MĒNEŠA PRIEKŠMETS. Silicīta veidojums Latvijas devona dolomītos

Latvijas Universitātes (LU) Muzeja Ģeoloģijas ekspozīcijā ikviens var apskatīt neseno jaunieguvumu – Latvijas devona dolomītos reti sastopamu silīcija minerālu kvarca-ahāta-krama veidojumu. Šāda lieluma makroparaugs, kas sastāv no kristāliska silīcija dioksīda, kā arī silīcija hidroksīdiem, devona perioda dolomītu slāņos Latvijā ir unikāls atradums. LU Muzejam nodotais īpašo paraugu kopums var kalpot par 20. gadsimtā izteiktu hipotēžu pierādījumu, jaunu ģeoloģisko atklājumu impulsu un mūsdienu zinātnisku pētījumu pirmsākumu.

Izcilais paraugs, kā arī citas pārsteidzošu atradumu kolekcijas muzejā nonākušas, pateicoties Zemes dzīļu pētnieku un LU  Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultātes pasniedzēju un studentu entuziasmam, aizrautībai, neizzinātā pētniecībai, apzinoties unikālo iežu paraugu zinātnisko vērtību.

Kas ir silicīti?

Latvijā šie ieži ir vieni no tiem Zemes dzīļu interesantajiem veidojumiem, kas piesaista daudzu uzmanību.

Silicīti ir nogulumieži, kuru galvenā sastāvdaļa ir silīcija dioksīds – kvarcs un dažādi tā paveidi, kā arī silīcija hidroksīdi. Tie parasti veidojas no silīcija dioksīdu izdalošu organismu radiolāriju, sūkļu vai kramaļģu atliekām (skeletiem) vai šķīdumiem. Dabā veido galvenokārt ķīmiskus nogulumus, kas vēlāk pārtop par hemogēniem nogulumiežiem.

Pie šiem iežiem parasti nepieskaita iežus, kas sastāv no kvarca un silikātu minerālu drupu graudiem, piemēram, smiltis vai smilšakmeņus. 

Silicītu iedalījums un Latvijā sastopamie paveidi

Dabā sastopamo paveidu un tipu ir daudz, un daudzveidība ir raksturīga šī ieža pazīme.

Latvijā sastopami divi silicītu tipi, kas saistīti ar devona karbonātiežu Daugavas svītas slāņkopu, pirmā tipa slāņveida iegula Latvijas ziemeļaustrumos pie Vidagas un otrs atšķirīgais tips, kas sastāv no atsevišķiem silīcija minerālu veidojumiem kā iekļāvumiem dolomītos, tika atklāts iežu atsegumos pie Daugavas no Pļaviņām līdz Saulkalnei, kā arī pie Mēmeles.

Šādi minerāla agregāti veido sekojošus minerālu sakopojumus: konkrēcijas (bieži – krama); drūzas – kristāli, kas aug uz plakanas virsmas (kvarca); žeodas – kristāli, kas aizpilda ieža tukšumus un kavernas (joslainais ahāts).

Vienus no pirmajiem minerālu agregātu (veidojumu) aprakstus, vēl ar savdabīgiem ģeoloģijas terminiem latviešu valodā, 1942. gadā devuši LU mācībspēki – ģeologi Aleksis Dreimanis un Pēteris Liepiņš – grāmatā ‘’Latvijas minerāli un ieži’’.

