Ювелирные септарии Марокко. Геммологические характеристики, особенности минерального состава

Септарии — известково-глинистые конкреции, разбитые внутри трещинами высыхания [3], выполненными минеральным веществом. В последние десятилетия септарии широко используются в качестве ювелирно-поделочного материала [1]. Такие септарии известны на Мадагаскаре [8], а в РФ в Ульяновской области [7], республиках Дагестан [5] и Адыгея [6] и добываются, как правило, попутно с аммонитами.

Из Марокко на мировом рынке ювелирно-поделочных камней, включая российский, широко представлены аммониты верхнедевонского и среднеюрского возраста [4][9—13], а в последний период стали поступать и септарии. Марокканские септарии используются в ювелирных изделиях и в качестве декоративных спилов в интерьере (рис. 1А, В).

Септарии добываются в северной части Марокко в районе городов Уджа и Надор и, предположительно, связаны с отложениями апта нижнего мела. В регионе отложения представлены чередованием глин и алевролитов, пестроцветных глин и доломитов мощностью 120—130 м [14]. Регион слабо изучен, и в литературе о местах добычи септарий, а также их минералогии информация отсутствует. В данной статье впервые по результатам детальных исследований приводятся минеральный состав и геммологические характеристики септарий из Марокко.

Материалы и методы

Автором изучен ассортимент септарий Марокко, а также изделий из них, представленный на международных и российских выставках; собрана коллекция (15 образцов), отражающая основные декоративные разновидности. Септарии распиливались, полировались. Из них были изготовлены вставки для ювелирных изделий и сами изделия. По декоративным и технологическим характеристикам были отобраны характерные образцы септарий, которые были детально изучены. Комплекс исследований септарий ювелирного качества проведен в лабораториях МГРИ, ФГБУ «ВИМС», ФГБУ «ИГЕМ» РАН. Он включал определение плотности, микротвердости, люминесценции (10 образцов), оптико-петрографический анализ (4 шлифа), количественное определение минерального и химического состава (2 пробы), электронно-зондовые исследования (2 образца).

Количественное определение химического состава септарий выполнено методом рентгеновского флуоресцентного анализа (РФА) на вакуумном спектрометре последовательного действия Axios MAX Advanced. Оптико-петрографический и минераграфический анализ выполнен с использованием микроскопов «Полам Р-112» и «Leika DMRX». Микротвердость определялась на микротвердометре «ПМТ-3» с нагрузкой массой 50 г и выдержкой 15 сек. Плотность образцов определялась гидростатическим методом на электронных весах «Sartorius Gem G 150D». Люминесценция изучалась под ультрафиолетовой лампой «Multispec System Eickhorst» с λ = 254 и 365 нм. Минеральный состав определялся рентгенографическим количественным фазовым анализом (РКФА) на дифрактометре «X’Pert PRO MPD». Электронно-зондовые исследования выполнены на микроанализаторе «Jeol JXA-8100», позволяющем получить химический состав по данным рентгеноспектрального микроанализа (РСМА), провести анализ образцов в обратнорассеянных электронах (ОРЭ). Содержание кислорода рассчитывалось по стехиометрии.

Результаты

По данным РКФА септарии состоят (мас.%): кварц — 38, гётит — 16, хлорит (шамозит) — 28, каолинит — 6, сидерит — 5, доломит — 4, кальцит — 1, пирит, цеолит, апатит, гидрослюда менее 1. Минеральный состав существенно отличается от изученных ранее септарий [5—8]. В септариях Марокко практически отсутствует кальцит — основной минерал септарий других объектов, при высоких содержаниях гётита, хлорита, каолинита, сидерита и доломита. По минеральному составу марокканские септарии можно отнести к хлорит-гётит-кварцевому алевролиту.

