1а и 16), в виде реберного куба (рис. 19, 3), реберного тетраэдра (рис. 19, 2) и их комбинаций (рис. 19, 4). К. Росс [242] описал форму халцедоновых (агатовых) слепков пустот в литофизах из Центрального Орегона в виде реберного пентагондодекаэдра.
Чечевицеобразные халцедоновые (агатовые) слепки и слепки в виде реберных тетраэдров (рис. 20), реберных кубов (фото 109), более сложных многогранников кубической сингонии, в том числе деформированных, и в виде комбинаций указанных форм известны на Магнитогорском месторождении агатов, приуроченном к сильно аргиллитизированным риолитам [31], и на многих месторождениях Северо-Востока СССР. Нами они наблюдались в образцах из Айнабулакского месторождения.
Говоря о морфологических особенностях халцедоновых слепков пустот из литофиз, надо особо отметить отчетливую скульптуру на их поверхности в виде радиальных и сферических бороздок, а также шаровидные вспучивания (или вмятины) в центре некоторых из отрицательных граней (см. рис. 19, 1а, 4; фото 103; 109).
Принимая во внимание подобную форму слепков, легко понять и особенности форм их сечения. Так, для чечевицеобразных слепков они будут линзовидными (фото ПО, а, 6), для сечений реберного тетраэдра или перпендикулярных тройной оси реберного куба — треугольными (фото 107; 108,6; ПО, в), в том числе иногда с вогнутыми сторонами; для сечений, параллельных граням реберного куба, форма чаще всего будет соответствовать картине «бабочки» (фото ПО, г) или двутавровой балки (ср. с формой полости в литофизе, описанной Дж. Иддингсом — см. рис. 17, г), для многих сечений реберного пентагондодекаэдра типична форма сечения в виде пятилучевой звезды (фото ПО, д), для пустот в форме более сложных реберных многогранников сечение оказывается полигональным. Известны случаи, когда несколько литофиз срастаются друг с другом, объединяя полости по две (фото 128; 136), по три и более, приобретая внешне форму своеобразных «гусениц». В других случаях они группируются вдоль определенных плоскостей (обычно плоскостей флюидальности), образуя своеобразные макроаксиолиты.
Особенности внешней формы литофиз и их выполнения столь характерны для них, что в ряде случаев литофизы и халцедоновые слепки их полостей получили нарицательные названия. Так, литофизы, заполненные халцедоном (агатом) и другими минералами, в США известны под названием громовых яиц
(thunder eggs) [168—170, 250], а хал-
Рис. 19. Формы халцедоновых слепков из литофиз в риолитах в виде: 1—чечевицы (1а — вид сверху, 16—вид сбоку), 2—реберного тетраэдра, 3—реберного куба, 4— их комбинаций. Бинна-Бурра, горы Тамборин, Юго-Восточный Квисленд, Австралия.
Рис. 20. Халцедоновый слепок полости литофизы в виде реберного тетраэдра с четкой скульптурой поверхности. Магнитогорское месторождение, Челябинская обл. Ув. 2. № 83242.
Рис. 21. Халцедоновые (агатовые) слепки внутренних полостей литофиз в форме «косточек для счетов» (sorobandamaishi). Камиакадани, преф. Нигата, Япония. Ув. 1,9 [194].
цедоновые чечевицеподобные слепки внутренних полостей литофиз в Японии называются «косточками для счетов» (рис. 21).
Петрографические особенности строения литофиз и их положение во вмещающих породах.
Наиболее обстоятельно петрографические особенности литофиз и генетически тесно связанных с ними иных сферических образований рассмотрены В. Брайаном [159], который подробно изучил литофизы риолитовых покровов Бинна-Бурра в горах Тамборин.
«Риолиты, фельзиты, перлиты, с которыми связаны литофизы, образуют здесь пачку кислых вулканитов суммарной мощности в несколько десятков метров, находящуюся в основании мощных отложений, представленных преимущественно базальтами и андезитами и рассматриваемых как поздние неоген-палеогеновые, не позднее олигоценовых. Вулканическая серия слагает ряд плато, разделенных узкими ущельями и каньонами. Риолитовые породы обнажаются в отвесных утесах, представляющих превосходный материал для исследований.
