Читая каменную летопись Земли... - Александр Конюхов

К особой разновидности кремнистых пород относятся спонголиты. Они состоят из спикул — игольчатых сростков кремнезема, слагающих каркас кремневых губок. Это примитивные и очень древние животные, которые обитают на каменистом дне и фильтруют органические остатки из морской воды. В зависимости от возраста состав их может быть опаловым или халцедоновым.

К кремнистым образованиям относятся многие разновидности поделочных и ювелирных камней: опалы, в том числе и драгоценные, агаты, сердолики, оникс. Агаты встречаются в виде желваков шишковатой формы с темной поверхностью. Облик таких стяжений обычно не обещает ничего интересного. В Предуралье их нередко находят на полях после осенней или весенней вспашки. Стоит, однако, расколоть или разрезать такой камень, как перед глазами предстанет удивительная по красоте картина: матовая, полупрозрачная глубина, словно застывшее озеро нежных бежевого или голубоватого тонов, а от его центра, будто волны, разбегаются концентрические изгибы тонких полосок красного или коричневого цвета. Если желвак имеет ребристую поверхность, то на поперечном срезе агатовая пластинка напоминает причудливую звезду. Окраска халцедона, которым сложен агат, обычно плотнее к периферии стяжения. В центре часто остаются пустоты, отчасти заполненные кристаллами или натечной формы сгустками кремнезема. Это свидетельствует о том, что перед нами не конкреция, которая растет от центра к периферии, а жеода. Ее возникновение связано с заполнением пустот в толще породы: внешние оболочки сложены халцедоном ранней генерации, центральные — поздней. Агаты чаще всего встречаются среди базальтов, реже — среди изверженных пород кислого состава. Находят их и в осадочных породах кремнистого состава. Если заполнение пустот, в которых рос полосчатый халцедон, происходило не одновременно по всему периметру полости, а последовательно, снизу вверх, то возникали разновидности с прямыми субпараллельными полосками. За такими камнями закрепились специальные названия. Широко известны ониксы — агаты, в которых чередуются полоски белого и черного цвета. Образцы с красными полосками называются сардами, с белыми и красными — сардониксами. Именно такие агаты с давних пор предназначались для изготовления камей. Совершенно особым обликом отличается моховой агат, пронизанный дендровидными выделениями таких минералов, как хлорит и селадонит, или оксидов марганца. Это пейзажный камень с неповторимыми фантастическими сюжетами. Формируются агаты уже после погружения пород в недра в процессе движения отжатых седиментационных или гидротермальных растворов.

Аналогичное происхождение, вероятно, имеет и сердолик — твердый прочный камень халцедонового состава с однородной или слабополосчатой окраской красноватых или коричневых гонов. Генетически он связан с магматическими расплавами, не достигшими поверхности и раскристаллизовавшимися на глубине, иначе говоря, интрузивными образованиями. Впрочем, сердолик встречается и в метаморфических породах. Высокая прочность и устойчивость к различным агентам выветривания способствуют сохранению сердолика в различных обстановках. Недаром этот камень в качестве украшения использовался еще первобытными людьми. В отличие от агатов для него не характерны полосчатость и концентрическое строение.

Особое место среди перечисленных минералов кремнистого состава занимают благородные опалы. По редкости и красоте они сравнимы с драгоценными ювелирными камнями. Выделяются три разновидности благородного опала: огненная, белая и черная. Название «огненный» отражает оранжевый или пламенно-красный цвет камня. Он обычно прозрачен и вспыхивает на свету оранжевым пламенем. Однако эти отблески не идут из глубины, как у других благородных опалов. В белом опале игра цветовых бликов или огней происходит на молочно-белом фоне, в черном идет из темных, почти черных глубин. Преобладает «игра» красных и зеленых бликов. Родиной огненных опалов является Мексика, черных и наиболее красивых белых камней — Новый Южный Уэльс в Австралии, переживший в конце прошлого века «опаловую лихорадку». Согласно Б. Андерсону, австралийские белые опалы характеризуются флюоресценцией и способны на протяжении долгого времени фосфоресцировать. Однако бразильские камни того же типа инертны к ультрафиолету. Исследования в поле электронного микроскопа показали, что структура благородных опалов определяется плотной упаковкой сферических агрегатов из оксидов кремния. Это изотропный материал с показателем преломления 1,45. Вспышки различных цветов, наблюдаемые в благородных опалах, обусловлены интерференцией света определенной длины волны (при подавлении других световых волн), равной двум диаметрам преобладающих сфер. Красные вспышки наблюдаются в камнях, состоящих из сфер диаметром 3000 А. При меньшем их диаметре видны вспышки голубого цвета.