В химическом составе септарий (табл. 1) отметим низкие содержания S, указывающие на незначительное присутствие пирита, повышенные содержания P₂O связанны с апатитом и TiО₂ — с минералами титана. Из элементов-примесей фиксируются в интервале 0,01—0,05 мас.%: Zn, Sr, Ba; в интервале 0,001—0,01 мас.%: Cr, V, Ni, Cu, Rb, Zr, Y, Pb (табл. 2). Отметим низкие содержания радиоактивных и канцерогенных элементов.

Размер септарий преимущественно от 2 до 6 см, что позволяет использовать в ювелирных изделиях их полный срез (рис. 1А, В). Септарии — плотная порода, трудно раскалывающаяся, с раковистым изломом. Цветовая гамма септарий находится в широком диапазоне (рис. 1). Прожилки от белого до коричневатого цвета. Их ширина от нитевидных до 6 мм. Количество прожилков в септариях существенно меняется, а их рисунок не повторяется. Основной объем прожилков непрозрачен, тонкие и окончания крупных — полупрозрачны, бесцветны. Как правило, крупные прожилки белого цвета имеют по контактам прерывистый тонкий, около 0,1 мм, более светлый слой (рис. 1С). Прожилки белого цвета, плотные, с небольшим количеством мелких пор, коричневато-белые, насыщены порами и пустотами выщелачивания, что указывает на их неустойчивость. В прожилках наблюдается редкая вкрапленность кристалликов пирита, кубического габитуса размером до 1 мм. Часть кристаллов пирита замещена гётитом с сохранением исходной формы.

Основная часть породы септарий равномерно тонкозернистая, черного, серого, серо-коричневого, красновато-коричневого цвета, текстура массивная (рис. 1С). Черный цвет характерен для центральных частей септарий, коричневый — для периферийных. Красновато-коричневые цвета проявлены в виде пятен по периферии септарий. Текстура септарий зонально-концентрическая. Белые прожилки сложного рисунка эффектно выглядят на черном фоне с коричневым обрамлением.

В прозрачных шлифах (рис. 2В) и ОРЭ (рис. 3А) отчетливо проявлена зональность прожилков. Их центральные части выполнены доломитом. Кристаллы изометричной формы размером 0,01—0,15 мм. Характерны блоки размером до 0,6 мм с близкой ориентировкой кристаллов. При выклинивании прожилка уменьшается и размер кристаллов.

В прожилке установлено выделение доломита с четким прямоугольным контуром более светлого серого цвета в ОРЭ, размером 280 мкм (рис. 3А). Выделение содержит микропоры и включения кальцита. В выделении доломита фиксируются пониженные содержания Mg и повышены Mn. Можно предположить, что данное выделение представляет псевдоморфозу доломита по более раннему кальциту, что подтверждается его присутствием в виде включений размером до 20 мкм. Включения кальцита изометричной формы со сложным, часто нечетким контуром. Аналогичные включения фиксируются и в других частях септарии в ассоциации с хлоритом, кварцем и пиритом (рис. 3В).

Краевые зоны прожилков шириной около 0,15 мм выполнены хлоритом. Контакты с доломитом неровные зубчатые, с алевролитом более четкие, мелкозубчатые (рис. 2В, 3А, В). Тонкие и выклинивающиеся части более крупных прожилков выполнены только хлоритом. Размер кристаллов тонкодисперсный. В ОРЭ хлорит выделяется на фоне доломита светло-серой окраской. На одних участках хлорит образует однородную сплошную массу, на других присутствует в виде микронной вкрапленности.

В прожилках септарии на контакте хлорита и доломита присутствуют кварц и сидерит (3В). Отдельные выделения кварца от 5 до 50 мкм. На многих участках они образуют протяженные полупрозрачные зоны. Контакты кварца с доломитом и хлоритом неровные, сложной формы. Наблюдаются многочисленные включения этих минералов и в кварце, что указывает на его более позднее образование. Выделения сидерита размером 1—15 мкм, более крупные имеют сложный, неровный контур.

