Министерство науки и высшего образования Российской Федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (НИ ТГУ) Геолого-географических факультет Кафедра динамической геологии Доклад на тему «Силицитовые формации» Дисциплина «Геологические и формации» Выполнил: студент группы 022108 Оманбоев Д.И. Проверил: к.г.-м.н., доцент кафедры динамической геологии Жилина Е.Н. Томск 2021 г. Определение Силицитовые формации. Этот класс объединяет формации, в разрезе которых значительная роль принадлежит кремнистым породам – силицитам (яшмам, спонголитам, радиоляритам, трепелам, опокам) (рисунки 1-5). В качестве второстепенных членов парагенезисов присутствуют известняки, глины, пирокластические породы и лавы, железистые породы. Силицитовые формации развиты на платформах и в геосинклинальных областях. На платформах они типичны для осадочных серий, накопившихся в высокоширотных морских бассейнах. В подвижных поясах особенно широко распространены и нередко находятся в ассоциации с вулканическими толщами. Силицитовые формации известны в докембрии, палеозое, мезозое и кайнозое. Характерной группой силицитовых формаций являются яшмовые [1]. Группы силицитовых формаций 1. Яшмовые формации 2. Кремнисто-сланцевые (фтанитовые) формации 3. Кремнисто-диатомитовые формации 4. Кремнисто-железистые (джеспилитовые) формации 5. Углеродисто-кремнистые формации [1] Диатомит пресноводный, плотная, криптокристаллическая светлая с мелкими серыми штришками (0,1 см длиной и 0,001 см толщиной) легкая, полосчатая порода. Полосчатость обусловлена однонаправленным расположением тонких волосяных штришков (диатомовые водоросли). Минеральный состав: панцири диатомовых водорослей, глинистые минералы. Структура органогенная. Текстура микрополосчатая. Рисунок 1 - Осадочные породы. Группа кремнистых пород (кремнистые породы опаловые и кристобалит-опаловые) [5] Пористая натечная светло-коричневая порода, состоящая из опала. Различимы окремненные растительные остатки – листьев, травы. Структура натечная, ноздреватая, пористо-кавернозная, инкрустационная. Текстура микропористая. Рисунок 2 - Гейзерит (туф кремнистый) Плотная, криптокристаллическая, светлая, однородная, легкая порода, состоящая из панцирей диатомовых водорослей, глинистых минералов. Структура органогенная. Текстура массивная. Рисунок 3 - Диатомит морской [5] Рисунок 4 – Яшма [2] Рисунок 5 – Фтанит [3] Генезис и строение толщ Силицитовые формации развиты на платформах и в геосинклинальных областях. На платформах они типичны для осадочных серий, накопившихся в высокоширотных морских бассейнах. В подвижных поясах они особенно широко распространены и нередко находятся в ассоциации с вулканическими толщами. Силицитовые формации известны в докембрии, палеозое, мезозое и кайнозое [1]. Силициты редко образуют мощные элементарные простые пласты. Их мощность измеряется метрами, чаще всего долями метров, нередко сантиметрами (диатомиты, яшмы, опоки, во флише). Более мощные пласты обычно оказываются сложными пачками, в которых элементарные слои разделены тончайшими и более мощными глинистыми, песчаными, карбонатными, фосфатными, пирокластическими и эффузивными породами [4]. Рисунок 6 – Диатомиты и аподиатомитовые трепела и опоки граувакковокремневого флиша эоцена о-вов Беринга и Медного (1 - гравелиты, дресвяники и конглобрекчии; 2 - песчаники; 3 - алевролиты; 4 глины; 5 - диатомиты, трепела, опоки; б - туфы риолитов) [4] Распространение Силицитовые формации широко распространены среди палеозойских толщ Урала, Тянь-Шаня, Казахстана, КузнецкоСаянской области, а особенно — среди мезо- и кайнозойских комплексов СихотэАлиня, Приохотья, Корякского нагорья, Камчатки, Сахалина [1]. На платформах Евразии