Занимательная минералогия - Александр Ферсман

Что происходит в минерале, мы не знаем, но любопытно, что если подержать эти минералы в темном месте, то через несколько месяцев к нему опять на секунды возвращается его красивая окраска. Имя ему гакманит — в честь Гакмана — одного из первых исследователей Кольских тундр.

Все эти факты, конечно, не могли не обратить на себя внимание человека, и уже давно, еще в древности, стали окрашивать камни или особыми приемами изменять их цвет.

Вероятно, прежде всего возможность искусственной окраски была испытана на агате или красном малопрозрачном сердолике. Сердолик нередко бывает грязно-бурого тона, но после прокаливания в огне приобретает красивый красный цвет. Это его свойство использовали греки и римляне еще две тысячи лет тому назад. Уже тогда они умели окрашивать камни в разные цвета, вываривая их несколько недель в разных растворах. Так обычно агаты варили несколько недель в котле с медом, потом мыли чистой водой и снова варили несколько часов в серной кислоте, а в результате получали красивые черные с полосами камни — ониксы. В последние годы теми же приемами стали получать зеленые, красные, синие и желтые полосатые агаты. Сейчас эти способы вошли в обиход, и изделий из неокрашенного природного камня почти нет: его раскраску всегда усиливают разными приемами.

Несколько иначе изменяют окраску дымчатых кварцев. На Урале местные крестьяне издавна научились придавать им золотистый оттенок, запекая камень в хлебе. Природные кристаллы минерала кладут в тесто, которое ставят в обычную русскую печь. Камень равномерно нагревается со всех сторон и постепенно меняет свой цвет. Так же запекают аметисты, превращая их в темные золотистые камни.

Теперь ученые научились более совершенными способами изменять цвета камня: они действуют на него лучами радия или особыми ультрафиолетовыми лучами кварцевой лампы. Оказывается, что эти лучи могут сильно изменять цвет, придавая камню иногда красивый оттенок. Голубой сапфир делается желтым, розовый топаз — оранжевым, золотистым, а нежно-фиолетовый кунцит — ярко-зеленым. За последние годы много было предпринято работ в этом направлении, и мы можем надеяться, что скоро научимся не только улучшать цвет драгоценных камней, но и вызывать совершенно новую их окраску.

Жидкие и летучие камни

Что-то несообразное заключается в самом названии нашего очерка «жидкий камень»: ведь мы не без основания представляем себе камень чем-то твердым. Между тем это так: есть камни жидкие и есть камни газообразные. Дело, конечно, только в самом слове или термине: камнем, или минералом, мы называем все тела, химические соединения, лишенные жизни и образующиеся в земле без содействия человека. Камнем или горной породой для нас является и твердый гранит, и железная руда, и соль в наших озерах, и песчинки в почве, и вся остальная неорганическая природа, независимо от того, является ли она жидкой, твердой или газообразной. Физика нас учит, что в сущности деление природы на эти три состояния условно и зависит от окружающей температуры: если бы на поверхности земли господствовала температура иная, чем сейчас, то, пожалуй, совершенно иначе шло бы развитие природы. Если бы градусов на двадцать мы понизили среднюю температуру земной поверхности, то вода превратилась бы в нормальную твердую горную породу — лед, и, может быть, только нефть да густые соляные растворы являлись бы жидкостью, а при еще более низких температурах и соответственных давлениях на земле текла бы жидкая угольная кислота. Если бы температура земли повысилась градусов на сто, мы жили бы в густых парах воды; не было бы даже твердой серы — ее мы называли бы жидким минералом.

Всё относительно, и потому давайте поговорим о том, какие же жидкие и летучие камни мы сейчас знаем в природе.

Вода, нефть и ртуть — это главные жидкие минералы. Вода — самый важный жидкий минерал, и с ним связано столько диковинного, что о нем мы будем говорить особо. Нефть мы хорошо знаем по ее огромному значению в промышленности и знаем, что ее добывают из глубины земли, врезаясь туда буровыми инструментами.

Меньше мы слышали о самородной жидкой ртути — живом серебре, капельки которой мы иногда встречаем в различных месторождениях. В нашем музее вы можете увидеть образцы белого известняка или черной углистой породы, а в них блестящие капельки жидкого металла.