Основная часть септарии образована тонкодисперсным полиминеральным агрегатом с микролепидогранобластовой структурой. Краевые части шириной 2 мм темного цвета (рис. 2А, D) с узкой более светлой зоной шириной около 0,4 мм. Центральные части септарии более светлые (рис. 2A, C). В тонкодисперсном агрегате присутствуют более крупные светлые включения изометричной и удлиненной формы размером от 0,01 до 0,08 мм по удлинению. Такие включения неоднородны и состоят из более мелких кристаллов (рис. 2C). В алевролите встречаются мелкие минерализованные раковины фоссилий размером 0,06 мм (рис. 2C). Темные зоны септарии в большей степени насыщены гётитом, который и определяет их цвет. Темные фрагменты округлой формы размером около 1 мм присутствуют и в более светлой внутренней части септарии (рис. 2A).

Центральная неизмененная часть септарии образована тонкодисперсными выделениями кварца, хлорита, каолинита, сидерита с включениями, гётита, апатита, пирита, лейкоксена (рис. 3C, 4). Кварц широко представлен в септарии (рис. 4). Он присутствует в виде включений изометричной формы со сложными неровными контурами, размером от 1 до 30 мкм. Кварц образует тесные срастания с хлоритом, сидеритом, гётитом, апатитом. Наряду с кристаллическим, присутствуют выделения и не раскристаллизованного кварца. Сидерит присутствует также в виде мелких — 1—15 мкм включений в центральных частях септарии в срастании с хлоритом, кварцем, гётитом (рис. 4). Сидерит не фиксируется в периферийных зонах конкреции с повышенным содержанием гётита.

Апатит присутствует в небольшом количестве в виде дисперсных включений размером 3—10 мкм (рис. 3С) в тесном срастании с хлоритом. В септарии присутствуют редкие включения лейкоксена, связанные с исходным терригенным морским осадком. Размер зафиксированных включений 5—10 мкм (рис. 3С).

В заметных количествах в септарии присутствуют включения пирита (рис. 4В, С) в ассоциации с доломитом, кварцем, хлоритом, сидеритом, гётитом. Пирит фиксируется как в прожилках, так и в основной породе септарии. Размер выделений — от микронных до 100 мкм. Дисперсные выделения пирита имеют глобулярную форму, более крупные приобретают кубический габитус (рис. 4В). Как правило, пирит присутствует в виде скоплений отдельных кристаллов. Пирит неустойчив и замещается гётитом в зоне окисления. Поэтому в периферийных измененных частях септарии он редок. Наблюдается разрушение относительно крупных, около 120 мкм, кристаллов пирита с образованием хлорита в ассоциации с кварцем и сидеритом (рис. 4С). С другой стороны, идет образование скоплений размером до 10 мкм, состоящих из микронных и менее глобулярных кристаллов пирита, связанных с жизнедеятельностью бактерий. Включения гётита в неизмененных частях септарий немногочисленны, имеют дисперсную размерность и развиваются преимущественно по пириту.

Внешняя измененная зона септарии состоит их дисперсных срастаний кальцита, хлорита, кварца, гетита (рис. 5). В этой зоне также зафиксированы включения пирита, барита, апатита, микроклина, цеолитов. Выделения кальцита, хлорита, кварца, апатита, аналогичны неизмененной части септарии. Включения пирита немногочисленны, имеют дисперсную размерность. Выделения гётита в периферийной зоне септарии многочисленны и фиксируются в тесном срастании с хлоритом, кварцем. Гётит замещает пирит, сидерит, хлорит и определяет коричневые цвета септарии.

Зафиксированы единичные выделения барита размером 1—10 мкм в ассоциации с хлоритом, кальцитом и кварцем (рис. 5В). В единичном случае зафиксирован микроклин размером около 10 мкм в ассоциации с хлоритом, гётитом, кварцем (рис. 5С). По данным РКФА, в септарии присутствуют следы цеолитов и гидрослюда. Цеолит зафиксирован во внешней зоне септарии в ассоциации с хлоритом, гётитом, кварцем (рис. 5С). Выделение цеолита изометричной формы размером около 12 мкм подвергается коррозии. Гидрослюды зафиксированы в ассоциации с кварцем, гётитом, хлоритом (рис. 5А). Размер выделения около 5 мкм.

