Размещено на http://www.allbest.ru/

33

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Работа посвящена изучению минерального состава и типоморфных особенностей строительного материала мегалитических построек бронзового века, определению принадлежности песчаников, слагающих дольмены, местным источникам пород. Материал для работы был отобран в ходе археологической экспедиции, которой были исследованы несколько групп и несколько отдельно стоящих дольменов на северо-западе Большого Кавказа, район пос. Лазаревское (Краснодарский край, Сев. Кавказ), долина р. Аше и Псезуапсе.

Первая группа располагалась в верховьях р. Наужи (хребет Хунагет) и относилась к мегалитам группы Калежтам, что выше аула Калеж (бывший Красноалександровский - 2). Дольмены стоят на поляне, на высоте порядка 200 м. (высота хребта 500 м) на одной линии, многие погружены в курганные насыпи, большинство дольменов разрушено. Дольмены используют разные конструктивные решения (плиточные и корытообразные постройки). На краю мегалитической группы - менгир - стела с рельефным изображением, одинаковым на обеих сторонах менгира.

Вторая группа дольменов располагается на гребне хребта Нихетх (632 м) на водоразделе бассейнов рек Псезуапсе и Аше. Она представляет собой группу из 6 дольменов, два - с пробками. 5 дольменов стоят в ряд, один - чуть ниже. Напротив одного дольмена - каменная чаша.

Западнее располагаются два плиточных составных дольмена, стоящие на курганных насыпях.

Актуальность этого исследования объясняется существующей проблемой диагностики строительного камня, используемого в памятниках культуры, проблема является значимой для консервации и реставрации памятников архитектуры.

1. Определение, локализация и расположение

Дольмены (бретонского tol - стол, men - камень) - мегалитические погребальные сооружения из камня, которые представляют собой четыре вертикально поставленные плиты, перекрытые пятой - крышей. В поперечной плите проделано отверстие. Эта сторона является его передней частью и отделана гораздо более тщательно. В плане и продольно-поперечном сечении дольмен имеет форму трапеции. Покровная плита всегда поката в сторону задней части дольмена. Они могли быть как отдельно стоящими сооружениями, так и входить в состав дольменных групп.

Дольмены являются одним из наиболее интересных и в то же время весьма загадочных видов археологических памятников. Диапазон бытования построек необычайно широк. В одних областях Евразии они появились ещё на неолитической ступени развития общества, а в других лишь в раннежелезном веке. Но особенно интенсивное развитие их строительство получило в эпоху бронзы.

В настоящее время дольменные постройки привлекают все большее внимание историков, которых занимают вопросы, например, об этнической принадлежности дольменов или относительной хронологии их отдельных категорий, а с геологической точки зрения о них почти ничего не известно. Например, непонятно откуда брался строительный материал для сооружений, действительно ли это местный камень и какую информацию о генезисе он несет?

Дольмены на Западном Кавказе большей частью образуют группы с небольшим количеством сооружений (по 10-12), но известны и целые дольменные поля. Основные территории, которые занимают дольменные памятники, приходятся на горно-лесные и приморские районы и всегда приурочены к долинам рек. Известно, что наиболее легкие тропы издавна использовались пастухами и схема пастушеских троп, изученная и зарисованная этнографом Ц.Н. Бжания, хорошо совмещается с картой распространения дольменных построек. На территории Краснодарского края с обеих сторон причерноморской части хребта, там, где имеются легкие перевалы через хребет, всегда встречаются дольмены. [1]

Оси дольменов всегда перпендикулярны линии хребтов.

Рельеф местности сложно расчлененный, представлен горными хребтами высотой 500-900 м.

2. Краткая географическая информация

Рельеф. Территория Северного Кавказа представляет собой хребты и разделяющие их межгорные депрессии. Главный хребет это кулисообразно расположенные горные. Здесь получили развитие складчатые хребты, сложенные фациями верхней юры (J₁), мела (K) и, отчасти, палеогена. Невысокие возвышенности чередуются с понижениями рельефа.

Северный склон Большого Кавказа характеризуется очень глубоким (в осевой части до 1500-2000 м) и сложным расчленением. Вследствие этого, за исключением западной сильно залесенной части, отличается хорошей обнаженностью.

Гидрография. Речная система Северного Кавказа принадлежит бассейнам Азовского и Каспийского морей и частично бассейну Черного моря. К бассейну Черного моря относятся короткие горные реки юго-западных склонов Кавказского хребта: Пшада, Туапсе, Сочи, Мзымта, Псоу. Наиболее крупная и полноводная река района - Мзымта - частично питается ледниковыми водами. Густота речной сети 1 км/км², что обуславливается большим количеством атмосферных осадков и малой испаряемостью.

Климат. Климат Кавказа определяется влиянием Черного и Каспийского морей. На равнинах преобладает климат сухих степей, в высокогорных областях - нивальный, на Черноморском побережье - субтропический. Осадки носят ливневый характер и могут достигать 90 мм в сутки, на Черноморских равнинах 100-1235, в горах 140-222 мм/сутки. Климат также определяется циркуляцией атмосферы и условиями рельефа.

В горных долинах устойчивы горно-долинные ветры, средняя месячная скорость ветров 2-4 м/сек, максимальная 20-26 м/сек. Выпадение осадков связано с происхождением циклонов и фронтов, существенное значение имеют конвекционные осадки. Наветренные склоны получают больше осадков, чем подветренные.

Снежный покров в среднем сохраняется в течение 8-16 дней при высоте 5-8 см.

Оледенение. Кавказ - один из значительных районов современного оледенения. Наибольшим развитием ледников характеризуются северные склоны хребта. Эти ледники находятся в стадии отступания, которые осложнены периодами наступания в некоторых районах. Отступание сопровождается расчленением крупных массивов льда на мелкие ледники с увеличение высоты снеговой линии. С конца XIX века оледенение в целом сократилось на 16,5%, в восточном Кавказе на 33,5%, в Центральном на 12,5%, в западном увеличилось на 6,5%. Снеговая линия начинается с отметки 2744 метра до 3800 метров и выше.

