Глава 6

КРЕМНЁВЫЕ ПОРОДЫ, ИЛИ СИЛИЦИТЫ

1. Определение, классификация, номенклатура

Кремнёвыми¹ породами, или силицитами, называют осадочные об­разования, более чем наполовину состоящие из минералов группы крем­незема — опала, кристобалита, тридимита, халцедона и развивающего­ся по ним кварца. В эту группу не включают кварцевые пески, являю­щиеся обломочными, т.е. реликтовыми, вторичными по компонентному составу породами, возникшими за счет механического и реже химиче­ского выветривания всех других кварцсодержащих пород в зоне осадко­образования.

По внешнему виду все силициты делятся на две группы. Породы од­ной из них имеют землистый, т.е. матовый, порошковатый, не кристал­лический вид, из-за чего их часто называют “землями”, например диа­томовыми или радиоляриевыми. Эта группа объединяет опаловые и опал-кристобалитовые породы; в нее входят породы как биоморфные (диатомиты, радиоляриты и некоторые спонголиты), так и абиоморфные (трепела, опоки и другие опалиты — кремневые туфы и гейзериты). В образце их структура пелитоморфная, т.е. визуально они'незернисты, глиноподобны. Породы второй группы имеют стекловатый, сливной вид, афанитовую структуру; это кремни в собственном смысле слова, в основном халцедоновые, часто кварц-халцедоновые и кварцевые. По­следние, строго говоря, уже кварциты, но по внешнему виду, микрозер- нистой структуре и другим признакам еще близкие к халцедонолитам, из которых они образовались путем перекристаллизации. Поэтому их часто называют терминами кремневой группы — кремнями, яшмами, фтанитами или лидитами.

Кремневые породы имеют разнообразные окраски, определяемые примесями. Чистые силициты белые и светло-серые, в шлифе — бес­цветные. Часто они серые, темно-серые и черные, окрашенные тонко­рассеянной примесью органического, реже окисно-марганцевого вещест­ва. Соединениями железа и других элементов они окрашены во все от­тенки красного, желтого, зеленого цвета, и это обеспечивает использо­вание кремней в качестве декоративных и полудрагоценных камней.

Наиболее разработанными являются классификации силицитов Г.И. Теодоровича (1948, 1950, 1957, 19586), Г.И. Бушинского (1958), М.С. Швецова (1958), О.И. Некрасовой и А.Д. Петровского (1973). Однако как петрографические классификации они непоследовательны и в раз­ной степени эклектичны, что выражается в смешении петрографиче­ских и генетических признаков. Это свойственно и первой классифика­ции автора (Фролов, 1964), и последней классификации Н.В. Логвинен­ко (1984). Наиболее выдержана по принципу и достаточно детальна классификация О.И. Некрасовой и А.Д. Петровского (1973), основанная на трех объективных признаках: а) геологическом — форме тела и ха­рактере залегания; б) и в) — петрографических — минеральном составе и структуре, а также примесях. Учет количественных соотношений био­фрагментов, витрокластов и основной массы одним из первых ввел в классификацию Г.И. Теодорович. Но его классификация получилась громоздкой и недостаточно удобной. Упростить ее можно прежде всего исключением непетрографического признака — формы геологических тел, в большинстве силицитов не выраженной в минеральном составе и структуре породы. Кроме того, выделение силицитов с 25-50%-м содер­жанием биофрагментов, как равноценных основным структурным клас­сам (биоморфным и абиоморфным), вряд ли целесообразно. Скорее все­го это разновидности основных типов опок, яшм, спикулитов и других типов силицитов, которые должны отмечаться при описании, а в назва­ние их лучше вводить в форме прилагательных, например “опока силь­но (30—40%) радиоляриевая”.