силицитовые формации известны в разрезе палеогеновых и верхнемеловых отложений бореальной области (Западно-Сибирская плита, северные районы Русской плиты и другие) [1]. Рисунок 7 – Верхнемеловые опоки из бореальной области Западно-Сибирской плиты [5] По внешнему виду все силициты делятся на две группы. • Породы одной из них имеют землистый, то есть матовый, порошковатый, не кристаллический вид, из-за чего их часто называют "землями", например диатомовыми или радиоляриевыми. Эта группа объединяет опаловые и опалкристобалитовые породы; в нее входят породы как биоморфные (диатомиты, радиоляриты и некоторые спонголиты), так и абиоморфные (трепела, опоки и другие опалиты - кремневые туфы и гейзериты). • Породы второй группы имеют стекловатый, сливной вид, афанитовую структуру; это кремни в собственном смысле слова, в основном халцедоновые, часто кварцхалцедоновые и кварцевые [3]. Различают следующие типы структур силицитов: • скрытокристаллическая (при наличии мелких кристалликов кварца, не имеющих отчетливых очертаний и характеризуется агрегатной поляризацией); • конкреционная (при наличии мелких конкреций концентрическим расположением частиц) и некоторые другие. с Классификация силицитов Таблица 1 – Пример классификации силицитов [2] Минеральный состав Структуры опал и кристобалит диатомовая диатомиты Радиоляриевая радиоляриты халцедон и кварц нет аморфная: а) "сплошная" (бесструктурная) б)глобулярная кремни и яшмы биоморфные, радиоляриевые (радиоляриты) , спикуловые (спикулиты) , коралловые, фораминиферовые и др. спикулиты или спонголиты трепела, опоки (гёзы), другие опалолиты; гейзериты,корки и др. нет радиоляриевые Биоморфные спикуловая (губковая) кварц кремни нет спикуловые:радиолярит о-кварциты, спонголито-кварциты Кварциты апосилицитовые (апосилицитокварциты) нет Абиоморфны криптокристаллическая е кристаллическая Порцелланиты (?) нет кремни, фтаниты (лидиты) и яшмы абиоморфные нет абиоморфные: яшмокварциты, фтанитокварциты, кремнекварциты Методы изучения Цилициты в петрографических целях изучаются небольшим числом методов: макроскопически, в шлифах и иммерсионных препаратах под световым микроскопом, под сканирующим электронным микроскопом (СЭМ), химическим анализом и методом инфракрасной спектроскопии (ИКС). Для контроля минералогического определения используется рентгеновский дифрактометрический метод (РД). Макроскопическое изучение имеет важное значение для первого определения силицитов. По землистости или стекловатости они четко делятся на опаловые или опал-кристобалитовые, с одной стороны, и халцедоновые или кварцевые - с другой. Опаловые силициты легкие, а диатомиты, трепела, некоторые опоки самые легкие из всех горных пород, исключая, может быть, горную кожу - корки палыгорскитовых глин [2]. Таблица 2 - Оптические свойства минералов группы кремнезема [2] Минерал Опал Кристобалит Кристалличность Показатель преломления , сингония рельеф величина не резкий кристаллический, отрицательный аморфный "полукристаллич то же еский" тетрагональный 1,400-1,460 1,487-1,484 Тридимит ромбический то же Халцедон двуосный отсутствует Кварц полнокристаллич низкий 1,553-1,544 еский положительный тригональный Двупреломление оптический характер изотропный почти изотропный величина 0 0,003 1,474-1,483 1,4710,004 1,479 1,530-1,547 низкое (серые 0,004 0,008 цвета интерференции) низкое (белые цвета интерференции) 0,009 Минеральный и химический состав Основных минералов силицитов немного: опал, кристобалит, тридимит, халцедон и кварц. Однако в действительности кристаллохимия минералов кремнезема более сложная, еще во многом неясная. Опал - преимущественно или только аморфный кремнезем SiO2 x nH2O с переменным содержанием воды, с