Почвы и растительность. Большая часть склонов Кавказского хребта принадлежит лесному поясу с дубовыми, каштановыми, грабовыми и буковыми лесами, сменяющихся на верхнем уровне пихтовыми лесами и сосняками на скальных участках. На верхних уровнях горные леса переходят в субальпийские луга. Выше 3000-3500 метров и на скалах распространены лишайники и мхи. На Черноморском побережье - субтропическая растительность: лианы, вечнозеленые кустарники.

3. Геологическое описание района

Стратиграфия

В течение юрского периода на территории Северного Кавказа преобладал морской режим. В ранней средней юре поступление терригенного материала в морской бассейн Северного Кавказа было значительным. Можно отметить три максимума в распространении юрского моря на данной территории. Характерной особенностью пород верхней юры является сравнительное постоянство основных черт состава выделенных стратиграфических подразделений. В конце средней и во второй половине поздней юры имели место поднятия, вызвавшие на значительных площадях перерыв осадконакопления или изменение состава осадков.

В это же время, в отдельных участках наблюдаются местные особенности, отражающие условия осадконакопления. Верхнеюрские отложения залегают довольно спокойно, имея, как правило, моноклинальное падение. В северной части южного склона юрские отложения характеризуются отчетливой ритмичностью и максимальными мощностями.

Отложения меловой системы разнообразны. Наряду с широко распространенным платформенным комплексом они представлены геосинклинальными образованиями; почти полные разрезы сменяются разрезами, содержащими большое количество стратиграфических несогласий, а мощности, измеряемые в одних районах первыми сотнями и даже десятками метров, в других достигают нескольких километров.

Территория Северо-Западного Кавказа сильно дислоцирована в отличается послемеловое время. Большую часть этой территории занимают геосинклинальные прогибы с накоплением карбонатного флиша мощностью до 3000-4000 м. В Лазаревском районе мощность южного флишевого прогиба сокращается до 2000 м, а еще далее к юго-востоку до 1000 м и менее.

На протяжении раннемеловой эпохи прослеживается последовательное расширение трансгрессии моря. В позднемеловую эпоху трансгрессия достигла максимума, а в конце этой эпохи отмечается регрессия, фиксируемая несогласиями в верхах мела. В целом, в меловом периоде трансгрессии распространялись с юга на север, а регрессии в обратном направлении.

Магматизм

Магматическая деятельность на Северном Кавказе проявлялась на протяжении всей его геологической истории, в течение который сформировались многочисленные и разнообразные по составу и возрасту породы. Для протерозойских эффузивов характерна значительная степень метаморфизма, неодинаковая для различных структурно-формационных зон.

Палеозойский магматизм распадается на три главных этапа: раннепалеозойский, среднепалеозойский и позднепалеозойский.

К раннепалеозойским магматическим образованиям условно относятся гипербазитовые и плагиогранитные интрузии. Обоснованием для определения возраста этой группы пород являются данные радиогеохронометрии. Среднепалеозойские образования девонских интрузий пока установлены в зоне Передового хребта, где они распространены весьма значительно и образуют мощную до 2000 м толщу. В позднем палеозое проходит орогенный этап развития.

Следующий этап магматизма на территории Северного Кавказа начинается с ранней юры. Существовавшие в ранней и средней юре в Осевой зоне эвгеосинклинальные условия привели к формированию спилит-кератофировой формации тел кварцевых кератофиров, диабазов и диабазовых порфиритов. В меловую эпоху проявления магматической деятельности представлены гипабиссальными и субвулканическими телами натровых порфиритов и габброидов повышенной щелочности. В кайнозое в связи с общим поднятием территории, по-видимому, к местам сочленения продольных разрывов приурочены центры магматической деятельности. Завершается магматическая деятельность извержениями Эльбруса и Казбека.

Тектоника

Cеверо-западный участок Предкавказской платформы (плиты) по возрасту фундамента (AR-PR₁) относится к древней русской платформе, образуя юго-восточное погружение Украинского щита, известное под названием Ростовского выступа. Остальная площадь плиты обладает разнородным, но, в общем, более молодым фундаментом, время общей консолидации которого в основном относится к концу палеозоя - началу мезозоя, т.е. является позднегерцинским - раннекиммерийским. Эта молодая плита образует южное обрамление Русской платформы и продолжается через Азовское море на восток в Закаспий. Она известна под названием Скифской.

Осевым поднятием Центрального Кавказа является горст-антиклинорий Главного хребта - зона преимущественного развития древних метаморфических толщ, претерпевших интенсивную гранитизацию в среднем и позднем палеозое.

Разделение территории северного Кавказа на платформенную и геосинклинальную области четко отражается в материалах геофизических исследований.

На исследуемой территории фундамент представлен Пшекиш-Бамбакским грабен-синклинорием с интрузивами PZ₂₊₃.

Структура осадочного чехла по сравнению с фундаментом относительно проста. Степень дислоцированности и характер осадков позволяют выделить в нем два структурных яруса: нижний, сложенный нижне- и среднеюрскими отложениями, осложненными пологими брахискладками и разрывными нарушениями, и верхний, включающий осадки верхней юры, мела и палеогена и залегающий на нижнем с угловым несогласием. Осадки характеризуются резкой изменчивостью фаций и большим изменением мощностей всех горизонтов разреза. Мощность нижне- и среднеюрских отложений не превышает 1200-1300 м.

4. Описание дольменных групп

В ходе полевых работ были обнаружены две дольменные группы.

1. Дольменная группа Калежтам.

Первая из них, именуемая Калежтам, располагалась на г. Хунагет, хребет Пхаздактхаку, что выше аула Калеж на высоте 200 м. Она состоит из 10 мегалитических построек. Целыми (сохранность более 80%) оказались лишь 6. Остальные были обнаружены в разваленном состоянии в виде груды плит, и причислены к дольменам по сохранившимся на плитах признакам: пазы для более прочного соединения, округлые хорошо обработанные отверстия в плитах, тщательно подшлифованные края плит, наличие «пробки». Местность, на которой располагается группа, представляет пологий уступ в горе, протяженностью не менее 600 м, (причем, приблизительно на 200 м из них располагаются дольмены), шириной не менее 210 м. Расстояние между постройками от 0,5 до 50 м.

