Я познаю мир. Сокровища Земли

Что нам стоит дом построить?

«Что нам стоит дом построить? Нарисуем — будем жить», — говорится в шутливых стихах. В жизни конечно же любое строительство одними рисунками не обходится...

Какие бывают строительные материалы, знают даже малые дети. Городские перечислят кирпич, бетон, железо. Деревенские не поленятся и вспомнят дерево, белый камень известняк, простую красную глину. Потомки северных кочевых народов скажут, что их жилища построены из оленьих шкур, натянутых на деревянные жерди. А те мальчики и девочки, чья родина — степи, естественно, сообщат: лучший дом — это войлочная юрта, в ней нежарко летом и тепло зимой.

Сельские дома Украины и других южных мест столетиями лепили из самана — смеси сырой глины, соломы и мякины.

В горах Кавказа, Средней Азии строительными материалами служили и служат плоские камни — сланцы, гнейсы.

Заборы и фундаменты зданий в Прибалтике построены из гранитных и кварцитовых валунов.

Люди строили и строят дороги, аэропорты, площадки для космических кораблей, храмы, мосты, дамбы (укрепления морских и речных берегов), плотины, помещения для домашней скотины... Вот, к примеру, железнодорожные насыпи: они сделаны из нескольких строительных материалов — песка и щебня, шпалы же — бетонные или деревянные, а рельсы — стальные.

Автомобильные дороги заливают асфальтом, чтобы поверхность их была гладкой, а машины летели бы по ним, как птицы. Но, оказывается, не все так просто и ясно. Все автомобильные рекорды скорости установлены не на асфальтовых или бетонных покрытиях, а на дне высохших соляных озер. Эти рекордные трассы построены самой природой из обычной каменной (поваренной) соли. Оказывается, сцепление автомобильного колеса и каменной соли самое надежное и при высоких скоростях самое безопасное.

Теперь о забытых ныне строительных диковинках. На Руси давным-давно использовали куриные яйца и пчелиный мед. Их добавляли в раствор, чтобы лучше склеивались блоки известняка при кладке крепостных башен и стен храмов.

У разных народов во все времена строительными материалами служили те, которые были рядом. А если они отличались прочностью, были удобными в обработке — цены им не было.

Остановимся на строительных материалах — дарах недр Земли. Но вначале немного истории.

Что и как строили наши предки

Современные археологи считают: человеческая цивилизация зародилась в Восточной Африке у Великих озер 2-4 миллиона лет назад. Затем люди освоили долину Нила, Средиземноморье, Малую и Среднюю Азию, территорию современной Индии и Китая. Это были теплые страны с благодатным климатом и достатком пищи. Особых усилий для постройки жилья не требовалось.

Человеческая цивилизация постепенно продвигалась на север и восток.

Первые и самые надежные жилища сотворила сама природа. Это были естественные карстовые пещеры. Они сохраняли тепло костра, укрывали от дождя и снега, от диких зверей и врагов; в них нередко была и питьевая вода — подземный источник.

В Южной Европе первобытный человек столкнулся с тем, что некоторые пещеры уже были заняты. Там обитали гигантские пещерные медведи, а в Средней Азии — пещерные львы. Громадные, свирепые, они представляли смертельную опасность для человека; современные бурые медведи по сравнению с ними — карлики.

За подобные жилища человеку приходилось бороться. Во многих пещерах обитали и сейчас продолжают обитать тысячи летучих мышей, насекомых и других существ. Но эти соседи не страшили первобытного человека.

В пещерах иногда нужно было достраивать только входы: их закладывали камнями, лежащими поблизости. До сих пор существуют следы пребывания предков человечества на пещерных стенах — это наскальные рисунки; они сохранились в Египте, Испании, Франции, на Ближнем Востоке, Кавказе, Урале, в Китае.

Пещеры оказались очень удобными жилищами. Со временем человек сам научился строить пещеры, создавая целые пещерные города и храмы. Они сегодня известны в Малой Азии, на Кавказе, в Крыму, Афганистане, Индии, Китае. В некоторых таких городах люди жили еще в XIX веке.

Пещерные города и сооружения возникали в гористой или холмистой местности, сложенной устойчивыми, но не очень твердыми осадочными горными породами — известняками и песчаниками.

Первыми орудиями для рубки камня были тоже изделия из камня, но более прочного. Обычно это был кремень. В ход шли и другие минералы и горные породы: кварцит, песчаник, обсидиан, базальт, гнейс. Искусство обработки камня как строительного материала достигло в древности высокого совершенства. До сих пор людей поражают пирамиды египетских фараонов — единственное из семи чудес света, сохранившееся до наших дней. Самая крупная из них — пирамида Хеопса в Гизе — имела первоначальную высоту 146,6 метра.

