Akadēmiskais centrs
Smago akcesorisko minerālu kristāli, kas atrodami iežos Latvijā un citviet pasaulē
Par Zemes garozā sastopamajiem minerāliem un to visssīkākajiem kristāliņiem, kuri glabājas Latvijas Universitātes Muzeja (LUM) krājumā, informācija zināma galvenokārt tikai speciālistiem.
Ja veidotu LU Muzeja krājuma etalonkolekcijās sastopamo minerālu aprakstu (cietajā Zemes litosfērā ir zināmi un reģistrēti Starptautiskajā reģistrā ap 4,5 tūkstoši definētu minerālu), izveidotos apjomīga informācija. Lai gan mineralogi Latvijā līdz šim atklājuši vairāk nekā 50 minerālu, kuri galvenokārt ir sīku smilšu graudu lielumā (mazāki par 1 mm, biežāk milimetra desmitdaļas vai pat simtdaļas) parasti tie neveido lielus sakopojumus (iežus vai rūdas), turklāt to saturs reti ir lielāks par 5 % no iežu masas [1, 2]. Tādēļ tos saucam par akcesoriskiem un to kopu izceļam kā smago minerālu frakciju, uzsverot faktu, ka tajā ietilpst minerāli ar lielāko īpatnējo svaru kādi vien sastopami dabā. Pēc visas pasaules ģeologu vienošanās par smagajiem minerāliem visbiežāk tiek uzskatīti tie, kuru īpatnējais svars ir lielāks par 2,9 g/cm3. Bieži tematiskajos zinātniskajos pētījumos detalizēti izpēta tikai biežāk sastopamos 10 - 15 minerālus (1. att.).
Pretstatā minētajam jāpiemetina, ka lielākais Latvijā atklātais un LUM saglabātais kristāls ir 7 cm garš kalcīta kristāls no devona vecuma dolomīta slāņiem, kurš izpelnījies ievērību kā LUM Mēneša priekšmets 2024. gada aprīlī, kā arī aprakstīts Muzeja sērijas jaunajā izdevumā par Latvijas kristāliem [3, 4]. Turpretī mikrokristālu etalonkolekciju apjomi ir nelieli un muzejā tiek glabātas pavisam mazos speciāli salocītos papīra aploksnītēs vai arī stikla konteineros (2. att.).
Par kristālisko minerālvielu daudzveidību Latvijas dabā liecina garš uzskaitījums. Tajā atrodami tādi daudziem jau zināmu minerālu nosaukumi kā cirkons, granāti – almandīns, pirops, uvarovīts un citi paveidi, turmalīns, apatīts, rutils, staurolīts, sfens, korunds, špinelis, amfibolu grupas minerāli, visvairāk ragmānis, piroksēni un citi. Arī tumšie un necaurspīdīgie, kurus parasti dēvē par rūdu minerāliem: magnetīts, hematīts, ilmenīts, hromīts, pirīts, halkopirīts un citi. Visu minēto daudzums Latvijas iežos variē nozīmīgi. Tomēr vēlreiz jāuzsver, ka minerālu sīkos kristāliskos graudiņus saskatīt var tikai zem lupas, bet tos pētīt gan labāk mikroskopā daudz lielākā palielinājumā.
Vairākas ģeoloģijas nozares - optiskā mineraloģija, sedimentoloģija, petrogrāfija, petroloģija pētniecībā izmanto mikroskopus un atbilstošus mikro preparātus. Latvijas smiltsiežu, retāk karbonātiežu smagos minerālus, to mikrograudus tā arī pēta.
Kristāli mikropasaulē un tajos ‘’iekodētā’’ informācija
Parasti pētījumos izmantotas minerālu kristālu vai to atlūzu frakcijas mazākas par 0,5 mm (visbiežāk ne sīkākus par 0,01 mm). Bez lupas un polarizētas gaismas mikroskopa ieraudzīt pētāmo materiālu praktiski nav iespējams. Tādēļ no analizējamā materiāla tiek gatavoti īpaši preparāti. Mikrokristālu optiskās īpašības diagnosticē visā pasaulē par standartu pieņemtos 0,03 mm plānos preparātos, kur lielākā daļa minerālu (izņēmums ir metālu rūdu minerāli) cauri ejošā gaismā kļūst caurspīdīgi. Arī šodien LU ģeoloģijas studiju kursos tādus gatavo un izmanto. LUM saglabātajās 20.gs. pirmās puses kolekcijās (3. att.) atrodami gan preparāti ražoti Vācijā (4. att.) 19.gs., gan LU Mineraloģijas institūtā sagatavoti (5. att.).