Оси почти всех дольменов перпендикулярны к линии хребта.

Два из десяти дольменов возведены на расстоянии 200-250 м от других.

Дольмены располагаются в яблоневом саду, здесь ранее располагалось 23 дольменных постройки, они были снесены при насаждении сада. Этот факт подтверждают «лишние» плиты у дольменов (вместо обычных пяти в случае плиточного мегалита) или одиночные, лежащие близ склона горы.

На краю мегалитической группы расположен менгир - стела высотой ~1,5 м. Стела с абстрактным изображением на обеих сторонах.

У дольменов, расположенных в восточной части сада, обнаружена кладка высотой ~1 м. и протяженностью ~5 м, сложенная из кирпичеобразных блоков песчаника.

Принадлежность кладки и менгира к мегалитической культуре не стопроцентная, но стиль близок.

За пределами сада, на высоте 430 м обнаружена груда каменных плит без каких-либо признаков принадлежности к мегалиту (без пазов, отверстия, тщательно скругленных и обработанных блоков), но найдена дольменная пробка, что позволило сделать предположение о существовании там одиночного дольмена.

Все дольмены - целые и разрушенные - стоят на курганах из песчаного щебня - искусственных насыпях.

Для определения строительного камня построек и определения принадлежности его к данному массиву пород, был отобран ряд образцов из коренных выходов на склонах горы и непосредственно из стенок дольменов.

Обнажение представляет собой выход коренных пород (Аз падения 330, Аз простирания 280). Разрез сложен пластами песчаника мощностью 4-22 см, которые переслаиваются глинистой темно-серой породой мощностью 0,5-2 см Коренной выход завален осыпью, материал осыпи - мелкие обломки песчаника и земля. Длина осыпи ~10 м, высота ~8 м.

2. Дольменная группа Нихетх.

Вторая мегалитическая группа, названная Нихетх, располагается в 5-6 км восточнее на хребте Нихетх на высоте 632 м. Она состоит из 6 мегалитов, стоящих рядом друг с другом и трех, расположенных западнее.

Дольмены располагаются вдоль лесовозной дороги. 5 из 6 стоят в ряд на расстоянии ~ 1 м друг от друга, один - чуть ниже. Сохранность мегалитов высокая: 2 абсолютно целые с пробками, другие имеют от 1 до 4 вертикально стоящих плит. Один из дольменов без отверстия, что не свойственно для построек. Отверстия дольменов обращены на запад (азимуты ориентации отверстий четырех дольменов 263°, 270°, 270°, 276°).

Оси дольменов перпендикулярны линии хребта.

Перед фасадом одного из них располагается каменная чаша диаметром ~30 см и высотой 25-30 см, по поводу его функциональности можно предположить, что он мог служить и ступкой для дробления руды. В настоящее время за объектом закрепилось название «жертвенник».

Группа дольменов Нихетх - 2.

Из трех дольменов, расположенных западнее, один находится в полуразрушенном состоянии, но, тем не менее, все 5 плит (целых или частично обколотых) составляют единую конструкцию, другие два разрушены и представляют собой груду плит. Все дольмены располагаются на курганных насыпях, иногда они зарыты до верхней горизонтальной плиты - крыши.

Рядом с постройками находятся две кладки, представляющие собой концентрические линии из кирпичеподобных кусков песчаника. Одна из кладок состоит из трех линий, другая из двух (высота до 30 см) Они также расположены на насыпях. Их назначение неизвестно.

По расположению мегалитических построек можно предположить, что в эпоху бронзового века, при отсутствии леса, строители дольменов воздвигли их таким образом, чтобы они стояли на открытой местности и хорошо обозревались. Но при таком расположении они сильно подвержены процессам выветривания - процессу разрушения минералов и пород под воздействием физических, механических и биологических факторов.

Физическое выветривание происходит под воздействием изменения температуры, замерзания и оттаивания воды в трещинах, испарение приводит к дезинтеграции пород и минералов. Химическое выветривание происходит под воздействием воды, кислорода и углекислоты воздуха, велика роль живых существ, особенно микроорганизмов. Например, полевые шпаты и слюды превращаются в гидрослюды и каолинит.

Процессы физического и химического выветривания происходят одновременно, и взаимосвязаны, но в зависимости от физико-географических условий преобладает тот или иной тип выветривания.

Таблица 1. Размеры и вес некоторых дольменных плит (размеры указаны с учетом современных обколов).

Название группы, № дольмена		Размер плиты, дм	Вес, кг
Калежтам Дольмен - 3	Передняя плита	21,4*16,2*1,4	1213,4
Дольмен - 6	«Козырек» верхняя плита левая плита правая плита передняя плита	23,4*7,6*1,5 23,7*12,9*1,2 19,3*17,7*1,3 19,3*17,8*1,3 18,6*15,7*1,1	666,9 917,2 1110,2 1116,5 803,0
Дольмен - 4	передняя плита левая плита правая плита нижняя плита	11,6*14,5*1,2 11,8*14,5*1,3 12,3*14,7*1,2 10,4*15,0*1,1	504,6 556,1 542,4 429,0
Дольмен - 7	верхняя плита левая плита правая плита	17,1*9,6*2,4 19,2*11,9*2,2 18,9*10,1*2,0	985,0 1156,6 954,5
Нихетх Дольмен - 1	верхняя плита левая плита правая плита передняя плита	13,2*10,2*1,8 15,3*10,7*1,9 15,3*10,4*2,0 15,3*8,8*1,9	605,9 777,6 795,6 639,5
Дольмен - 2	верхняя плита левая плита правая плита передняя плита	12,5*12,7*1,7 15,4*11,1*1,5 14,8*10,9*2,8 11,1*11,4*1,3	674,7 641,0 1129,2 411,3
Дольмен - 3	левая плита правая плита передняя плита задняя плита	16,4*9,7*1,0 15,8*9,5*1,2 10,1*9,5*1,2 10,4*8,5*1,4	397,7 450,3 287,9 309,4
Дольмен - 5	левая плита правая плита передняя плита задняя плита	9,0*10,0*1,1 9,2*10,2*0,8 9,0*8,8*0,8 8,9*10,8*1,1	247,5 187,7 158,4 264,3
Дольмен - 6	левая плита правая плита передняя плита	8,5*7,8*1,2 8,0*6,6*1,2 15,0*7,4*1,1	183,6 158,4 305,3
Нихетх - 2 Дольмен - 1	верхняя плита левая плита передняя плита	17,6*16,7*1,4 13,1*9,3*1,5 16,9*9,9*1,3	1028,7 456,9 543,8

