Мир глазами геолога

Глава 2. Серый камень

Большой серый камень возвышается посреди поляны. Камень всем своим видом показывает, что он здесь чуждый пришелец. Кругом простирается мягкий холмистый рельеф, лужайки чередуются с веселыми березовыми перелесками. На краю поляны виден еще один похожий камень. Вдали на следующей лужайке ещё валуны.

Создается впечатление, что какая-то могучая рука разбросала эти камни по всей округе. Ты помнишь, читатель, в поэме Гомера одноглазый великан Полифем чуть не потопил корабли Одиссея, бросая в них огромные глыбы скал. Но если бы здесь и был мифический Полифем, то где же он брал эти осколки скал? Везде в окрестностях по берегам рек и на склонах оврагов обнажаются осадочные породы — глины, пески и песчаники, иногда известняки. Рассмотрим наш серый камень повнимательней. У него округлые сглаженные формы, ровная поверхность. Оторвавшись от коренной материнской породы, камень должен был иметь остроугольную оскольчатую форму.

Если ты бывал на горных речках, то конечно видел, как искусно окатывает вода камни самого различного размера. Но вокруг нас нет ни гор, ни горных речек — кругом холмистая Русская равнина с лугами, полями и перелесками. Может быть, это работа морской воды? Вспомни морские галечные пляжи, на которых камни тоже хорошо окатаны, отполированы и имеют сходные размеры. Как говорят геологи — лучше отсортированы. Галечные пляжи образуют длинную, вытянутую, почти непрерывную полосу. У нас валуны экзотически разбросаны на огромном пространстве. Их размеры весьма разнообразны: от мелких голышей до огромных многометровых глыб. Далеко не все они окатаны так хорошо, как валун на поляне. Встречаются остроугольные крупные и мелкие обломки типа щебня, состоящие из самых различных пород. Нет, это не похоже на работу моря. На Европейской равнине нашей страны действительно когда-то бушевали моря. Но это было очень давно, многие десятки миллионов лет тому назад. Обломки же пород и валуны, которые мы наблюдаем, принесены сюда относительно недавно, может быть, всего несколько тысяч или десятков тысяч лет тому назад.

Посмотри на камень, на его сглаженной округлой поверхности местами видны борозды, напоминающие шрамы. Кто же нанес эти шрамы на лицо камня?

В 1871 г. русский естествоиспытатель известный революционер П. А. Кропоткин, наблюдая за распространением подобных камней, назвал их эрратическими (от латинского слова «эрратикус» — блуждающий). Ученый высказал предположение, что значительная часть северной Европы была покрыта древним материковым оледенением. Движущиеся льды перенесли с собой огромное количество различного обломочного материала, в том числе эрратические валуны. Извилистая граница распространения осадков в виде вала обозначает границу распространения ледника. Отступая, ледник оставил следы в виде конечноморенной гряды. Вообще весь переносимый ледниками обломочный материал геологи называют мореной.

Несколько в стороне от нашей поляны по высокой насыпи идет проселочная дорога почти под прямым углом к конечноморенной гряде. Но зачем для редко используемой грунтовой дороги потребовалось создавать такую высокую насыпь? Успокойся, читатель, к созданию этой насыпи человек не приложил своих рук. Это тоже работа ледника — озы, образовавшиеся при его таянии. Они обозначают края ледника или вытекающих из него речных потоков. Итак, перед нами типичный ледниковый рельеф.

В настоящее время ледники покрывают всего лишь 11 % суши. Но в истории Земли неоднократно наблюдались эпохи, когда площадь, занятая льдом, была значительно больше. Наличие древних оледенений геологи устанавливают по присутствию в осадках типичных ледниковых отложений — морен и иногда по сохранившимся остаткам древнего ледникового рельефа. Одно из наиболее древних оледенений, существовавшее 1 млрд лет тому назад, установлено в Северной Америке в области Великих озер. Следы оледенения, которое мы сейчас наблюдаем с нашей поляны, происходило, по геологическим понятиям, совсем недавно — в четвертичный период, начавшийся примерно 1–1,5 млн лет тому назад и продолжающийся до сих пор. В течение этого времени громадные области Европы не раз покрывались ледниками. Центром оледенения были Скандинавские горы. Во время максимального оледенения отдельные языки ледников достигали средних течений Днепра и Дона.

Так, значит, роль мифического Полифема выполнил ледник. Ледник занес сюда огромный валун, окатал, отшлифовал, поцарапал его во время длительного путешествия. Но откуда ледник его взял, где родина нашего валуна? Можно попытаться ответить на этот вопрос. Отколем от валуна кусок камня и рассмотрим его повнимательней. Галька, песок, когда-то переносимые ледником, служат источниками наиболее надежных сведений об истории ледника, а для современных ледников подсказывают возможность их будущего поведения.

Оказывается, в свежем изломе камень совсем не серый. Только сверху он покрыт темно-серой корочкой от длительного воздействия на него солнечных лучей, дождя и ветра. Цвет камня розовый, местами почти красный. В зернистом изломе видны кристаллы различных минералов, иногда светлые, иногда темные, почти черные. Так это же гранит-рапакиви! Слово гранит происходит от латинского «гранум» — зерно, а «рапакиви» по-фински — гнилой камень. Действительно гранит-рапакиви на поверхности легко разрушается. Если читатель бывал в Ленинграде, то он конечно любовался этой породой на набережных р. Невы или колоннах Исаакиевского собора. Неподалеку от Ленинграда — на берегах Балтийского и Белого морей, на озерах Карелии — можно увидеть многочисленные коренные обнажения рапакиви. Видимо, отсюда, из Скандинавии, за многие сотни километров прибыл на поляну наш эрратический валун.

Чтобы поближе познакомиться с гранитом, лучше всего рассмотреть его под микроскопом. Для этого надо отправиться в петрографическую («петрос» — камень, «графо» — пишу) лабораторию. Но прежде заглянем в ближайший овраг и возьмем там еще несколько образцов пород. На стенке оврага отчетливо выделяются три слоя различных пород. В верхнем слое белого цвета мы без труда узнали известняк. Если на него капнуть соляной кислотой, то он зашипит и вспенится. Ниже залегают глины, но уж очень они плотные и темные. Под глинами располагается песчаник.

Обычно геологи для изучения породы приготовляют шлифы. Шлиф — это тонкая (0,03 мм) пластинка породы, зажатая для сохранности между двумя стеклышками. Его кладут под микроскоп и рассматривают в проходящем и отраженном свете. Я не оговорился, шлиф можно изучать в проходящем свете. Большинство пород и минералов в тонкой пластинке пропускают лучи почти как стекло. Да и что такое стекло как не переплавленная порода — кварцевый песок? В шлифе в проходящем свете наш гранит опять преобразился и засверкал целой гаммой красок. Значительную часть поля зрения занимает нежно-розовый кристалл полевого шпата.

Полевые шпаты представляют собой наиболее распространенную в верхней части литосферы группу минералов алюмосиликатов натрия, кальция, калия, бария. Их цвет бывает весьма разнообразен: белый, кремовый, розоватый, красноватый, зеленоватый и др. Некоторые полевые шпаты используются в качестве ювелирных и поделочных камней. Например, в Эрмитаже хранится несколько ваз высотой до 22 см из зеленого амазонита.

Минералы, имеющие широкое распространение в земной коре и принимающие участие в строении пород, называются породообразующими. В настоящее время их насчитывается около 30. Соперничает с полевыми шпатами по встречаемости среди породообразующих минералов кварц. Нам не повезло, в нашем образце лишь несколько слабоокрашенных кристаллов кварца. Кварц по своему химическому составу исключительно прост — представляет собой соединение лишь двух элементов: кремния (Si) и кислорода (О) — SiO₂ — кремнезем. Знаете ли вы, какие удивительные цвета и какое разнообразие кварца, точнее кремнезема, можно увидеть в природе. Вспомните огромные блестящие друзы горного хрусталя. Древние греки (Аристотель) считали хрусталь окаменевшим льдом.

