Читая каменную летопись Земли... - Александр Конюхов

Те речки, у которых короткий пробег, доставляют к морскому побережью обломки многих пород, обнажающихся на водосборах, вдоль притоков и основного русла. Если это граниты, то среди песчаных частиц будут преобладать кварц, полевые шпаты и слюды. Если в пределах водосборной площади преобладают магматические образования, то песок в устье реки будет иметь темный цвет, так как в его составе основную роль играют обломки базальтов, андезитов или ультрамафитов, окрашенных, как правило, в темные цвета. Эти пески не годятся для производства стекла. Из-за своей окраски они получили название граувакк (темно-серый песчаный осадок) и встречаются в областях активного вулканизма, например на островах вулканического происхождения в центральных частях океана.

Таким образом, песок песку рознь. Самыми распространенными являются полевошпат-кварцевые пески, которые объединяются в группу аркозов и субаркозов (в аркозах от 10 до 25 % приходится на зерна полевых шпатов, в субаркозах — от 5 до 15 %, почти все остальное — кварц). Такие пески в изобилии присутствуют на морских побережьях, на открытых шельфах. Много их и на суше, особенно в окрестностях так называемых платформенных щитов, где на поверхность выходят породы гранитного фундамента. Кварцевые пески встречаются как в устьях крупных рек, так и на равнине, где они выполняют древние отмершие речные русла или слагают погребенные дюны, некогда мигрировавшие вдоль берегов озер. Песок в пустыне также в основном кварцевый, хотя и имеет желтый цвет из-за пленки «пустынного загара». В горах и вблизи горных массивов распространены пески многокомпонентного (полимиктового) состава, включающие обломки пород, зерна кварца и полевых шпатов в разных сочетаниях.

На небольших островках близ Атлантического побережья Франции описаны «поющие» пески: под ногами идущего по пляжу человека они издают мелодичное поскрипывание, которое можно услышать лишь в тихую погоду. Дело в том, что между песчинками в порах находятся мелкие кристаллики гипса. Ломаясь под тяжестью ступни человека, они издают звук, похожий на звон стеклянной посуды на столике в купе движущегося поезда. Гипс и другие соли кристаллизуются в поровом пространстве пляжевых песков при испарении морской воды, насытившей осадок при заплесках волн во время шторма.

В песках, захороненных под плащом других, более молодых осадков, сохраняется не только исходный состав, иначе говоря минеральная структура, но и другие специфические признаки, позволяющие судить об условиях их формирования. Эти признаки, называемые текстурными, включают слоистость, различные знаки и неровности на поверхности пластов, а также следы жизнедеятельности древних организмов: ходы илоедов, копролиты и т. д. По этим признакам можно воссоздавать палеоландшафты, определять направление водных течений, розу ветров, если речь идет об эоловых наносах, климатические особенности эпохи. В песках прекрасно фиксируется косая, волнистая, перекрестная и бугристая слоистость. Первая типична для песков из речных русел, вторая и третья наблюдаются в подводной части пляжа и на открытых участках шельфа, четвертая — на приливно-отливных площадках.

По комплексу этих признаков, иначе говоря текстур, можно судить об обстановках аккумуляции песков и проследить их изменение во времени. Так, в обнажениях киргизской части Ферганской долины в песчаниках раннемелового возраста прекрасно выражена крутопадающая косая слоистость, характерная для мигрирующих под действием ветра песчаных дюн. Поля этих дюн погребены под наносами, отложенными водными потоками. Гребни дюн оказались срезаны водой, и остались лишь их основания, слившиеся вместе. Таким образом, в недрах был захоронен пустынный ландшафт, существовавший в Средней Азии в начале мелового периода.

Древние песчаные дюны и барханы недавно идентифицированы в толще Красного Лежня — в песчаниках триасового возраста (около 200 млн лет назад). Они распространены в акватории Северного моря и были вскрыты нефтепоисковыми скважинами под дном на глубинах нескольких тысяч метров. Выяснилось, что около 200 млн лет назад здесь существовала пустыня. Подобных примеров можно привести множество.