Latvijas iežos plašāk izplatītie akcesoriskie minerāli ir dzeltenīgie vai brūnganie cirkona kristāli (pēc simetrijas: tetragonālā singonija), sarkanīgi violetie granāta kristāli (kubiskā singonija), melnie turmalīna kristāli (trigonālā singonija). Bieži atklājam arī necaurspīdīgos, metāliski spīdošos melnos magnetīta kristālus (dzelzs rūdas galveno sastāvdaļu: kubiskā singonija) vai saplacinātas formas ilmenīta kristālus (trigonālā singonija) un citus.
Minerālu kristālos ‘’iekodēto’’ informācija zinātnieki ‘’nolasa’’ pietiekami veiksmīgi [4]. Daudzi atklājumi ģeoloģijas jomā balstīti uz smago minerālu graudu pētījumiem. Šīs jomas speciālisti parasti ir pacietīgi, nosvērti, ļoti akurāti un precīzi. Viņi ilgi apgūst specifiskas darba metodes ar tik maziem objektiem, kuri tik tikko ar aci saskatāmi. Nedrīkst taču zaudēt nevienu mikrokristāliņu kā vērtīgu informācijas nesēju!
Ja krāsaino, caurspīdīgo kristālisko vielu graudi ir kaut nedaudz lielāki, to primāra diagnostika var notikt atstarotā gaismā arī zem lupas ar pietiekami lielu palielinājumu. Tad rodas izdevība ieraudzīt mikrokristālus apjomīgus 3 dimensijās (6.att).
Ne tikai atsevišķi graudiņi, bet arī dabā likumsakarīgi veidojušās kopas, cenozes jeb minerālu asociācijas var atklāt plašu informāciju par to veidošanās jeb ģenēzes apstākļiem (7. att.). Pašam pētniekam jau nav bijusi iespēja būt klāt senajos ģeoloģiskajos procesos!
Par iespēju ielūkoties mikropasaulē Muzeja apmeklētāji bieži ir pārsteigti, kā arī iepriecināti par savdabīgu un neparastu vizuālo pieredzi.
Latvijas mineralogi un viņu zinātniskie pētījumi par mikrokristāliem laika ritumā
Pagājušajā gadsimtā mikrokristālus pētīja un zinātniskajā literatūrā to apzīmēja kā ’’Latvijas terigēno iežu smago minerālu frakcijas izpēte’’. Visvairāk informācijas tika iegūts par devona perioda nogulumiežiem. Sīkie cirkonu, turmalīnu, granātu vai retzemju minerāla monacīta kristāliņi no smilšainajiem iežiem pie Gaujas tika pētīti un fotografēti, piemēram, Astras Dravnieces –Upītes 1950. gadā Latvijas Universitātē aizstāvētajā nobeiguma darbā [5]. Zīmīgi, ka tieši viņa 1964. gadā saraksta grāmatu “Minerālu pasaulē”, kura ir viena no nedaudzajām populārajiem izdevumiem par minerāliem latviešu valodā, kurā tiek publicēti tā laika tehniskajām iespējām atbilstoši smilšu graudu lieluma mikroobjektu attēli lielā palielinājumā. Arī viņas dāvinājumus LU Muzejs ir saņēmis 20.gadsimta beigās.
Ieskatoties LUM Ģeoloģijas kolekciju attīstības vēsturē, atklājam, ka jau pirms 30 gadiem daudzi Latvijas ģeologi, mineralogi savas iegūtās, savāktās minerālu kolekcijas dāvinājuši LUM. Veicot LUM krājuma izpēti un statistisko uzskaiti var secināt, kā un kādas mikrominerālu kolekcijas tur nonākušas.
Daudzu pētījumu rezultāti par Latvijas nogulumiežu minerālo sastāvu un retāk sastopamajiem jeb akcesoriskajiem minerāliem tika publicēti 20. gs. 60-os gados. Lai gan jebkurš var iepazīties ar publicētajiem dažādu nosaukumu ģeoloģijas zinātniskās pētniecības (galvenokārt Ģeoloģijas institūta) pētnieku E. Lauenkrapčas (Lieldienas), V. Ulsta, A. Lunca, J. Majores, V. Kurša, A. Stinkules un citu speciālistu darbu rezultātiem, analizēto paraugu minerālu kolekcijas no minētā laika perioda LUM krājumā praktiski nav saglabājušās [6, 7, 8, 9 ].
Vairāk sastopamas Latvijas ģeologu un mineralogu (Ņinas Samburgas, Veras Jakovļevas, Tatjanas Spriņges, Ineses Ulmanes, Ingas Sevastjanovas u.c.) 20. gs. 90-os gados LUM nodotās no dažādām izcelsmes vietām. Piemēram, vēsturiskais paraugs no Rīgas dabas pētnieku biedrības (dibināta 1845. gadā) ar 9 cirkona kristāliem mazākiem par 5 mm no 19. gs. kolekcijām (dāvinātājs nav zināms). Arī smago minerālu koncentrāti no Grenlandes, dāvinājuši Grenlandes ģeoloģijas dienesta darbinieki B. Thomassen, P. Appel (LUM nodevusi bij. Ģeoloģijas pārvaldes Centrālās laboratorijas vadītāja, ģeoloģijas doktore Laimdota Kalniņa 1993. gadā); preparāti ar mikrokristāliem izpētei mikroskopā LU prof. Visvalža Kurša nodotie Uldim Nullem, kurš tos dāvinājis LU Ģeoloģijas muzejam 1997. gadā.