Если принимать во внимание вес и размеры плит, как фактор, влияющий на расстояние их транспортировки, то исходя из табличных данных, можно предположить, что плиты песчаника не доставлялись из каких-либо других мест. Это было очень трудоемко, а поблизости находился подобный материал. Хотя в истории имеют место случаи, когда строительный материал привозился за сотни километров.

В случае группы Калежтам можно предположить, что древние люди разобрали часть горы на блоки, так и образовался уступ, а из полученных плит, после соответствующей обработки, соорудили дольмены.

В случае группы Нихетх, вероятно, также на блоки была разобрана часть хребта, а условия залегания позволяют это сделать (Аз 7° В), если не принимать во внимание видимую отдельность. На месте взятия образца из коренного выхода наблюдалась сильная расчлененность песчаника на блоки малых размеров, вызванная эрозией.

Образцы исследованы методами оптической микроскопии, фотолюминесценции, растровой электронной микроскопии и катодолюминесценции.

5. Методика проведения исследования

Таблица 2. Соответствие образцов, шлифов и географических координат дольменов

Для исследования образцов применялись оптические микроскопические исследования и метод фото- и катодолюминесценции.

С помощью микроскопических исследований определялась структурно-текстурные особенности и минеральный состав коренных пород и образцов дольменов. Исследования позволили выявить типоморфные признаки песчаников, предположить причины изменчивости.

Люминесценция позволила решить ряд задач связанных с характером вхождения отдельных примесей и наличие структурных дефектов. В данном случае метод люминесценции применим, т. к. является экспрессным, получаемая информация наглядна, а минералы песчаников однозначно будут давать спектры люминесценции. Катодолюминесценция позволила исследовать внутреннее строение зерен и кристаллов.

6. Описание петрографических шлифов

В процессе микроскопического анализа было изучено 11 шлифов. Их минеральный состав близок: кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз андезинового состава, обломки хлоритизированных глинистых пород, обломки кремнистых пород (предположительно халцедонового состава), мусковит и хлорит, замещающие биотит, реликтовые зерна биотита, а также рудные минералы и единичные зерна глауконита и циркона.

Кварц встречается в виде неправильной формы зерен, окатанных, в разрезе почти изометричных или слегка вытянутых. Средний размер зерен 0.20-0.27 мм, без спайности, наблюдается характерное волнистое погасание, рельеф слабо заметен, показатель преломления больше канадского бальзама. Под микроскопом кварц бесцветен.

Плагиоклаз. Цвета интерференции от белого до серого, заметна спайность по (001). Хорошо видны характерные для этого минерала двойниковые полоски. В шлифах зерна плагиоклаза имеют сечения в виде квадратов и прямоугольников. Зерна правильной формы, слегка окатаны. Рельеф слабый, шагреневая поверхность не заметна.

Калиевый полевой шпат представлен в шлифах вытянутыми зернами неправильной формы, рельеф слабо заметен, очертания зерен отчетливые, показатель преломления меньше канадского бальзама. В шлифах полевой шпат бесцветен, все зерна целиком или частично и стали буроватыми, происходит процесс пелитизации - минерал покрылся мутными глинистыми частицами. У микроклина присутствует микроклиновая решетка - двойники, дающие решетку в скрещенных николях. Двойниковые полосы пересекаются под прямым или косым углом. Цвета интерференции светло-серые, средний размер зерен 0.17-0.20 мм.

Биотит встречается в виде пластинок, табличек, чешуек, спайность совершенная по третьему пинакоиду. В разрезах погасание прямое, цвет бурый. Хорошо проявляется плеохроизм, погасание прямое, биотитовая схема абсорбции. Минерал почти везде замещен мусковитом или хлоритом.

Мусковит. В зернах рельеф слабо заметен, показатель преломления больше, чем у канадского бальзама. В шлифе мусковит в виде листочков и чешуек. Погасание прямое, спайность совершенная по (001). В шлифе совершенно бесцветен, редко чуть желтоватый. В скрещенных николях дает яркую желто-зеленоватую окраску. Мелкочешуйчатый мусковит - серицит встречается в ассоциации с полевыми шпатами, замещая их, цвет серицита желтовато-бурый. В шлифе встречается вместе с пелитовыми продуктами.

Циркон. Очень резкий рельеф и хорошо выделяющиеся границы зерен, резкая шагреневая поверхность характерны для этого минерала. В шлифах обнаруживается в виде округлых окатанных зерен с яркими (синими, зелеными, малиновыми) цветами интерференции второго и третьего порядков. Спайность не наблюдается вследствие малых размеров зерен. В шлифе бесцветный, слегка желтоватый.

Глауконит - минерал, ясно в шлифах окрашенный, образует округлые изометричные агрегаты мелких зернышек. Цвет в шлифе желтовато-зеленый с заметным плеохроизмом. Цвета интерференции высокие.

Хлорит встречается в виде очень мелких чешуек, спайность совершенная по (001) погасание прямое. Без анализатора хлорит - минерал от зеленого до бесцветного. Зеленый хлорит сильно плеохроирует до светлого соломенно-желтого цвета. Биотитовая схема абсорбции. Цвета интерференции тусклые - зеленовато-бурые. В шлифах хлорит замещает биотит.