С учетом этих замечаний, а также завета М.С. Швецова о том, что классификация должна быть простой, ясной и применимой на практике, составлена предлагаемая классификация (табл. 6.1). Она основана на признаках минерального состава и структуры. Четко по минеральному составу выделяются по существу только две группы: 1) опаловые или опал-кристобалитовые силициты землистого вида с пелитоморфной, ре­же с макроскопически видимой зернистой, точнее биозернистой — спи- кулевой структурой, и 2) халцедоновые или халцедон-кварцевые, а так­же и кварцевые силициты по виду стекловатые, афанитовые, иногда с сохраняющейся биоморфной структурой. Вторая группа может быть подразделена на существенно халцедоновые и существенно кварцевые апосилицитовые породы.

По структуре силициты делятся также на две группы: биоморфные и абиоморфные. Наиболее определенно и однозначно, по крайней мере в шлифах, устанавливаются диатомиты, радиоляриты и спонголиты — по их диатомовой, радиоляриевой и спикуловой, т.е. яснобиоморфной, структуре. Иногда их называют также трепелами, опоками, или гёзами (с добавлением прилагательных “диатомовые”, “радиоляриевые” и “спикуловые”), если они опаловые (или опал-кристобалитовые), или кремнями (с теми же прилагательными, хотя диатомовые халцедоноли- ты весьма редки), а также яшмами (в основном радиоляриевыми), если они халцедоновые или кварц-халцедоновые. Лишь диатомовая структу­ра при раскристаллизации биоморфного опала скорлупок и замещении 276

Классификация силицитов

Структуры		Минеральный состав
		опал и кристобалит	халцедон и кварц		кварц
	диатомовая	диатомиты		нет		нет
Биоморфные	радиоляриевая спикуловая (губковая)	радиоляриты спикулиты, или спонго- литы		кремни и яш­мы биоморф­ные, радиоля- риевые (радио­ляриты) , спи- куловые (спи­кулиты) , коралловые, фораминифе- ровые и др.	д н S я а. S X 1 о	радиоляриевые спикуловые: радиолярито- кварциты, спон- голито-кварци- ты
	аморфная: а) “сплошная” (бесструктур­ная) б)глобулярная	трепела, опоки (гёзы), другие опало- литы; гейзериты, корки и др.	кремни	нет	ь S я S о о с « U 3 и • о	нет
биоморфные					н
	криптокрис­ таллическая	порцелланиты (?)		кремни, фта- ниты (лиди- ды) и яшмы абиоморфные	S о о с я 3	*
<	кристалличе­ ская	нет		нет	S а. . в а *	абиоморфные: яшмо-кварци- ты, фтанито- кварциты, кремнеквар- ЦИТЫ

их халцедоном или кварцем практически не сохраняется, хотя поиски ее реликтов следует продолжить при ультраболыпих увеличениях. Биотер­мины применимы, естественно, лишь к породам, более чем на 50% со­стоящим из биокомпонентов соответствующей группы.

Абиогенные силициты по структуре подразделяются менее четко. Ус-\ ловно можно различать: как бы бесструктурные, сплошные, однородные (гомогенные), гиалиновые (все термины практически синонимы, хотя и представляют структуру с разных сторон), т.е. микроскопически незер­нистые породы (и структуры), и в той или иной уере зернистые — глобу-

лярные, постглобулярные (при сдавливании шариков опала под на­грузкой) или просто зернистые за счет микротрещиноватости, обыч­ной у опалолитов из-за их коллоид­ной природы и проявляющейся, как и глобулярная структура, в ясной шагреневости. Под электронным

Рис. 6.1. Опал-кристобалитовые силициты:

а — леписферовая структура тре­пела (эоцен, Донбасс), в промежут­ках — кристаллы цеолита; б — инф­ракрасные спектры поглощения био­генного опала трех образцов (из И.И. Плюсниной, 1983): I — диатомовые,