No kā atkarīga minerālu krāsa grāmatā ‘’Minerālu pasaulē’’ (1964. g.) skaidrojusi Astra Upīte (Dravniece), izcila ķīmiķe un mineraloģe (par viņas pētījumu ģeoloģijā rakstīts LU Muzeja izveidotajā rubrikā ‘’Zem lupas’’, 2020). Šajā, vienā no retajiem tā laika izdevumiem par minerāliem latviešu valodā, bija uzsvērtas kvarca paveidu atšķirības: kalnu kristāls – bezkrāsains, dzidrs un caurspīdīgs;  piena kvarcs – balts; ametists – violets; citrīns – dzeltens; morions – melns; turpretī dažādkrāsainie, joslainie atšķirīgu silīcija minerālu agregāti – tiek dēvēti par ahātiem. Visus minētos paveidus varam konstatēt Latvijas silicītiežu sastāvā, arī izvēlētajā Mēneša priekšmeta silicīta paraugā. Jau senatnē tika konstatēts, ka dūmakainie vai violetīgie kvarca kristāli kļūst zeltaini, ja tos ‘’izcep’’ krāsnī maizes kukulī. Tomēr minerālu krāsu problēma ir sarežģīta un Latvijas fiziķus, kristālķīmiķus, spektroskopijas speciālistus, mineralogus vēl gaida atklājumi.

Kāpēc Zemes dzīļu bagātība?

Arī neliela apjoma minerālu graudiņi var kļūt par vērtīgu zinātnieku ieguvumu nākotnē, jo tajos ‘’iekodētā’’ Zemes dzīļu informācija saglabājas ilgstoši un pieejama izpētei precīzām metodēm, kuras arvien tiek pilnveidotas. Mikropasaules izpētei tādas ir polarizētas gaismas mikroskopija, elektronmikroskopija, rentgenspektrālās un citas. Pat vissīkākajos kristālos, kā arī senās dzīvības pārakmeņojumu paraugos var noskaidrot seno ģeoloģisko periodu vides īpatnības, paleoģeoloģiskos un paleoekoloģiskos minerālu izmaiņu procesus un to evolūcijas likumsakarības.

Vēsturisks atskats par pētījumiem Latvijā

Atsevišķi silicītu paraugi nonākuši LU Muzejā jau pirms gadu desmitiem. LU Muzejam 20. gs. tos nodevuši Ģeoloģijas institūta līdzstrādnieki, Latvijas devona ģeoloģiskā griezuma pētnieki Viktors Grāvītis (1928–2001), Vitālijs Sorokins (1936–2008), Visvaldis Kuršs (1928–2000).

Viņu zinātniskais mantojums ir ievērojams. Tajā ir arī LU Muzeja krājumā saglabātās vēl nepilnīgi novērtētās Latvijas pamatiežu kolekcijas, kas atspoguļo ne tikai Zemes dzīļu bagātību Latvijā, bet arī plašo pētniecības tematiku.

Ilgus gadus pētot Latvijas karbonātiežus un visvairāk uzmanības veltot dolomītiem valsts centrālajā daļā, Viktors Grāvītis un Vitālijs Sorokins, tajos atklāja ko netipisku devona slāņkopai – dažādu silīcija minerālu veidojumus, par ko rakstīja publikācijās jau pirms sešdesmit gadiem (Grāvītis, 1963; Sorokins, 1963).

Viktora Grāvīša devums ir silicītu mineraloģiska un ģeoķīmiska izpēte. Daugavas svītas dolomītu slāņkopā atklātajā, tikai ap 30 cm biezajā silicītu slānī, kas izplatīts tikai ziemeļaustrumu Latvijā Vidagas apkaimē un redzams iežu atsegumos pie Gaujas, kuri tagad ir aizsargājamo dabas objektu sarakstā, tika izpētīti pirms tam maz aprakstīti minerāli.

Arī pamatiežu pētnieks Vitālijs Sorokins devis lielu pienesumu silicītu izpētē gan Latvijas ZA, gan citos valsts reģionos (Sorokins, 1978; 1981). Viņš ļoti detalizēti un interesantā veidā aprakstījis senā devona perioda jūras vidi (Sorokins, 1979), tur mītošos dzīvniekus (kuri dzīvoja vēlā devona perioda Daugavas laikposmā vairāk nekā pirms 370 miljoniem gadu) un ekosistēmu. Tika skaidrots arī par senās jūras rifveida sēkļiem, kurus apdzīvoja ne tikai tagad izzudušie četrstaru koraļļi un gliemeži, bet arī tie organismi, kuru dzīvības procesu rezultāta koncentrējas silīcija savienojumi – radiolārijas, tā dēvētie stikla jeb krama sūkļi, iespējams arī stromatoporas, jūras lilijas un citi jūras iemītnieki, arī kramaļģes.