низкой плотностью (около 2,1), растворимый в КОН, с низким показателем преломления (чаще всего от 1,38 до 1,46). Опал биоскелетов имеет n=1,440±0,002, что соответствует содержанию воды около 9 %. Опал обнаружен только в кайнозойских и мезозойских силицитах, а в более древних он замещен кристаллическими формами кремнезема, в основном халцедоном и кварцем. Кварц SiO2 - безводная полнокристаллическая разновидность кремнезема тригональной сингонии с низким положительным рельефом, низким двупреломлением, положительного оптического знака, положительного удлинения, без спайности, с удельным весом 2,65 и твердостью 7. Химический состав (таблица 3) силицитов отличается высоким содержанием кремнезема, часто приближающимся к 99% и иногда превышающим эту цифру. Наибольшей чистотой отличаются конкреционные халцедоновые кремни, хотя и в некоторых диатомитах содержание Si02 достигает 92-93 %. Поскольку в силицитах встречаются почти любые по составу примеси - карбонатные, железные, глиноземные, фосфатные, силикатные, органические, - химический состав большинства кремней более сложный и содержание кремнезема уменьшается до 50 % и ниже, когда силициты переходят в известняки, ферротолиты, бокситы, фосфориты, глины, песчаники и т.д. Титан только в некоторых силькретах (пустынных кремневых панцирях - элювиальных образованиях) присутствует в заметных количествах, как и щелочные металлы - лишь в некоторых кремнях вулканических областей. Таблица 3 - Химический состав силицитов [2] Компон енты 1 2 3 4 5 6 7 98,93 99,47 82,69 70,78 43,43 73,71 SiO2 93,54 TiO2 - 0,005 Al2O3 2,26 Fe2O3 - - 0,03 - 0,14 0,17 1,76 0,46 11,25* 0,48 0,06 0,12 1,00 0,02 FeO - 0,08 - 0,31 MnO 0,79 0,01 - MgO 0,23 0,02 CaO 0,66 Na2O3 8 9 82,94 12 78,76 94,14 78,12 13 88,2 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 85,20 91,20 97,16 88,25 85,18 86,51 67,40 94,90 96,34 95,62 96,00 68,95 90,90 - - - - 0,06 10,46 7,25 0,1 10,96 9,81 1,13 - 3,72 2,64 0,20 5,88 5,88 4,13 5,52 7,11 2,31 0,87 1,08 1,08 0,50 0,61 0,18 2,63 3,4 0,76 3,15 0,28 3,54 2,08 1,11 4,32 0,12 0,27 3,50 2,62 2,28 1,19 1,16 2,47 0,87 0,55 2,07 0,30 21,00 0,44 0,31 - - - - - - - - - - - - - - - 0,01 0,02 - - - - - - 0,05 1,08 1,88 1,39 1,47 0,19 0,10 1,72 0,17 0,04 0,09 2,93 12,90 0,70 1,72 1,60 0,74 0,69 0,37 следы 0,15 0,50 0,05 1,21 1,19 0,65 3,55 K2O 0,51 следы 0,07 2,61 0,06 3,99 1,00 1,40 1,66 H2O+ 0,72 0,17 П.п.п. - 6,94 0,50 - следы 0,27 0,32 0,27 11 - 1,12** 4,75** 0,50 72,75 10 0,20 _ 0,08 0,43 - 0,02 0,28 _ _ - _ - - - - - - 1,50 0,54 0,36 0,44 0,40 0,84 0,09 0,48 0,47 0,30 0,17 0,38 следы 0,30 0,11 0,85 1,30 1,53 3,85 0,55 1,00 0,62 1,04 0,51 2,49 0,30 0,39 0,36 следы 15,67 3,20 0,27 - - - 0,20 0,52 следы 0,45 1,38 - 0,50 - - 0,26 0,29 0,04 0,78 - - - - - .- 0,84 2,03 _ - - - - - 0,09 - - - - - - - - - 4,70 2,93 - 3,02 - - 1,31 2,37 2,32 3,13 H2O- 0,21 0,27 - - 0,48 H2O P2O5 - следы - 0,21 0,16 - 0,24 0,8 9,02 0,36 - - - - 4,56 - 0,32 следы - - - 2,42 CO2 - 0,02 - 2,28 12,28 15,76 следы 0,40 - - - - - 2,49 0,53 - - - - SO3 - - - - следы - 0,16 - 0,45 0,11 - - 0,82 - - - 0,18 - 0,69 Cl Орг. вво - 0,18 - 0,15 - 0,33 0,08 - - - - - - - - - - - - - Сумма 99,77 99,87 100,3 100,3 100,5 99,45 100,4 100,3 99,56 - - 100,6 100,9 100,3 2,88 - 100,1 92,383 0,10 _ 0,33 0,33 - - 100,03 100,10 - 16,75 - - - - 0,97 - 0,46 - - - - 1,35 следы - - - 0,80 - 0,54 - - - - - 12,50 2,12 - - 0,05 0,05 - - - - - - - - - - 100,12 98,21 99,59 99,98 - 99,95 Геология силицитов Кремневые породы - одна из четырех основных формациеобразующих групп седилитов. Они образуют яшмовую, кремнесланцевую, опоково-трепельную или диатомитовую формации и в качестве формациеобразующих или акцессорных членов входят в известняковые