Plašāki iežu minerālā sastāva noteikšanas un analītiskie darbi tika atsākti 21.gs. sākumā, kad Latvijas Zinātnes padome finansēja tematiskos pētījumus valsts dimantu potenciāla izvērtēšanā mineraloģiskām metodēm [10, 11, 12, ].
Muzejā nonāca smago minerālu kolekcijas, kas apstrādātas un analizētas LU realizētajos pētniecības projektos, veicot smago minerālu frakciju izpēti dimantu indikatorminerālu atklāšanas vai devona perioda paleoģeogrāfisko pētījumu darbos Latvijā. Smago minerālu koncentrātus un atsevišķu mikrominerālu paraugus, kas iegūti LU Ģeoloģijas institūtā, vēlāk LU Ģeoloģijas nodaļā realizētajos pētniecības darbos, LUM nodevusi mineraloģe Ņ. Samburga (elektronmikroskopijai īpaši atlasītos minerālu monokristālus pēc 1995. gada, arī no 1997. līdz 2009. gadam); kā arī citi LU Ģeoloģijas institūta pētnieki - V. Sorokins, A. Savvaitovs, D. Korpečkovs, V. Hodireva pēc 2009. gada [13, 14, 15, 16].
Veicot šos pētījumus arī raksta autore pievērsusi uzmanību tam, cik precīzi jāveic iežu paraugu pirmapstrāde, skalošana (līdzīgi kā tas notiek iegūstot zeltu no drupeniem iežiem), lai iegūtu smago minerālu koncentrātus. No tiem manuāli zem lupas tiek atlasīti indikatorminerālu mikrokristāliņi, kurus pēc tam pakļauj mūsdienu analītiskām metodēm (galvenokārt elektronmikroskopijas). Tās lielākoties ir nedestruktīvas, minerālu graudus nesagraujošas (8. att.). Muzeja krājumā saglabātos Latvijas iežus raksturojošos minerālu koncentrātus un preparātus ar precīzu piesaisti ģeoloģiskajam (stratigrāfiskajam) griezumam atšķirīgiem mērķiem var pētīt joprojām. To apliecināja arī LU Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultātes studentu bakalaura un maģistru darbu izstrāde (Māra Rēpele, Indra Zviedre, Aleksejs Ņelajevs u.c.). Tās gaitā ievāktās un pētītās kolekcijas no Latvijas nogulumiežiem - paraugi, preparāti, arī fotomateriāli nonāca LUM krājumā [17], turklāt studējošajiem pašiem arī bija iespēja iepazīties ar daudzpusīgo vēsturisko krājumu (tematika saistīta ar zinātniskās pētniecības darbiem).
Latvijas ģeoloģijas, tai skaitā arī mineraloģisko pētījumu vēsture vēl nav uzrakstīta, arī plašāka informācija par Latvijas mineralogiem, viņu zinātniskajiem pētījumiem nav izzināta un apkopota, bet tas noteikti būtu viens no nākotnē veicamajiem uzdevumiem.
Aplūkot LU Muzeja Ģeoloģijas kolekcijās esošās Latvijas un citviet pasaulē ievāktās atšķirīgu minerālu, tai skaitā arī smago minerālu etalonkolekcijas un mikrokristālus, kā arī iepazīties ar Latvijas ģeoloģiskā griezuma ekspozīciju un saglabātajām vēstures liecībām var piesakoties muzeja apmeklējumam šeit.
Papildus:
Hodireva. V. 2024. Latvijas kristāli
Buklets "Zemes dzīļu bagātības Latvijā: ĢIPŠAKMENS"
Buklets "Zemes dzīļu bagātības Latvijā: DOLOMĪTS"
Vija Hodireva. Mineraloģiskās sistemātikas atainojums no LLU atgūtajā LU ZTVM Ģeoloģijas muzeja kolekcijā. Zinātņu vēsture un muzejniecība , Latvijas Universitātes Raksti, 815. sēj. 103-112. lpp
[1] Upīte A. Minerālu pasaulē. 1964. LPSP ZA izdevniecība. Rīga. 154 lpp.
[2] Kuršs V. 1984. Devonā, zivju laikmetā. Sērija ‘’Daba un mēs’’. Rīga,’’ Zvaigzne’’. 72 lpp.
