В данной работе рассмотрено понятие септарии в септарных узлах, дается обзор общепринятых гипотез возникновения этого процесса, приведены фотографии живописных геологических образцов. Также сформулированы две новые гипотезы возникновения и развития процессов септарии и проведен эксперимент, доказывающий одну из них. Приведены фотографии образца каменной соли до и после проведения эксперимента, а также смоделирована искусственная септария, имитирующая включения пирита.
Введение
Септария является одной из разновидностей скрытокристаллических конкреций в осадочных геологических породах, имеющая трещины или прожилки внутри, часто заполненные теми или иными минералами, причем на сколе, спиле или срезе образец может обладать причудливым живописным рисунком. Крупные септарии с заросшими минералами трещинами из-за эстетической красоты рисунка на их срезе находят применение в качестве декоративного материала для украшения интерьера, используются в качестве музейных экспонатов, для изготовления сувениров (брелков и статуэток), а также в ювелирном деле (бусы, подвески, ожерелья и т. п.). Явление септарии известно не только в осадочных, но и в магматических породах в форме сферолоидов. Сферолоиды — шаровые образования в кислых лавах, не обладающие радиально-лучистым строением. Известны во многих районах бывшего СССР и за рубежом. Размеры шаров колеблются от нескольких сантиметров до 80 см в диаметре, иногда их ошибочно принимают за окаменевшие яйца динозавров. [1], [2], [3]
Предполагается (хотя вопрос до сих пор остается открытым), что трещины и прожилки — результат обезвоживания и усадки геологических пород, но до конца и однозначно происхождение этих минеральных тел не всегда поддается однозначному объяснению. О причинах образования полостей в септариях осадочных пород существуют различные общепринятые точки зрения. В большинстве конкретных случаев имеется достаточно оснований считать, что полости и трещины в септарии — это результат равномерного сокращения в объеме из-за обезвоживания усыхающего полужидкого сгустка исходной протоконкреции (карбонатно-глинястного стяжения, стяжение кремнезема, карбонатов, сульфатов и т. д.). В этом случае их можно считать трещинами усыхания (синерезиса), хотя не исключен вклад и других физических процессов. Во время усыхания и уменьшения объема возникают силы давления и натяжения механической природы, вызывающие микроразрывы и трещины в геологических образцах. [1], [2], [3], [5]
Также причиной уменьшения первоначального объема и возникновения септарии могут быть и физико-химические процессы раскристаллизации и перераскристаллизации с укреплением зёрен или их частичным растворением, и возможность постепенного выноса компонентов из стяжения неоднородного исходного состава, например сульфата кальция из прогипсованного мергеля. Данные процессы также могут вносить весомый вклад в септарию. [1], [4]. На рис. 1 и рис. 2 приведены фотографии живописных геологических образцов с ярко выраженной септарией.
Рис. 1. Карбонатно-глинистая конкреция-септария размером 12 см, с трещинами синерезиса, заполненными кальцитом двух генераций. Юта, США
Рис. 2. Карбонатно-глинистая шаровая конкреция-септария с кальцитом в трещинах усыхания. Сев. Кавказ, Россия
Две новые гипотезы и эксперимент по моделированию процесса септарии
Предложим две новые гипотезы возникновения процесса септарии в септарных узлах.
Первая гипотеза заключается в том, что механическое воздействие на горные породы при колебаниях почвы во время землетрясений и инфразвуковое воздействие, вызванное этими колебаниями, вызывает растрескивание осадочных пород и усиливает уже имеющиеся трещины, способствуя процессу септарии. А мощные акустические инфразвуковые волны, имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом (до 16 герц), могут вызвать сильную вибрацию горных пород (особенно при возникновениях явления резонанса, возникающем при совпадении частоты инфразвука с частотой собственных колебаний горных пород), и вызывать и усиливать трещины в геологических образцах. В дальнейшем трещины зарастают включения какого-либо минерала, создавая причудливые красивые узоры.
Суть второй гипотезы заключается в том, что колебания температуры около нуля градусов обеспечивают многократные процессы кристаллизации воды и таяния льда, что вызывает и усиливает трещины в образцах, которые также в дальнейшем зарастают минералами. Возможно, что этот процесс вносит огромный вклад в образование септарии, особенно при высокой влажности, когда, например, вблизи месторождений минералов залегают подземные воды или имеются действующие гейзеры. При замерзании и превращении в лед вода расширяется, образуя микроразрывы в горных породах.
Проведем эксперимент с образцом обычной каменной соли округлой формы, уже изначально имеющим небольшие трещины. Цель эксперимента — продемонстрировать усиление трещин при замораживании в морозильной камере бытового холодильника смоченного водой образца каменной соли и его дальнейшего размораживания. Цикл замораживание-размораживание повторялся три раза подряд. На рис. 3, рис. 4 и рис. 5 сфотографированы образец каменной соли при рассеянном дневном свете до проведения эксперимента; образец каменной соли в свете узкого пучка рубинового лазера до проведения эксперимента и этот же образец до проведения эксперимента в узком пучке света светодиода, спектр которого приближен к спектру дневного света, соответственно. На всех трех фотографиях видны трещины и внутренняя структура экспериментального образца. На рис.6 и рис.7 сфотографирован образец каменной соли в свете узкого пучка рубинового лазера после проведения эксперимента и этот же образец после проведения эксперимента в узком пучке света светодиода, спектр которого приближен к спектру дневного света, соответственно. На обоих фотографиях видны трещины и внутренняя структура экспериментального образца, причем трещин стало заметно больше, что подтверждает весомый вклад циклов заморозки-разморозки для процесса образования септарии. На рис. 8 сфотографирован этот же экспериментальный образец с искусственно созданной септарией — трещины были заполнены золотистой акриловой краской, использующейся для художественных работ, чтобы имитировать включения пирита. Для сравнения на этом же фото два образца шунгита с настоящей септарией — включениями настоящего пирита.
Рис. 3. Образец каменной соли округлой формы до проведения эксперимента
Рис. 4. Образец каменной соли в свете рубинового лазера до проведения эксперимента
Рис. 5. Образец каменной соли до проведения эксперимента в свете светодиода, спектр которого приближен к спектру дневного света
Рис. 6. Образец каменной соли после проведения эксперимента в свете рубинового лазера
Рис. 7. Образец каменной соли после проведения эксперимента в свете светодиода, спектр которого приближен к спектру дневного света
Рис. 8. Вверху — образец каменной соли с искусственно созданной септарией. Внизу — образцы шунгита с настоящей септарией с включениями пирита
Заключение
Таким образом, в данной работе рассмотрено понятие септарии в септарных узлах, приведены две общепринятые гипотезы возникновения и развития процесса септарии в геологических образцах. Также сформулированы две новые гипотезы и в домашних условиях проведен эксперимент, подтверждающий справедливость одной из них
Литература:
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Септария
- Годовиков А. А., Степанов В. И. Формы нахождения минералов. М.: Экост, 2002.
- Слетов В. А., Макаренко В. С. Рисуя минералы (онтогения минералов в рисунках). Вып.2.М.: Минерал. Альманах, 2002.
- Попов В. А. К происхождению полостей при образовании звездчатых агатов. В сб. Минералогия Урала-2003, т.I, — Общие вопросы минералогии и кристаллографии. Издательство Института минералогии Ур.Отд. РАН, Миасс, 2003.
- Жуковская Е. А., Вакуленко Л. Г., Ян П. А. Септариевые конкреции в оксфордских отложениях центральных и южных районов Западной Сибири, Ученые записки Казанского университета, Серия Естественные науки, Т.153, Кн.4, 2011