Состоит она из 2 300 000 каменных известняковых блоков весом от 2 до 15 тонн каждый.

Построена пирамида Хеопса почти 5 000 лет назад и за протекшее время уменьшилась лишь на 10 метров — разрушилась ее вершина. Конечно, песчаные бури, дождь, колебания температуры постепенно грызут камень пирамид, но величественные красавицы стоят уже пятьдесят веков и надежно хранят память о фараонах.

Запомните имя гениального архитектора, врача, ученого и писателя древности — Имхотеп (жил в 28 веке до н.э.). Это он придумал форму пирамиды, способы кладки известняковых глыб на верхних этажах гробниц.

Геродот сообщил нам через века, что пирамиду Хеопса строили 20 лет 100 000 человек одновременно. Это было поистине вавилонское столпотворение: людей меняли каждые три месяца. Каменные блоки втаскивали на высоту с помощью папирусных канатов по склону насыпного земляного холма — он рос вместе с пирамидой.

Вероятно, форму пирамиды Имхотепу подсказала мать-природа: в каменоломнях, где брали камень известняк, встречались кристаллы кварца, кальцита, гипса с пирамидальными вершинами. Но ведь пирамидальные вершины этих кристаллов имеют не четыре, а шесть граней или три.

Природный камень был и остается до сих пор важным строительным материалом.

В России самые древние сохранившиеся храмы находятся в Новгороде и Владимире: их возвели в XI-XII веках. Фундаменты этих храмов сложены из плоских плит очень прочного сливного кварцита. Его на Русскую равнину из Скандинавии в свое время притащил ледник.

Валуны розовых и фиолетовых кварцитов легко можно найти в оврагах и на полях северной и средней части Европейской России. Эти кварциты были рождены около миллиарда лет назад из морского или речного песка. Он погрузился в недра Земли, там подвергся кристаллизации при температуре в сотни градусов и огромном давлении. Самое поразительное: некоторые плиты кварцитов сохранили на своей поверхности следы водной ряби морских, озерных или речных волн.

Кварцитовые плиты, пролежавшие многие столетия в основании храмов, совсем не изменились и сохранили свою прочность. Им оказались не страшны ни лютые морозы, ни агрессивные грунтовые воды, ни мхи, ни другие растения, разрушающие камни. Из кварцита в северной Руси также строили крепостные стены, башни, мосты, фундаменты крупных гражданских и промышленных сооружений.

Да здравствует корненожка!

В XVIII веке Москву иначе как белокаменной не называли. Ведь все лучшие городские дома, больницы и храмы были построены из белого подмосковного известняка, а мрамор для пола и лестниц, для прочных и красивых колонн везли из Италии, с Урала, Кавказа, из других мест.

Залегает известняк в недрах Земли пластами различной толщины и протяженности.

В Подмосковье, например, отдельные пласты известняков каменноугольного возраста прослежены на площади в десятки тысяч квадратных километров. Они обнажаются на поверхности по всему течению Оки, в верховьях и низовьях Москвы-реки, по берегам Волги, северных и других рек.

Основной минерал, слагающий известняк, это карбонат кальция — кальцит. В качестве примесей в известняках присутствуют глина, кварц, лимонит и другие минералы. Они придают различную окраску камню и влияют на его прочность.

Известно, что известняк состоит из обломков и целых раковин различных морских организмов: моллюсков, ежей, мшанок, корненожек, лилий и других животных. Изучая известняк под микроскопом, можно увидеть огромное разнообразие и красоту животного мира древних теплых морей, на дне которых и образовалась эта Мшанка и горная порода. Пытливый исследователь, геолог-специалист может, глядя в микроскоп, рассказать историю известняка: как он родился или образовался в горную породу.

Каждый год реки несут в моря и океаны громадные количества углекислого кальция в виде мельчайших частиц или мути. Подсчитано, что каждые 15 000 лет реки приносят столько этого вещества, сколько сейчас есть в морях и океанах. Так куда же исчезает углекислый кальций морей, существующих миллионы лет?

Его поедают и отлагают животные, живущие в морях, превращая кальций в свои скелеты, панцири и раковины.

Крошки кораллы строят громадные постройки, ежегодно поднимая их на один сантиметр, выращивая в течение сотен тысяч лет огромные рифы и острова.

