III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ КВАРЦА НА ТЕРРИТОРИИ Г. СНЕЖИНСК
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Многие поколения российских минералогов, в разное время собиравших сведения о природных минералах, условиях их образования и существования в природе, постоянно накапливали и обобщали обширный фактический материал о кристаллах [2]. Учёные не ограничивались только описательной работой, они создавали коллекции, которые пополняли золотой фонд геологической науки в минералогических музеях и институтах. Минералами из этих коллекций можно пользоваться и в дальнейшем, как документами для решения научных вопросов.
Едва ли какую-либо область в России можно сравнить с Уралом по богатству и разнообразию месторождений минералов. Наряду с огромными месторождениями есть небольшие выходы, по своим запасам, которые, не имеют никакого промышленного значения, но заслуживают внимания.
Город Снежинск Челябинской области исторически является закрытым, в связи с размещением в нем предприятия оборонного назначения ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ». Его территория мало изучена современными геологами, описаний минералогических выходов практически нет в литературе. Поэтому мы сами исследуем наши места на проявления минералов. На территории г.Снежинска было обнаружено несколько выходов кварца, различных по характеру залегания. Наиболее богато коллекционным материалом оказалось проявление кварца недалеко от озера Татыш. Работа по закладки шурфов и поиску горного хрусталя проводилась группой из четырех человек (педагог Ковалева Г.Ф., Тарасенко А.Ф., Ковалев А.Е. и Заря Н.) в течение нескольких лет.
В работе изучались как личные собранные материалы, так и минералы из личных коллекций жителей города. Объект - проявление кварца, предмет - образцы кварца.
В работе использованы методы опроса, геологического поиска и разведки, фотосъёмка, полевые зарисовки, препарирование и геологическая диагностика образцов, методы сравнения и анализа.
Актуальность темы:
В г.Снежинске исторически сложилась очень сильная система школьного образования.
Информация о профессиях, связанных с геологией, минералогией практически не освещается в образовательных учреждениях города, интерес к данным специальностям у подростков нашего города отсутствует.
Многие из жителей города считают, что в нашем городе невозможно заниматься исследованием недр Земли. Поэтому своим исследованием хочется показать, что в нашем городе есть все условия для занятий практической геологией. Работа выполнена для популяризации геологических наук и пропаганды изучения природы родного края детям нашего города.
Гипотеза: Данное проявление относится к жилам альпийского типа.
Цель работы:
Провести геологическое исследование строения и генезиса проявления кварца путем изучения морфологических особенностей собранного на нем минералогического материала.
Задачи:
1. Исследовать проявление кварца на залегание пород и минералов.
2. Изучить характерные особенности образования кристаллов кварца в земной коре для выполнения последующей идентификации нашего месторождения.
3. Провести изучение морфологических особенностей собранного на проявлении материала, для выполнения сравнительного анализа.
4. Предложить методику поиска кристаллосодержащих образований на данном проявлении.
Методика выполнения работы
1. Изучить из литературных и интернет источников генезис кварца.
2. Исследовать проявление кварца, описать.
3. Заложить разведочные канавы для обнаружения хрусталеносных жил. При обнаружении кристаллов (обломков кристаллов) кварца расширить шурф и разработать хрусталеносную жилу.
4. Выполнить зарисовки характера залегания пород на обнаруженной хрусталеносной жиле. Сделать описание собранных образцов. Составить соответствующие таблицы.
5. По морфологическим признакам кристаллов выяснить возможный генезис их образования.
6. На основе анализа обнаруженных пород, геологического строения проявления, форм кристаллов кварца, преобладающих на копи, а также наличия других сопутствующих минералов определить тип кварцевого проявления.
7. Провести оценку целесообразности добычи на указанном проявлении кристаллов кварца и других коллекционных образцов.
8. Разработать методику возможного поиска кристаллосодержащих образований на проявлении кварца.
9. Отобрать самые лучшие кристаллы в коллекцию минералов, оформить выставочную экспозицию в музее ДТДМ г.Снежинска.
1. Литературный обзор
1.1 Геологические процессы минералообразования
К метаморфическому типу месторождений относятся чрезвычайно интересные в минералогическом отношении так называемые «жилы альпийского типа» (название дано по месту их первоначального изучения). Эти жилы давно обратили на себя внимание минералогов тем, что в них встречаются замечательные по красоте друзы кристаллов различных минералов. Они приурочены к полым трещинам разрыва, возникшим в метаморфических толщах обычно вкрест сланцеватости пород (рис. 1 прил.1).
1.2 Минералы «Альпийских жил»
Жилы альпийского типа представляют собой особую разновидность гидротермальных жил и минеральных месторождений [10]. К ним относят линзовидные трещины в метаморфических породах, ориентированные вкрест простирания вмещающих пород. Для них характерно выполнение минералами, близкими по составу к окружающим их породам.
Типичными минералами альпийских жил являются кварц (часто в виде горного хрусталя в крупных пустотах), адуляр (К - полевой шпат), альбит, хлориты, эпидот, рутил, титанит, анатаз, брукит, гематит, некоторые минералы из группы цеолитов [7]. Предполагается, что происхождение альпийских жил связано с процессами выщелачивания компонентов породообразующих минералов и их переотложения в существующих полостях трещин.
С жилами альпийского типа часто связаны более крупные хрусталеносные полости, стенки которых покрыты друзами или щётками кристаллов. Такие полости называют "занорыши" или "погреба". Хрусталеносные жилы альпийского типа имеют промышленное значение и разрабатываются как источник пьезооптического кварцевого сырья.
1.3 Геология района
Город Снежинск, географически расположен на границе Среднего и Южного Урала, между городами Челябинск и Екатеринбург, и находится на Восточно-Уральской зоне прогибов и поднятий. Вся структура в целом насыщена интрузивными образованиями - преимущественно гранитами (рис.2 прил.1), диоритами и сиенитами [6].
Это цепь массивов, проходящая через весь Урал, получила название гранитная ось Урала. Сами интрузии, вмещающие их породы, рассечены большим количеством даек и жил самого разного состава. Вот в них то и образовались скопления минералов.