В былые времена люди часто приписывали камням таинственные силы, лечащие или, наоборот, отравляющие свойства. Считали, что камни могут повлиять на судьбу человека, и здесь мнение о камнях перекликалось с астрологией. Так, например, горный хрусталь считался счастливым камнем и соответствовал в астрологии знаку зодиака Льву (21 июля–22 августа). Кристаллы кварца имеют иногда дымчатую окраску — дымчатый кварц (знак зодиака Весы — 23 сентября— 22 октября). Иногда кварцу присуща розоватая или фиолетовая окраска. Розовый кварц соответствует знаку зодиака Тельцу (21 апреля–20 мая). Фиолетовый — аметист (знак зодиака Рыбы — 19 февраля–20 марта) — один из наиболее часто встречающихся поделочных камней. В старой Руси (XVI в.) особенно высоко ценился аметист с красноватым отливом. Считали, что он излечивает от пьянства, отгоняет лихие мысли, укрепляет память, делает людей добрее, оберегает от болезней и помогает в охоте.

Особенно много поверий связано с халцедоном и некоторыми его разновидностями. Хальцедон красноватый, желто-красный, оранжевый именуется сердоликом. На древнем Востоке считали, что этот камень дарит счастье и покой, оберегает от болезни и смерти. На Руси его тоже причисляли к счастливым камням, носили как талисман и считали способным приворожить любовь. Сердолик соответствует знаку зодиака Тельцу (21 апреля–20 мая). Благоприятным считался «тигровый глаз» — кварц золотисто-желтого или золотисто-коричневого цвета (знак зодиака Близнецы — 21 мая–20 июня). В противоположность этому оникс или «кошачий глаз» (знак зодиака Козерог — 22 декабря–20 января) считался несчастливым камнем, приносящим печаль и скорбь.

Одной из разновидностей кремнезема является переливающий всеми цветами опал. Опалу не повезло — поверья о нем резко разделились — в странах Востока он служит символом верности и надежды, а в Европе от него ожидают несчастье. Наиболее богатые месторождения опала известны в Австралии.

К кремнистым минералам относятся агаты, изготовленные из них броши и камеи удивительно красивы. Бесконечны по своему разнообразию яшмы, особенно славятся ими Уральские горы. Кстати, красная яшма (карнеол) соответствует знаку зодиака Овен (21 марта— 20 апреля). Изделия из яшмы всегда радуют глаз человека. Вместе с тем вам, конечно, известен и обычный кремень, во время Отечественной войны вместе со стальной пластинкой часто заменявший спички. Ослепительно белый, сверкающий на пляжах песок — окатанные обломки кварца; обычная глина также в основном состоит из кремнезема. Академик А. Е. Ферсман назвал элемент кремний основой земной коры. Но если мы вспомним «небесных посланцев» из первой главы этой книги, то должны будем признать, что и во Вселенной кремнезем играет немаловажную роль.

Рядом с зернами полевого шпата отчетливо видны зазубренные пластинки биотита, переливающиеся оттенками зеленого цвета, от нежного травянистого до почти черного. Биотит (по имени французского ученого Ж. Б. Био) окрашен в зеленые цвета закисными формами железа, иногда при наличии титана окраска минерала приобретает бурые и красные тона. Ближайший родственник биотита — прозрачная слюда мусковит, вывозившаяся ранее из Московии. Наши предки использовали крупные тонкие пластинки мусковита в окнах, чем поражали воображение посещавших страну иностранцев.

В гранитах, помимо породообразующих, в небольших количествах встречаются цветные минералы, например корунд. По химическому составу этот минерал представляет собой оксид алюминия (Аl₂О₃) и имеет разнообразную окраску в зависимости от примесей. Красные разновидности корунда именуются рубином. Крупные камни рубина встречаются редко и ценятся дороже алмаза. Если верить индийским легендам, то рубин образовался из упавших в реку капелек крови одного из богов. «Падают камни тяжелой крови на лоно реки, в глубокие воды, в отражение прекрасных пальм. и загорелись с тех пор эти капли крови, превращенные в камни рубина, и горели они с наступлением темноты сказочным огнем, горящим внутри, и пронизывали воду этими огненными лучами.» (из индийского предания).

Синие разновидности корунда именуются сапфирами. Очень ценятся крупные экземпляры этих камней. Сапфиры часто встречаются в россыпях в отложениях рек (аллювий речных долин). Интересны россыпи Австралии в штате Квинсленд. Здесь нет крупных предприятий по добыче, она ведется кустарным способом. Вся долина реки усеяна многочисленными любителями, копающимися в глинистом аллювии. Некоторые из старателей используют даже драги и землеройные машины. После редких дождей мелкие сапфиры можно собирать прямо на насыпи грунтовой дороги. Желтая илистая масса полотна дороги легко размывается, и на ней мелкими темными вкраплениями отчетливо видны зернышки сапфиров — прямо сапфировая дорога. Кроме того, в гранитах встречаются также разноокрашенные, иногда весьма ярко сверкающие минералы, такие, как циркон, гранаты, сфен, монацит, апатит, турмалин, топаз, берилл и многие другие.

Циркон — силикат — Zr(SiO₄). Его прозрачные кристаллы относятся к категории драгоценных камней, они обладают удивительно ярким блеском, сверкая даже ярче алмазов.

Гранаты — их крупные кристаллы также относятся к категории драгоценных камней. Гранаты входят в группу силикатов и часто образуют совершенные кристаллы в форме ромбододекаэдров. Из таких кристаллов можно изготовлять ювелирные изделия даже без шлифовки.

Сфен, или титанит — минерал силикатной группы, в состав которого помимо SiO₄ входят титан и кальцит.

Монацит — минерал довольно сложного химического строения — соль фосфорной кислоты. Часто радиоактивен и используется для определения абсолютного возраста пород свинцовым методом.

Апатит также относится к классу фосфатов, имеет большое разнообразие форм нахождения и окрасок. Само наименование происходит от греческого слова «апатао» — обманываю. Апатитовые руды добывают в основном на Хибинских месторождениях Кольского полуострова и используют для производства фосфорных удобрений. Только прозрачные разности апатита относятся к ювелирным камням.

Турмалин — принадлежит к числу драгоценных камней, очень сложного химического состава с содержанием различных металлов (Na, К, Са, Li и др.). Его цвет меняется от прозрачного, почти бесцветного через желтые, зеленые, коричневые тона до черного (шерл). Встречаются кристаллы турмалина с переходами от бесцветного к черному на концах — «голова арапа», или «черная голова».

Топаз — алюмосиликат — Al₂(SiO₄)(Fe,OH)₂. Один из наиболее распространенных драгоценных камней. Бывает самой различной окраски, но наиболее ценится золотистая (золотистый топаз) и розовая. Образует кристаллы чаще всего пирамидальной или призматической формы. В Алмазном фонде СССР хранится старинный испанский орден «Золотое руно». Орден выполнен из светлого золота и бриллиантов. Наверху — украшение из пяти крупных светло-фиолетовых бразильских топазов в золотой оправе. Молва приписывала топазу магическую силу — он придает людям честность, порядочность и великодушие. Соотносится со знаком Зодиака Скорпионом (23 октября–21 ноября).

Берилл — силикат алюминия и бериллия зеленоватой, желтоватой или голубоватой окраски. Кристаллы имеют призматическую форму. Некоторые его разновидности — аквамарин и изумруд — относятся к драгоценным камням. Аквамарин (от латинского «аква» — вода и «маре» — море) — голубой или зеленовато-голубой прозрачный берилл. Изумруд — один из наиболее ценных и излюбленных ювелирных камней, который высоко ценили во все времена. В Алмазном фонде СССР хранится изумруд уникального размера (136,25 карата), изумительной чистоты и прозрачности. Огромный квадратный изумруд из Колумбии вделан в брошь. Бриллиантовая оправа в виде виноградных листьев с крупными бриллиантами смягчает строгую геометричность изумруда, придавая броши нарядность и привлекательность.

Мы заглянули лишь краешком глаза в чудесный разноцветный сверкающий мир минералов. Если читатель заинтересовался этим миром, советую ему ознакомиться с прекрасной книгой академика А. Е. Ферсмана «Занимательная минералогия» или с недавно вышедшей книгой Я. П. Самсонова и А. П. Туринге под редакцией академика В. И. Смирнова «Самоцветы СССР».