шельфовые и океанические, во флишевые (диатомитовый, кремневый и яшмовый флиш), вулканогенноосадочные и некоторые другие формации, например в качестве силькретов в элювий аридных зон. Силициты редко образуют мощные элементарные простые пласты. Их мощность измеряется метрами, чаще всего долями метров, нередко сантиметрами (диатомиты, яшмы, опоки, во флише). Более мощные пласты обычно оказываются сложными пачками, в которых элементарные слои разделены тончайшими и более мощными глинистыми,песчаными, карбонатными, фосфатными, пирокластическими и эффузивными породами. Силицитосодержащие толщи, особенно геосинклинальные, четко цикличны, и в циклитах силициты чаще всего занимают апикальное, т.е. завершающее, прикровельное положение, подобно планктоногенным известковым осадкам и пепловым туфам. Как фоновые, медленно накапливающиеся осадки они большей частью разбавляются и подавляются обломочными, глинистыми и известковыми и могут проявиться в виде самостоятельных более или менее чистых пластов только при замедлении садки всех других компонентов. В документировании этих условий и фаз - одна из важнейших историкогеологических сущностей силицитов. Они фиксируют фактически паузы осадконакопления или такое его замедление, которое равносильно перерывам в накоплении большинства других осадков. Ю.Г. Волохин на примере мезозойских геосинклинальных толщ Сихотэ-Алиня четко установил закономерность корреляции силицитов с периодами низких скоростей осадконакопления, которым отвечают пассивный тектонический режим, низкий пенепленизированный рельеф, фазы химического выветривания или непоступление силикатного и карбонатного материала в зоны кремненакопления вследствие его улавливания в промежуточных ловушках или иной изоляции [2]. Способы формирования силицитов Как условия, так и способы накопления силицитов весьма разнообразны и их можно разделить на седиментационные, постседиментационные, метасоматические и элювиальные. Небольшая часть силицитов формируется механическим способом, это кремнеобломочные породы. Впрочем, их можно отнести к седиментационным. Седиментационные способы образования в свою очередь неоднородны и подразделяются на биогенные, хемогенные и механогенные. Относительно более прост и ясен способ накопления биогенных силицитов, образующихся из скелетных остатков организмов и представленных планктоногенными и бентосными генетическими типами. Самые распространенные в фанерозое планктоногенные силициты - радиоляриевые и диатомовые кремневые осадки и породы накапливаются гравитационным способом после отмирания организмов. Из-за незначительных размеров диатомей и многих радиолярий большая часть их скелетов может достичь дна глубоких котловин нередко через сотни лет и поэтому при медленном опускании они почти нацело растворяются [2]. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ Опубликованная литература 1. Цейслер В.М. / Формационный анализ: Учебник. - M.: Изд-во РУДН, 2002. 186 c. Интернет-ресурсы 2. Кремневые породы или силициты [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://mybiblioteka.su/tom3/5-34422.html (дата обращения 06.11.2021 г.) 3. О генезисе силицитов и путях образования кремнёвых конкреций [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://mindraw.web.ru/bibl25.htm (дата обращения 06.11.2021 г.) 4. Силициты. Их петрографические признаки. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://studopedia.org/13-44798.html (дата обращения 06.11.2021 г.) 5. Осадочные породы. Группа кремнистых пород. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://rockref.vsegei.ru/petro/pages/Sedimentary_rocks/siliceous_group/siliceous.html (дата обращения 06.11.2021 г.) Спасибо за внимание!