2. Основная часть
2.1 Описание проявления кварца
Проявление кварца находиться в 1 км южнее озера Татыш (рис.3 прил.1). Мы нашли это место, оно находится на склоне небольшой горки с выходом гранитов, кварцитов и кристаллических сланцев.
Было обнаружено несколько шурфов (рис.4 прил.1), один глубиной более 1.5 метра и шириной около 3 метров. Дно песчаное, а с боку виднелся трудноразборный сланец с несколькими тоненькими жилками с глиной и мелкими кристалликами хрусталя. Рядом находилась разведочная канавка около 1 метра глубиной - длиной 2 метра. Стены ее были сложены сплошным кристаллическим сланцем. Дальнейшая разработка этих шурфов показалась нам бесперспективной.
Мы обратили внимание на две не глубокие 0,5-0,7 метра широкие копушки. Первая была около выхода на поверхность кварцита, и вторая, чуть в сторонке, около небольшой возвышенности. Дно их было песчаное. В первой сбоку находился хлоритовый сланец с прослойками слюды и кварцевыми жилками. Мы заложили там шурф и наткнулись на хрусталеносные жилы, заполненные глиной и слюдой. Кристаллы кварца из этих жил имели разные размеры и формы.
Ранее, другие коллекционеры, которых мы опросили, находили там мало кристаллов. Захотелось исследовать данное проявление. Мы стали искать на нем новые выходы хрусталя.
В результате то, что было найдено там, превзошло все наши ожидания.
2.2 Хрусталеносные жилы проявления кварца
Первоначально мы разбили несколько небольших разведочных канавок (к концу исследования их оказалось 14). Их глубина составляла не более 0.5 м, ширина не более 1 м. Некоторые из них оказались «пустыми». В восьми обнаружены трещины в сланцах, заполненные разбитыми кварцами (рис.5 прил.1). Жилы оказались с хрусталленосными занорами заполненными глиной, слюдой и кристаллами горного хрусталя. Они были расположены очень близко друг от друга. Более того, удивительно то, что горный хрусталь в них был разный по форме и размерам.
По всем заложенным шурфам, где обнаружены кристаллы кварца, сделаны полевые зарисовки (рис.6 прил.1), с расположением хрусталленосных жил, описаны и занесены в таблицу (таблица1 прил.2). После проведения полевых работ были отобраны контрольные образцы типичные определенной жиле (рис.7 прил.1). Исследование проводилось на основе морфологии кристаллов кварца и залегания кристаллосодержащих жил.
2.3 Анализ залегания пород и исследование минералов на проявлении кварца
Анализ залегания пород во всех 8 шурфах, а также последующая работа по определению всех обнаруженных видов минералов позволила мне сделать следующие заключения.
Породы на проявлении кварца сложены из глинистых, слюдяных сланцев и гнейсов (рис.8 прил.1). Сланцы как бы скатились на глинисто-песчаные почвы, многие из сланцев залегают под углом к поверхности земли. Многообразие различных видов слюдосодержащих пород свидетельствует о ступенчатом, зачастую региональном метаморфизме, возникшим в результате неоднократных изменений геологической обстановки в указанном месте.
Между сланцев в шурфах залегают хрусталеносные жилы (рис.9 прил.), преимущественно заполненные песком, глиной слюдой и разбитыми кварцами бесцветного (рис.10 прил.1) и дымчатого (рис.11 прил.1) цвета. Зачастую покрытые желто-коричневой пленкой (рис.12 прил.1). Подобная цветовая гамма кварца часто вызвана процессами ожелезнения, возникающими под влиянием окисления, обводнения железосодержащих минералов: биотита, роговой обманки, авгита и другие.
Можно сказать, что жилы располагались вкрест сланцеватости пород, заноры преимущественно расходились в стороны, располагались между сланцами, как бы в трещинах и вдоль пластин сланца. Стенки сложены щетками горного хрусталя (рис.13 прил.1). Внутри, кроме горного хрусталя, попадаются кристаллы слюды, рутил в виде сагенита (рис.14 прил.1) и отдельных кристаллов (рис..15 прил.1). Также альбит (рис.16 прил.1), актинолит, лимонит (рис.17 прил.1) и другие минералы.
При исследовании образцов кристаллов кварца из этих жил выявил, что найденные образцы горного хрусталя имеют разные формы. Как правило, много кристаллов со сколами (рис.18 прил.1). Многие имеют внутренние микротрещины (рис.19 прил.1), пузырьки (рис.20 прил.1). А также присыпки (рис.21 прил.1), включения хлоритов (рис.22 прил.1), железосодержащих минералов (рис.23 прил.1) и рутила (рис.24 прил.1). Характерным признаком кристаллов проявления кварца является горизонтальная штриховка по граням призмы (рис.25 прил.1). При визуальном осмотре под лупой, на гранях ряда кристаллов хорошо видны фигуры травления (рис.26 прил.1), ввиду того, что многие из них подвергались растворению в результате неоднократных изменений геологической обстановки. Форма кристаллов в большинстве своем обелисковая (рис.27 прил.1). В целом кристаллы по формам можно подразделить на более чем 10 видов (таблица 2 прил.2).
Обнаруженные в шурфе № 7 кристаллы с многоглавыми завершениями гексагональной призмы (рис.28 прил.1), свидетельствуют о том, что они зарождались в результате регенерации сломов гексагональных призматических кристаллов [3]. Это подтверждает то, что в процессе роста кристаллов кварца в окружающей их среде неоднократно происходили механические сдвиги и перемещения земной коры.
Кристаллы двухконечной формы (рис.29 прил.1) в большом количестве попадаются в жилах № 5, 6 и 7. По одной из версий, индивиды такого типа росли в свободном состоянии. По другой версии кристаллы кварца двухконечной или уродливой формы могут возникать в результате регенерации сколов других индивидов при поступлении новой порции раствора кремнезема [3]. Последняя версия имеет место в связи с тем, что в этих жилах нам попадалось много сколотых образцов горного хрусталя.