Но не одни кораллы извлекают углекислый кальций для создания собственных жилищ. Так поступают и крохотные животные корненожки, видимые только при больших увеличениях в микроскоп. Они работают так много, что ученые считают их самыми мощными деятелями в природе. Корненожки на миллионах квадратных километров дна океанов накапливают мощные слои мела или известняка.

Каким бы странным ни показалось это утверждение, но пиками Альп, высотой Крымских гор, зданиями Москвы, Парижа, Вены люди обязаны прежде всего трудолюбивым корненожкам.

На дно морей и океанов неторопливо падают скелеты, панцири, раковины морских животных. Так на дне постепенно образуется илистая масса этих бесформенных частичек. И здесь, в глубинах, в ходе особых химических и физических процессов, которые называются диагенезом, образуется горная порода. Слой за слоем растут отложения известняков, мергелей и других известковых пород...

Эта одна страница истории известняка. Другая начинается с того, что дно морей под действием тектонических сил медленно поднимается на поверхность, и на месте, где раньше шумели океанские и морские волны, вырастают могучие горные цепи. Подводные слои известняков образуют вершины горных хребтов, обламываются, изгибаются. Вновь вздымаются одни слои, опускаются другие. Живописный Южный берег Крыма создан природой как раз таким неспешным способом.

Следующая страница истории известняки принадлежит дождям, морозам, ключам и ручьям. Они тоже неутомимо работают, растворяя углекислую известь, вызывают к жизни изумительные явления. Это и узкие ущелья со стенками в несколько сот метров высотой, и великолепные карстовые пещеры, и причудливые сталактиты и сталагмиты.

Затем в историю и жизнь известняка врывается человек. Он извлекает из круговорота извести маленький кусочек, возводит из него дома, мосты, города... Увы, человек никогда не сравнится по жизненной энергии и трудолюбию с микроскопической корненожкой, строящей миллионы лет горы Земли. Она их будет строить вечно, пока есть жизнь...

У известняков много разновидностей. Среди них и белый писчий мел — привычный предмет в каждом школьном классе. Мел — это мелкозернистый однородный мягкий известняк. В строительстве растертый в порошок мел используется для приготовления цемента, извести, строительных паст, побелки. Самым тонким порошком мела с добавлением соды и других веществ чистят зубы.

Легкий и пористый ракушечник распиливают на плиты и блоки, это прекрасный тепло- и звукоизоляционный строительный материал.

По подсчетам геологов, известняки на земном шаре составляют не менее 20% всей массы осадочных горных пород.

Геологический возраст известняков легко устанавливается по сохранившимся в них органическим останкам. Таким образом было установлено, что Успенский и Дмитриевский соборы во Владимире построены из подмосковного известняка.

У известняка есть множество иных применений. Например, раздробленный известняк щебень идет на приготовление бетона, используется для балласта железнодорожных насыпей, оснований автомобильных дорог. Щебнем удобряют кислые почвы, без него не могут изготавливать стекло, бумагу, сахар, мыло, резину; известняком обрабатывают кожу. Все его «трудовые специальности» перечислить невозможно.

Отец мировых шедевров

Кто бывал в Петербурге, тот наверняка не миновал Летний сад. Под сенью старых деревьев, в лучах неяркого северного солнца, в кружеве легкой дневной тени стоят там вдоль всех дорожек и аллей мраморные скульптуры. Их создавали великие мастера, знаменитые художники, поэтому, бродя по Летнему саду, никак не можешь налюбоваться красотой великолепных линий, почти живым дыханием каменных тел. О, мраморные творения рук человеческих!..

Мрамор — это спрессованный на большой глубине известняк. Он очень плотный и прочный. В переводе с греческого «мрамор» означает «блестящий»: в нем действительно сверкают кристаллы кальцита.

Встречается мрамор в горах, там, где когда-то возникали огромные напряжения в толще горных пород.

Мрамор отличается удивительным разнообразием расцветок и строением; на каждом месторождении залегает мрамор, отличный от других. Из лучшего в Европе белоснежного каррарского мрамора (итальянская провинция Тоскана) в течение многих столетий изготавливались замечательные скульптуры — мировые шедевры. Так что мрамор можно образно назвать отцом мировых шедевров.

С мрамором можно познакомиться не только в музеях, но и на станциях метро. Каких только причудливых расцветок и рисунков там не увидишь! Мозаичные, руинные, сетчатые, полосатые, красные, желтые, белые, зеленоватые, темные и многие другие разновидности мрамора украшают подземные дворцы.