Изучение химического состава минералов, образующих септарию, по данным РСМА, позволило сделать следующие выводы. Доломит содержит в среднем (мас.%): Mg — 6,69, Mn — 1,84, Fe — 8,08, Ca — 19,92 и O — 15,96 при больших колебаниях значений. В отдельных спектрах фиксируются содержания (мас.%): Na — до 0,24, Si — до 7,97, Al — до 0,21, P — до 1,17 и Sr — до 0,17. Значительное количество элементов и колебание их содержаний связано с попаданием в спектры различных минералов, установленных в септарии. Характерной особенностью доломита в септарии Марокко являются высокие содержания железа.

Из элементов-примесей в кальците фиксируются в среднем (мас.%): Mg — 0,34, Mn — 2,89, Fe — 2,26. В отдельных спектрах фиксируются содержания (мас.%): Al — до 0,91, Si — до 17,02, P — до 0,20, S — до 0,48, К — до 0,15 и Na — до 0,20. Существенно колеблются и содержания Са и О. Значительные колебания содержаний и присутствие большого числа нехарактерных элементов связаны с микровключениями хлорита, кварца, пирита, апатита. По химическому составу кальцит, расположенный в прожилках и остальной части септарии, близок.

Хлорит относится к железистой разновидности — шамозиту. Основные элементы, присутствующие во всех спектрах (мас.%): Mg — от 2,20 до 5,34, Al — от 0,54 до 16,06, Si — от 6,86 до 25,01, Fe — от 13,52 до 28,19 и О — от 22,52 до 43,34. В ряде спектров фиксируется содержание (мас.%): Na — до 0,34, K — до 0,32, Mn — до 1,56, Ca — до 16,81, а также P — до 1,02, Ti — до 0,61, Sr — до 0,52, S — до 1,06, Zn — до 0,26, Ва — до 0,27. Повышенное содержание Са связано с доломитом и кальцитом, Р — с апатитом, Si — с кварцем, S и Fe — с пиритом, Fe — с сидеритом, Ва — с баритом, Ti — с лейкоксеном, также установленными в септарии. Шамозит относится к низкотемпературным минералам и образуется в обстановке низкого окислительно-восстановительного потенциала, ассоциирует с сидеритом и сульфидами железа [2]. Значительная часть шамозита замещена каолинитом, составляющим, по данным РКФА, 6 мас.%.

В сидерите фиксируются устойчивые содержания в среднем (мас. %): Mg — 4,11, Mn — 1,83, Ca — 1,29, Fe — 33,71 и О — 16,37. В отдельных спектрах фиксируются также содержания (мас.%): Si — до 12,98, Na — до 0,66, P — до 0,28, Sr — 0,23, Al — до 0,94, K — до 0,52, Ti — до 0,16, Zn — до 0,19, V — до 0,13. Элементный состав спектров указывает на тесное срастание сидерита с кварцем, хлоритом, гётитом. Присутствуют микровключения апатита, лейкоксена.

В гётите содержания Fe изменяются от 39,91 до 53,70 мас.%, О — от 17,93 до 26,28 мас.%, что связано с попаданием в спектр кварца, хлорита и ряда других минералов. На это указывает присутствие в спектрах содержаний (мас.%): Mg — до 3,28, Ca — до 1,58, Mn — до 2,07, Al — до 6,71, Si — до 9,18, P — до 0,28, К — до 0,56, Na — до 0,55, Ti — до 0,43, Zn — до 0,23, Ni — до 0,15, Sr — до 0,08 и S — до 0,09. По данным РКФА, гидроксиды железа кристаллические.