Конусообразные призматические кристаллы (рис.30 прил.1) с признаками перерыва в росте (кристаллы кварца с «мантией») были обнаружены в жиле № 7. Такие кристаллы возникают тогда, когда на поздней стадии кристаллизации, на всех призматических гранях выпадает некое неидентифицированное вещество [7]. Дальнейшее отложение кремнезема, происходит поверх образовавшегося слоя в виде прозрачного покрытия, толщиной 1-2 мм. На ромбоэдрических гранях слой постороннего вещества не отлагался. Такого типа кристаллы были найдены в Швейцарии.
Призматические кристаллы горного хрусталя с признаками аномалий роста (рис.31 прил.1), на головках которых выросли маленькие кристаллики (башенки), найдены нами в большом количестве в жиле № 5. По одной из версий маленькие кристаллики вырастают из микротрещин [7]. По другой версии после первого этапа роста имел место временный перерыв, в течение которого некоторые грани покрывались пленкой углеводородов. После возобновления процесса роста кремнезем начинал отлагаться на гранях, свободных от пленки углеводородов. Такого типа кристаллы также были найдены в Швейцарии. На проявлении кварца много поломанных и трещиноватых кристаллов и много кристаллов покрытых желто-коричневой пленкой. Поэтому любая из версий может оказаться верной.
Кроме того, в жилах № 5, 6 и 7 были найдены скиптровидные кристаллы горного хрусталя (рис.32 прил.1) . Считается, что зарождение скипетров так же связано с многократными изменениями внешних условий [4]. Об этом же свидетельствует и смена окраски с бесцветной в основании скипетров на дымчатую у головок кристаллов (рис.20 прил.1). Суть этого явления в том, что на взрослом призматическом кристалле зарождаются и растут кристаллы кварца второго поколения, потом они срастаются и образуют утолщенную головку - скипетр.
При разработке шурфа № 6 было найдено огромное количество плоских кристаллов и их сростков (рис.33 прил.1). Плоские кристаллы образуются при больших давлениях или из-за нехватки места для роста. Так, например, плоский японский двойник (рис.34 прил.1) был зажат между пластинами сланцев и его нормальный рост был стеснен сланцами. Большие плоские образцы находились в шурфе, заполненном глинисто - песчаной массой. Им было достаточно места для роста, но они так и остались такими «уродливыми». Скорее всего, причиной этому стало высокое давление.
Оконные (скелетные) кристаллы горного хрусталя (рис.35 прил.1) обнаружены в жиле № 6. Это обилие ребер и углов, напоминающих скелет. Такие кристаллы растут преимущественно ребрами и вершинами. Вид скелетных кристаллов совершенно необычен. Вместо плоских граней - торчащие во все стороны острия и ступенчатые ребра. Пустоты заполнены глиной, в некоторых местах рутилом. По одной из версий, такие кристаллы образуются при стремительном росте с одновременной нехваткой кремнезема в растворе.
В жилах № 1 и 2 было найдено несколько кристаллов так называемого радужного кварца [9]. Радужный эффект в прозрачных кристаллах (рис.36 прил.1) наблюдается из-за многочисленных микротрещин. Кристаллы такого типа образуются в условиях длительных напряжений при кристаллизации.
В жилах № 5 и 7 были обнаружены кристаллы в «рубашке», т.е. покрытые стойким несмываемым даже кислотами налетом (рис.37 прил.1). По-видимому, грани кристалла на поздних стадиях кристаллизации формировались из раствора кремнезема с большим количеством примесей.
В жиле № 7 найдены небольшие кристаллы аметиста (рис.38 прил.1). Аметистовая минерализация на месторождениях Приполярного Урала встречается только в верхних горизонтах хрусталеносных зон. Кристаллы аметиста выполняют щелевидные гнезда небольшой мощности в кварцевых жилах и минерализованные трещины в сланцах, а нарастают только на кварцевом субстрате кварцевых жил, или скипетровидно на кристаллах горного хрусталя поздней генерации
Во всех жилах встречаются кристаллы с фигурами травления на гранях кристаллов. Фигуры травления являются результатом начальной стадии растворения кристаллов [1]. Согласно экспериментальным исследованиям вершины и ребра кристаллов растворяются быстрее, чем грани. В природных кристаллах в результате частичного растворения нередко образуются конусовидные образования на кристаллах ряда минералов (кварца).
В процессе полевых работ на проявлении кварца были выявлены следующие сопутствующие минералы: альбит, хлорит, рутил, анатаз, гематит, слюды в кристаллах, актинолит, асбест. Указанные минералы являются типичными для жил «альпийского типа» (Таблица2 прил.2).
На данном проявлении найдено много кристаллов горного хрусталя с включениями тонких «иголок» рутила золотистого цвета, шестигранных лепестков слюды (рис.39 прил.1), зеленых игольчатых кристаллов актинолита (рис.40 прил.1). Обнаружено несколько кристаллов кварца с включениями относительно толстых «иголок» черного цвета, которые, по нашему мнению, могут являться эпидотом. Кроме того, в горном хрустале имеются включения не идентифицированных нами прямоугольных кристаллов серо-коричневого цвета с металлическим блеском (рис.41 прил.1).
Попадаются включения кубиков золотистого цвета (рис.42 прил.1). По мнению одного известных в России коллекционера Клопотова К.И. это анатаз (одна из трех природных полиморфных модификаций рутила TiO2).
Обнаружены кристаллы кварца с включениями, напоминающими белые нити (рис.43 прил.1). По одной из версий эти нити представляют собой вместилище водных растворов, возможно насыщенных метаном. В то же время, асбестовидные нити могут быть грюнеритом - железистый гидроксил-амфибол с небольшим количеством MgO и Al2O3, но обычно содержащий MnO.
Информация по включениям нуждается в дополнительной проверке. Для проведения таковой необходима работа на дорогостоящем лабораторном оборудовании.