Граниты большинство исследователей относят к изверженным магматическим породам[1]. Как мы уже знаем, в недрах нашей планеты на большой глубине существуют высокие температуры и давления. В этих условиях вещество находится в расплавленном состоянии. Такое вещество называют магмой, или магматическим расплавом. Иногда магма проникает в верхнюю холодную оболочку Земли и застывает, образуя изверженные породы. Если магма не прорывается на поверхность, а медленно застывает внутри литосферы, то образуются так называемые интрузивные (от латинского «интро» — внутри) породы. В таких породах обычно простым глазом видны крупные кристаллы минералов, как в описанном выше примере — граните. К интрузивным породам причисляют также сиениты, диориты, габбро и др. Иногда магма прорывается на поверхность и разливается по обширной территории, образуя покровы эффузивных пород. Обширные покровы базальтов известны у нас в Восточной Сибири, в Индии и некоторых других странах. Случается, что выброс лавы происходит быстро и неоднократно повторяется, в результате возникают экзотические горы-вулканы. Вулкан в древнеримской мифологии — бог огня и кузнечного дела. Если читатель бывал на Кавказе, то он, конечно, любовался такими двумя красавцами, как Казбек и двуглавый Эльбрус. Эти два потухшие вулкана, покрытые большими шапками вечных снегов, в ясную погоду видны более чем за сотню километров. А с наиболее высокой вершины — Эльбруса (5633 м над уровнем моря) видны одновременно и Черное и Каспийское моря. В настоящее время известно более 620 действующих вулканов, из них 78 — над уровнем моря. Наибольшее количество действующих вулканов у нас в стране находится на Камчатке. Широко известен вулкан Ключевская сопка высотой около 4750 м. Вулкан почти ежегодно проявляет себя, выбрасывая лаву, пепел, газы, образуя прорывы на своих склонах или новые конуса. Одно из крупнейших извержений произошло в 1975–1976 гг. на Камчатке в районе вулкана Плоский Толбачик. Активность вулкана продолжалась более полутора лет. Неожиданные извержения вулканов могут оказаться причиной трагических событий. Читатель, конечно, слышал или читал о древнем городе Помпее в Италии. Этот город погиб 24 августа 79 г. (I в.) при извержении вулкана Везувий. Город оказался погребенным под 7–9-метровым слоем пепла. При раскопках археологи узнали много интересного о жизни и быте населения города I в. н. э. Удалось раскопать хорошо сохранившиеся здания, а в некоторых из них обнаружены прекрасные цветные росписи. В настоящее время ученые довольно успешно научились предсказывать извержения вулканов. Население обычно вовремя эвакуируется. И все же совсем недавно трагические события развернулись в Колумбии. В 150 км к западу от столицы Богота, в горах Невадо-де-Уцис расположен вулкан Аренас. Он находится на высоте 5400 м и окружен вечными снегами и ледником Дель-Руис. Вулкан мирно дремал по крайней мере 500 лет. Но вот 14 ноября 1985 г. началось сильное извержение. Резкое повышение температуры вызвало быстрое таяние снегов. Под покровом хлынувших с гор селевых потоков, камней и горячего пепла оказался погребенным город Армеро с населением около 20 тыс. жителей. В радиусе примерно 150 км от вулкана практически уничтожено все.

Работа вулканологов по изучению вулканов прежде всего в целях своевременного предсказания их пробуждения иногда сопряжена с большой опасностью. В 1902 г. на о. Мартиника из группы Малых Антильских островов при извержении вулкана Мон-Пеле (высота 1397 м) за несколько минут погибло 28 тыс. человек. В 1976 г. возникли подозрения о возможности новой катастрофы в связи с ожидаемым извержением вулкана Суфриер на о. Гваделупа. С целью проверки этого предположения вулканолог Гарун Тазиев с шестью другими исследователями 30 августа 1976 г. поднялся на вершину вулкана. Вот как Гарун Тазиев описывал течение событий в тот день.

«Повернув голову, я взглянул на кратер. Две минуты назад наша группа в семь человек мирно шествовала по нему. Вдруг я заметил, как, прорезая лениво стелющиеся над кратером белые облака пара, в небо со страшной силой ударила тонкая прозрачная струя. На высоте она разошлась вширь и стала наливаться трагической чернотой. То были мириады кусков породы, вырванные потоком пара на огромной глубине из стен питающего жерла. Взлетев на сотни метров у нас над головой, они щедро посыпались вниз.

На пятачок площадью в два десятка квадратных метров, где мы находились, обрушилась лавина скальных обломков, самый настоящий огненный дождь. Два камня стукнули по шлему. Затем буквально в нескольких сантиметрах от моих поджатых ног плюхнулась глыба не менее полутонны весом. Между тем секунды текли, слагаясь в минуты, а я все еще был жив.

Между тем вулканическая бомбардировка продолжалась. Похоже, затишья не предвиделось. Извержение как бы достигло крейсерской скорости, и этот ритм не оставлял никакой надежды. Каждую минуту в поле зрения падали один — два громадных обломка и тридцать — сорок кусков, которые я квалифицировал как крупные (дождь мелких осколков не в счет). Из кратера на высоту двадцать — двадцать пять метров с ревом вырывалась колонна пара диаметром десять — пятнадцать метров, начиненная камнями. Ежеминутно меня ударяли пять — шесть камешков. Извержение, между тем, было преинтереснейшее! Обидно, что не придется поведать об увиденном коллегам. Взрыв — явление, при котором интенсивность процесса достигает пика за доли секунды. Здесь же все протекало иначе: на протяжении двух минут мощность нарастала и, достигнув максимума, не падала до нуля, как после взрыва, а держалась на предельном уровне. целую вечность!. Наблюдая за ходом процесса, я уже не сомневался, что это фреатическое извержение. Оно возникает вследствие избыточного давления, порожденного нагревом грунтовых вод. Пар накапливается, затем взламывает «крышу» и вырывается под огромным давлением в атмосферу.

Итак, свершилось чудо — нам всем полагалось лежать мертвыми, а вместо этого мы вышли из передряги без серьезных увечий.

Я получил зримое подтверждение того, что в применении к этому извержению нельзя говорить о взрыве, поскольку процесс длился свыше тридцати минут.»

Из пепла вулканов образуются очень плодородные почвы, поэтому люди издревле селились в их окрестностях. С изверженными породами связаны месторождения многих полезных ископаемых: железные, медные и другие руды, драгоценные камни и т. д. Геологу очень важно правильно определить тип пород и район их распространения. С каждым типом может быть связан конкретный ряд полезных ископаемых.

Сами по себе многие магматические породы представляют собой очень красивый поделочный материал, который часто используется для украшения зданий, а иногда и для скульптур. Посмотрите, например, на скульптуры богов племени майя в Центральной Америке (Мексика), выполненных из вулканического стекла (обсидиан).

Обсидиан, скульптуры богов, Мексика

Красота камня удовлетворяет эстетические потребности человека, с его помощью можно выразить и вызвать различные настроения. Вероятно, поэтому с камнями связано так много легенд. Вспомните хотя бы замечательные уральские сказы о Хозяйке Медной горы, так поэтически описанные в книге П. П. Бажова «Малахитовая шкатулка». Для того, чтобы полюбоваться камнем, не обязательно ехать в отдаленные уголки нашей страны. Многое можно увидеть в городе. При строительстве зданий для отделочных работ использовались удивительно красивые граниты, габбро, лабрадориты, порфиры.

Рассмотрим теперь образец известняка. Известняк относится совсем к другому типу горных пород — осадочному. Осадочные породы образуются на поверхности суши и на дне водоемов благодаря накоплению продуктов разрушения ранее существовавших пород, остатков организмов и химических соединений и подразделяются на три большие группы: обломочные, органогенные и химические или хемогенные. Проходят миллионы лет, прежде чем накопится толща в несколько десятков или сотен метров. Особенно больших мощностей достигают осадочные породы, отложившиеся в водных бассейнах, дно которых в процессе колебательных движений земной коры прогибается в течение длительного геологического времени. В нашем образце отчетливо видны многочисленные обломки раковин (детритус), мелкие кристаллы кальцита, зерна, хаотически расположенные поры, каверны, трещины. Изучая образец, можно выяснить время и условия образования породы.