Мрамор — прекрасный строительный материал. Его можно встретить в неожиданных местах. В операционной комнате, где все столы и стены должны быть идеально чистыми. В больницах и санаториях с прекрасными ваннами. В театрах, различных общественных зданиях с мраморными колоннами.

Добывают его не только под теплым итальянским небом. В России, например, он есть б Карелии, Подмосковье, Крыму, на Кавказе, Урале, Алтае, в Саянах.

Но мрамор не вечен. Стоит посмотреть на старые части облицовки Исаакиевского собора или на колонны Мраморного дворца в Петербурге, сравнить между собой поверхность резных частей. Тогда можно заметить, как изменились старые плиты, сгладились углы, уменьшились, исказились размеры украшений.

Оказывается, воздух, особенно городской, содержит в себе множество ядовитых для мрамора веществ, и поэтому дождевая вода разрушает этот камень необычайно быстро. За столетие растворяется около одного миллиметра мрамора, а за тысячу лет — целый сантиметр. Губительна для него и близость моря. Ведь соленые морские брызги разносятся на многие сотни километров и еще сильнее, чем дождевая вода, разъедают камень.

Снег тоже точит мрамор сильнее дождя, потому что активнее поглощает из воздуха ядовитые кислоты. Ускоряют разрушение замерзающая в трещинах вода, тонкие корни растений и ветер, полный пыли и песка, без устали полирующий и стирающий мягкую поверхность мрамора.

В природе нет ничего вечного. Геологические периоды в тысячи лет, с одной стороны, накапливают из микроскопических песчинок целые горы, с другой — разрушают и сглаживают самые твердые скалы и горим г хребты. Законы природы непреходящи, и в сложнейшей геологической истории природы дела человека и «вечность его творений» лишь крошечная, стремительно проходящая минута.

Что общего у рапакиви с Александрийской колонной?

Не менее известный строительный материал — гранит, а также другие магматические горные породы. Основные составляющие минералы гранита — кварц, полевые шпаты, слюда, темноцветные силикаты, магнетит, апатит, присутствующие в виде примесей.

«Гранит» в переводе с итальянского означает «зернистый»; и в самом деле названные минералы образуют зерна, то крупные, то гигантские, то мелкие, как капли дождя.

Большая группа горных пород (в том числе и гранит) образовалась в результате остывания и затвердения огненно-жидкого вещества глубин Земли — магмы. Такие горные породы называются магматическими, или изверженными.

Магма — сложный силикатный расплав с растворенными в ней различными газами. Ученые предполагают, что она вязкая, напоминающая тесто. Именно с этим свойством и связано ее название: греческое слово «магма» означает «густая грязь».

Изливаясь на поверхность, магма теряет большинство летучих веществ, прежде всего пары воды. Такая обескровленная, лишенная паров воды и газов магма называется лавой. Ее извергают вулканы. Постепенно температура магмы понижается, и в ней начинают кристаллизоваться минералы. Они выделяются не случайно, а в определенном порядке. Ученые определили его законом кристаллизации сложных веществ.

По мере кристаллизации в магматическом очаге остается все меньше расплава, все больше появляется минералов. В конце концов магма превращается в магматическую породу. Образно говоря, это затвердевшие волны расплавленного в глубинах планеты океана.

Магма превращается в горную породу в разных условиях. Когда расплав застывает в глубине, а охлаждение его идет медленно, возникают зернистые, хорошо раскристаллизованные породы. Их ученые называют глубинными, или плутоническими (по имени древнегреческого бога подземного царства Плутона). Из глубинных пород наиболее широко известны гранит, гранодиориты, габбро, сиениты и перидотиты.

Вот так рождается гранит — в глубинах Земли, при медленной кристаллизации остывающего магматического расплава. Чем медленнее остывал расплав, тем крупнее вырастали зерна минералов. В конечных порциях гранитного магматического расплава, обогащенных молекулами воды, фтором, бериллием и другими элементами, могли образоваться жилы так называемого письменного гранита пегматита. С ним связаны многие месторождения драгоценных камней — аквамарина, топаза, турмалина...

Гранит — надежный строительный материал, он используется для наиболее важных частей сооружений Например, плиты для пола в метро, где бывает много народа, выполнены из гранита.

Монолитный гранит рапакиви послужил постаментом знаменитого памятника Петру Великому в Петербурге. Из рапакиви же вырублена и Александрийская колонна, стоящая на Дворцовой площади Северной Пальмиры. Монолит для Александрийской колонны имел в длину 30 метров и весил три тысячи семьсот тонн.