Рудный минерал непрозрачный в шлифах представлен окатанными изометричными зернышками.

Кремнистые породы в шлифе - окатанные обломки халцедоновых пород. Размер ~ 0.2-0.3 мм. В шлифах бесцветные, мутновато-серые, цвета интерференции также серые.

Глинистые породы представлены окатанными обломками ~0.3 мм. Поскольку минералы этих пород развиваются преимущественно в скытокристаллическом состоянии, то в петрографических шлифах они не различимы. Глинистое вещество имеет показатель преломления немного меньше, чем у канадского бальзама. В зависимости от примесей имеет желтоватую, буроватую и зеленоватую окраску, но бывает и бесцветным. В шлифах чаще зеленый, что объясняется хлоритизацией.

Структура осадочных пород во всех шлифах обломочная, они состоят из обломков кристаллов, реликтовых минералов, обломков мелкозернистых пород. Обломки соединены глинистым железистым цементом. Обломочную структуру характеризуют форма и размеры обломков, структуру цемента - взаимоотношения обломков и цемента, в шлифах - поровый цемент - заполняет промежутки между соприкасающимися друг с другом обломками, и редко пойкилитовый.

По размеру обломков структура относится к псаммитовой (среднеобломочной) с размерами обломков от 0.1 до 2 мм.

Характерная текстура песчаников - слоистая. Она выражается в чередовании слоев с разным количеством цемента. Мощность слоев в шлифах первые миллиметры, чаще встречается массивная текстура.

Процентное содержание минералов было определено путем приблизительного подсчета числа зерен в объективе шлифа.

Шлиф Х-1. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, равномернозернистая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: в основном массивная, тонкая слоистость едва заметна.

Состав:

Кварц 62%

Калиевый полевой шпат 12%

Плагиоклаз №40 (андезин) 5%

Биотит 3%

Обломки глинистой породы 12%

Обломки кремнистой породы 12%

Мусковит по биотиту 1-2%

Глауконит < 1%

Циркон < 1%

Цемент глинистый (доля в шлифе) 8-10%

Шлиф Х-3. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, равномернозернистая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: массивная.

Состав:

Кварц 60%

Калиевый полевой шпат

(в т. ч. микроклин) 10-13%

Плагиоклаз №44 (андезин) 5-7%

Обломки глинистой породы 12-15%

Мусковит по биотиту 5%

Цемент ожелезненный глинистый (доля в шлифе) 15%

Шлиф Х-4. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, равномернозернистая, среднезернистая, более мелкозернистая по сравнению с другими шлифами.

Структура цемента: поровая.

Текстура: слоистая.

Состав:

Кварц 52%

Калиевый полевой шпат 15%

Плагиоклаз №40 (андезин) 10%

Биотит 2-5%

Обломки кремнистой породы 8%

Обломки глинистой породы 10%

Мусковит 2-3%

Хлорит по биотиту 2-5%

Глауконит < 1%

Циркон < 1%

Рудный минерал <1%

Цемент глинистый с окислами железа (доля в шлифе) 25-40%

Шлиф Х-5. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, неравномернозернистая, среднезернистая, более крупнозернистая по сравнению с другими шлифами, отдельные зерна кварца до 1 мм.

Структура цемента: поровая.

Текстура: массивная.

Состав:

Кварц 65%

Калиевый полевой шпат 10-12%

Плагиоклаз №41 (андезин) 5%

Биотит, замещающийся мусковитом 5%

Обломки глинистой породы, хлоритизированные 10%

Обломки кремнистой породы 10%

Цемент глинистый, железистый (доля в шлифе) 25-35%

Шлиф Х-6. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, равномернозернистая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: массивная.

Состав:

Кварц 65%

Калиевый полевой шпат 10%

Плагиоклаз №43 (андезин) 3-5%

Обломки глинистой породы 12%

Обломки кремнистой породы 10%

Мусковит по биотиту 3-5%

Циркон < 1%

Рудный минерал <1%

Цемент глинистый, ожелезненный (доля в шлифе) 10-12%

Шлиф Х-7. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, равномернозернистая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая, пойкилитовая.

Текстура: массивная, слабо слоистая.

Состав:

Кварц 68-70%

Калиевый полевой шпат

(в т.ч. микроклин) 7%

Плагиоклаз №37 (андезин) 7%

Обломки глинистой породы 10%

Обломки кремнистой породы 5%

Мусковит 5%

Рудный минерал < 1%

Цемент железистый (доля в шлифе) 10-12%

Шлиф Х-8. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, равномернозернистая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: массивная.

Состав:

Кварц 58%

Калиевый полевой шпат 20%

Плагиоклаз №46 (андезин) 5%

Биотит хлоритизированный 5%

Обломки глинистой породы 7%

Обломки кремнистой породы 5%

Циркон < 1%

Цемент глинистый (доля в шлифе) 25-27%

Шлиф Н-9. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: массивная.

Состав:

Кварц 70%

Калиевый полевой шпат сильно пелитизированный 10%

Плагиоклаз №40 (андезин) 2%

Обломки глинистой породы 10%

Обломки кремнистой породы 3%

Мусковит по биотиту 3-5%

Циркон < 1%

Цемент глинистый и железистый (доля в шлифе) 25-30%

Шлиф Н-10. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: полосчатая.

Состав:

Кварц 65%

Калиевый полевой шпат пелитизированный 15%

Плагиоклаз №34 (андезин) 5-7%

Обломки глинистой породы 8%

Обломки кремнистой породы 5%

Мусковит по биотиту 2%

Хлорит по биотиту 2%

Циркон < 1%

Рудный минерал < 1%

Цемент железистый, глинистый (доля в шлифе) 25-30%

Шлиф Х-11. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: массивная.

Состав:

Кварц 70%

Калиевый полевой шпат

(в т. ч. микроклин) 8%

Плагиоклаз №46 (андезин) 5%

Обломки глинистой породы 10%

Обломки кремнистой породы 5%

Мусковит 3%

Биотит хлоритизированный 2-3%

Цемент железистый и глинистый (доля в шлифе) 25-30%

Шлиф Н2-12. Олигомиктовый песчаник.