[3] Hodireva V. 2024. Apdares marmorveida dolomīts: LUM rubrika ‘’Mēneša priekšmets’’ https://www.lu.lv/lu-muzejs/menesa-prieksmets/2024-gads/
[4] Hodireva V. 2024. Latvijas kristāli. 72 lpp.
[5] Hodireva V. 2020. Pētījums “Gaujas ielejas klastisko iežu petrografiskais raksturojums posmā starp Virešiem un Cēsīm”. https://www.lu.lv/muzejs/petnieciba/zem-lupas/2020-gads/
[6] Lauenkrapča K. 1960. Latvijas PSR rietumu daļas augšdevona Gaujas un Amatas svītas nogulumu petrogrāfiski-mineraloģiskais raksturojums. Ģeoloģijas un derīgo izrakteņu institūta raksti, V. 131. – 170. lpp.
[7] Ulsts V., Majore J. 1960. Smago minerālu izplatība un koncentrācijas apstākļi Latvijas piekrastes smiltīs. Smago minerālu uzkrāšanās jautājumi, 101. -122. lpp. (krievu val.)
[8] Luncs A., Majore J. 1960. Smagie minerāli litorīnas akumulatīvajā terasē Rīgas līča austrumu piekrastē. Smago minerālu uzkrāšanās jautājumi, 123. -129. lpp. (krievu val.)
[9] Kuršs V., Stinkule A. 1961. Titāna un reto zemju minerālu saturs Gaujas baseina devona smilšainajos nogulumos. Latvijas PSR ZA Vēstis, Nr.5. 109. – 116. lpp.
[10] Kuršs V., Savvaitova L., Pupils M. 1997. Devona un karbona terigēno minerālu asociāciju veidošanās apstākļi un izmantošana kliedņu (cirkona, ilmenīta, dimanta) iegulu meklēšanā. LUM Ģeoloģijas kolekciju krājums Ģeoloģijas institūta fonds, 6059. (nepublicēts)
[11] Sorokins V. u. c. 1993. Līgumdarba Nr. 1339. Dimanta asociācijas kliedņu minerālu kolektoru noskaidrošana un izvērtēšana Kurzemes augšēja un vidusdevona griezumos (Cieceres, Ventas un Abavas objektos). Atskaite: Ketleru un Ogres dimantu asociācijas minerālu kolektori Kurzemē (2 sējumos). Rīga, (Nepublicēts). LUM krājums: LU Ģeoloģijas institūta fonds.
[12] Sorokins V. u. c.1995. Līgumdarba Nr. 1339. Dimanta asociācijas kliedņu minerālu kolektoru noskaidrošana un izvērtēšana Kurzemes augšēja un vidusdevona griezumos. II uzdevuma atskaite: Burtnieku – Gaujas svītu fona un dimantu asociācijas kliedņu minerālu izpēte objektā Abava (lejtece). Rīga, (Nepublicēts). LUM krājums: LU Ģeoloģijas institūta fonds.
[13] Hodireva V. 2011. Dimanta indikatorminerālu pētījumi un iespējamā kimberlītu magmatisma prognozes Latvijā. Apvienotais pasaules latviešu zinātnieku III un Letonikas IV kongress, „Zinātne, sabiedrība un nacionālā identitāte”, sekcija „Tehniskās zinātnes”, tēžu krājums. Rīga: Rīgas Tehniskās universitātes izdevniecība. 117. lpp. ISBN 978-9934-10-227-1
[14] Hodireva V. 2019. Latvijas devona terigēno iežu smago minerālu tipomorfie paveidi. LU 77. starptautiskā zinātniskā konference. Ģeogrāfija. Ģeoloģija. Vides zinātne. Referātu tēzes. Rīga, Latvijas Universitāte. 136.-137.lpp. Pieejams: https://www.geo.lu.lv/petnieciba/lu-zinatniskas-konferences/lu-gzzf-zinatnisko-konferencu-tezu-krajumi/Nepublicēti
[15] Hodireva V., Korpechkov D., Savvaitov A. 2004. Heavy minerals in sedimentary environments of Latvia. 32 nd International Geological Congress. Abstracts, vol. I. Florence, Italy. 20. – 28. 08. 2004. p. 207.
[16] Hodireva V., Korpečkovs D., Savvaitovs A. 2009. Granātu grupas minerāli kā kimberlīta minerālu asociācijas galvenie indikatori Latvijas terigēnajos iežos. Latvijas Universitātes raksti, 724. sējums. Zemes un vides zinātnes. Latvijas Universitāte, 7.–22. lpp.
[17] Rēpele M., Hodireva V. Latvijas pludmales nogulumu smago minerālu asociācijas. LU 62. zinātniskā konference. Ģeogrāfija. Ģeoloģija. Vides zinātne: Referātu tēzes. Rīga, LU. 2004. 161.-162. lpp.
