432001, г. Ульяновск, ул. Марата, д.25
                 
Телефон: 8 (937) 885-32-20

Статьи

Готеривские аммониты ульяновской области, как поделочно - ювелирный материал

Д. А. Петроченков
Московский государственный геологоразведочный университет, Москва, Россия
А. М. Натариус
 Ульяновск, Россия

В статье приведены исторические сведения об  использовании аммонитов. Проведено детальное минералогическое изучение аммонитов с использованием рентгенографического, локального рентгеноспектрального  анализов, электронно-микроскопическое изучение типовых образцов, определена их твердость. Основными минералами аммонита являются кальцит, арагонит, пирит. Несмотря на относительно простой минеральный состав, аммониты характеризуются большим количеством фаз микропримесей, разнообразными текстурными, структурными особенностями, широкой гаммой цветовых оттенков, создающих неповторимый рисунок в ювелирных изделиях.

 

Введение

Аммониты относятся к классу Cephalopoda (головоногие) и имеют наружную раковину. Ископаемые головоногие представляют огромное разнообразие форм, среди них множество руководящих видов, позволяющих разделить геологическую хронологию, как на крупные, так и на самые мелкие единицы [3]. Аммониты как поделочный ювелирный материал, наряду с белемнитами, жемчугом, кораллами и перламутром, входит в группу гидрогенных биоминеральных образований [2].

Аммонит известен человеку с древнейших времен. Римский писатель и ученый Плиний Старший (23-79 г.н.э.) в своей «Естественной истории» пишет, что аммонит «…является одним из самых священных камней в Эфиопии: имеет золотистую окраску, а по форме напоминает бараний рог». В глазах древних эти окаменелости являлись символом бога Амона Фиванского. Культ Амона был чрезвычайно распространен в храмах древнеегипетского Среднего Царства (около 2 тыс. лет до н.э.). Жрецы провозгласили его одним из воплощений бога Ра, который был главным божеством египетского пантеона, и стали называть его Амон-Ра [4].

С распространением христианства языческие талисманы и амулеты получили христианскую символику. К их числу относится и аммонит, который связан с именем Святой Хильды – первой главы аббатства Уитби (656 г.) на северо-востоке Англии. В результате ее молитв ядовитые змеи, беспокоившие местных жителей, стали сворачиваться в кольца и бросаться вниз со скал, превращаясь в камни. С тех пор аммониты известны так же как камни Святой Хильды и приобрели репутацию исцеляющих [4]. Об аммонитах упоминает и Афанасий Никитин в своей записке известной под названием «Хождение за три моря». Во время путешествия в Индию в 1471-1474 гг. Никитин наряду с увиденными им драгоценными камнями в Силяне (Цейлон) называет и аммоны [1].

Последние десятилетия изделия из аммонитов стали пользоваться широким спросом. Привлекательность аммонитам придаёт своеобразие форм, расцветок, а также возраст окаменелостей, измеряемый многими десятками миллионов лет (рис.1, 2). В настоящее время основной объём материла на российский рынок поступает из готеривских отложений Ульяновской области.

Методы исследования

Сбор камнесамоцветного сырья наша компания проводит на правом берегу р. Волга (Куйбышевское водохранилище) в окрестностях г. Ульяновск. Участок характеризуется крутыми высокими берегами, сложенными морскими отложениями юры и мела. Готеривские отложения нижнего мела представлены тёмно-серыми глинами мощностью около 80м (рис.3). В отложениях встречаются аммониты рода Speetoniceras Spath, Graspedodiscus Spath и Sinbirskites Pavlov.

Все аналитические исследования проводились в лабораториях ВИМСа. Спектральный полуколичественный анализ проводился на 48 элементах из порошковых проб методом просыпки. Диагностика минералов аммонитов осуществлялась на рентгеновском дифрактометре Хо Pert PRO (Philips). Определение элементного состава аммонитов в локальных точках проводилось на электронно-зондовом аналитическом комплексе Superprobe 8100 (Jcob, Япония) и Inca-400 (Oxford Instruments, Великобритания). Микротвёрдость минералов определялась на микротвёрдометре ПМТ-3 с нагрузкой 20г для карбонатов и 100г для пирита и экспозицией 10сек. Электронномикроскопическое изучение образцов проводилось на просвечивающем электронном микроскопе Tesla BS-540 (Чехословакия) и растровом электронном микроскопе Tesla BS-301 (Чехословакия), оснащённом рентгеновским спектрометром с дисперсией по энергии.

Результаты исследований

Рисунок изделий из фрагментов аммонитов обусловлен строением самой раковины. По минеральному составу и текстурным особенностям можно выделить в аммоните ряд составляющих её частей: камеры, заполненные в той или иной степени минеральным веществом; внутренние перегородки; внутренние стенки и внешнюю поверхность раковины.