2. — радиолярии, III— спикулы гу­бок; в — дифрактограммы фракций 2-5 мкм (/) и фракций < 1 мкм (2-4), палеоцен, юг Русской платформы, по В.И. Муравьеву (1983): 1,2 — при­родные образцы, 3 — насыщенный глицерином, 4 — прокал^шый при 550°С; рефлекс 3,34-3,33 А отражает механическую примесь кварца; г — дифрактограмма неупорядоченного кристобалита (люссатита из цемента песчаника) — доминирование пиков 4,11 или 4,08-4,11 А ; д — ИК-спектр низкотемпературного кристобалита, по И.И. Плюсниной (1983)

микроскопом обнаруживается леписферовая структура (рис. 6.1, а; 6.3,

б, в) опал-кристобалитового вещества, также указывающая на его кол­лоидную природу * Трепела и опоки по этой структуре практически не 278

различаются. Алевритовая и песчаная, как и раковинная, примеси обус­ловливают алевритовую, песчаную или раковинную структуру опок, спонголитов и других опалолитов.

Хорошие термины “трепел” и “опока”, которые между собой разли­чаются лишь степенью литифицированности (это оценивается только макроскопически, см. 6.2), к сожалению, не распространяются на все абиоморфные опаловые породы. Остающиеся-без петрографического на­звания опаловые силициты именуются поэтому генетическими термина­ми как “кремневые туфы” — отложения субаэральных (возможно, и подводных) горячих источников или как “гейзериты” — отложения гей­зеров (по существу — разновидность кремневых туфов), а также просто как “корки”, “натеки”. Можно было бы и на них распространить терми­ны “трепел” и “опока”, поскольку последние уже потеряли даже весьма общую генетическую однородность и определенность. В самом деле, они могут быть как первичными, седиментогенными, так и вторичными, ди- агенетическими аподиатомитовыми, катагенетическими и даже гипер- генными — субаэрально-элювиальными, когда образуются при совре­менном выщелачивании известняков с опаловыми биокомпонентами. Кремневые туфы, гейзериты и корки можно также называть опалолита- ми, точнее — опалитами в узком смысле слова, так как опалитами в широком смысле являются все опаловые породы, включая трепела, опо­ки, спонголиты и т.д. Естественно, все опалиты (включая и кристобалит- опаловые силициты) по степени кристалличности аморфные, некристал­лические, или криптокристаллические (кристобалит), иначе — кристал- литовые.

Во Франции большая часть опок называется гэзами, или гёзами. Ти­пичными гэзами классик литологии Люсьен Кайё (1897, 1929) считает опаловые, но нередко и халцедон-опаловые высокопористые, легкие, не­редко слабосвязные (очевидно, как наши трепела) породы обычно со значительным (не менее 45%) содержанием спикул губок, часто весьма глинистые, алеврито-песчаные или известковые. Л. Кайё (1929) под­твердил правильность сравнения саратовских палеоценовых опок с французскими гэзами, произведенного Я.В. Самойловым и Е.В. Рожко­вой (1925). Поэтому нет оснований употреблять этот синоним опок в русской геологии. В американской литературе опоковидные силициты со структурой и изломом неглазурованного фарфора (бисквита) называют­ся порцелланитами, типично развитыми, например, в миоценовой фор­мации Монтерей в Калифорнии. Они довольно тверды, пористы или со­держат значительную глинистую, алевритовую, известковую и в докем­брии — сидеритовую примесь. Их твердость обуодовлена не только кри- стобалитом, но и халцедоном.

Все халцедоновые и кварц-халцедоновые силициты следует называть кремнями в широком смысле слова (хотя еще более широко кремни можно считать синонимом силицитов в целом). Это крепкие афанито- вые стеклоподобные породы с раковистым изломом, с режущими и часто просвечивающими краями, высекающие искру. Отдельные разновидно­сти кремней получили собственные названия. Красные, а также зеле­ные и других расцветок, обычно тонкослоистые или полосчатые, реже массивные, залегающие выдержанными пластами или гнездами, назы­

