Татьяна Здорик - Приоткрой малахитовую шкатулку

• Название: Приоткрой малахитовую шкатулку
• Автор: Татьяна Здорик
• Издательство: Просвещение
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 1979

Разнообразны природные соединения химических элементов — минералы. Они слагают земную кору и верхнюю мантию Земли, Луну, метеориты и другие небесные тела.

Книга кандидата геолого-минералогических наук Т. Б. Здорик знакомит с многоцветным миром минералов на примере его наиболее распространенных и ярких представителей, рассказывает об их свойствах, возникновении, применении в народном хозяйстве.

---

Словом, названия стараются передать основное свойство этих камней — не просто цвет, а сразу и его игру, и радужность, и перелив.

В чем секрет, физический смысл этого перелива — иризации? Задумывались над этим вопросом давно. Однако к ответу пришли лишь постепенно, через века. Прежде в науке о минералах надо было произойти двум явлениям. Во-первых, распространилась и укоренилась среди ученых идея изменчивости «вечных» камней, более того, чрезвычайной чуткости их к изменениям в породившей их минералообразующей химической среде. Во-вторых, и самое главное — это прогрес в приборостроении, появление немыслимых раньше исследовательских приборов. Электронный микроскоп подчас позволяет «видеть» на уровне молекулы, увеличивая изображение в сотни тысяч раз. И лишь тогда секрет полыхающих камней раскрылся нам.

 Лабрадор. Иризация

Иризацией обладают многие полевые шпаты разного состава. Объединяет их то, что все кристаллы этих минералов содержат тончайшие пластинчатые вростки натриевого полевого шпата — альбита, ориентированные параллельно и согласно с основными кристаллографическими направлениями кристалла-хозяина. Почему же природные кристаллы оказались такими неоднородными? Как могло возникнуть такое строение, похожее на стопку стекол разной толщины?

Кадры недавно прошедшего по экранам страны японского фильма «Гибель Японии» или прекрасные цветные ленты Г. Тазиева, снятые над действующими вулканами Африки, выразительные снимки Б. Гиппенрейтера, сумевшего забраться со своей фотокамерой чуть ли не в жерло вулкана Ключевская сопка, впервые дают нам хотя бы самое приблизительное представление о масштабах магматического очага, его силе, размахе движений и температур. Оттолкнувшись от него, можно попытаться представить себе огненную и текучую стихию магмы — того первовещества, когда собственно вещества в нашем понимании еще и нет: атомы лишь постепенно обволакиваются стабильным окружением других атомов, уравновешивающих их заряды. В этой пластичной массе еще нет кристаллических решеток, нет минералов, лишь постепенно, словно островки, из самых распространенных в этом «адском вареве» элементов — алюминия, кремния и кислорода — возникают гибкие еще алюмосиликатные каркасы, способные удержать атомы главных щелочных и щелочно-земельных металлов — калия, натрия, кальция. «Современный минералог, а особенно петрограф, уже привык представлять себе эту аморфную массу в виде непрерывного сцепления из связанных общими вершинами кремнекислородных тетраэдров. Сетка эта ажурная, раздутая, с крупными полостями, как бы пенистая, из-за стремления «сильных» атомов кремния, мелких и с большим зарядом, расположиться с сохранением общих кислородных вершин как можно дальше друг от друга. Содержание кремния в магме (25 %) настолько велико, что в основном трехмерная пена или кружево составлено из кремнекислородных тетраэдров, но в ту же массу достаточно легко включаются или захватываются тетраэдры с алюминием…» — так образно представляет себе начало кристаллизации магмы кристаллограф и кристаллохимик академик Н. В. Белов.

В условиях пластичности и высокой температуры атомы магмы постепенно компонуются в «зачаточные» кристаллы полевых шпатов и кварца. Безмерно простирающийся кружевной каркас поглощает и другие атомы. Легкие и крупные атомы калия, натрия, кальция, несущие большой заряд, — все они находят «пристанище» в этих алюмокремнекислородных «кружевах». Более того, часть калия замещается барием, цезием, рубидием, на место кальция встает железо или стронций. Но вот магма все более густеет, решетки кристаллов становятся жесткими, они уже не в силах вместить всех «чужаков» без разбора. И в монолитных на поверхностный взгляд кристаллах начинается разброд, распад. Правда, распад этот носит весьма «организованный» характер — на это они и кристаллы. В кристалле, ограниченном, упрощенно говоря, параллелепипедом («коробкой»), возникают участки (домены), в каждом из которых наблюдается закономерное тончайшее переслаивание полевых шпатов разного состава: слой кальциевого полевого шпата, например андезина, слой натриевого — альбита. Так устроены перестериты, отливающие радугой. Так же примерно выглядят под оком электронного микроскопа лабрадорит и беломорит.