Начнем со времени. В атомный век ни у кого не вызывает удивления определение возраста пород по радиоактивному распаду некоторых элементов. Чаще всего в этих целях используются свинцовый, аргоновый, стронциевый и углеродный методы. В свинцовом методе происходит радиоактивная реакция распада урана U²³⁸ и тория Th²³², в результате которых образуется свинец. В аргоновом методе абсолютный возраст определяется по изотопам аргона Аr⁴⁰, встречающегося чаще всего в калийсодержащих слюдах. Стронциевый метод базируется на оценке количества стронция Sr⁸⁷, получающегося в результате [3-распада природного изотопа рубидия Rh⁸⁷. Определяемый возраст пород обычно выражается в миллионах лет. В углеродном методе определяется количество радиоактивного углерода С» в растительных остатках. Радиоактивный углерод образуется в атмосфере под действием ультрафиолетовых и космических излучений и усваивается растениями. Чем дольше пролежали растительные остатки, тем меньше в них сохранилось С». Этим методом можно определять возраст с точностью до нескольких сотен и даже десятков лет.

Определение абсолютного возраста пород производится на специальной аппаратуре, обычно масс-спектрометрах, которую в кармане или в рюкзаке в поле не захватишь. В настоящее время разрабатывается множество других методов определения абсолютного возраста пород. Учитывая успехи современной физики, можно надеяться, что в самом ближайшем будущем ученые получат удобный и надежный метод определения абсолютного возраста осадочных пород.

А пока геологи чаще всего пользуются относительным методом определения возраста — палеонтологическим. Палеонтология — это отрасль геологической науки, занимающаяся изучением остатков ископаемых животных и растений. Зародился метод в конце XVIII в. в Англии. Изучая последовательно слои пород в Южной Англии, У. Смит в 1794 г. установил, что в каждом слое содержатся характерные окаменелые остатки животных, отсутствующие в других слоях. Это открытие позволило строить карты, на которых показывалось распространение на поверхности одноименных пластов. Так зародилось геологическое картографирование. Многие исследователи связывают зарождение геологии как науки именно с этим событием.

В осадках, превращающихся в породы, часто сохраняются остатки животных и растительных организмов. Эти остатки в виде окаменелостей или отпечатков обнаруживаются в большинстве осадочных пород. Условия жизни на Земле с течением времени менялись. Вместе с изменением геологической обстановки видоизменялся растительный и животный мир. Одни животные и растения вымирали, на смену им приходили видоизмененные формы, приспособившиеся к новым условиям. Чем проще были построены организмы, тем легче они переносили изменения условий жизни. Поэтому современные простейшие организмы часто сходны с древними. Другие организмы, приспособленные только к специфическим условиям той или иной геологической эпохи, вымирали вслед за изменением обстановки. Для геолога важны именно вымиравшие формы, так как они дают ему возможность судить о геологическом этапе жизни Земли, характеризуемом определенными видами животного и растительного мира. Такие ископаемые остатки организмов геологи называют руководящими формами.

В 1859 г. Ч. Дарвин предложил идею об эволюции органического мира от простых форм к более сложным. Применение этой идеи в палеонтологии позволило создать всемирную шкалу относительного геологического времени — геохронологическую. В этой шкале наиболее крупные отрезки времени, характеризующие развитие одних и вымирание других видов организмов, именуются эрой, а отложения, образовавшиеся за соответствующую эру, — группой. Самая древняя эра — архейская («архэос» — древний) — предполагалось отсутствие в ее породах достоверных органических остатков. Однако в последние десятилетия академик А. В. Сидоренко доказал наличие микробиологической жизни в течение этой эры. За архейской следует протерозойская («протерос» — первичный, «зоэ» — жизнь), палеозойская («палеос» — древний), мезозойская («мезос» — средний) и кайнозойская («кайнос» — новый) эры. В самый поздний период кайнозойской эры (четвертичный) появился человек.

Изучая шаг за шагом наслоения горных пород и заключенные в них окаменелости, геологи, как па страницам книги, восстанавливают историю развития жизни на Земле и историю развития земной коры. Конечно, эта летопись далеко не всегда полная. Многие страницы исчезли — размыты или преобразованы до неузнаваемости.

В нашем образце известняка видны остатки раковин моллюсков, ежей и т. д. Такие животные могли существовать только в морских условиях, они пользовались широким распространением в среднем карбоне палеозойской эры. Итак, по куску породы, находящемуся у нас в руках, можно сделать уже по крайней мере два важных заключения: первое — порода образовалась в море из морских осадков и относится к группе органогенных пород и второе — относительное время образования породы — средний карбон палеозойской эры. Если изучить одновозрастные породы на достаточно большой территории, то можно определить границы распространения моря в соответствующий период и нанести их на карту. Построенные таким образом карты называются палеогеографическими. На рисунке показана палеогеографическая карта среднего карбона европейской части СССР. В это время значительная ее площадь была покрыта морем. Но какое это было море? Существовали ли в нем морские течения и если да, то как они были направлены? Каковы были температура и соленость воды, химический состав солей, а также глубина моря в месте отбора образца и расстояние до берега? Казалось бы, невозможно ответить на все эти вопросы о море, которое существовало и исчезло много миллионов лет назад. Однако развитие науки и кропотливый труд ученых часто позволяют найти ответы. Постараемся на простейших примерах показать вам хотя бы некоторые пути решения поставленных вопросов.

Палеогеографическая карта европейской части СССР каменноугольного периода. Составлена А. П. Карпинским

Особенностью существования живых организмов является их способность приспосабливаться к окружающей среде. У различных видов вырабатываются определенные признаки, характеризующие среду обитания. Иногда эти признаки можно распознать в окаменевших остатках. Например, моллюски, обитающие на песчаных отмелях в зоне прибоя, имеют толстые раковины, иначе они неизбежно погибнут. Моллюски, обитающие на илистом дне в спокойных морских условиях, довольствуются созданием тонких защитных раковин. Направленный характер расположения раковин и других органических остатков в образце может указать на направление течения. Если в образце известняка много примесей песка, то, по-видимому, недалеко был берег, с которого сносился этот обломочный материал, или существовало сильное течение, разносящее песок по морю. Присутствие в примеси лишь глинистых частиц говорит о более спокойной обстановке и большем удалении от берега.

Некоторые организмы весьма чувствительны к солености воды. Одни из них обитают только в пресноводных водоемах, другие только в соленых морских водах. Химический состав скелетов указывает на химический состав солей древнего моря. Материал для построения своих скелетов или раковин организмы в основном берут из воды. Если скелет известковистый, как в нашем случае, то в воде было растворено достаточное количество карбонатов кальция (СаСО₃). Наличие кремнистого скелета (как у радиолярий) свидетельствует о большой концентрации солей кремния. Растворимость солей кальция и кремния зависит от температуры. В холодных водах солей кремния больше, поэтому химический состав органических остатков служит показателем не только химического состава воды, но и ее температуры.

Давайте взглянем на современных своеобразных животных, образующих коралловые острова. Они довольно капризны, любят теплую чистую воду и свет. Наиболее благоприятна для них температура 20–30 °C и глубина моря порядка 20 м. Если участок моря, на котором закрепились кораллы, погружается, то кораллы, стараясь сохранить наиболее благоприятную обстановку, «карабкаются» вверх. Образуются одиночные острые коралловые острова, разбросанные на огромных площадях Тихого и Индийского океанов, например, Лаккадивские острова у западного побережья Индии. На фотографии помещены образцы кораллов, поднятых мной с лагуны одного из атоллов Лаккадив. Не правда ли, красивы, ну чем не букет белых цветов? Если дно моря стабильно, то коралловые острова приобретают более широкую расплывчатую форму, как, например, группа Мальдивских островов к юго-западу от Индии.

Современные кораллы. Индия, Лаккадивские острова

Очень часто коралловые рифы и острова вытягиваются в море вдоль берегов суши, образуя почти непрерывный барьер — барьерные рифы. Самый большой (2300 км) барьерный риф известен у северо-восточных берегов Австралии в Коралловом море. В настоящее время это уникальное природное сооружение охраняется человеком и объявлено заповедником. Обычно кораллы имеют белый, слегка желтоватый или зеленоватый цвет, но встречаются (например в Красном море) красного или розоватого оттенка. Такие кораллы используются в ювелирном деле для изготовления бус.