ваются яшмами (см. 6.4.2). Хотя они связаны постепенными перехода­ми с другими кремнями, в типичном виде яшмы легко узнаются. Выде­ление их важно не только ввиду практической ценности, но и из-за не­которой генетической информативности: яшмы часто образуются за счет гидротермально поставленного кремнезема, поэтому обогащены соеди­нениями железа, марганца, молибдена, минералами группы эпидота- цоизита, хлоритами, т.е. в основном продуктами разложения вулкани­ческих примесей; этим они документируют вулканизм и вулканический парагенез пород. Черные кремни, обогащенные гумусовым или углево­дородным веществом, называются фтанитами, реже лидитами, силек- ситами (во Франции), а сланцеватые — кремнистыми, или лучше — кремнёвыми сланцами, если в них преобладает кремнёвое вещество;

В европейской литературе наряду с “кремнем” (“чэрт”, chert) ис­пользуется и “флинт”, которому чаще всего придают узкое значение — конкреционных кремней в карбонатных породах, особенно в писчем ме­лу. В США, по крайней мере с 1757 г., пластовые среднепалеозойские кремни штатов Арканзас, Оклахома, Техас и других называют новаку- литами. Обычно это плотная однородная криптокристаллическая квар­цевая порода, применяемая как тонкий и ценный абразив. Подобные месторождения пока неизвестны в СССР, и новакулит импортируется нами из США. Нередко термин понимается более широко и распростра­няется на окрашенные, не чистые и со значительным участием халцедо­на силициты, т.е. почти полностью становится синонимом чэрта, что увеличивает путаницу в терминологии. В последнее время чаще упот­ребляется термин “новакулитовая структура”, например, “кремень но- вакулитовой структуры”, установленной Р. Фолком и Ч. Уивером (Folk, Weaver, 1952) под сканирующим электронным микроскопом (СЭМ): хо­рошо ограненные кристаллики кварца слагают однородную и равномер­ную породу, поверхность скола которой в СЭМ гладкоблоковая (Хворо- ва, Дмитрик, 1969), в отличие от губчатой или облачной у многих яшм и других кремней. Наконец, иногда можно встретить в применении к пла­стовым кремням многозначный термин “роговик” (Градзиньский и др., 1980, Sujkowski, 1958). Как известно, им в основном обозначаются кон­тактово-метаморфические породы, причем не обязательно кремневого состава. Следовательно, это понятие не петрографическое, а генетиче­ское и как таковое не должно употребляться в петрографических клас­сификациях.

Все сказанное показывает большую условность выделения типов халцедоновых и кварц-халцедоновых- силицитов как по минеральному составу, так и по структуре. Они не только связаны постепенными пере­ходами, но часто перекрывают друг друга. Поэтому выделение чисто или в основном кварцевых силицитов также условно. По существу это уже кварциты, а именно: апосилицитовые кварциты, возникшие по осадочным силицитам. Этот термин целесообразно применять к породам с отчетливой гранобластовой структурой уже достаточно крупной по зернистости — по крайней мере крупномикрозернистой (0,01—0,05 мм). Апосилицитовые кварциты, сохраняющие многие признаки первичной породы (микрозернистость, характерные окраску и текстуру), называют также термином этой первичной породы, например кремнем, яшмой,

лидитом, или двойными названиями: яшмо-кварцит, фтанито-кварцит и т.д. Существенно железистый (свыше 30-40% магнетита и гематита) си- лицит называется железистым кварцитом, или джеспилитом. Он ха­рактерен только для докембрия и часто является железной рудой (квар­цит постепенно переходит в железную породу, или ферритолит).

Смешанные породы, в которых кремневое вещество подчиненное, на­зываются опоковидными, если примесь опаловая, или кремнистыми, ес­ли примесь халцедоновая либо кварцевая. Первые становятся белесыми и часто более легкими, а вторые — стекловатыми, что позволило Г.И. Теодоровичу предложить термины “витроаргиллиты”, “витромергели” и т.д. Из-за естественной ассоциации приставки “витро-” с вулканиче­ским стеклом, которого здесь в действительности чаще всего не бывает, термины двусмысленны и не получили распространения.