В известняках и доломитах Московской синеклизы обычным является псевдоморфное замещение (биоморфозы) изначально карбонатного (кальцитового, реже арагонитового) состава морфологически и структурно неопределимого органогенного детрита и вполне диагностируемых скелетных фаунистических остатков халцедоном, кварцем и другими минеральными формами кремнезема (SiO₂). На нашем сайте выложено большое количество фотографий частичного и полного замещения этими минералами раковин брахиопод, гастропод, губок, губок, одиночных и колониальных кораллов, иглокожих (рис.1).

В последнее время я занимаюсь изучением состава, структуры, морфологии и распределения в разрезах среднего и верхнего карбона Подмосковья калиевого полевого шпата (далее – КПШ). Этот калиевый алюмосиликат с химической формулой К[AlSi₃O₈] обычно является породообразующим минералом глубинных магматических (граниты, сиениты, пегматиты), метаморфических (гнейсы) и вулканических пород. Однако при определенных условиях он может формироваться и в осадочных породах без какого-либо термального воздействия и повышенных давлений. Такие КПШ, как и упомянутые выше минералы кремнезема, замещающие органогенные остатки, являются аутигенными, т.е. образовавшимися на месте их нахождения, в отличие от аналогичных по составу терригенных (обломочных) минералов, принесенных извне в бассейн осадконакопления. Одним из самых простых, но достаточно надежных признаков аутигенности зерен КПШ в осадочных породах, позволяющих однозначно отличать их от обломочных, является их идиоморфизм – наличие свойственных этому минеральному виду хорошо образованных элементов его кристаллографических очертаний – граней, ребер и вершин. На обломочных зернах, претерпевших окатывание в водной среде и воздействие других процессов, эти элементы огранки в различной степени искажены: сглажены, деформированы и т.п.

На сегодняшний день аутигенные КПШ в Подмосковье установлены в отложениях среднего карбона в Домодедовском карьере и верхнего карбона в (Русавкинском и Гжельском карьерах, в Афанасьевском карьере, и в Гжельском глиняном карьере). Остальные интервалы перечисленных разрезов и иные разрезы пока просто не опробованы.

В принципе эти находки не являются уникальными: аутигенные КПШ в осадочных карбонатных породах известны по всему миру в широком возрастном диапазоне отложений – от позднего протерозоя до кайнозоя включительно [5, 6, 7, 8]. К сожалению, в нашей стране этим вопросом мало кто занимался, и в отечественной литературе статьи на эту тему единичны [1, 2, 3]. По крайней мере для карбона Московской синеклизы это первые достоверно диагностированные находки.

Однако то, что удалось обнаружить в пробах совместно с хорошо образованными кристаллами КПШ, повергло в шок и меня, и моих коллег минералогов и литологов, хорошо знакомых с подмосковными разрезами карбона.
Все началось с того, что весь нерастворимый остаток, полученный обработкой уксусной кислотой одной из проб доломитов подольского подъяруса из Домодедовского карьера, состоял из желтовато-белого тонкозернистого вещества, при большом увеличении под бинокуляром чем-то похожего на тонкокристаллический кварц (рис.2).

Вид этого вещества показалось подозрительным – на кварц похоже, но чувствовалось, что что-то не то. И, действительно, через некоторое время подозрение оправдалось – при просмотре этих частиц в растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром (далее – РЭМ) оказалось, что они сложены тонкокристаллическим агрегатом КПШ (рис.3, на линию углерода на этом и других графиках не надо обращать внимание – это «фонит» углеродсодержащий скотч, на котором крепится образец).

Дальше – больше. Среди достаточно бесформенных частиц карбонатного детрита, замещенных КПШ и составляющих подавляющую часть нерастворимого остатка, были найдены обломки иглокожих, также замещенных тонкокристаллическим агрегатом аутигенного КПШ (рис.4). На изображениях в характеристическом излучении интенсивность точечного свечения пропорциональна содержанию элементов в образце. Отчетливо видно, что основными элементами анализируемого минерала являются калий, кремнезем и алюминий. Наличие в КПШ некоторого количества натрия вполне допустимо, присутствие меди требует уточнений.

Точно такой же минеральный состав биоморфоз был установлен в органогенно-детритовых известняках касимовского яруса в Афансьевском карьере (рис.5).

В заключение отмечу, что любые формы аутигенного КПШ могут быть использованы для реконструкции наличия или былого присутствия в разрезах отложений морских палеобассейнов открытого или лагунного типов с существенно повышенной соленостью. По современным представлениям придонные воды таких бассейнов, проникая в нижележащие карбонатные породы, являлись источником вещества и определенных гидрохимических условий для формирования калиевого полевого шпата.


Литература

1. Аполлонов В. Н, Барсанов Г. П., Блинов В.А. и др. О полевом шпате галопелитов Верхнекамского месторождения // Доклады АН СССР. 1975. Вып. 225. С. 908.

2. Пустовалов Л.В. О вторичных полевых шпатах в осадочных породах (Обзор главнейшей литературы) // В кн.: О вторичных изменениях осадочных пород (Труды ГИН АН СССР, вып.5). М.: АН СССР, 1956, С. 207-222.

3. Чайковский И. И., Чиркова Е. П. Аутигенные полевые шпаты Верхнекамского месторождения солей // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сб. науч. статей. Перм. гос. нац. иссл. ун-т. Пермь, 2013. Вып. 16. С. 68-74.

5. Kastner M. Authigenic feldspars in carbonate rocks // American Mineralogist. 1971. Vol. 56. P. 1403-1442.

6. Kastner M., Siever R. Low temperature feldspars in sedimentary rocks // American Journal of Science. 1979. 279. P. 435–479.

7. Hearn PP Jr, Sutter JF. Authigenic potassium feldspar in cambrian carbonates: evidence of alleghanian brine migration // Science. 1985 Jun 28. 228(4707). P. 1529-31.

8. Sutter J.F. Authigenic potassium feldspar in cambrian carbonates: evidence of alleghanian brine migration // Science. 1985. Jun 28. Vol. 228(4707). P. 1529-1531.

Возраст окаменелости: Палеозой, Карбон, Верхний карбон (Верхний пенсильваний), Средний карбон (Средний и нижний пенсильваний), Касимовский ярус , Московский ярус Место находки: Россия, Московская область, Гжель (глиняный карьер), Цемгигант (Афанасьевский карьер), Домодедово, Гжель (у ст. 55 км) Тип окаменелости: Беспозвоночные, Иглокожие, Морские ежи, Морские лилии (криноидеи)