В риолитовых породах во множестве встречаются малые минеральные тела с близкой к шаровидной или сфероидальной поверхностью, включая сферолиты радиально-лучистого строения, сферические образования с фельзитовой структурой и литофизы, которые могут иметь радиально-лучистую или фельзитовую внешнюю часть. Для обозначения подобных минеральных тел В. Брайан в этой работе предложил термин сферолоид (spheruloid)
В риолитах Бинна-Бурра сферолоиды «имеют размер от мельчайших бусин до гигантских сфер более 90 см в диаметре, обнаруживая значительные колебания в форме агрегации и внутреннем строении. Тем не менее индивиды, принадлежащие одному потоку, чаще близки к определенному стандарту, типичному для данного потока»...
В каждом сферолоиде отчетливо выделяется кора (скорлупа), отличающаяся темным цветом и более тонкой структурой от заключенного в ней материала. Толщина коры колеблется в широких пределах; обычно, хотя и не всегда, чем больше сферолоид, тем толще кора... В одиночных сферолоидах кора имеет правильную форму и постоянную толщину, (рис. 22, А), но в сложных сферолоидах толщина коры может изменяться даже в пределах одного образца в соответствии с условиями образования несколько выпячивающихся участков.
В тех случаях, когда пузырчатые наросты покрывают более мелкие законченные сферолоиды ранней генерации и частично их поглощают, можно видеть на расколотых образцах выпяченные участки, имеющие
Рис. 22. Диаграмма, иллюстрирующая рост и коалесценцию сферолоидов; после образования корки-коры (черная) дальнейшее расширение сферолоида прекращается [159].
собственную законченную кору, которая может утолщаться в выдающейся части вложенного (раннего) сферолоида (рис. 22, Б1). В других случаях нарост выглядит как часть сферолоида той же генерации, с которой произошла коалесценция до того, как возникла наружная корка. В соответствии с этим, если выступающая часть сферолоида покрыта наросшей коркой более крупного сферолоида, внутренняя их часть не обнаруживает следов коры (см. рис. 22, БЗ). Третий тип неправильностей представляют наросты в строгом смысле слова. Они представлены наростами более поздней генерации, наложенными на более ранний крупный сферолоид. Такие наросты покрыты с периферии собственной относительно тонкой коркой и покоятся на более толстой коре крупных сферолоидов (см. рис. 22, В4)...
Все три описанных случая могут наблюдаться в одном образце, образуя неправильный сложный сферолоид с бородавчатой или сосцевидной внешней формой (см. рис. 22).
В одном особенно интересном образце сферолоид полностью поглощен темной серой коркой, которая частично также поглощена другим сферолоидом такого же размера, который в свою очередь находится внутри толстой красной коры. В этом образце, как и во всех других случаях с подобными неправильными сферолоидами, флюидальность прослеживается непрерывно через оба сферолоида, в том числе через их выступающие части и корки без разрыва и ветвления.
В некоторых случаях кора имеет достаточную толщину, чтобы содержать овоидальные включения неопределенного материала, обладающего сферолоидными свойствами. Часто кора отделяется от внутренней части сферолоида внутренней тонкой прослойкой (кожицей) обычно менее 1 мм толщиной, отличающейся цветом и структурой от самого сферолоида. Линзы сферолоидного материала, включенные в толстой внешней коре, также обладают подобным внутренним мешком. Внутренняя кожица может отделяться как от коры, так и от сферолоида тонкими пленками гематита. Их внутренняя часть очень правильная, а внешняя — менее правильна и включает мелкие нарастания внутренней пленки.
Специфическая черта, связанная с одним из крупных сферолоидов (литофизой), заслуживает более детального рассмотрения. Это присутствие в литофизе, имеющей около 60 см в диаметре, нескольких образований, напоминающих «сталагмиты», которые выступают вверх по поверхности миниатюрной пещеры.
Более внимательное исследование показало, что эти «сталагмиты» представляют собой массы риолитовой лавы с продольными бороздками и желобами, которые внедрились через неправильные трещины в основании литофизы. В описываемом образце лава была такой консистенции, что она сохраняла на поверхности следы продавливания через трещины, которые действовали в основном так же, как приспособление для выдавливания лент крема при изготовлении пирожных.