Сколько же требуется времени колониальным кораллам, чтобы создать сооружения, возвышающиеся над дном моря иногда на тысячу метров и более? Коралловые рифы растут довольно быстро. Это весьма опасно для судоходства, так как зачастую там, где на морских картах показана достаточно большая глубина, неожиданно на пути судна оказывается подводный риф. Для создания коралловых островов требуется длительное время. Так, например, по исследованиям автора совместно с индийским геологом Д. Датта, Лаккадивские коралловые рифы существовали уже в позднем мезозое, т. е. не менее 80 млн лет тому назад. В этом нет ничего удивительного, рифообразующие организмы появились на Земле еще в раннем палеозое. В древних осадках прослежены многочисленные одиночные рифы и протяженные рифовые барьеры. Если читателю приходилось бывать в Башкирии, в Предуралье, то он, наверное, заметил среди равнины отдельные конусообразные вершины шихан, как их здесь называют. Шиханы — это древние палеозойские рифы, которые когда-то были погребены под толщей осадков, а затем вновь выведены на дневную поверхность.

Благодаря развитию науки появились и другие методы определения палеотемператур. Так, установлено, что соотношения магния и кальция в створках некоторых видов моллюсков изменяются в зависимости от температуры среды. С ростом температуры доля магния возрастает. В 1947 г. Г. Юри предложил использовать в тех же целях соотношение изотопов кислорода О¹⁸ и О¹⁶ в раковинах моллюсков. Разработанная методика позволяет определять температуру воды палеобассейнов с точностью до 1 °C.

Все геологи в душе художники, поэты и немного фантазеры. Но не ради удовлетворения своих эстетических чувств или фантазии они занимаются сложной наукой и реконструкцией палеогеографической обстановки. Им не требуется машина времени Г. Уэллса для того, чтобы оказаться где-нибудь в Сибири на берегу кембрийского моря, существовавшего полмиллиарда лет назад. Мертвую унылую картину безжизненного континента и примитивный органический мир этого моря они могут описать с научной точностью и последовательностью без всякой машины времени. В кембрийский период в атмосфере еще отсутствовал кислород, он накопился значительно позже, а его источником стала наземная растительность. На суше богатая растительность развилась лишь в девонский период, примерно 300 млн лет назад.

Коркинское месторождение угля.

Челябинский угленосный бассейн.

Расслоение мощного пласта угля (по А. Д. Рубану)

В жизни геологи прежде всего практики. Главная их задача — обеспечить страну минеральным сырьем. Читателю, наверное, приходилось держать в руках кусок каменного угля, рассматривая который можно было заметить отпечатки листьев, окаменелые куски древесины и другие, иногда весьма четкие, следы растительности. Как установлено учеными, углеобразующая растительность появилась лишь в середине палеозойской эры (в конце девонского периода). Следовательно, бесполезно искать промышленные залежи угля в группе пород, накопившихся в более древние отрезки времени. Для нахождения залежей угля необходимо хорошо изучить палеогеографию отложений, выяснить места пышного расцвета, накопления и захоронения растительности. Наиболее благоприятные условия возникают в прибрежных болотистых низменностях и иногда в морском мелководье. На рисунке показан разрез Коркинского месторождения Челябинского угленосного бассейна. Угольные пласты имеют толщину от 55 до 200 м. Вниз по падению угленосная толща расщепляется на серии утоняющихся пластов, которые сохраняют рабочее значение на больших расстояниях.

В образцах кораллового известняка, даже древнего, нетрудно заметить наличие многочисленных пустот — пор. Такие пустоты могли сохраниться на месте мягких телец животных. Иногда пустоты возникают позже вследствие растворяющего действия воды — такой процесс называется выщелачиванием. Теперь представьте себе, как выглядят древние коралловые рифы, например шиханы, погребенные в толще осадочных пород. Чем заполнены поры? Они могут быть заполнены водой, нефтью или газом. Эти три минерала (конечно, минералы только в жидком и газообразном состоянии) являются ценными полезными ископаемыми.

Нефть и природный газ до сих пор служат основными поставщиками энергии, без которой пока невозможно развитие народного хозяйства. В нашей стране нефть и горючий газ были обнаружены в погребенных рифах между Уралом и Волгой сперва в Чусовских городках в 1929 г., а затем в 1932 г. в Ишимбаево. Именно с этих месторождений началось освоение и развитие Волго-Уральской нефтегазоносной области, которую иногда называют «Второе Баку». В настоящее время залежи нефти и газа в погребенных рифовых массивах известны не только в различных нефтегазоносных районах нашей страны, но и во многих других государствах (на Ближнем Востоке, США, Мексике и др.).

Попробуем мысленно разрезать участок земной коры, содержащий погребенный риф с залежью нефти. Залежи разместились в самых приподнятых выступах рифового массива. В заполненном водой пористом теле рифа нефть и газ всплывают, постепенно собираясь в наиболее приподнятых участках. Разумеется, необходимо перекрыть риф сверху непроницаемыми породами. В противном случае нефть и газ будут всплывать по пористым и проницаемым породам вверх до земной поверхности. В Ишимбаево рифы перекрыты непроницаемыми образованиями, состоящими из солей и ангидритов. Нефть оказалась в приподнятых выступах запертой, как в ловушке. Участки пористых пород, в которых нефть и газ могут собраться в залежь, так и именуются геологами ловушкой, а непроницаемые породы, перекрывающие залежь сверху, — покрышкой.

Некоторые разновидности биогенного карбоната кальция СаСО₃, например жемчуг, используются в ювелирном деле и довольно высоко ценятся. Цвет жемчуга, кроме наиболее ценного белого, бывает желтый, розовый и иногда черный. Формы жемчужин округлые, самые разнообразные — чем ближе форма к шарообразной, тем дороже жемчужина. Удивительная красота жемчуга объясняется опалесценцией — рассеянием света вследствие его оптической неоднородности. Опалесценция у жемчуга объясняется наличием тонких наслоений перламутра, состоящих из мельчайших кристаллов арагонита (СаСО₃) ромбической формы. Жемчужины образуются внутри створок раковины в телах некоторых видов моллюсков. Моллюски обволакивают перламутром в целях самосохранения попавшие в раковину песчинки или мелких вредителей (клещей). В настоящее время широкое распространение получило искусственное разведение жемчужных раковин, особенно в Японии.

В нашей стране жемчужные раковины разводят на Камчатке. Разнообразие минералогического состава водоемов позволяет надеяться, что выращиваемые жемчужины будут иметь всевозможный цвет и оттенки, так сказать, на любой вкус.

Сами по себе известняки также являются весьма ценным полезным ископаемым. Используются они для приготовления извести, в металлургии (флюса), агрономии, но главным образом как строительный материал. Вспомните нашу Белокаменную. Каменные здания из подмосковного известняка появились в Москве еще в XIV в. В XIV–XVI вв. в городе и вокруг него было построено много каменных соборов и монастырей. Но в основном Москва оставалась деревянной, несмотря на указ 1704 г. о застройке центра города только каменными зданиями. Во время Отечественной войны 1812 г. две трети города сгорело. После пожара начались большие градостроительные работы по плану архитекторов О. И. Бове и Д. И. Жилярди с интенсивным использованием подмосковного известняка, и Москва приобрела свой белокаменный облик. Иногда, оказавшись погребенными на большой глубине и дополнительно сцементированные кальцитом, известняки становятся плотными, напоминающими мрамор, — мраморовидные известняки. Чаще всего они используются в строительстве для облицовки. В одном из вестибюлей станции метро Таганская колонны облицованы подмосковным мраморовидным известняком.

Не всегда известняки образуются из скелетов отмерших организмов. Некоторые плотные и довольно однородные разности возникают из выпавшего в осадок карбоната (СаСО₃) химическим путем. Весьма своеобразные известняки химического происхождения формируются в пещерах — сталактиты и сталагмиты. За несколько последних десятилетий спелеологами открыты многочисленные сталактитовые пещеры в различных горных районах мира. Причудливые натеки известняка, особенно подсвеченные цветным освещением, создают впечатление волшебных замков и других сказочных картин. У нас в стране наибольшей известностью пользуются Кунгурская пещера в Пермской области на Урале и Новоафонская пещера на Кавказе. Открытие Новоафонской пещеры было отмечено Государственной премией СССР. Вход в пещеру находится на горе Иверской. Теперь со стороны Нового Афона в горе пробит туннель для электропоездов, доставляющих туристов легко и удобно прямо к чудесам подземного мира.