LU Muzejā nonāca unikālie paraugi: lielais monolīts ar silicitizēto koralli no V. Sorokina 1980. gadu vākuma. Ģeologa un paleontologa daudzajās apjomīgajās publikācijās par Latvijas augšējā devona dolomītu slāņkopu un tajā izpētītajiem seno dzīvnieku pārakmeņojumiem minēti arī četrstaru koraļļu fosilijas, kuras inkrustētas ar silīcija minerāliem, t. i., silicitizētas ilgā ģeoloģiskā periodā. Koraļļu atliekas līdz mūsdienām labi saglabājušās tikai Daugavas svītas karbonātiežu slāņkopas augšējā daļā – Kranciema ridas nogulumos, kur sastopami arī silicīti. Latvijas teritorijas paleoģeogrāfijas pētniekiem bija iespēja precizēt seno Zemeslodes karti, kur tiek rādīts, ka devonā Latvijas teritorija atradās tuvu pie Zemes ekvatora un pārklājošā siltā, seklā jūra ir saistīta ar tā laika plašo pasaules okeānu (Kuršs, 1992). Arī jaunākajās paleoģeogrāfiskajās kartēs Latviju jāmeklē dienvidu puslodē gandrīz pie ekvatora (Stinkulis, Lukševičs, 2018). Vai arī silicītu veidošanās norāda uz šādu likumsakarību – vēl nav līdz galam noskaidrots.

Arī raksta autores darba laikā Ģeoloģijas institūtā un LU Latvijas ģeoloģijas nodaļā, piedaloties ģeoloģijas pētniecības projektos, dodoties ekspedīcijās un lauka darbos kopā ar V. Grāvīti vai V. Kuršu, tika pārņemta gan pētnieku pieredze, gan ievāktas Latvijas nogulumiežu etalonkolekcijas (galvenokārt 1982.–1997. gada vākumi). Silicīti gan toreiz nebija prioritārs pētniecības objekts, bet īpašie to paraugi saglabāti, lai tos varētu pētīt moderno tehnoloģiju metodēm.

Mineraloģiskie retumi Latvijas nogulumiežos

Vērīgs LU Muzeja apmeklētājs lielajā kolekcijas paraugu daudzveidībā varēs atklāt arī daudz interesantu minerālu. Kā rakstīja V. Grāvītis “Dabas un vēstures kalendārā 1980. gadam’’: “Mēs zinām, ka dabā ir biocenozes un ekosistēmas. Arī minerāliem ir savas “cenozes”.” Likumsakarīgi izveidojušās minerālu kopas jeb asociācijas tiek konstatētas Zemes garozas iežos. Latvijas silicītos arī varam diagnosticēt tādus kopā veidojušos silīcija minerālus kā oksīdus un hidroksīdus – sīkos kvarca kristālus, kvarcīna un lutecīna diegveida kristālus, halcedona vai opāla veidojumus, kā arī īpaši izteiksmīgos ahātus un kramu. Vēl arī silicītus un dolomītus iekrāsojošos, koši krāsainos, sarkanos vai dzeltenīgi brūnos, tumši brūnos dzelzs savienojumus – hematītu, gētītu, lepidokrokītu; īpaši izteiksmīgos zaļos minerālus – malahītu vai paligorskītu, kurus pētnieki izmanto kā ieža pārveidošanās, senās ģeoloģiskās vides un klimata indikatorus (Pipira, 2015).