3. Сравнительный анализ
Кварц, как минерал вездесущ и встречается во многих месторождениях, в которых проявляются своеобразные ему черты, присущие именно этому месту. Это может выражаться в необычности цвета, формы кристаллов, ювелирных качествах или определенных включениях. Такое многообразие обусловлено тем, что кристаллы кварца зарождаются в разных геологических условиях, присущих только данному месторождению [5].
При этом, являясь изначально прозрачным, каждый из кристаллов кварца, как никакой другой кристаллический минерал может поведать нам, где, когда и сколько времени он рос, как развивался, какие геологические процессы ему пришлось «увидеть» и «пережить». По определенным отличительным чертам можно сказать к какому месторождению относится тот или иной кристалл горного хрусталя.
Были изучены множество описаний месторождений пегматитового, гидротермального (рудного и безрудного) происхождения кварца. Это было необходимо, для того чтобы сравнить образцы с проявления кварца на территории Снежинска с описанными находками других месторождений. Наш горный хрусталь с проявления кварца больше всего похож на кварц с месторождения Альп, которые до сих пор до конца не описаны и заслуживают серьезнейшего научного изучения.
Жилы альпийского типа образовались при опускании сланцев в толщу земной коры на довольно большую глубину [8]. За счет минералов глин в них формировались слюды, при этом в трещины породы выделялось некоторое количество воды (минералы глин богаче водой, чем слюда). Поскольку давление и температура были довольно значительные, вода растворяла вещество вмещающих пород, и в первую очередь окись кремния, которой богаты различные сланцы. При последующем подъеме и охлаждении эти растворенные вещества выпадали в виде жил, выполненных преимущественно кварцем, с альбитом и хлоритом. Именно такой характер образования жил был впервые установлен в Альпах, отсюда и название «альпийские».
Как правило, эти жилы имеют вид линзовидных тел, что присуще и нашему месторождению. Хрусталеносные жилы, обычно залегают в гранитах, гранито-гнейсах или разнообразных метаморфических сланцах, располагаясь перпендикулярно к сланцеватости. Наши жилы так же находятся в сланцах, разбросанных по песчано-глинястой породе. Альпийские трещины имеют зональное строение с жильным, мелкозернистым, рыхлым, полупрозрачным и шестоватым кварцем.
Минеральный состав жил зависит от состава боковых пород. В таких жилах, как правило, встречаются прекрасные кристаллы гематита, рутила, эпидота, титанита, альбита, анатаза, хлорита, кальцита. Главное их богатство - горный хрусталь. На проявление кварца с территории Снежинска были найдены кристаллы гематита, актинолита, рутила, альбита, анатаза, а также слюды и хлорит. Включения во многих, найденных там, кристаллах кварца состоят из этих же минералов.
В альпийских жилах есть все необходимые условия для зарождения кристаллов. Это влага, которая пропитывает горную породу и проходит по ее порам очень медленно. Когда появилась трещина, раствор, газы заполняли ее, при охлаждении появлялись зародыши минералов. Индивидуум нередко складывается из многократных этапов роста, растворения и регенерации. Тем более в процессе роста еще зачастую изменяются условия среды, то нагревы, то охлаждение, то давление меняется, то в раствор попадают инородные тела. Все это влияет на облик кристаллов. Из этого следует, что совершенные кристаллы в таких жилах редки и очень мало одинаковых кристаллов. Все кристаллы индивидуальны и неповторимы.
Анализ обнаруженных нами на проявлении кварца пород, форм кристаллов кварца, типа включений в них дает нам возможность предположить, что мы столкнулись именно с такой жилой - альпийского типа. О больших давлениях и температурах свидетельствуют плоские кристаллы, обнаруженные в глинисто-песчаной массе и имеющие свободное место для роста. За эту же гипотезу свидетельствуют найденные нами образцы спеченного кварца с рутилом и слюдой, а также множество кристаллов с внутренними разрывами и трещинами.
Скорее всего, большая часть кристаллов первоначально прикрепленных к стенкам жил была оторвана от них сильными тектоническими подвижками. Поэтому, на проявлении нами было добыто много сломанных кристаллов.
В последствии, обломки кристаллов неоднократно залечивались, образовывали многоглавые окончания. О больших подвижках пород так же свидетельствует сланцы, которые зачастую на проявление кварца наклонены под углом к поверхности земли. О частых изменениях условий роста свидетельствует смена окраски скипетров с бесцветной на дымчатую или аметистовую, кристаллы фантомы, и кристаллы с признаками аномалий роста, найденные нами в хрусталленосных жилах. Именно такие кристаллы часто встречаются в жилах центральной Швейцарии.
На основе анализа обнаруженных пород, морфологических особенностей кристаллов кварца, сопутствующих минералов, расположения хрусталленосных жил сделаны выводы о принадлежности кварцевых жил проявления кварца на территории Снежинска к гидротермальным жилам «альпийского типа».
4. Оценка целесообразности дальнейшей разработки проявления
В связи с тем, что жилы альпийского типа отличаются богатым разнообразием кристаллов кварца (по формам, включениям) и других сопутствующих минералов выполнение дальнейшего поиска коллекционного материала на проявлении кварца будет интересно любителям камня. Проведенная нами предварительная разведка небольшой площади данного проявления показала, что процент обнаружения жил кварца достаточно велик (из 14 разведочных канавок было выявлено 8 жильных образований).
По результатам анализа, характера залегания жил кварца сделан вывод об их преимущественном направлении с запада на восток. Следует полагать, что не обнаруженные нами жилы расположены аналогичным образом, по направлению разрывов хлоритового сланца в данной местности на небольшой глубине.
Поэтому, для эффективного обнаружения хрусталеносных жил, предлагается закладывать разведочные канавки глубиной не более 70 см по направлению с севера на юг. Указанный метод обнаружения был использован нами для выявления образований кварца, и позволил найти жилу, богатую коллекционным материалом между разработанными жилами № 7 и № 5.
Выводы
При проведении исследования была выполнена предварительная разведка проявления кварца. Для обнаружения хрусталеносных жил было разбито 14 небольших разведочных шурфов. В результате выявлено 8 жильных образований кварца.