Гранитный щебень входит в состав бетонов, используется он и в насыпях магистральных железных и автомобильных дорог.

Цвет гранита разный, но преобладают светлые тона — розовый, светло-серый. Темного гранита не бывает — это другие магматические горные породы, не содержащие кварц, например габбро, базальт, диорит, лабрадорит.

Многие россияне несомненно любовались и любуются сказочными залами московского метро. Среди поделочных камней московского метрополитена особенно хороши розовый родонит на станции «Маяковская» и целое каменное многоцветье на станции «Чеховская». Здесь пестрые яшмы, голубой лазурит, зеленые лиственит и малахит, желтые ониксы, черные обсидианы и другие минералы. Это все близкие родственники гранита — любимого многими поколениями людей природного строительного материала.

Где таится глина?

Глина и песок — верные друзья любого строителя.

Глина — мягкая пластичная водонасыщенная горная порода. Она прекрасно сохраняет ту форму, которую придает ей человек. После обжига и удаления влаги изделия из глины приобретают твердость камня. Из различных глин изготавливают кирпичи, черепицу, цемент, керамические трубы, краски, фарфор, фаянс.

Природные глины очень разнообразны по своему минералогическому составу, цвету, свойствам, условиям образования. Основные глинистые минералы — это каолин, монтмориллонит и гидрослюды. Минерал каолинит назван по имени горного хребта Као-Лин в Китае, где его обнаружили в древние времена и использовали для изготовления тончайших фарфоровых изделий.

Размеры глинистых частиц не превышают 0,01 мм. Цвета глин — красные, белые, желтоватые, темно-серые, зеленые, синие. Цвет зависит от примесей. Красные оттенки приди ют окисные соединения железа, зеленые и синие — закисные соединения железа, темный цвет — примеси органических веществ.

Глинистые горные породы составляют более 50% всех осадочных пород. Различаются морские, озерные, речные, ледниковые глины и суглинки (глины с примесью песка). А как родилась глина, на первый взгляд — простое, доступное многим землянам сокровище нашей планеты?

На предыдущих страницах мы рассказали о том, как расплавленные гранитные массы давным-давно кипели в глубинах Земли. Как вязкая расплавленная магма, словно тесто, выливалась на земную кору и, подобно только что испеченному хлебу, медленно застывала. В пестром рисунке гранитов можно увидеть розовые и белые кристаллы, окруженные черными листочками слюды и серым полупрозрачным кварцем. Эти белые, серые, желтоватые или розоватые минералы — полевой шпат. Он-то и является основой для образования глин.

За работу принимаются солнце, воздух и вода. Они разрушают гранит, и полевой шпат рассыпается в мельчайший порошок. Он накапливается в виде мелкого и темного ила. Накапливанию ила помогают и жаркие ветры пустынь, и железистые темные воды болот; в болотистых низинах жаркого тропического леса собираются на дне илистые частицы глины. Иногда на помощь являются и другие могучие силы. С севера ползут громадные ледяные массы. Они перетирают в мелкую пыль разрушающиеся камни. В виде ледниковой мути эта пыль уносится вдаль ледниковыми водами. Так образуются мощные скопления глин — их оставляет за собой на протяжении многих тысяч километров ледник.

Из этих-то глин, в завершение долгой истории их странствования, человек делает свой кирпич. Он добывает глину, очищает ее от песчинок и валунов, замешивает в воде, формует кирпичи, ставит сушиться на воздухе, а потом и на огне...

Первые кирпичи из высушенной глины в смеси с соломой делали еще 6-5 тысячелетий назад в Месопотамии. Промышленное производство кирпича и кровельной черепицы в Европе наладили в средние века. Правда, размеры кирпичей во времени изменялись. Например, на Руси во времена Петра Великого кирпич был намного крупнее современного.

Преимущества кирпича в том, что из него можно построить здания любой формы. Но, к сожалению, есть у кирпича и свои недостатки: его разрушает почвенная влага, мороз, расширяющий трещины, заполненные влагой, ветер, мхи и другие растения, поселяющиеся на загрязненном строении.

Глиной в деревнях замазывают трещины в печных трубах, а сами печи кладут на глинистом растворе.

Как и другие полезные ископаемые, се проще всего искать по берегам ручьев и рек, в оврагах, низинах. Где таится глина, подскажут растения: ель, осина, ольха.

Свари хрустальную вазу!