Породы, образовавшиеся из химических осадков, имеют широкое распространение в земной коре. С одним из их представителей Вы встречаетесь ежедневно, сидя за обеденным столом. Речь идет о поваренной соли (NaCl). Хемогенные породы чаще всего образуются на водоемах при выпадении солей в осадок.

Огромные запасы солей установлены в раннепалеозойских (кембрийских) породах Восточной Сибири. Здесь толщина соленосных отложений местами превышает 1 000 м, а площадь их распространения измеряется многими тысячами квадратных километров. Довольно трудно представить себе накопление такой огромной массы солей в высыхающем морском бассейне. Некоторыми учеными предполагается возможность проникновения соли в эти отложения из недр земли.

К этой же группе хемогенных осадочных пород относятся гипсовые, фосфатные, некоторые железистые (образующиеся обычно в прибрежной зоне) и глауконитовые породы. У солей отмечаются три замечательных свойства, имеющих для геолога большое значение — плохая проницаемость, хорошая растворимость и пластичность. Вследствие плохой проницаемости соленосные породы очень часто выполняют роль покрышек в ловушках для нефти и газа. Хорошая растворимость в природных водах приводит иногда к образованию пещер наподобие сталактитовых. В соляных пещерах, в отличие от сталактитовых, можно увидеть изумительную природную настенную роспись. Накопление солей в осадке не происходило монотонно. Очень часто тонкие прослои чистой белой соли чередуются с глинизированными темными прослоями, окрашенными примесями в голубые, рыжие и красные тона. Впоследствии слои сминались, образуя самые невероятные, как правило, плавные фигуры. В некоторых случаях на стенах пещер образуются вторичные мелкие кристаллики солей. Войдя в такую пещеру с электрическим фонариком, посетитель буквально ослепляется тысячами отблесков от поверхностей кристаллов.

Хорошая растворимость солей при сохранении плохой проницаемости может быть использована для создания в таких породах больших емкостей при малой затрате труда. В США, например, такие искусственные емкости используются для хранения запасов нефти. Действительно, это значительно проще, дешевле и безопаснее, чем строительство крупных металлических резервуаров. Впрочем, не всегда. На юге штата Луизиана велись разработки соли вблизи озера Пегнер. Озеро большое, свыше 500 гектаров, хотя и мелкое (около 1 м). Местное население его использовало для отдыха и рыбалки. Из шахты, заложенной на берегу, были проведены штольни (горизонтальные шахты), в которых для поддержания кровли использовались столбы соляной породы. В 1986 г. нефтяная компания «Тексако» поставила на воде разведочную скважину. Пройдя четыреста метров, скважина наткнулась на штольню. Вода из озера хлынула вниз, размыла соляные столбы, и кровля рухнула. Через час на месте исчезнувшего озера образовалась огромная воронка.

Свойство пластичности у солей проявляется на больших глубинах (несколько километров). Неравномерная нагрузка вышележащих пород на пласты соли вызывает их перемещение. Пласты сужаются в одном месте (месте оттока) и расширяются в другом. Сужение, вплоть до полного пережатия, наблюдается на более глубоких участках, где мощность и вес перекрывающих пород больше. На приподнятых участках образуются вздутия. Иногда соль находит в перекрывающих породах ослабленное место (например, трещину) и прорывается вверх. Так возникают соляные штоки.

Процессу продвижения соли способствует ее меньший удельный вес по сравнению с окружающими осадочными породами. Поднимаясь вверх, соляной шток приподнимает и дробит часть перекрывающих пород, в соляных куполах формируются многочисленные разрывы. Очень часто на поверхности у прорванного штока образуются соляные озера, например Эльтон. Как и в рифовых массивах, ловушки для нефти существуют не только в приподнятых частях купола, но и по бокам штока. В нашей стране нефтегазоносные районы с залежами нефти, связанными с соляными куполами, известны на равнинах Северного Прикаспия и на Украине. Такие же районы установлены в Западной Европе, Северной Америке и других местах.

Обычно обстановка, благоприятная для накопления солей, оказывается подходящей и для накопления гипсоносных и ангидритовых толщ.

Гипс представляет собой сульфат кальция в соединении с водой (CaSO₄×2H₂O), кристаллизуется в виде тонких и толстых столбиков. Сросшиеся кристаллы напоминают ласточкин хвост. Этот минерал широко используется в строительной промышленности. С гипсом тесно связан взаимными переходами другой минерал — ангидрит — обезвоженный гипс (CaSO₄), поэтому в зависимости от природной обстановки оба минерала легко переходят один в другой. Ангидрит бывает белого, желтоватого или розоватого оттенка, но чаще всего слегка голубоватый. Плотные образцы легко поддаются обработке, и это их свойство используется для изготовления различных поделок.

Мы забыли о нашем образце глины, принесенном с поляны. Рассмотрим его. Глины имеют самое широкое распространение в природе, они состоят из настолько мелких зерен различных минералов, что их просто невозможно рассмотреть и опознать в приготовленном шлифе под обычным микроскопом. Размер частиц менее одной сотой доли миллиметра. Для изучения глин используются электронные микроскопы, дающие увеличение в десятки и сотни тысяч раз, и некоторые другие методы (термический и рентгеноструктурный анализы). Известны три основные группы минералов, образующие глины: каолиниты, монтмориллониты и гидрослюды. Новообразование глин за счет химических процессов сближает их с группой уже рассмотренных хемогенных пород. Глинистые осадки накапливаются только в спокойной среде: в море — ниже уровня действия волн, на суше — во впадинах рельефа, озерах, старицах рек и др. Глины обладают многими очень интересными свойствами, такими, как пластичность, огнеупорность, способность поглощать и удерживать различные вещества (адсорбция). Эти и другие свойства используются человеком с незапамятных времен и весьма разнообразно.

Гончарное искусство — приготовление изделий из обожженной глины — одно из самых древних в истории человечества. Оно было известно в Месопотамии по крайней мере за 4 тыс., в Греции, Иране и Средней Азии за 2 тыс. лет до н. э. Изготовленная керамическая посуда и другие изделия обычно украшаются цветным орнаментом. Кустарный гончарный промысел существует повсеместно до сих пор. Наверное, и у читателя в квартире найдется несколько красивых гончарных изделий.

В XII–XIII вв. в Европу из Китая стали проникать керамические изделия, имеющие белый цвет, звонкие, просвечивающиеся в тонком слое, — фарфоровые. Даже осколки этого искусственного камня высоко ценились. Многие ученые и алхимики тех времен пытались открыть секрет приготовления фарфора, но все безуспешно. В XIII в. известный итальянский путешественник Марко Поло проник в Китай и прожил там 17 лет (вернулся в 1295 г.). Марко Поло, рискуя жизнью, пытался проникнуть в тайну изготовления и обжига фарфора. Но добытые с таким трудом сведения оказались бесполезными. Лишь в XVI в. в Европе начали производить белую керамику — мягкий фарфор — не очень белый, мягкий, хрупкий и незвенящий — отдаленное подобие китайского фарфора. Для изготовления фарфора используют пластичную огнеупорную глину— каолин, полевой шпат и кварц. Европейцам не хватало каолина, название которому дано по хребту Као-Лин в Китае, где глина для производства фарфора добывалась по крайней мере уже в VIVI! вв. Каолинит образуется из полевых шпатов и других силикатов при выветривании в условиях теплого и влажного климата.

В первом десятилетии XVIII в. в городе Мейсен в Саксонии (теперь в ГДР) И. Бётгер и Э. Чирнхауз изобрели настоящий фарфор — к великой радости курфюрста Саксонии, который на фарфоре весьма обогатился. И до сего времени изделия из саксонского фарфора (знак фирмы — голубые скрещенные мечи) высоко ценятся на мировом рынке. В Англии также долго, но безуспешно искали секрет изготовления фарфора. При этом удалось создать своеобразный голубой, или английский, фарфор (см. цветную вклейку). По многим своим свойствам, в том числе и техническим, он хуже белого, но также довольно красив.