По данным рентгенографического анализа основными минералами, входящими в состав аммонита, являются пирит, магнезиальный кальцит, арагонит, выполняющий перламутровый слой. Обнаружены также в небольших количествах в отдельных образцах гематит, доломит, кварц, шабазит (табл.1).

Характеристика образца Минеральный состав, содержание в % *
П-1 Пиритизированный аммонит Пирит-86 Арагонит-11 Кальцит магнезиальный-1 Кварц-2
Карбонат внешней стенки аммонита, тёмно-коричневый Кальцит магнезиальный-99 Шабазит-1
Перламутровый слой внешней стенки аммонита с тёмно-красной иризацией Арагонит-78 Кальцит магнезиальный-2 Доломит-5 Гематит-15
Карбонат внешней стенки аммонита, жёлто-оранжевый Кальцит магнезиальный-100
Карбонат воздушной камеры аммонита, коричневый Кальцит магнезиальный-99 Шабазит-1

* - определение содержания минералов полуколичественное

Газовые камеры аммонита в той или иной степени заполнены, по данным рентгенографического анализа, магнезиальным кальцитом жёлтого, оранжевого, коричневого, белого и серого цветов различных оттенков. Цвет кальцита и текстурные особенности заполнения могут существенно меняться даже в соседних камерах (рис.1). Текстура заполнения может быть блочно-мозаичной, сферической, массивной. На отдельных участках перегородки камер бывают разрушены и их фрагменты хаотически распределены внутри неё, образуя брекчевую текстуру. Часто камеры заполнены кальцитом частично, или он полностью отсутствует. В результате образуются жеоды. В случае отсутствия кальцита стенки камер состоят из пирита.

Строение внутренних перегородок камер может быть различным. Как правило, центральную часть занимает тонкий (0,1-0,3мм) дугообразный прожилок, выполненный, по данным рентгенографического анализа, арагонитом светло-серого цвета с перламутровым блеском. Этот прожилок пересекает всю камеру от внутренней до внешней стенок. Часто с обеих сторон к нему симметрично примыкают прожилки бурого кальцита. Общая ширина их с центральным прожилком составляет около 2мм. Прожилки тёмно-коричневого кальцита, как правило, обрамляются прожилками пирита шириной до 1мм.

Изучение шлифов показало, что кальцит, заполняющий камеры, как правило, состоит из длиннопризматических, копьевидных до игольчатых кристаллов, образующих шестоватые, радиальнолучистые, сноповидные агрегаты с характерным волнистым угасанием. Структуры фибробластовая или фибролитовая (рис.4-9). Размер кристаллов колеблется обычно в пределах 0,05-0,6мм, иногда возрастает до 1-3мм. Характерно образование полисинтетических двойников (рис.6). Иногда кальцит грубозернистый с угловатыми формами (рис.4). Отдельные кристаллы имеют размер до нескольких мм. Структура таких участков гранобластовая. Часто блоки агрегатов кальцита ориентированы в различных направлениях, что и увеличивает разнообразие форм кристаллов в шлифе.

Прожилки арагонита представляют собой фрагменты перламутрового слоя раковины. Они сложены волокнисто-игольчатыми, часто тонкодисперсными кристаллами (рис.4,7,9). Арагонитовые прожилки окружены, как правило, тонкозернистыми (0,1-0,05мм) кристалликами кальцита изометричной формы. Характерно присутствие органического вещества в виде мелкой вкрапленности (рис.4).

Мергель представляет собой литофицированный морской осадок. Сложен он тонкокристаллическим кальцитом, находящимся в срастании с глинистыми минералами, и содержит многочисленные включения глауконита, органического вещества и рудных минералов (пирит). Структура микрозернистая, пелитовая (рис.9).

По данным спектрального анализа кальцит из аммонитов содержит повышенные содержания элементов примесей Mg, Fe, Mn и выше чувствительности метода определены Si, Al, Ti, P, Na, Sr. Пирит содержит повышенные содержания Si, Al, Mg, Ca.

Элементный состав в карбонатах аммонитов может значительно меняться в различных точках, но по средним значениям можно отметить следующие тенденции (табл.2). Арагонит перламутрового слоя в отличие от кальцита содержит значительно более низкие содержания Mg, Mn, Fe и более высокие Na. Для включения органического вещества характерно, прежде всего, высокое содержание P. Содержание элементов и внешние характеристики кальцита во многом определяются его положением в аммоните. Для темно-коричневых прожилков в перегородке камеры, непосредственно примыкающих к арагонитовому слою, характерны относительно более низкое содержание Fe и более высокое содержание P и Mn. Кальцит, выполняющий камеры аммонита, наоборот, содержит повышенное содержание Fe и пониженное содержание Mn и P. Для кальцита внешней стенки аммонита отмечаются существенный разброс значений анализируемых элементов, но в среднем они занимают промежуточные значения между выше описанными кальцитами.