Кроме ртути, есть еще другой, еще более диковинный металл — галлий. Он выглядит, как настоящий твердый металл, но в руке на ладони начинает плавиться: тепла руки достаточно для того, чтобы превратить его в сверкающую жидкость. Но в природе в таком чистом, самородном виде галлий не встречается.

Еще меньше, пожалуй, вы слышали о газообразных минералах. Между тем в атмосфере, которая нас окружает, кислород и азот являются как раз такими газовыми минералами. Кроме того, газы в огромном количестве содержатся и в водах и в твердых породах.

В каждом куске кристаллической породы, в каждом обломке наших мостовых связано огромное количество газов, до семи раз большего объема. Один кубический километр твердого гранита заключает до двадцати шести миллионов кубических метров воды, до пяти миллионов кубических метров водорода и до десяти миллионов кубических метров угольной кислоты, азота, метана и других газообразных и летучих веществ. Такими огромными количествами газов проникнута земная кора. Как магма глубин, так и всякая твердая порода прочно удерживает в себе эти газы. Но при известной температуре, так называемой температуре взрыва, они стремительно выделяются, дробя кусок породы в мельчайшие осколки. С этими взрывами связывают исследователи происхождение вулканической деятельности, так как колоссальны те количества различных газообразных продуктов, которые вулканы содержат, выливая их в земную атмосферу. Многие из них уже давно замерзли, еще до появления человека на земле, а между тем еще сейчас на месте старых жерл и в образовавшихся в них озерах поднимаются пузырьки угольной кислоты — последние отголоски некогда могучей вулканической деятельности.

Иногда — это угольная кислота, которая, насыщая воды, образует вкусные и полезные минеральные воды — нарзаны; иногда — в газах преобладают горючие составные части, которые представляют прекрасное топливо.

В Соединенных Штатах Америки такие струи перехватывают, и в настоящее время используются более двадцати тысяч отдельных выходов. У нас, в Нижневолжском крае, много могучих выходов газовых струй — ими наша техника пользуется как прекрасным топливом.[10]

Редкие, «благородные», газы — неон, аргон и криптон — в огромном количестве незаметными струями и отдельными атомами вливаются в атмосферу. На каждом шагу медленно распадается радиоактивное вещество, выделяется легкий газ гелий, то накапливаясь многими миллионами лет внутри минералов, то свободно вливаясь в атмосферу и мировое пространство. В качестве временных гостей образуются тяжелые газы — эманации радия и тория. Быстро проходят они свой жизненный цикл и вновь застывают в виде тяжелых и малоподвижных атомов твердого вещества.

В недосягаемых глубинах земли кипят магмы. В них не только скована энергия вселенной со времен космического прошлого, — в них скованы с того же времени огромные массы воды и летучих элементов. Медленно, в долгие геологические эпохи, внутреннее ядро освобождалось от этой энергии и этих запасов газа, пронизывая ими твердую оболочку, пробивая для них дорогу к свету, к атмосфере.

Но это выделение газов сопровождается тем, что земля теряет эти вещества. Легкие атомы в своих быстрых движениях преодолевают силы земного тяготения и из земной атмосферы, из сферы притяжения земли, улетают обратно в почти неведомый нам мир междузвездных пространств.

Такова история некоторых подвижных минералов земли.

Твердый и мягкий камень

Все ли камни одинаково тверды? Все ли камни можно разбить молотком, или некоторые из них можно резать и ножницами? В жизни как будто бы кажется, что камни все более или менее одинаково тверды, но на деле это не так. Я думаю, что в этом каждый может легко убедиться, если возьмет кусок известняка и кварца, — последний будет много тверже известняка, будет его царапать и может даже его перерезать.

Действительно, оказывается, камни бывают различной твердости. Самый мягкий — тальк — такой мягкий, что его легко поцарапать ногтем; из него делают очень мягкую пудру для лица. Полная ему противоположность — алмаз, он тверже всех остальных минералов. Сохранилось предание, что в древнем Риме императоры так верили в твердость алмаза, что обещали даровать свободу тем рабам, которым удалось бы разбить молотком на наковальне кристалл алмаза. Попробуем, однако, повторить этот опыт, и мы убедимся, что достаточно первого удара даже не молотка, а молоточка, чтобы алмаз разлетелся на мелкие куски.