В России фарфор изобрел Д. И. Виноградов, соратник М. В. Ломоносова. В 1744 г. основан Императорский фарфоровый завод в Петербурге — ныне завод им. М. В. Ломоносова. Всемирно известной маркой завода долгое время была латинская буква W — от первой буквы фамилии изобретателя.

Фарфор обладает большой механической и диэлектрической прочностью, высокими изоляционными свойствами, термостойкостью и кислотоупорностью. Эти свойства фарфора позволяют широко использовать его в промышленности для изготовления хозяйственной и химической посуды, электротехнической керамики, изоляторов и т. д. Можно смело сказать, что если бы не было глин, то не было бы современной техники и полетов в космос. Большой славой пользуются изготовленная из фарфора художественная посуда и малые скульптуры. В различных музеях мира хранится множество совершенно уникальных художественных произведений. Одна из замечательных коллекций художественной посуды и малых скульптурных форм саксонского фарфора выставлена в Дрезденской галерее. У ее входа демонстрируются всемирно известные фарфоровые колокола. Если Вам представится возможность побывать в ГДР, не забудьте осмотреть коллекцию галереи и послушать звон колоколов. На фотографии запечатлена прекрасная скульптура «Меркуцио» работы В. И. Мухиной, роспись А. А. Яцкевич. Замечательно! Не правда ли?

«Меркуцио»

Посмотрим теперь на образец песчаника, принадлежащего группе обломочных пород. Он сложен хорошо окатанными зернами кварца. Поры заполнены цементом, состоящим из кремнезема, все тем же химически выпавшим из раствора SiO₂. Впрочем, можно увидеть кое-где и цветные минералы. По количеству их не так уж много, но они достаточно интересны: полевые шпаты, пирит, эпидот, сфен, дистен, ставролит, биотит, гематит. Непрозрачные кубики пирита в отраженном свете сверкают золотистым оттенком. Из пирита, или серного колчедана (FeS₂), производят серную кислоту, серу и железный купорос.

Гораздо реже встречаются бурые таблитчатые кусочки гематита (Fe₂O₃). В переводе с греческого название звучит как «похожий на кровь». Гематит образует важнейшие железорудные месторождения, например, в районе Курска и Кривого Рога.

Изредка попадаются зеленые или желтые игольчатые кристаллы эпидота с сильным стеклянным блеском. Этот минерал относится к группе алюмосиликатов и часто содержит кальций, железо, марганец и хром.

Крупные кристаллы эпидота иногда используются для ювелирных изделий.

Вытянутые сине-голубые зерна — дистен, или кианит (от греческого «кианос» — синий), представляют собой одну из модификаций алюмосиликатов. Иногда кристаллы кианита образуют очень красивые радиально-лучистые агрегаты. Крупные кристаллы похожи на сапфир или на аквамарин.

Довольно часто встречаются призматические красно-бурые кристаллики ставролита. Когда они сращиваются вместе, то по форме напоминают крест. Отсюда и название минерала от греческого «ставрос» — крест.

В нашем образце поры песчаника заполнены цементом. Цемент может образовываться в породе за счет выпадения из растворов различных химических соединений, чаще всего кремнезема (SiO₂), кальцита (СаСО₃) или различных глинистых минералов. Цемент не всегда полностью заполняет поры породы. Он может вообще отсутствовать, в этом случае даже при существенном уплотнении порода остается рыхлой.

Как и в известняках, поры в песчаниках могут быть заполнены водой, нефтью и газом. Для определения количества этих полезных ископаемых в недрах прежде всего необходимо получить представление об объеме пор в породе. Объем пор, выраженный в процентах от объема породы, именуется пористостью, а в долях единицы — коэффициентом пористости. Пористость несцементированных песчаников обычно порядка 12–17 %, редко достигает значений 25 %, в то время как в глинах общая пористость часто превышает 30 %.

В порах с большим диаметром вода, нефть и газ могут перемещаться под действием сил гравитации. В порах с малым диаметром движение жидкости затрудняется вследствие проявления капиллярных сил. Наконец, при диаметре пор менее 0,0002 мм жидкость в порах практически двигаться не может. Породы, способные не только содержать жидкость и газ, но и отдавать их (т. е. проницаемые породы), получили наименование коллекторов. Проницаемость пород является их исключительно важным свойством, используемым при добыче таких полезных ископаемых, как вода, нефть и газ.

Пески и песчаники являются весьма распространенным типом коллекторов, с которым связаны залежи нефти и газа во многих районах мира. Широкую известность приобрели пески и песчаники продуктивной толщи Азербайджана плиоценового возраста. Продуктивная толща сложена частым чередованием песков (коллектора) и глин (покрышки). Молодой возраст толщи позволял надеяться на легкое решение вопроса о ее происхождении. По характеру встреченных остатков фауны и составу глин было установлено, что накопление осадков продуктивной толщи происходило в сильно опресненных мелководных водоемах в относительно спокойных условиях. Решить же вопрос об источниках сноса песчаного кварцевого материала оказалось довольно трудно. Наиболее естественным было предположить снос кварцевого материала с Малого и Большого Кавказа, уже существовавших ко времени накопления песков. Малый Кавказ сложен в основном эффузивными породами с весьма низким содержанием кварца. Такие породы не могли служить источником образования кварцевых песков.

Большой Кавказ в своей восточной части сложен осадочными породами. Магматические и метаморфические образования — источники кварцевых песков — здесь отсутствуют. Но, может быть, более древние осадочные породы Кавказа послужили поставщиком кварца для продуктивной толщи? Действительно, в осадочных отложениях неогена и позднего мезозоя присутствует довольно много песчаников. Такие песчаники при их разрыве и переотложении кварцевых зерен смогли бы создать пласты песка в продуктивной толще. Но опять возникает несколько «но». Зерна кварца в продуктивной толще крупнее и хуже окатаны. Не могли же они вырасти и стать менее окатанными после вторичной транспортировки и переотложения. Кроме того, из сопутствующих цветных минералов для песков продуктивной толщи характерны дистен и ставролит. В размываемых осадочных толщах Кавказа эти минералы практически отсутствуют. Вот вам и сложная геологическая загадка, казалось бы, в простом вопросе. Где же ответ на эту загадку?

В. П. Батурин высказал смелую идею. По его мнению, кварцевый песок приносился с севера какой-нибудь могучей рекой типа Волги — Палео-Волгой. На севере, в пределах Русской равнины, широко развиты метаморфические породы с большим содержанием кварца, дистена и ставролита. Но, опять «но». Мощность кварцевых песков к северу, в сторону предполагаемого источника, убывает. А должно быть наоборот. Тогда возникла еще одна гипотеза: возможно, в том направлении, куда увеличивается мощность песчаников, некогда существовала суша. Она располагалась где-то на месте наиболее глубокой сейчас южной части Каспийского моря. Суша могла быть сложена метаморфическими породами, аналогичными породам Русской равнины, и служила источником как для кварца, так и для сопутствующих ему дистену и ставролиту. Читатель, конечно, помнит легенду об исчезнувшей под водами моря Атлантиде. Значит, Каспийская Атлантида? Что же, вероятно, может быть. но требует научных доказательств.

На последних страницах несколько раз упоминались метаморфические породы. Метаморфические вместе с магматическими и осадочными породами составляют три основных класса пород, слагающих земную кору. Название происходит от греческого слова «метаморфоз» — превращение. Магматические и осадочные породы при воздействии на них температуры и давления (кроме того, воздействие различных растворов) перекристаллизуются, превращаясь в новый класс метаморфических пород. Наиболее часто при этом образуются породы типа гнейсов и кристаллических сланцев. Слоистость этих пород может быть унаследована от осадочных пород или большей частью возникает вследствие стремления вновь образующихся кристаллов минералов расположиться наиболее удобно по отношению к действию одностороннего давления. Если исходными были магматические породы, то используют приставку орто — ортогнейсы. Если породы осадочные — пара — парагнейсы.

С классом метаморфических пород связаны многочисленные полезные ископаемые, главным образом различные руды. Многие виды метаморфических пород используются при строительстве. Некоторые разновидности — для облицовки зданий, создания скульптур и ювелирных украшений. Вспомним про яшму, окис-лами железа и марганца она окрашена в самые различные цвета с преобладанием красного, иногда вишневого, желтого, зеленого и др. Разнообразная гамма позволяет использовать яшму для изготовления красивых ювелирных изделий. Многочисленные месторождения этого камня известны у нас на Урале, Алтае и многих других районах.