Retumu klāstu LU Muzeja krājumā papildinājis dabas pētnieks – entuziasts, izcils novadpētnieks Jānis Kučers (1901–1989) no savas privātkolekcijas. Daudz pārsteigumu un atklājumu rodas, pētot LU muzeja paraugu kolekcijas un to dokumentācijas īsos aprakstus jeb etiķeti. Analizējot un pētot muzeja krājuma paraugiem pievienoto “pasi’’, bez kuras paraugiem zūd zinātniskā un samazinās muzejiskā vērtība, tika noskaidrots, ka J. Kučera ģeoloģiskā mantojuma daļa nonākusi arī LU Muzeja krājumā. Viens no pārsteidzošiem paraugiem tajā ir Vidagas silicītā atrastās kvarca jeb kalnu kristāla daudzās žeodas, kas tāpat kā jaunākie ahātu atradumi (kas izvēlēti par Mēneša priekšmetu), Latvijas nogulumiežos ir ļoti liels retums.

Jaunākie pētījumi 21. gadsimtā

Kāpēc pasaulē radusies liela interese un tiek pievērsta uzmanība tādam ķīmiskajam elementam kā silīcijs, kura nozīme mūsdienu tehnoloģijās ir ievērojama? Visi zinām, ka viens no pasaules vadošajiem zinātniskajiem centriem, kur rodas daudz jaunatklājumu, tiek saukts par Silīcija ieleju. Latvijā sastopamie silīcija minerāli konstatēti pamatiežos: ne tikai magmatiskajos un metamorfajos dziļumiežos, kurus visā Zemes garozā pārsvarā veido silikāti, bet arī pavisam cita sastāva nogulumiežos.

Jaunākie silicītu pētījumi Latvijā ir sporadiski un saistīti ar šo veidojumu konstatēšanu devona karbonātiežu slāņkopā, kura tiek detalizēti pētīta. Līdz ar to analizēta jaunu autigēno minerālu (kalcīta, gētīta, kvarca) veidošanās dolomītos, sekundāro izmaiņu un karsta procesu norise slāņos. Šādus pētījumus realizējuši LU Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultātes maģistra un doktorantūras programmu studenti (Kaļva, 2009; Jaunžeikare, 2013; Vernera, 2019; Pipira, 2015) asociētā profesora, vadošā pētnieka, ģeoloģijas doktora Ģ. Stinkuļa vadībā. 

Ģeoloģijas maģistru programmas students Dmitrijs Vorobjovs lielu daļu no sava vākuma ekspedīcijās Latvijas derīgo izrakteņu iegulu atsegumos dāvinājis un nodevis LU Muzeja krājumam. Daudzi no šiem atradumiem ir retumi Latvijas nogulumiežos un ataino mineraloģisko daudzveidību mūsu dabā.

Unikālos un izcilos paraugus var ieraudzīt LU Muzeja Ģeoloģijas ekspozīcijā, kā arī Ģeoloģijas kolekcijām dāvinātie paraugi eksponēti arī LU Dabas mājā.

Arī LU Akadēmiskā centra Dabas mājā jaunajā ekspozīcijā “Zemes dzīļu bagātības Latvijā: silicīti jeb silīcija minerāli nogulumiežos kā mineraloģiski retumi” (kas sasaucas un turpina iepriekš veidoto tematisko ekspozīciju “Zemes dzīļu bagātības Latvijā: ģipšakmens, dolomīts, kaļķakmens”) ikviens varēs iepazīties ar atšķirīgajiem un unikālajiem Latvijas silicītu paraugiem no LU Muzeja Ģeoloģijas kolekciju krājuma un saskatīt tajos nākotnes zinātnisko pētījumu pirmmateriālu.

Vai iespējama silicītu izmantošana praktiskām vajadzībām?

Lai gan par galveno un svarīgāko jāuzskata šo veidojumu nozīmība pētniecībā, silicītus var izmantot arī praktiski, jo vairāku paveidu mehāniskās īpašības ir atbilstošas (kvarca cietība pēc Mosa skalas ir 7). Senatnē no tiem veidoja akmens (krama) darba rīkus vai dzirnakmeņu sastāvdaļu, mūsdienās izmanto kā dekoratīvu ēku apdares materiālu, vizuāli skaistos un krāsainos paveidus – rotas lietām.