Помимо благородных, в ювелирном деле используются и обычные молочно-белые опалы, которые идут на изготовление брошей и кулонов. Эти камни не обладают упорядоченной упаковкой и лишены игры цветов, однако красивы сами по себе. Недостатком их считаются невысокая прочность и твердость.

Соли — свидетели зарождения древних пустынь

Довольно редко встречаются такие хемогенные образования, как соли. Они выпадают (кристаллизуются) из рассолов. Самая известная поваренная соль, или галит, неизменно присутствует на нашем обеденном столе. Накануне войн или в годы других тяжелых испытаний люди всегда запасались хлебом и солью. Хлебом и солью до сих пор принято встречать гостей в России и на Украине. Так что если бы на Земле отсутствовало это полезное ископаемое, то его пришлось бы получать промышленным путем. Издревле соль получали путем выпаривания морской воды в естественных или искусственных отстойниках в жарких странах. Этот способ используется и сейчас на побережьях с аридным климатом, например в Мексике и в Южной Аравии, где находятся солеродные лагуны или соляные ванны.

В средние века была открыта ископаемая каменная соль, и для ее добычи устраивались соляные копи и шахты. В Германии этот промысел получил развитие уже в XII–XIII вв., в России — в XIV–XV вв., когда купцы Строгановы стали разрабатывать залежи соли в районе Солигалича. Позднее выяснилось, что некоторые минеральные соли, прежде всего калийные, могут служить прекрасным удобрением, повышающим плодородие полей. Наконец, промышленная революция в XIX в. резко расширила круг необходимых народному хозяйству химических соединений, ранее считавшихся бесполезными.

Ископаемые соли, называемые галогенными отложениями, делятся на простые, двойные и сложные. К простым относятся соединения типа галита (NaCl), сильвина (KCl) и ангидрита (CaSO4), а также водные соли: гипс (CaSO4·2Н2О), сода Na2СО3·10H2O) и мирабилит (Na2SO4·10H2O). К двойным принадлежат карналлит KCl·MgCl2·6Н2О) и лангбейнит (K2SO4·2MgSO4). Из сложных солей наиболее распространен полигалит (2CaSO4· K2SO4· MgSO4·2Н2О). Помимо хлоридов и сульфатов, в природе встречаются также хемогенные карбонаты, описанные выше. Однако они обычно не создают крупных скоплений. Каждая из перечисленных выше минеральных форм способна присутствовать в виде породы или примеси к какой-либо другой, основной соли. Широта их распространения определяется растворимостью в воде. Естественно, что более редкими являются хорошо растворимые соли, в том числе калийные, сильвин и карналлит. Чаще в осадочных разрезах встречаются гипс, ангидрит и каменная соль (галит). Калийные соли считаются ценным полезным ископаемым.

В экспериментах по испарению морской воды показано, что первыми выпадают в осадок карбонаты и сульфаты кальция. Это происходит после уменьшения объема воды почти наполовину. Следующей, когда изначальный объем раствора сокращается в 10 раз, наступает очередь галита. Дальнейшее выпаривание морской воды приводит к выпадению в осадок легкорастворимых калийных солей, а также сложных по составу соединений. В реальных природных условиях эта схема в целом выдерживается, хотя нередко галит встречается вместе с ангидритом или в примеси к нему, а в ассоциации с галитом могут находиться полигалит и мирабилит, другие соли.

Помимо морских водоемов, на континентах существует множество озер, состав воды в которых сильно отличается от типично морской. Они расположены в поясах аридного и семиаридного климата и в засушливые сезоны, по существу, заполнены рапой различной концентрации. Известны соляные озера с углекислым, сернокислым и хлоридным типами рассолов. В первом случае в них содержатся NaCl, Na2СО3, Na2SO4 и NaHCO3. В озерах сульфатного типа с сернокислыми рассолами присутствуют в растворе NaCl, MgCl2, Na2SO4, MgSO4 и CaSO4. Наконец, в водоемах хлоридного типа преобладают NaCl, MgCl2, CaCl2 и CaSO4. Для каждого из перечисленных видов соляных озер характерна своя последовательность выпадения из рапы минералов, на которую влияют температура, давление, соотношение концентраций солей в рапе и другие факторы.