В конце 1987 г. вступила в строй новая станция метро «Чеховская», оформление которой осуществлено по проекту художников Людмилы и Петра Шорчевых. Станцию украшают мозаичные панно на темы произведений А. П. Чехова. Для композиций панно использованы оникс, лазурит, халцедон, яшмы, нефрит, змеевик, орлец и другие полудрагоценные камни.

Вероятно, наибольшей славой вполне заслуженно пользуется малахит. Это удивительно красивый камень всех оттенков зеленого цвета. В природе обычно наблюдаются тонколучистые сростки кристаллов или натечные почковидные формы. Образуется малахит при разрушении расположенных вблизи поверхности (до глубин 100–150 м) метаморфических медных рудных месторождений, возникших на контакте магматических и карбонатных пород. Больших скоплений малахита, пригодных для ювелирных изделий, не образуется. Обычно встречаются землистые, легко рассыпающиеся в руках формы этого минерала. Самая большая глыба малахита, описанная А. Е. Ферсманом, весила 250 т.

Практически все месторождения вследствие их близости к поверхности уже выработаны. Поэтому изделия из малахита встречаются все реже и становятся все дороже. Уникальная коллекция хранится в Государственном Эрмитаже в Ленинграде. Посетите обязательно малахитовый зал, выполненный по проекту архитектора А. П. Брюллова, брата известного художника К. П. Брюллова, в 1838–1839 гг.

Читатель, конечно, очень часто видел такую метаморфическую породу, как мрамор. Он образуется в процессе метаморфизма карбонатных осадочных пород. Широко применяется для скульптурных, архитектурных и архитектурно-отделочных работ. Мрамор бывает окрашен примесями в самые разнообразные цвета и оттенки. Для скульптурных и ювелирных поделочных изделий наиболее ценится чистый белый и иногда черный мрамор. Со времен безвестных ваятелей древней Греции до наших дней мрамор являлся излюбленным материалом скульпторов. В музеях мира хранится множество иногда совершенно уникальных по своей красоте мраморных скульптур.

Моисей

Посмотрите на фотографию скульптуры Моисея — этот величественный образ могучего мудреца. Скульптура была создана в эпоху Возрождения знаменитым итальянским скульптором, живописцем и архитектором Микеланджело Буонарроти в 1515–1516 гг. Высота скульптуры 235 см. В настоящее время она хранится в церкви Сан-Пьетро в Риме. Каждая деталь скульптуры отделана с тончайшим искусством и знанием анатомии человеческого тела. Лишь на правом колене мудреца заметен небольшой дефект — выемка. По этому поводу существует предание. Знаменитый скульптор, реалист и мечтатель, сам был очарован своим произведением. Он воскликнул, обращаясь к скульптуре: «Ну, говори же!» Но мраморный мудрец молчал. Раздосадованный мастер швырнул молоток и отбил кусочек мрамора на колене скульптуры.

Венера

О скульптурных произведениях из мрамора и об их авторах написано множество научных и популярных книг. Говорить о них можно без конца. Взгляни, читатель, хотя бы еще на одну фотографию скульптуры Венеры. Как жизненно передано обнаженное тело, какие мягкие линии силуэта, красота движения, строгие пропорции. Скульптура (высота 168 см) создана И. П. Витали в 1852 г. Она выставлена в Государственном Русском музее в Ленинграде. Этот же мастер в течение десяти лет работал над украшением Исаакиевского собора. При посещении Ленинграда полюбуйтесь рельефом стен, убранством фронтонов и статуями ангелов на крыше.

Для архитектурно-отделочных работ используются разноцветные и полосчатые разновидности мрамора. На станциях «Проспект Маркса», «Дзержинская», «Кировская» полосчатый серый мрамор Урала украшает стены и колонны подземных вестибюлей. Всмотритесь в полированные плиты мрамора на колоннах станции «Кировская». На одной из них полосчатость отчетливо изображает бушующее море с белыми гривами волн, на соседней — мрачное небо пасмурного дня. Простор для фантазии. Станция «Красные ворота» отделана красным тагильским мрамором. Розовый полосчатый мрамор Забайкалья с причудливыми зелеными и черными полосами украшает станцию «Баррикадная».

Много красивых зданий в мире украшено или даже построено из мрамора. Но одним из самых прекрасных является легендарный Тадж-Махал. Дорогой читатель, вели тебе посчастливится побывать в Индии — стране чудес и контрастов, обязательно посети этот уникальный памятник вблизи города Агра — бывшей столицы страны. Тадж-Махал построен раджой Шах-Джаханом как мавзолей его любимой рано умершей жены Мумтаз-и-Махал. Зодчий Устад-Иса потратил около 20 лет (1632–1650 гг.) на сооружение этого грандиозного памятника.

Тадж-Махал

Шах-Джахан на другом берегу реки Джамны хотел построить такой же мавзолей для себя, но только из черного мрамора. Шах-Джахан начал завозить на будущую стройку черный мрамор. Но в борьбе за власть один из его сыновей заточил его в крепость, из окон которой Шах-Джахан с печалью в течение еще почти 20 лет смотрел на мавзолей своей горячо любимой жены.

От взглядов приближающихся путников со стороны Агры мавзолей скрывает высокая стена с большими воротами. Она построена из красного кварцевого песчаника — метаморфической породы архейского возраста.

Около ворот Тадж-Махала всегда шумно, снуют мелкие торговцы, предлагающие всякую всячину, шумят и беспрерывно щелкают фотоаппаратами многочисленные группы туристов. Но вот вы входите в ворота и останавливаетесь, пораженные красотой. Перед вами возникают сразу два величественных творения. Одно — реальное, другое — отражение в зеркальной поверхности прямоугольного водоема. В зеленой раме окружающего парка искрится мраморный пятикупольный удивительно пропорциональный мавзолей. По его краям, как стражи, высятся четыре стройных минарета. Здесь все рассчитано и глубоко продумано. Если бы минареты были поставлены вертикально, то за счет эффекта перспективы, они казались бы наблюдателю сходящимися вверх. Но они поставлены наклонно в стороны от мавзолея, этим достигается эффект параллельности. Такая постановка башен имеет и еще одно преимущество. Если минарет рухнет при землетрясении, которые здесь изредка бывают, то он упадет, не повредив основного здания.

Цветник, разбитый по бокам водоема, в перспективе сливается с цоколем главного здания. Только подойдя ближе, посетитель понимает, что кажущееся продолжение цветника представляет собой каменный цветник. На мраморных стенах цоколя барельефно вырезаны цветы. Каждое соцветие, каждый лепесток искусно инкрустирован цветными камнями. Красивый национальный орнамент также из цветных камней обрамляет главный вход в святилище. Здесь же и вокруг гробницы ажурные решетки вырезаны из целых плит мрамора. Уникальное сочетание архитектурного и тончайшего ювелирного искусства. Помещенная здесь фотография лишь весьма отдаленно отражает красоту Тадж-Махала, не более чем тень человека — его самого. Говорят, что поэты придумали уже более тысячи лирических имен этому поразительному памятнику.

Обязательно вернитесь сюда ночью, чтобы полюбоваться Тадж-Махалом при лунном освещении. В ровном спокойном свете луны мавзолей и его отражение в зеркале пруда сливаются в единое призрачное видение. Кажется, малейший шум может разрушить это видение, и оно растворится в воздухе.

Посмотрите на группы туристов, столь шумные днем, — все притихли, разговаривают только шепотом. Тишина. Покой. Тихая печаль охватывает все ваше существо. Лишь изредка из парка, словно стон исстрадавшейся души, доносятся крики неведомых нам птиц. В этом ночном очаровании не хватает лишь печальных звуков музыки. Но вот тихие плавные волны музыки зарождаются где-то у вас в глубине. Они распространяются все шире и дальше. Теперь кажется, что они исходят уже от призрачного в голубом свете луны мавзолея. Вы узнаете эту музыку? Да, это первая часть «Лунной сонаты» Людвига ван Бетховена. Так вот, одно из тысячи наименований Тадж-Махала — «Лунная соната». Застывшая в камне мелодия великого композитора.