Пиритовое солнце

На фото — уникальный агрегат пирита, который за его характерную форму называют пиритовым солнцем, пиритовым долларом или шахтерским долларом. Подобные «солнца» встречаются на группе угольных месторождений в округе Рандольф на юге американского штата Илинойс. Их находят шахтеры на контакте угольного слоя и глинистых сланцев. Это очень необычная форма для пирита, поэтому такие образования высоко ценятся коллекционерами.

Пиритовые солнца в сланце, который перекрывает угольный пласт. Фото © James St. Johns с сайта flickr.com

Пирит — минерал класса сульфидов (см. картинку дня Огненный пирит), его кристаллы обычно встречаются в виде правильных кубов, пентагондодекаэдров, кубооктаэдров и октаэдров. Они часто образуют сплошные массы, тонкозернистые агрегаты, прожилки, в осадочных породах могут замещать остатки животных — этот процесс называется пиритизацией (см. Необычайная сохранность эдиакарского скелетного организма из Намибии позволила восстановить его внутреннее строение, «Элементы», 20.01.2021).

Кристаллы пирита: кубические (вверху слева), пентагондодекаэдрические (вверху справа), кубооктаэдрические (внизу слева) и октаэдрические (внизу справа). Фото с сайта mindat.org

На угольных месторождениях Иллинойса агрегаты пирита приобрели характерную округлую форму, которая не встречается нигде больше. В среднем их диаметр достигает 5–10 см. Почему же они возникли именно здесь? Всё дело в том, что сложилось несколько факторов. Около 300 млн лет назад здесь существовало обширное торфяное болото, которое при последующем повышении уровня моря было затоплено. Затем началось осадконакопление, которое привело к образованию глинистых сланцев — осадочных горных пород, которые сейчас перекрывают угольный пласт. На контакте угля и глинистых сланцев и находят пиритовые солнца. Они формировались на дне тихих мелководных морей, где практически отсутствовала циркуляция воды, которая могла бы насытить придонные участки кислородом. В таких условиях в донных осадках жили сульфатредуцирующие бактерии, которые разлагали органическое вещество для получения энергии. Они восстанавливали сульфатную серу до сульфидных ионов, которые затем реагировали с растворенными в воде ионами железа с образованием пирита. Первичные кристаллы пирита имели октаэдрическую и пентагондодекаэдрическую формы. Из-за того, что осадок более проницаем для вещества в горизонтальном направлении, кристаллы пирита быстрее росли параллельно слоистости сланца, чем перпендикулярно ей. Именно поэтому они уплощенные. Основным фактором, который контролировал рост пиритовых солнц, была диффузия железа и серы. Если окружающий диск сланец был однороден в горизонтальном направлении, то диск приобретал абсолютно круглую форму, если это было не так, то образовывались диски неправильной формы. При этом кристаллы пирита срастались таким образом, что возник рисунок из расходящихся лучей.

Слева — пиритовое солнце правильной формы. Фото © Philip Bluemner с сайта mindat.org. Справа — неправильной формы. Фото © Rob Lavinsky с сайта mindat.org

Характерная особенность пиритовых солнц — вогнутая бороздка вблизи края диска. По всей видимости, во время роста дисков условия изменились, и на какой-то момент их рост прекратился, начались процессы растворения. Позже условия опять поменялись, и рост начался вновь. Кроме того, на поперечном срезе диска виден узор в форме елочки. Это частицы вмещающей породы, которые включены в пространство между кристаллами.

Слева — борозда вдоль диска. Справа — включения частиц породы в пиритовый диск. Фото из статьи M. Žorž, 2022. Pyrite Suns from Randolph County, Illinois

Пиритовые солнца — очень хрупкие образования. Часть из них раскалывается на фрагменты там, где сцепление между кристаллами слабее, или разрушается при добыче угля. Другая проблема — окисление. После извлечения из вмещающей породы пиритовые солнца начинают «ржаветь». Образующиеся продукты реакции имеют больший объем, что приводит к разрушению диска, особенно по линиям с включенными частицами вмещающей породы и по канавке.

Фото © Rob Lavinsky с сайта mindat.org, Спарта, Иллинойс, США. Диаметр образца — 10 см.

Александр Марфин