Волна легко смывает следы, оставленные ступней человека на песке. У Р. Брэдбери есть рассказ о рисунках, сделанных на пляже известным художником. В задумчивости он рисовал их тростью на песке во время ночной прогулки вдоль моря. К утру разыгравшийся шторм уничтожил рисунки, и только один, случайный свидетель успел насладиться зрелищем нечаянного шедевра. Оказалось, однако, что волна, смывая различные следы, оставляет собственные отпечатки в виде крупной и мелкой ряби, желобков, проложенных стекающей водой, волноприбойных знаков.

В районах, где пески залегают среди пластов мощных влагонасыщенных глин, при погружении в недра наблюдаются интересные явления. Вода, выдавливаемая из глин в процессе их уплотнения, переходит в соседние пески, сохранившие высокую пористость. Возникает аномально высокое давление. Песчаный пласт превращается в плывун, обладающий огромной «таранной» силой. Через ослабленные зоны, например вдоль разломов, он прорывается к поверхности, образуя так называемые нептунические дайки. Одновременно происходит разгрузка излишней воды, уже не помещающейся в песчаном горизонте. Подобные дайки широко распространены на полуострове Челекен в Западной Туркмении, где их прекрасно описал известный литолог В. Н. Холодов.

Другой интересный феномен, наблюдаемый уже в горных районах Дагестана, — это септариевые конкреции — крупные круглые шары, словно ядра торчащие в вертикальных откосах над дорогами. Они возникли в песчаниках и в близких к ним породах — алевролитах альбского возраста. Исследования ученых показали, что речь идет о конкрециях — стяжениях, сложенных железистым карбонатом (сидеритом) и сформировавшихся в песчаниках уже после погружения в недра на стадии диагенеза, с которой связано превращение осадка в породу.

Что такое глина?

Глина в повседневной жизни у многих людей ассоциируется с обыкновенной липкой грязью. Чтобы смыть ее с обуви, надо приложить изрядные усилия. Это досаждающее в быту свойство глин является одним из самых ценных в индустриальном производстве.

Важнейшие качества глин — это связность и пластичность. Если другие рыхлые отложения легко распадаются на отдельные ингредиенты (зерна, обломки, комочки), то агрегаты, составляющие глину, как бы сцеплены друг с другом и, будучи разъединенными, легко связываются вновь при контакте. Хотя глина не обладает магнитными свойствами, на ее поверхности легко адсорбируются разные тонкие частицы, а сама она запросто пристает к нашим рукам и одежде.

Еще одним качеством, отличающим глину от других осадочных образований, является способность размокать в воде. Если мы размешаем комок глины в стакане воды, она быстро помутнеет и будет оставаться такой в течение многих часов, а иногда и дней. Любой же другой осадок, размешанный в воде, почти сразу оказывается на дне. Чтобы заставить опуститься глинистые частицы, приходится добавлять в воду вещества — коагулянты, например сильные электролиты. В лабораториях глинистую суспензию осаждают в центрифугах.

Необычна и способность некоторых глин к разбуханию. Если нанести на поверхность препарата из такой глины глицерин или этиленгликоль — тяжелые неполярные жидкости, то этот препарат на глазах начинает вспухать. Объем некоторых разновидностей глин при этом способен возрасти в несколько раз.

Пластичностью можно объяснить способность глины сохранять приданную ей форму. Кто из нас не лепил в детстве забавных зверушек из пластилина? А ведь в его основе лучшие сорта формовочных глин. Можно еще много рассказывать о специфических свойствах глин и слагающих их минералов, которые определяют широкий спектр применения этих образований в народном хозяйстве. Вначале, однако, полезно познакомиться с их внутренней структурой, определяющей отмеченные выше необыкновенные качества.

Глины и производные от них глинистые породы — аргиллиты, сланцы, филлиты — чрезвычайно широко распространены в осадочной оболочке Земли. Они составляют от 50 до 70 % ее объема. Это связано с высокой устойчивостью глинистых минералов в условиях земной поверхности и относительно глубоких ее недр (7-10 км). Подобная устойчивость обусловлена лабильностью кристаллической решетки слоистых силикатов, к которым принадлежит большинство глинистых минералов, ее способностью к трансформациям при изменении температур и давлений, других физико-химических параметров среды. Конечным продуктом на пути превращения глинистых минералов при погружении в недра являются слюды. Последние, отличаясь значительной устойчивостью к высоким температурам и давлениям, в поверхностных условиях, как правило, легко преобразуются обратно в глинистые минералы.