Из элементов-примесей в пирите в отдельных спектрах фиксируются содержания (мас.%): As — до 0,49, Ni — до 0,16. В спектрах присутствуют также содержания (мас.%): Al — до 7,50, Si — до 6,91, Mg — до 2,20, P — до 0,13, K — до 0,11, Ca — до 0,35, O — до 46,84, что указывает на срастание пирита с хлоритом, кварцем, доломитом, сидеритом и, возможно, апатитом. Наряду с высокими содержаниями Р, Са, О, в апатите фиксируются и высокие содержания Mg, Si, Mn и Fe, и повышенные Na, K, связанные с микровключениями хлорита. По данным РСМА, апатит относится к гидроксиапатиту.

На тесное срастание кварца с другими минералами указывают содержания (мас.%): Na — до 0,98, K — до 1,30, Mg — до 1,21, Al — до 4,15, P — до 2,11, S — до 0,09, Ca — до 6,81, Mn — до 0,28 и Fe — до 9,07. В гидрослюде помимо высоких содержаний (мас.%): Al — 13,12, Si — 19,85, O — 38,79 фиксируются содержания Mg — 0,85, K — 8,04, Ca — 0,08, Ti — 0,19, Fe — 7,34 и Ва — 0,36, что позволяет отнести ее к железистой разновидности — глаукониту, характерному минералу морского осадка. Он является типичным седиментогенным минералом мелководных бассейнов, образующимся при незначительном изменении окислительно-восстановительного потенциала в мобильных водах [2].

В лейкоксене, помимо высоких содержаний Ti и O, фиксируются содержания (мас.%): Mg — до 0,13, Al — до 1,78, Si — до 2,50, K — до 0,08, Ca — до 0,62, V — до 0,48 и Fe — до 1,16, что связано c попаданием в спектр хлорита, кварца. В выделении микроклина фиксируются, помимо высоких содержаний (мас.%): Al — 18,05, Si — 23,04, K — 8,20 и O — 45,55, повышенные Fe — 2,35, Na — 0,36, Mg — 0,86, Ti — 0,32 и Ва — 0,43. В барите, помимо высоких содержаний (мас.%): S — 13,80, Ba — 43,78 и O — 31,54, фиксируются повышенные Sr — 5,47, Fe — 3,48, а также Mg — 0,29, Al — 0,03, Si — 0,77, Ca — 0,44, указывающие на тесное срастание с кальцитом, хлоритом и кварцем. В цеолите фиксируются содержания (мас.%): высокие Al — 20,30, Si — 23,12, O — 46,47, повышенные Na — 3,08, K — 1,93, Fe — 1.65 и низкие Mg — 0,21.

Заключение

Септарии Марокко содержат прожилки, выполненные преимущественно доломитом, кварцем, хлоритом с включениями сидерита, кальцита и пирита. Основная порода состоит из кварца, хлорита, каолинита, гётита, кальцита, сидерита с включениями апатита, гидрослюд, микроклина, цеолитов, пирита, лейкоксена, барита дисперсной размерности. По минеральному составу септарии можно отнести к хлорит-гётит-кварцевому алевролиту с микролепидогранобластовой структурой. Их минеральный состав существенно отличается от септарий других регионов мира и связан с региональным низкотемпературным метаморфизмом, в результате которого образовались хлорит, кварц, доломит и цеолиты. Эти минералы частично заместили кальцит, образованный на первом этапе формирования конкреций. В экзогенный этап при выводе септарий в приповерхностные горизонты образовались каолинит и гётит.

По декоративным и технологическим характеристикам септарии Марокко востребованы на мировом рынке в качестве небольших интерьерных образцов и вставок для ювелирных изделий. Небольшие размеры септарий не позволяют использовать их для изготовления сувенирной продукции.

ВКЛАД АВТОРА / AUTHOR CONTRIBUTIONS

Петроченков Д.А. — внес вклад в разработку концепции статьи, подготовил текст статьи, окончательно утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Dmitry A. Petrochenkov — contributed to the development of the concept of the article, prepared the text of the article, finally approved the published version of the article and agreed to take responsibility for all aspects of the work.