Все обнаруженные жилы были изучены на залегание пород, выполнены зарисовки кварцсодержащих жил. Собрано более тысячи образцов кристаллов горного хрусталя и других минералов. Обнаруженные образцы препарированы, на контрольных экземплярах, по каждому найденному виду минерала проведена диагностика, составлены таблицы залегания жил и минералы в них (Таблица 1, прил. 2) и форм кристаллов кварца (Таблица 3, прил. 2), встречающихся в хрусталеносных жилах данного проявления. Изучены морфологические особенности собранного на проявлении материала.
В целях последующего определения типа жильных образований данного проявления были изучены литературные описания пегматитовых и гидротермальных месторождений кварца. На основе анализа обнаруженных пород, морфологических особенностей кристаллов кварца, разновидностей сопутствующих минералов, расположения хрусталленосных жил сделан вывод о принадлежности кварцевых жил проявления к гидротермальным жилам альпийского типа.
В настоящей работе предпринята попытка геологического исследования строения и генезиса проявления кварца путем изучения особенностей собранного на нем минералогического материала.
Более 50 наиболее интересных образцов отобрано в мою коллекцию.
Собранная коллекция минералов представляет научный и учебно-познавательный интерес.
Проведенная оценка целесообразности добычи на указанном проявлении кристаллов кварца и других коллекционных образцов показала перспективность выполнения указанной работы. При этом предложена оптимальная методика поиска кристаллосодержащих образований.
В музее ДТДМ г. Снежинска оформлена выставочная экспозиция минералов, обнаруженных на проявлении кварца на территории Снежинска. Ежегодно с целью привлечения подростков к изучению наук о Земле проводятся тематические экскурсии для школьников города по музею Дворца Творчества г. Снежинска, с демонстрацией указанной экспозиции.
Полученные в работе данные используются на занятиях по краеведению и геологии ДТДМ.
Показано, что в нашем городе есть все необходимые условия для занятия геологией.
Представлен большой иллюстрированный материал из собранной моей коллекции, являющийся итогом самостоятельных исследований, а также из коллекций А.Ковалева и А.Ф.Тарасенко, предоставленных мне для исследования. Геологическую основу работы составили материалы, собранные в период полевых работ 2009-2015 гг.
Для выполнения дальнейшего исследования собранного на указанном проявлении материала необходимо проведение лабораторных исследований на дорогостоящих приборах (рентгеноструктурный анализ включений в кварце).
Предложения по практическому использованию работы
Ø Использовать полученные в работе данные на уроках по краеведению.
Ø
Проводить тематические экскурсии для
школьников города по музею ДТДМ, в котором находится часть коллекции
кристаллов, собранных на проявлении кварца территории г.Снежинска.
Список использованных источников
1. Бетехтин А.Г. Курс минералогии: Учебное пособие/под науч. Ред. Б.И.Пирогова и Б.Б.Шкурского. - КДУ, 2008.-736с.: ил., табл.
2. Вернадский В.И. О минералогическом собрании Радищевского музея "Волга", 1989 г, 191с.
3. Вертушков Г.Н., Авдонин В.Н. Таблицы для определения минералов по физическим и химическим свойствам. - М.: Недра, 1992. - 489с.
4. Кантор Б.З. Минерал рассказывает о себе - Москва: Недра, 1985 - с.165
5. Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н. Геология месторождений поделочных камней. - М. Недра, 1983. - 261с.
6. Левит А.И. Южный Урал: География, экология, природопользование. Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп./Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 2005-246с
7. О`Доноху М. Кварц. -М.: Мир, 1990. - 136с.
8. Петров В.П. Рассказы о поделочном камне - Москва: Наука, 1982 - с.104
9. www.jewellery.org.ua/stones-katalog/mineral-kvarc.htm, Кварц: Оксиды и гидрооксиды: Свойства камней и минералов ..
10. http://wiki.web.ru/wiki/, Материал из GeoVViki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.
Приложение
Рис. 1. Схема строения жил альпийского типа
Рис.2 Геологическая карта окрестностей г.Снежинск
Рис. 3. Месторасположение проявления кварца
Рис. 4. Несколько шурфов на проявлении кварца Рис. 5. Хрусталленосные жилы
Рис. 6. Эскиз залегания хрусталеносной жилы №1 (масштаб 1:20) Рис.7. Щетка кристаллов кварца (жила 1)
Рис.8 Строение жилы 7 Рис.9 Хрусталленосная жила 7
Рис.10 Кристалл кварца Рис.11 Дымчатый кристалл кварца Рис 12 Кристалл в рубашке
Рис.13 Щетка кварца на сланце Рис.14 Сагенит Рис.15 Кристалл рутила
Рис.16 Альбит Рис.17 Лимонит Рис. 18. Сломанный кристалл
Рис.19 Внутренние микротрещины в кристалле Рис.20 Пузырьки в кристалле
Рис.21 Присыпки на кристалле рис.22 Включение хлорита Рис.23 Железосодержащие включения
в кристалле
Рис.24 рутил в кристалле Рис.25 штриховка на гранях Рис.26 Фигуры травления на кристалле
Рис.27 Обелисковая форма кристалла Рис.28 Многоглавое завершение призмы
Рис. 29 Кристалл двухконечной Рис.30 кристалл кварца Рис. 31 Кристалл с признаками аномалий роста
формы
Рис.32 Скипетр кварца Рис.33 Плоский кристалл Рис.34 Японский двойник
Рис.35 Скелетный кристалл Рис.36 Радужный эффект в кристалле Рис.37 Налет на кристалле