 Сросток кристаллов адуляра

Иризация возникает тогда, когда при прохождении луча через стопку тончайших пластинок длина волны одной из составляющих солнечного спектра (например, в синей или фиолетовой части спектра) становится кратной толщине прозрачной альбитовой пластиночки. Многократно повторенная всей «стопкой» интерференция каждой пластиночки и порождает удивительный эффект, воспринимающийся нами как переливающееся сияние.

А вот с солнечными камнями дело обстоит несколько иначе. Распад при остывании привел здесь к выпадению железа в виде микроскопических зеркал закономерно ориентированных пластиночек гематита. И от каждой такой пластинки отражается луч света — отдельный «световой» зайчик: минерал мерцает.

Как и прочие полевые шпаты, иризирующие разновидности встречаются и в изверженных полевошпатовых породах, образующих огромные массивы, такие, как на полуострове Лабрадор, в Карелии, на побережье Белого моря и в Волыни, и в пегматитах, например, Казахстана или Норвегии. Но «самые лунные» из лунных — светящиеся камни Бирмы и Шри-Ланки — образуют, как мы уже говорили, вкрапленники в излившихся вулканических породах.

 Кристаллы ортоктаза в пегматите

Интерес к камню, как и все прочие общественные увлечения, подвержен колебаниям — взлетам и спадам. В начале XIX в. интерес к природным диковинкам — дендритам, кораллам, окаменелостям — был неистощим. Тогда-то и появились в Европе впервые лунные и «таусиные» камни, и сразу взмыли на самый гребень волны модных увлечений. Постепенно интерес к ним несколько ослаб: ведь особенно красивы они были лишь в короткие мгновения. К тому же огранка, так украшающая прозрачные камни, к ним неприменима: их красоту выявляет лишь округлый или плоский кабошон, вырезанный точно по размеру иризирующего участка. Однако в последние годы благодаря общему подъему интереса к камню во всем мире лунные и солнечные камни в «чести». Чтобы насытить спрос любителей таинственного лунного сияния, уже не хватает природных камней: ювелирные фирмы выбросили на рынок красивую имитацию — бесцветную синтетическую шпинель, отшлифованную кабошоном. На нижнюю, плоскую часть этого кабошона нанесен тонкий слой голубой эмали или синеватого металлического сплава. Массивный же лабрадорит, крупные месторождения которого исчисляются тысячами тонн, человек никогда не обходил вниманием: из них полируют плиты для облицовки цоколей колонн, зданий, памятников и т. д.

Но лунные, солнечные или радужные камни — лишь самая малая часть всех полевых шпатов[25]. Полевые шпаты — самые распространенные на земле минералы: они составляют около 60 % всего объема земной коры. Из полевых шпатов на 3/4 состоят граниты и похожие на них сиениты и почти на 60 % упоминавшиеся выше зернистые темные породы габбро. Они слагают вкрапленники в застывших лавах, ими сложены больше чем наполовину пегматитовые тела.

Граниты, сиениты, пегматиты разрушаются на отдельные зернышки — песок. Если вы возьмете песок на ладонь и вглядитесь в него, то увидите на некоторых зернышках блестящие плоскости — спайность, сразу выдающую полевой шпат. Геологические процессы приводят к образованию из песка песчаников. И в них часто главную роль вместе с кварцем играет полевой шпат. А если горные породы оказались в зоне горообразования и перенесли колоссальные давления и температуры, то все они — и изверженные, и возникшие из них осадочные — превращаются в метаморфические породы: гнейсы или сланцы. В них тоже очень много тюлевого шпата. Пожалуй, нет полевых шпатов лишь в карбонатных осадках. Но если земная кора больше чем наполовину сложена полевыми шпатами, стоит подробнее остановиться на их составе и строении. По химическому составу полевые шпаты так и различаются на две подгруппы: натриево-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы) и калинатровые полевые шпаты (ортоклаз и микроклин).

Плагиоклазы представляют собой непрерывную смесь двух компонентов: натриевого полевого шпата — альбита и кальциевого — анортита (сияющий радужной иризацией Лабрадор по составу примерно посередине между ними, а беломорит — олигоклаз — ближе к альбиту). Калиевые полевые шпаты могут удержать в кристаллической решетке лишь незначительную примесь собственного натрия, но зато они почти всегда содержат тонкие или грубые вростки альбита. Именно такие тончайшие пластиночки альбита заставляют, как вы, наверное, помните, калиевый шпат адуляр светиться и переливаться лунным светом.