Pārskatot un izvērtējot LU Muzeja krājumā saglabātās kolekcijas, var secināt arī par Latvijas zinātnieku pētījumu daudzpusību un plašo ģeogrāfiju. Lai gan silicītieži sastopami arī citviet pasaulē, par to veidošanos un izcelsmi jeb ģenēzi Latvijā zinātnieki arvien vēl nav vienisprātis, un tas būtu detalizēti jāpēta.

LU Akadēmiskā centra Dabas mājā eksponētajos paraugos var iepazīt silicītiežu un īpašo silīcija minerālu daudzveidību, kuri ikdienā glabājas LU Muzeja krātuvju plauktos.

Papildus informēs eksperte Vija Hodireva (e-pasts: vija.hodireva@lu.lv )

Pieteikšanās ekskursijām LU Muzejā ŠEIT, maksas pakalpojumu cenrādis ŠEIT.

Literatūra

Dreimanis A., Liepiņš P. (red. V. Zāns) 1942. Latvijas minerāli un ieži. Universitāte Rīgā, mācību grāmatu sērija, Nr. 26. Universitātes apgāds, Rīga, 312 lpp.

Grāvītis V. 1963. Daugavas svītas silicīti. 243. - 262. lpp. Franas nogulumi Latvijas PSR.

Grāvītis V. 1979. Arī minerāliem ir savas ‘’cenozes’’. Dabas un vēstures kalendārs 1980. gadam. 124. - 127. lpp.

Jaunžeikare S. 2013. Sekundārais kalcīts Franas stāva dolomītos Latvijā. Maģistra darbs. Rīga, Latvijas Universitāte.

Kaļva K. 2009. Paleokarsta veidojumi devona Daugavas svītas dolomītos Latvijā. Maģistra darbs. Rīga, Latvijas Universitāte.

Куршс В. М. 1992. Девонское терригенное осадкопление на Главном девонском поле. «Зинатне», Рига, 208 c.

Pipira D. 2015. Subaerālās atsegšanās notikumu pazīmes un veidojumi devona slāņkopā Latvijā. Promocijas darba kopsavilkums. Rīga, Latvijas Universitāte.

Sorokins V. 1963. Autigēnā silicīta veidojumi Daugavas svītas karbonātiežos. 263. - 298. lpp.  Franas nogulumi Latvijas PSR.

Sorokin V. 1978. Etapi razvitija severo-zapada Russkoj platformi vo franskom veke [Krievijas platformas ziemeļrietumu daļas attīstības posmi Franas laikmetā]. Rīga, Zinātne. 282 lpp. (krievu val.).

Sorokins V. 1979. Autigēnie minerāli Priedulāja – Peņīgu apkaimes dolomītos. Dabas un vēstures kalendārs 1980. gadam. 117. - 124. lpp.

Sorokins V. 1979. Saulkalnes rifveida sēkļa paleoekoloģiskā zonalitāte. Dabas un vēstures kalendārs 1980. gadam. Izdevniecība ‘’Zinātne’’, Rīga. 133. - 138.lpp.

Sorokin  V. 1981. Franskij jarus [Franas stāvs]. Gr.: Sorokins, V. (atb. red.). Devon i karbon Pribaltiki. Rīga, Zinātne, 142.–258. lpp. (krievu val.).

Stinkulis Ģ., Lukševičs E. 2018. Devona un karbona sedimentācijas baseini. Vēlā devona baseini. 6.4. nod. LU kolektīvā monogrāfija Latvija. Zeme, daba, tauta, valsts. Rīga. 156. - 160.lpp.

Upīte A. 1964. Minerālu pasaulē. LPSR ZA izdevniecība, Rīga, 154 lpp.

Vernera L. 2019. Kalcīts un tā veidošanās apstākļi Franas stāva  smilšakmeņos un dolomītos Latvijā. Maģistra darbs. Rīga, Latvijas Universitāte. 134 lpp.

Interneta resursi

Kučers Jānis: https://www.gulbene.lv/lv/goda-bibliotekas-katalogs/kucers-janis?utm_source=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

Silicītieži: https://www.vedantu.com/geography/siliceous-rock

Papildus informācija:

Tīmekļa lapā https://www.lu.lv/muzejs/