Структура: псаммитовая, среднезернистая.

Структура цемента: поровая.

Текстура: массивная.

Состав:

Кварц 65%

Калиевый полевой шпат пелитизированный 10%

Плагиоклаз №42 (андезин) 5%

Обломки глинистой породы с хлоритом 10%

Обломки кремнистой породы 10%

Мусковит 1%

Цемент железистый, глинистый (доля в шлифе) 20%



Рис. 1. Минеральный состав песчаников (обозначение столбцов соответствует номеру шлифа.)

Таблица 3. Некоторые основные статистики минерального состава пород

	среднее значение	станд. отклонение	коэф. вариации
кварц	63.73	5.48	0.086
калиевый полевой шпат	10.09	5.59	0.554
плагиоклаз	5.80	1.69	0.291
биотит	6.38	4.07	0.638
обл. глин. пород	8.70	2.95	0.339
обл. крем. пород	8.13	2.80	0.344
мусковит	3.00	1.83	0.610
цемент	21.50	8.98	0.418

Результаты, полученные в ходе петрографических исследований, показали, что состав песчаников однородный. Наблюдаются незначительные вариации состава минералов как внутри групп дольменов, так и между группами.

Статистические характеристики помогают пронаблюдать изменчивость песчаников. Содержание кварца в шлифах первой группы меняется от 52 до 72%, во второй от 65 до 72%, стандартное отклонение 5.48, содержание калиевого полевого шпата меняется в пределах от 3 до 10% в первой группе и от 2 до 7% во второй, стандартное отклонение 5.59. Еще одним из наиболее изменчивых признаков является содержание цемента в породе, оно также варьирует в достаточно широких пределах, стандартное отклонение от среднего 8.98.

В целом, состав песчаников группы Нихетх более стабильный, содержания минералов в шлифах постоянны с незначительными отклонениями.

Структурно-текстурные характеристики пород одинаковые - псаммитовый среднезернистый песчаник с поровой структурой цемента и слоистой, слабо полосчатой или массивной текстурой.

Значимых отличий коренных пород от пород дольменов не выявлено. Из этого можно сделать вывод о том, что условия образования песчаников были близкими. 7 Породы, из которых состоят дольмены, были образованы непосредственно на месте настоящего расположения мегалитов, т.е. песчаник местный и строители не доставляли его из других мест.

7. Люминесценция минералов

По определению С.И. Вавилова, люминесценция - избыточное излучение по отношению к равновесному тепловому излучению тела, имеющее длительность свечения, значительно превышающую период световых колебаний (>10 ^-10 с).

Явление люминесценции в самом общем виде можно разложить на три стадии. На первой стадии веществу сообщается некоторый запас энергии, необходимый для возбуждения. При этом, ион, молекула в кристалле или кристалл в целом, поглощая энергию возбуждения, переходят с основного невозбужденного энергетического уровня на возбужденный уровень энергии. Длительность люминесценции характеризуется некоторым отрезком времени, в течение которого происходит миграция возбуждающей энергии и ее преобразование в излучаемый квант света. В продолжение этого времени ион, молекула или кристалл путем безызлучательного перехода изменяют свое энергетическое состояние, что соответствует их переходу с уровня на промежуточный энергетический уровень. Переход иона, молекулы или кристалла с энергетического уровня на основной уровень с испусканием кванта света является третьей стадией люминесценции. Переходы последнего типа называют излучательными. Таким образом, явление люминесцентного свечения заключается в излучательном переходе иона, молекулы в кристалле или кристалла в целом из возбужденного электронного состояния в состояние с меньшей энергией.

Принципиальным отличием люминесцентного свечения от других видов неравновесного свечения (отражение, рассеяние, тормозное излучение) является его длительность - промежуток времени между моментом поглощения возбуждающего кванта энергии и моментом излучения кванта энергии.

Спектры излучения минералов представляют собой серии полос шириной несколько нанометров или полос, симметричных по форме и имеющих ширину несколько десятков нанометров. Их асимметрия является характерным признаком сложности их строения. Она обусловлена, прежде всего, наличием в минерале нескольких центров свечения различного типа, обладающих люминесцентным свечением в близких областях спектра.

В процессе люминесценции далеко не вся поглощаемая веществом энергия преобразуется в энергию излучения. Часть ее, вследствие взаимодействия активаторов с кристаллической решеткой минерала, безызлучательно переходит в тепловую или другие виды энергии.

Наличие дефектов приводит к нарушению распределения электронной плотности по пространству кристаллической решетки минерала.

Кварц

Наиболее распространенными центрами излучения в природных кварцах являются радикальные центры AlO₄^{4 -} (полоса ~ 470 нм) и SiO₄^{3 -} (полоса ~390 нм.) Интенсивность последней возрастает в облученных кристаллах кварца, подвергшихся электронному, высокотемпературному отжигу, ударно-волновому сжатию, и зависит от продолжительности и характера внешних воздействий. Для редких образцов кварца характерно излучение ионов Mn²⁺ и тетраэдрически координированных ионов Fe³⁺.

Лабораторный анализ спектров люминесценции при низких и высоких температурах показал, что максимумы полос люминесценции слабо зависят от температуры и не зависят от способа возбуждения.

Полевые шпаты

В большинстве случаев полевые шпаты плохо люминесцируют. В спектр обычно наблюдаются полосы центров Eu²⁺ в области 400 нм, Fe³⁺ ~750 нм и очень слабые полосы AlO₄^4- При рентгеновском возбуждении спектр возбуждения полевых шпатов значительно усложняется; в УФ области фиксируются полосы излучения ионов Pb²⁺ и Се³⁺ (285 и 330 нм соответственно), в видимой SiO₄^3-(390 нм), AlO₄^{4 -} (470 нм), Mn²⁺ (570 нм), а в ближней инфракрасной - Fe³⁺тетр. (710-750 нм.) Соотношение интенсивности полос зависит от типа полевого шпата и существенно меняется от образца к образцу в пределах одного типа. Наблюдается зависимость интенсивности полос радикальных центров от примесного состава; с увеличением концентрации свинца и, в особенности марганца и железа, интенсивность резко падает, вплоть до полного исчезновения полосы. При высоких содержаниях Fe_тетр наблюдается падение интенсивности полосы излучения ионов Pb²⁺.