Рис.38 Аметист Рис.39 Слюда в кристалле Рис.40 Актинолит в кристалле
Рис.41 Включения в кристалле и включение под микроскопом
Рис.42 включения в кристалле Рис.43 Белые включения в кристалле
Приложение 2
Таблица1 Залегания жил и минералы в них
|
Номер жилы |
Полевой эскиз |
Описание |
|
1 |
|
Шурф заложен в одной из старых канавок, которая была разработана еще до нас. Дно его было песчаное. Разбирать стали кристаллические сланцы с жилами кварца, которые находились на одной из стенок шурфа. В них попадались полости заполненные липкой глиной небольшими щетками кристаллов кварца. Стенки полостей состояли из кварцево-слюдяной массы. Друзы кристаллов кварца были прикреплены к этой основе. Горный хрусталь в этом месте был очень чистый и прозрачный. Кристаллы по форме конусообразные, обелисковые, многие из них сплющены. На щетках хрусталя попадались стопочки кристаллов слюды. На глубине примерно 1 м плотный песок без кварца. Поэтому расширились в сторону. Примерно через 1м хрусталленосная жила закончилась. Пошли огромные глыбы кварца. Одна из глыб внутри состояла из щеток хрусталя. Между кварцами были найдены несколько щеток на кварцевой основе. С другой стороны шурфа находилась стена из кристаллического слюдяного сланца без жил кварца. Копать там не было смысла. Недалеко от хрусталеносной жилы, в верхнем песчаном слое под дерном найдены двухконечные кристаллы прозрачного хрусталя и кристаллы радужного кварца. |
|
2 |
|
Второй шурф также был разбит в одной из старых заросшей травой канавке (2х3 м, глубиной 0.5 м), которая была разработана до нас. Обвалив ее в нескольких местах по краям, обнаружили куски кварца с гранями кристаллов. Больше всего таких кварцев попадалось в глине между пластами сланца, на которые наткнулись с западной стороны канавы. На глубине примерно 1 м наткнулись на кварцевую жилу, пустоты которой были заполнены липкой бурой глиной. Жила была менее 40 см в ширину, длиной около 1 м. Кристаллы с этой жилы - красивые конусообразные прозрачные, с включениями слюды. Большинство из них с присыпками песка и хлорита, с трещинами, либо мозаичного строения. Стенки состояли из небольших щеток на сланце и замутненных кварцевых масс. Все это было в липкой глине. После промывки увидели, что многие с нитеобразными включениями. То есть «волосатики», а на некоторых из них блестели игольчатые сетки рутила - сагенита. Разбирая сланец, в глубину были обнаружены еще несколько узких и длинных полостей заполненных липкой глиной, содержащих кристаллы хрусталя с включениями рутила, зеленого актинолита и слюды. А также очень красивые чистые прозрачные кристаллы горного хрусталя, кристаллы радужного кварца, кристаллы хрусталя, на который наросли «розочки» слюды. На нескольких щетках кварца обнаружены кубические кристаллы буро-черного цвета, возможно, это кристалл лимонита (псевдоморфоза по пириту). |
|
3 |
|
Третий шурф был заложен недалеко от первого. Слои сланца в этом месте находились под углом к поверхности. В процессе разбора сланца, на глубине примерно 70 см стали попадаться тонкие жилки, заполненные липкой коричнево-черной глиной с мелкими чешуйками слюды. Жилок было много. Они в толщину достигали 3 см, их площадь составляла менее 20 см2. В углах заноров глина содержала много черной слюды. Сланец на стенках заноров был покрыт мелкими хрустальными щетками, внутри которых в липкой глине находились маленькие кристаллики горного хрусталя. В этом шурфе были найдены конусообразные кристаллы с маленькой, но хорошо оформленной головкой правильной ромбоэдрической формы, а также их сростки. Эти кристаллы имеют штриховку со всех сторон, особенно густую на трех из шести гранях призмы. Кристаллы небольшие от нескольких миллиметров до 3 см в длину. Также небольшие кристаллы горного хрусталя правильной формы с аналогичной штриховкой по граням призмы. Но самые интересные это плоские кристаллы их сростки. Кристаллы очень тонкие 0.5-2 мм в толщину, размером от 5 до 40 мм в длину. На плоских развитых гранях шестиугольной призмы они имеют штриховку, много двухконечных кристаллов. Эти кристаллы были зажаты между сланцами. И им было не достаточно места для роста в толщину. Найдено несколько уникальных образцов. Это плоский японский двойник размером 2.5х 2.5 см (сросток двух кристаллов индивидов под углом близким к 90 градусам). На развитых гранях призмы имеется горизонтальная штриховка. Он был зажат между сланцев, и ему не было места расти в толщину. Так же очень интересен плоский сросток параллельных кристаллов. Имеет с одной стороны единую головку, а с другой многоглавое завершение, со штриховкой на плоских гранях.
|
|
4 |
- |
Рядом был заложен новый шурф не более 0.7 м к югу, для того чтобы перехватить жилу с третьего шурфа. Шел сплошной песок. И только прорыв канавку около метра в длину наткнулись на сланец. Стали попадаться мелкие заноры с чистыми маленькими кристалликами кварца. На глубине примерно метр было найдено несколько дымчатых кристаллов формы высокотемпературного кварца, а также всего одну щетку из таких же кристаллов. Кристаллы горного хрусталя прозрачны чайного цвета, размером примерно 2,5 см каждый. Больше таких кристаллов не нашли. Радость и неудача практически сразу!