Характеристика минерала Содержание элементов в %

Mg

P

Ca

Mn

Fe

O

Na

1 Кальцит коричневый, просвечивающий, внешняя стенка аммонита 1,28-1,56*-

1,76

0,00-0,17

0,04

34,8-35,7

35,3

0,61-1,57

0,98

0,15-0,33

0,25

15,3-15,9

15,4

н/оп **

2 То же 0,98-1,08

1,03

0,06-0,12

0,10

29,1-30,0

29,5

0,49-0,57

0,53

0,10-0,22

0,18

12,9-12,7

12,8

н/оп

3 Кальцит тёмно-коричневый, непрозрачный, перегородка камеры аммонита 0,50-0,79

0,71

0,39-0,52

0,47

26,8-35,4

32,8

1,32-2,09

1,8

0,04-0,15

0,08

12,0-16,0

14,7

0,00-0,18

0,08

4 Кальцит светло-жёлтый, полупрозрачный, камера аммонита 0,66-1,15

0,92

0,00-0,05

0,02

33,6-36,3

34,6

0,16-0,35

0,27

0,55-1,80

1,30

14,6-15,2

14,9

0,04-0,07

0,05

5 Арагонит перламутрового слоя перегородки  камеры аммонита 0,04-0,07

0,06

0,03-0,05

0,04

36,1-37,0

36,6

0,01-0,08

0,06

0,04-0,08

0,06

14,5-14,9

14,7

0,35-0,43

0,40

6 Включения органического вещества в перегородке  камеры аммонита 0,16-0,19

0,18

12,0-12,4

12,2

34,1-35,4

34,8

0,17-0,22

0,20

0,23-0,30

0,27

29,5-30,7

30,1

0,68-0,72

0,70

* - в числителе - крайние значения, в знаменателе - средние значения
**- н/оп -  элемент не определялся

Электронно-микроскопическое изучение образцов аммонитов показало, что для матрицы наблюдается блоковое и мелкоблоковое строение с характерными структурами распада.  При этом микронные пластины блоков часто состоят из более мелких, толщиной в доли микронов (рис.10,11). Процесс перекристаллизации и выщелачивания приводил к сбросу ряда элементов, которые формировали собственные микрофазы.

Из микровключений были обнаружены окислы кальция, альгоданит (Ca3As), пиролюзит, пирит, кварц, ферригидрит, апатит, вернадит, шпинель, оксид урана, тонкодисперсные образования графита, кальцита, гетита, бактерии импрегнированные окисью кальцита, железом и марганцем, бактерии «свежие». Сохранились части арагонитового перламутрового слоя в виде чешуйки толщиной от долей микрона до микрона (рис.11-15).

Микротвёрдость кальцитов колеблется в пределах 235-301 кгс/мм2. Микротвёрдость арагонита перегородок камер аммонитов несколько ниже и составляет в среднем 195кГс/мм2. Микротвёрдость пирита колеблется от 824 до 1290кГсмм2, но основное количество замеров находится в пределах 1150-1200кГс/мм2.

Заключение

Несмотря на долгую историческую известность, аммониты лишь с недавнего времени широко применяются для ювелирных изделий. Этим фактом объясняется их слабая геммологическая изученность. Проведённые исследования показали, что основными минералами, образующими псевдоморфозы по раковине аммонита, являются кальцит и пирит. Арагонит перламутрового слоя, как перегородок камер, так и внешней поверхности раковины, сохранил свою минеральную форму. Другие минералы присутствуют в ограниченном количестве. Выявлены редкие включения доломита, гематита, кварца и шабазита. Несмотря на относительную простоту минерального состава, аммониты характеризуются большим количеством фаз микропримесей, выделенных с помощью электронно-микроскопического изучения образцов.   Для минералов аммонитов характерно цветовое разнообразие, а также широкий спектр текстурных и структурных особенностей, что придаёт неповторимый облик изготовленным из них изделиям.

Список литературы

1. Бобылев В. В. Самоцветы Индии глазами Афанасия Никитина. Вестник Геммологии, 2003, №1(8), с.56-59

2. Буканов В. В. Цветные камни. Геммологический словарь, С.-П., 2001, с.208

3. Михайлова И. А., Бондаренко О.Б. Палеонтология. 4.1., М., Учебник МГУ, 1997, с.448

4. Уолтерс Районд Дж. П. Всё о драгоценных камнях. Перевод с англ., М., БММ АО, 1999, с.160