Минералы	Центры излучения
Кварц, халцедон	Mn2+, Сr3+, UO2+, [AlO44-], [SiO43-], органика
Полевые шпаты	Mn2+, Fe3+, Pb2+ Eu2+, [AlO44-], [SiO43-], органика

Полевые шпаты различного состава разделяются по интенсивности высвечивания.

В ряде случаев, по цвету свечения можно обнаружить в каменном материале трудно различимые образования, которые могут оказаться неизвестным минералом. По цвету и по спектру люминесценции представляется возможным оценивать тонкие генетические особенности, связанные с захватом минералом определенной примеси. [3]

В качестве источника возбуждения люминесценции применяются газоразрядные лампы, имеющие сплошной спектр или лампы накаливания для видимой и ближней инфракрасной области спектра. Чтобы учесть неравномерность распределения интенсивности возбуждающего излучения по спектру энергии, измерительные установки градуируют с помощью люминофоров, квантовый выход, люминесцентного излучения которых не зависит от энергии возбуждающего излучения. [4]

8. Люминесцентно-спектрометрическое исследование образцов

Для выявления типоморфных особенностей пород использовался фотолюминесцентный метод исследования. Для анализа были отобраны 4 образца - по 2 с каждой дольменной группы. Критерием для выбора образцов послужило их максимальное отличие друг от друга по макроскопическим признакам: цвету, степени измененности, зернистости. Один из образцов каждой пары был от дольмена, другой из коренного выхода.

Эксперимент проводился на образцах №№1 и 6 и на образцах №№9 и 12.

Возбуждение осуществлялось ртутной лампой ДРШ - 250, необходимый спектральный диапазон возбуждения выделялся при помощи светофильтров (300-400 нм. 365, 403, 436, 546, 578 нм), аналитик О.П. Матвеева, СПГГИ (ТУ). Фотолюминесценция (ФЛ) позволила решить ряд задач связанных с характером вхождения отдельных примесей и наличие структурных дефектов. Для каждой из пар образцов намечается сходство в линиях спектров люминесценци. Обнаружена яркая голубая люминесценция при возбуждении в УФ диапазоне. Люминесценция песчаника является неравномерной, люминесцируют мелкие включения в виде точек и штрихов, неравномерно распределенные по объему образца, в то время как большая часть объема не люминесцирует. В спектрах фотолюминесценции всех изученных образцов присутствуют широкие полосы с максимумами 416-418 нм и 435-438 нм и бесструктурный фон в видимой области спектра.

Обнаруженное свечение может быть связано с кислородными центрами в кремне- и алюмокислородных тетраэдрах (AlO₄^4- и SiO₄^3-.) [3]

Спектры фотолюминесценции существенно отличаются друг от друга. Для каждой из пар образцов намечается сходство в линиях спектров люминесценции. Интенсивность люминесценции коренных пород намного меньше, максимумы полос прослеживаются не так явно, как для образцов, отобранных от дольменов.

Соотношение интенсивностей полос существенно меняется от образца к образцу. Поскольку известно, что интенсивность люминесценции при повышении концентрации железа, марганца и свинца (тушители) уменьшается вплоть до полного исчезновения, можно предположить, что валовое содержание этих элементов невелико. Большая интенсивность свечения имеет место в случае сильного взаимодействия электронно-дырочных центров между собой. Одинаковое положение полос люминесценции говорит об однотипности состава центров. Разная величина интенсивности может быть обусловлена неоднородностью песчаников.

Разная величина интенсивности может быть обусловлена принадлежностью образцов к различным слоям.

Описание катодолюминесцентных исследований

Катодолюминесцентная микроскопия (КЛ) позволила исследовать внутреннее строение зерен и кристаллов. Методом КЛ в аншлифе изучен образец, имеющий наибольшую интенсивность фотолюминесценции (электронный микроскоп ABT-55, оборудованный приставкой для КЛ Gatan, спектральный диапазон 185-850 нм, аналитик М.Д. Толкачев, ИГГД РАН).



Рис. 3. Изображение песчаника в отраженных электронах

Электронная микроскопия в отраженных электронах (рис. 3) и качественный анализ рентгеновского спектра показали, что песчаник практически нацело сложен зернами кварца с единичными включениями зерен полевых шпатов.

Полевой шпат люминесцирует слабо вследствие значительного содержания железа, которое подавляет люминесценицию. КМ показала, что некоторые зерна кварца люминесцируют, а другие почти не обладают люминесценцией (рис. 4).

Рис. 4. Катодолюминесценция кварца в песчанике (серое)

Причиной изменчивости интенсивности свечения может быть неравномерное распределение центров люминесценции или примесей-тушителей (Fe²⁺ и др.). Различные зерна кварца могут происходить из разных источников сноса. Индивидуальная история зерен также может влиять на характер люминесценции. На некоторых зернах кварца видны нелюминесцирующие каймы, представляющие собой поздний кварц, который рос в песчанике за счет межзерновых растворов. Таким образом, поздний кварц является сравнительно низкодефектным.