|
|
5 |
|
В ходе дальнейшего поиска под дерном между сланцами была обнаружена жила с песчано-глинистой породой ярко-рыжего цвета. В шурфе, размером около 1х1 м и глубиной 0.7 м, в песке попадались небольшие куски бесформенного кварца, а также кристаллы горного хрусталя до 5 см в длину. Кристаллы были скиптровидной формы, головки большинства из них дымчатого цвета. В кристаллах иногда попадались включения прямоугольной формы, имеющих металлический блеск. Там же найдено много кристаллов хрусталя обыкновенной призматической формы, с хорошо сформированными головками. Многие кристаллы кварца с этого места имеют на гранях включения, которые переливаются разноцветными точками. Очень похоже на солнечный камень. В основном эти включения находятся внутри кристаллов, образуя тем самым так называемые кристаллы - фантомы. Там же были обнаружены удивительные кристаллы хрусталя с признаками аномального (О`Доноху М., 1990) роста. На их головках находятся кристаллики меньших размеров. На дне шурфа был найден небольшой занор кристаллов рутила. Со всех сторон находились выходы кристаллического сланца, между слоями которых попадались небольшие пустоты, заполненные рыжей глиной содержащими кристаллы горного хрусталя, иногда волосатики (с включениями рутила). На глубине примерно 0.7 м песчаная жила закончилась. Дальше пошел сланец. В нем были обнаружены несколько параллельных жил толщиной 10-15 см длиной 1.5 м состоящих из бурой липкой глины с черными прожилками и небольшими занорами с кристаллами кварца. В основном они были покрыты несмываемой коричневой пленкой. Кроме отдельных кристаллов кварца были найдены сростки и щетки на сланце. На пластинах сланца иногда попадались намазки сеток из кристаллов рутила - сагенита. |
|
6 |
|
Хрусталеносная линзы, которая была зажата между трудноразборным сланцем. Ширина канавы была около 60 см, а длина чуть более 1.5 м. Глубина в центре хрусталеносной жилы составляла 1.5 м. Место оказалось богатым на плоские и конусообразные кристаллы. В узкой глубокой трещине, заполненной песчаной глиной со слюдой и разборным кварцем найдено много удивительных кристаллов горного хрусталя разных форм и размеров. Внутри жилы все было, как будто перемешано, много образцов сломанных и трещинноватых. Снизу находились только плоские кристаллы. Под большим плоским кристаллом, размером примерно 50 см в длину, находились отдельные плоские кристаллы и их сростки. С одного угла жилы несколько конусообразных кристаллов с включениями актинолита, рутила и слюды, дымчатые кристаллы. А также с округлой формой граней двухконечные кристаллы с включениями. Ниже скелетные кристаллы и щетки дымчатых кристаллов - «лесенки», прозрачные дымчатые скипетры. На одном из них мы обнаружил неизвестное включение прямоугольной формы с металлическим блеском. В другом углу нашли большой кристалл, а под ним небольшой занор (10х10 см) с кристаллами рутила. Много образцов с разноцветными включениями анатаза. Много удивительных образцов из этой жилы пополнили наши коллекции.
|
|
7 |
|
Следующий шурф. Шурф размером 80х70 см был со всех сторон ограничен кристаллическим сланцем. Только с восточной стороны между сланцами продолжал идти разборный шестоватый кварц. В нем было множество заноров с песчаной глиной, в которой находились красивые кристаллы. Хрусталеносная жила начиналась уже на глубине 70 см, в ширину составляла всего 15 см, и через метра 2 в длину выходила на поверхность. Кристаллы были разных размеров, до 20 см в длину, в основном обелисковой и конусообразной формы. Многие из них были поломаны, многие со следами залечивания, многоглавыми завершениями и с кривыми гранями гексагональной призмы. В основном они залегали в горизонтальном положении. В центре жила уходила в глубину на 1.5 м, там она стала очень узкой (шириной 2 см), шла липкая коричневая глина, в которой попадались мелкие прозрачные кристаллы. Примерно на глубине 1.8 м жила снова стала расширяться, и были найдены новые заноры заполненные очень липкой черно-бурой глиной со слюдой. Стенки заноров были выложены щетками кристаллов кварца со слюдой, рутилом и альбитом. В глине находилось много кристаллов в рубашке, то есть они были покрыты толстым слоем налета. Один из заноров, примерно 40 см в длину был заполнен дымчатыми кристаллами кварца. Много красивых и крупных кристаллов кварца и их щеток добыто в этом шурфе, так же кристаллы двухголовики, кристаллы с мантией, кристаллы с многоглавым завершением, в основном конусообразной и обелисковой формы. В одной из небольших жил были найдены маленькие кристаллики аметиста. |
|
8 |
|
При разработке следующей разведочной канавки, натолкнулись на неглубокий (до 70 см) выступ сланца в песке. Около него в песке нашли всего 1 кристалл неправильной формы с дымчатой головкой. Однако очень заинтересовала темно-бурая липкая глина между сланцами и белые кончики альбита, которые виднелись на указанном выступе. В глине изредка попадались небольшие прозрачные кристаллы горного хрусталя с включениями хлорита, рутила и слюды. Но самое интересное оказалось на стенках сланцев. Они были покрыты небольшими щетками из кристалликов кварца, замазаны глиной и присыпаны мелкими (как пыль) золотистыми кристалликами игольчатого рутила. После препарирования получили удивительно красивые образцы - черные сланцевые пластины, на которых находятся небольшие прозрачные кристаллики хрусталя, стопочки кристаллов слюды, кристаллы белого альбита. И среди этого скопления минералов виднелись рутиловые золотые солнышки - намазки сагенита .
|
Таблица 2. Минералы, встречающиеся в хрусталеносных жилах проявления кварца
|
П.п. № |
Разновидность минерала |
Форма минерала, в которой встречается на проявлении кварца |
Где и как обычно встречается в природе |
Шурфы |
|
1 |
Слюда (от темно-зеленого до черного цветов), которая определена нами как биотит и мусковит |
Преимущественно на стенках хрусталеносных жил, вперемешку с кварцем, в виде отдельных короткостолбчатых кристаллов (шестиугольных в поперечнике), а также листовато-зернистых средне и мелкочешуйчатых агрегатов.
|
Является одним из видов наиболее распространенных слюд. В виде крупных промышленных месторождений встречается в пегматитах (главным образом гранитных), а также в жилах «альпийского типа». На нижних ступенях метаморфизма мусковит (серицит) возникает преимущественно за счет первичного слюдистого материала осадочных пород (альбит-хлорит-серицитовые сланцы, образуются при метаморфизме осадочных или кислых интрузивных пород). Из наиболее кислых осадочных пород возникают мусковит-кварцевые сланцы. |
Во всех хрусталеносных жилах |
|
2 |
Рутил |
В виде столбчатых кристаллов, а также сетчатых образований из игольчатых кристаллов (пересекающихся под углами 60 и 120 градусов) на кварце или сланце - сагенит |
Образуется в интрузивных и метаморфических породах. Основные количества рутила связаны с метаморфическими процессами. Это минерал гнейсов, кварцитов, эклогитов и наждаков. В полевошпат-слюдяных и кварц-слюдяных сланцах Башкирии обнаружены линзы гнездообразных участков пород, содержащих до 50-60 % рутила с мусковитом, кварцем, полевым шпатом, турмалином. Рутил - обычный минерал многих вторичных кварцитов. Часто встречается в альпийских жилах, кристаллических доломитах и известняках.