Вязкость внедрившейся лавы была недостаточной, чтобы удерживать «ленты» в вертикальном положении, и по мере роста они оседали под собственной тяжестью. Наблюдения показывают, что, в то время как поперечное сечение лавовой ленты постепенно увеличивается от вершины к основанию, детали отпечатков на их поверхности сохраняются неизменными. Это позволяет сделать предположение, что трещина, через которую происходило внедрение лавы, постепенно расширялась. Отчасти зазубренные края лавовых лент являются следствием эффекта выпахивания, возникающего при высокой вязкости...
Почти во всех случаях сферолоиды четко отличаются от вмещающей их массы. Различия могут выражаться в окраске или структуре и ясно видимы даже если линия флюидальности прослеживается через вмещающую породу и сферолоид, а затем снова через вмещающую породу. Различия особенно отчетливы, когда вмещающей породой служит стекло: хотя сферолоиды обнаруживают вариации в строении, они никогда не состоят из стекла.
Несмотря на значительное различие в форме и очертаниях, сферолоиды обнаруживают замечательную литологическую общность. Во всех случаях, если исследуется свежая поверхность, обнаруживаются светлая окраска (розовая, кремовая или серая) и фельзитовая структура. В этой фельзитовой вмещающей массе наблюдается относительно большое количество свежих фенокристаллов кварца и полевого шпата около 1 мм в диаметре и более мелких фенокристаллов черного железо-магнезиального минерала.
Флюидальность проявляется во всех образцах — и иногда в виде неопределенных (неясных) цветных полосок или жилок в породе с однотипной структурой. Флюидальность отчетливо влияет на положение и форму фенокристаллов. В литоидных сферолоидах линии флюидальности проходят поперек образца, будучи полностью независимыми от их очертаний, но в литофизах обнаруживают влияние внешней формы, хотя они и не полностью концентричны с краем литофиз, но находятся в определенном соответствии с ним» [159, с. 52 — 56].
Изучая внутреннее строение сферолоидов, В. Брайан установил, что минералогически каждый сферолоид является гетерогенным агрегатом и отдельные черты его структуры могут быть независимы друг от друга и не согласны с общей структурой сферолоида в целом. Более того, внутренняя часть сферолоида не является результатом одновременной кристаллизации или определенной последовательности событий, но выглядит как результат интеграции и дифференциации минералов, и на различных стадиях сложной истории сферолоида развиваются различные текстуры.
С этой точки зрения отдельные компоненты сферолоидов можно объединить в три четкие группы — фенокристаллы (в основном санидин, реже кварц, в том числе бипирамидальный, олигоклаз, биотит), минералы, на которые воздействует флюидальность (в основном ортоклаз), минералы, независимые от флюидальности (в основном рода флогопита).
Обстоятельное петрографическое описание сферолоидов и вмещающих их пород, данное В. Брайаном [159], практически исчерпывает основные особенности их строения, наблюдавшиеся нами в образцах с Айнабулакского месторождения в Казахстане, Тарбальджейского в Читинской области, месторождений Северо-Востока СССР и подробно описанные Н. Я. Волянюком [21] для сферолоидов, литофиз и вмещающих пород хр. Мухор-Тала, Бурятская АССР.
Наконец, особо надо подчеркнуть приуроченность скоплений сферолоидов и литофиз к направлениям плоскостей флюидальности вмещающих пород, которое отмечает В. Брайан и на что обращал внимание Ф. Райт [276, с. 263], писавший, что сферолиты и литофизы «не равномерно распределены в породе, а приурочиваются к определенным лентам и прослойкам, свидетельствуя о том, что кристаллизация в этих участках происходила быстрее, чем в других. В случае проявления отчетливой слоистости (флюидальности) потока сферолиты и литофизы секут флюидальность. Не наблюдалось ни одного случая их обтекания флюидальностью, что должно было бы быть, если бы сферолиты (и литофизы) были бы более ранними, чем флюидальность».
Четкая приуроченность литофиз, заполненных халцедоном (агатом), к флюидальности отмечалась многими исследователями. Нами она наблюдалась на Айнабулакском месторождении (фото 104). При этом отдельные литофизы оказываются как бы нанизанными на тонкие халцедоновые жилки-проводнички, развивающиеся по флюидальности. Интересно отметить и то, что благодаря одинаковой ориентировке оникс-агата в таких литофизах, параллельной плоскостям флюидальности, на сколах породы по флюидальности на Айнабулакском месторождении обнажаются плоские слои оникс-агата.