Данные о спектральном составе катодолюминесценции кварца подтверждают факт зонального распределения центров свечения в пределах отдельных зерен. В ходе эксперимента получены спектры от двух участков выбранного зерна (1 - ядро зерна, 2 - край). Спектр в точке 1 (ядро) состоит из одной четко выраженной полосы с максимумом ~620 нм (линейная интенсивность 470 отн. ед.). Возможно, полоса является комбинацией двух или нескольких полос меньшей интенсивности. Спектр в точке 2 (край) обладает двумя отчетливо выраженными максимумами, интенсивность которых значительно ниже (~625 и 576 нм, интенсивность 130 отн. ед.). Кроме того, в отраженных электронах хорошо заметно, что некоторые зерна кварца люминесцируют, а некоторые почти не имеют люминесценции, это может быть обусловлено тем, что свечение может быть связано изменением содержания центров кремне- и алюмокислородных тетраэдров (AlO₄^4- и SiO₄^3-), увеличением содержания тушителей или увеличением содержания дефектов. Также на характер люминесценции может влиять индивидуальная история зерен, центры-активаторы и центры-тушители свечения могут быть неравномерно распределены в объеме зерна. Различные зерна кварца могут иметь различные источники сноса, что также будет влиять на люминесценцию.

На некоторых зернах кварца видны каймы (рис. 5), т.е. минерал рос за счет межзерновых растворов, это поздний малодефектный кварц, т. н. вторичный кварц песчаников.



Рис. 5. Изображение песчаника в ложных цветах с использованием двойного контраста (топографический контраст и катодолюминесценция).

Данные КЛ показали наличие двух типов зерен кварца, которые обладают разной интенсивностью катодолюминесцентного свечения. Она может быть обусловлена разными причинами, заключающимися как в дефектной структуре кристаллов, так и во внешних природных условиях образования кварца.

В дальнейшем планируется продолжить исследование типоморфных свойств песчаников методами:

а) электронно-микрозондового анализа (СПГГИ, ИГГД РАН) - с целью изучения химического состава цемента для определения его устойчивости под воздействием разрушающих факторов окружающей среды;

б) катодолюминесценции (ФТИ РАН) - для изучения спектрального состава излучения и его изменчивости в переделах минеральных зерен (внутреннее строение, каймы обрастания и т.п.);

в) планируется провести исследование потенциала песчаника как материала для датирования археологических объектов (путем сравнения интенсивности интегральной люминесценции с величиной накопленной дозы гамма-излучения) совместно с сотрудниками РИАН.

Заключение

В ходе работы с помощью микроскопических исследований были определены структурно-текстурные особенности и минеральный состав коренных пород и образцов дольменов. Исследования показали, что состав песчаников однородный. Наблюдаются незначительные вариации состава минералов как внутри групп дольменов, так и между группами, но состав песчаников группы Нихетх более стабильный.

Структурно-текстурные характеристики пород одинаковые - псаммитовый среднезернистый песчаник с поровой структурой цемента и слоистой, слабо полосчатой или массивной текстурой.

Значимых отличий коренных пород от пород дольменов не выявлено. Из этого можно сделать вывод о том, что условия образования песчаников были одинаковыми.

Обнаруженное при люминесцентном анализе свечение полевых шпатов может быть связано с кислородными центрами в кремне- и алюмокислородных тетраэдрах (AlO₄^4- и SiO₄^3-.)

Форма полос люминесценции говорит об однотипности состава образцов внутри каждой пары и между парами. Разная величина интенсивности обусловлена принадлежностью образцов к различным слоям.

Данные катодолюминесцентных исследований показали наличие двух типов зерен кварца, которые обладают разной интенсивностью катодолюминесцентного свечения, которая может быть обусловлена разными причинами, заключающимися как в природе кристаллов, так и во внешних природных условиях образования кварца. Породы, из которых состоят дольмены, были образованы непосредственно на месте настоящего расположения мегалитов, т.е. песчаник местный, его не доставляли его из других мест.

В дипломной работе (защита в июне 2006 г.) предполагается продолжить исследование типоморфных признаков песчаников дольменов и коренных пород методами ФЛ, КЛ, микроскопии, проследить характер их изменчивости и интерпретировать ее причины с помощью спектрального анализа. Поставленная задача является немаловажной для сохранения археологических объектов, определения причин изменения строительного материала с целью определения его устойчивости в условиях окружающей среды.

Список литературы

дольмен геологический спектрометрический образец

1. Дольмены. Свидетели древних цивилизаций. Ред. Яковлев В.И. Краснодар. Краснодарское книжное издательство, 2007, 128 с., ил.

2. Геология СССР. Т.IX, Северный Кавказ. Ч. 1, Геологическое описание, Гл.ред. В.Л. Андрещук, «Недра», 1968, стр. 760.

3. Таращан А.Н. Люминесценция минералов, К., «Наук. думка», 2008, 296 с.

4. Современные физические методы в геохимии: Учебник / Барабанов В.Ф., 5. Гончаров Г.Н., Зорина М..Л. и др. Под ред. Барабанова В.Ф.-Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 2010, 391 с.

Горобец Б.С., Рогожин А.А. Спектры люминесценции минералов. Справочник, М.: Изд-во ВИМС, 2009, -312 с.

6. Марковин В.И. Составной дольмен у села Адербиевка и дольменовидные гробницы в бассейне р. Кяфар. М. КСИА, вып. 142, 1975, стр. 73-78.

7. Марковин В.И. Дольмены Западного Кавказа (некоторые итоги изучения.) СА, 2006, №1, стр. 3-23.

8. Резепкин А.Д. Рецензия: Марковин В.И. Дольменная культура и вопросы раннего этногенеза абхазо-адыгов. Нальчик, 1974, 56 стр. с ил. // СА, 1977, №4, стр. 314-318.

9. Рунич А.П. Дольмен у с. Лазаревского Краснодарского края, СА, 2009, №4, стр. 261-262.

10. Багачев М.Х., Виноградов В.Б. Раскопки ранне-средневекового могильника у сел. Харачой, М., КСИА, 1972, вып. 132, стр. 74-79.

11. Марковин В.И. К вопросу о происхождении склепов и распространения составных дольменов на Сев. Кавказе. М., КСИА, 1981, вып. 169, стр. 25-32.

12. Марковин В.И. Дольменная культура и вопросы раннего этногенеза абхазо-адыгов. Нальчик, 1974, 56 стр.

13. Марковин В.И., Мунчаев Р.М. Северный Кавказ. Очерки древней и средневековой истории и культуры. Тула: Гриф и К, 2007, 340 с., ил.

Размещено на Allbest.ru