|
В жилах № 5 и 7. |
|
3 |
Альбит |
|
Образуется в изверженных и метаморфических породах, пегматитах и жилах альпийского типа вместе с кварцем слюдой амфиболоми.
|
В жилах № 7 и 8. |
|
4 |
Гематит (титаногематит) |
Таблитчатый |
В метаморфических породах кварцевых жилах и жилах альпийского типа. Находится вместе с кварцем лимонитом и кальцитом.
|
В жилах № 2 и 7. |
Таблица 2. Формы кристаллов кварца, найденных на проявлении кварца территории г.Снежинска
|
№ п.п. |
Описание формы |
№ шурфов, где обранужены |
Особенности образования |
|
1 |
Призматические кристаллы с правильным ромбоэдром. |
Их очень мало, встречаются практически во всех шурфах и имеют небольшие размеры. |
Образуются в идеальных условиях роста (наличие достаточного количества раствора и места для роста) |
|
2 |
Кристаллы конусообразные или обелисковые. |
На данном проявлении это относиться к основной массе кристаллов. |
Призматические кристаллы приобретают форму обелиска вследствие развития граней острых ромбоэдров. |
|
3 |
Кристаллы с многоглавыми завершениями гексагональной призмы |
Такие кристаллы мы нашли в жиле № 7. Кроме того, в этой жиле найдено много сломанных кристаллов |
При регенерации слома призматического кристалла возникает многоглавое завершение гексагональной призмы. Это говорит о том, что кристаллы претерпели неоднократные механические изменения (повреждения). |
|
4 |
Кристаллы двухконечной формы. |
Жилы № 1, 5, 6, 7 |
По одной из версий эти кристаллы росли в свободном состоянии. По другой из версий кристаллы кварца двухконечной или уродливой формы возникают в результате регенерации сколов крупных индивидов. На данном проявлении нами обнаружено много сколотых образцов. |
|
5 |
Кристаллы с искаженными ромбоэдрами. |
Жилы № 2, 5, 7 |
Это зависит от того, в каком положении находился кристалл в заноре, и от направления циркуляции раствора. В связи с этим быстрее растут те грани кристалла, которые чаще получают порцию раствора, а также те кристаллы, которые направлены навстречу потоку. Когда раствор истощается, он поднимается вверх и те грани, которые находятся выше, растут быстрее (описано Кантором Б.З). Наши образцы в основном были наклонены, многие находились в лежачем положении, что создало условия для искажения формы кристаллов. |
|
6 |
Конусообразные призматические кристаллы с признаками перерыва в росте |
Жила № 7. |
Их еще называют «кварцем с мантией», поскольку они кажутся, как бы окутанные плащом или заключены в муфту. На поздней стадии кристаллизации такого кварца на всех призматических гранях выпадало некое не идентифицированное вещество. Поэтому, дальнейшее отложение кремнезема, происходило поверх образовавшегося слоя в виде прозрачного покрытия, толщиной 1-2 мм., а на ромбоэдрических гранях слой постороннего вещества не отлагался. Такого типа кристаллы были найдены в Швейцарии в жилах «альпийского типа». |
|
7 |
Призматические кристаллы горного хрусталя с признаками аномалий роста, на головках которых выросли маленькие кристаллики (башенки) |
Жилы № 5. |
По одной из версий маленькие кристаллики выросли из микротрещин. По другой версии после первого этапа роста имел место временный перерыв, в течение которого некоторые грани покрывались пленкой углеводородов. После возобновления процесса роста кремнезем начинал отлагаться на гранях, свободных от пленки углеводородов. Такого типа кристаллы были найдены только в Швейцарии в жилах «альпийского типа». На проявлении «Копи Недотрога» много поломанных и трещиноватых кристаллов и много кристаллов покрытых желто-коричневой пленкой. Поэтому любая из приведенных версий может оказаться верной. |
|
8 |
Скиптровидные кристаллы горного хрусталя. |
Жилы № 5, 6, 7. |
Зарождение скипетров то же связано с изменением внешних условий при кристаллообразовании. Об этом же свидетельствует и смена окраски с бесцветной на дымчатую или аметистовую. Суть явления в том, что на взрослом призматическом кристалле зарождаются и растут кристаллы кварца второго поколения, потом они срастаются и образуют утолщенную головку - скипетр.
|
|
9 |
Плоские кристаллы и их сростки. |
Жилы № 3, 6. |
Плоские кристаллы образуются при больших давлениях или нехватки места для роста. Так, например наш плоский японский двойник был зажат между пластинами сланцев. В то же время, большие плоские образцы находились в заноре, заполненной глинясто-песчаной массой. Там много места для продолжения роста, но скорее всего, было большое давление. |
|
10 |
Оконные кристаллы (скелетные) горного хрусталя. |
Жила № 6. |
Это обилие ребер и входящих углов, напоминающих скелет. Такие кристаллы растут преимущественно ребрами и вершинами. Вид скелетных кристаллов совершенно необычен. Вместо плоских граней - торчащие во все стороны острия и ступенчатые ребра. Пустоты заполнены глиной, в некоторых местах рутилом. По одной из версий такие кристаллы образуются при стремительном росте и нехватке кремнезема в растворе. |
|
11 |
Радужный кварц |
Жилы № 1 и 6. |
Прозрачный кварц, у которого из-за многочисленных микротрещин наблюдается радужный эффект. Он образуется в условиях длительных напряжений при кристаллизации в пневмотолитовой фазе. |
|
12 |
Кристаллы в рубашке, т.е. покрытые стойким налетом. |
Жила № 5, 7. |
По-видимому, грани кристаллов на поздних стадиях кристаллизации формировались из раствора кремнезема с большим количеством примесей. |