Песок так же важен в строительстве, как глина, известняк или гранит. Песок — это наполнитель для бетона, железобетона, балласт для железных и автомобильных дорог, материал для земляных плотин и дамб. Из чистого кварцевого песка и необходимых добавок варят оконные стекла, термостойкую химическую посуду, хрустальные изделия и многое другое.

Песок — осадочная порода, состоящая из отдельных, не связанных между собой зерен различных материалов. Размер зерен от 0,02 до 2 мм. Более мелкие зерна образуют пыль а более крупные — гравий. Пески могут быть мелко-, средне- и крупнозернистыми. Среди минеральных зерен в песках можно встретить кварц, полевые шпаты и темноцветные силикатные минералы изверженных горных пород пироксены и амфиболы. В качестве примесей в песках можно обнаружить слюду, рудные минералы железа и олова, гранаты. Очень редко, но все же в песке можно встретить золото, платину, киноварь, ильменит...

Принято считать, что песок есть везде и найти его не составит никакого труда. Это, конечно, так. Но надо помнить: на каждом месторождении он имеет свои запасы, состав и свойства, свои полезные и вредные примеси. Наиболее высокие требования предъявляются к стекольным пескам. Они должны быть мономинеральными кварцевыми, мелкозернистыми. Для дорожного же полотна и земляных плотин могут использоваться любые пески.

Пески добывают в неглубоких карьерах. Иногда прямо в карьере его просеивают и сортируют, промывают и очищают от глинистых частиц.

В последние годы песок для дорожного строительства нередко черпают экскаваторами прямо из русел рек и сразу грузят на самосвалы. Исследования показали: во многих местах при добыче и промывке больших объемов речных песков для крупных домостроительных комбинатов неплохо бы попутно добывать золото.

Из чего делали стекла на Руси?

Для строительства пригодны многие минералы. Прозрачные пластины светлой слюды мусковита в XV-XVIII веках применяли на Руси как оконные стекла. Название «мусковит» и дано по имени Московия. Слюду в московские царские хоромы привозили ил Карелии и Сибири.

А сегодня слюду используют в более прозаических целях: изготавливают из нее толь и рубероид — кровельные покрытия.

Асбест — «горный лён» применяется при изготовлении цементов и шифера.

Гипс и ангидрит составляют основу быстродействующих вяжущих веществ.

Опасные строительные материалы

Некоторые строительные материалы, оказывается, могут быть опасными для человека. Повышенной радиоактивностью обладает ряд гранитов, темные сорта мрамора, битуминозные известняки. Очень вредна асбестовая пыль, она получается при добыче и переработке асбестовых руд.

В конце концов все строительные сооружения разрушаются. Мы говорим об этом так: время разрушило башню или замок, храм или кирпичную фабрику. Время само по себе не разрушает ничего. Разрушают ветер, который несет пыль, мороз, превращающий воду в лед, кислотный дождь, огонь, землетрясения, оползни и другие стихийные процессы. Влажную древесину разрушают бактерии, а в тепле этот процесс идет еще быстрее. Мхи, лишайники, травы и деревья разрушают и поедают природный камень и каменные строения. Влага — основной враг любого строительства. Поэтому, чтобы защититься от дождя, люди строят надежные крыши. А чтобы уберечься от грунтовых вод, делают дренажи: они отводят воду от сооружения.

Природной стихии противостоять трудно, но человек уже многому научился. Чтобы река не подмывала берега, строят каменные набережные, растущие овраги обсаживают деревьями, на песчаных насыпях высевают травы с мощными корнями... Люди борются сейчас даже с землетрясениями, придумав антисейсмические конструкции зданий. А первую такую конструкцию предложил гениальный древнегреческий архитектор Херсифрон, живший в VI веке до нашей эры. В основание мраморного храма Артемиды Эфесской был насыпан слой толщиной несколько метров, состоящий из смеси... древесного угля и овечьей шерсти. Такой фундамент был способен противостоять самым разрушительным землетрясениям.

Строительство — древнейшее из занятий человека — требует больших и разносторонних знаний, творческой смелости и фантазии.

Клад кладов

Старик, умирая, позвал своих сыновей.

— Дети мои! Я оставляю вам в наследство клад, который когда-то давно зарыл на нашем огороде.

— Где, где? Покажи место, отец! — заволновались сыновья.

— А место я позабыл, дети. Перекопайте наши владения и найдете, — сказал старик и умер.

Сыновья последовали совету отца. День и ночь работали они, перелопачивая родитель скую землицу, но никакого клада не сыскали.

— Ладно, братцы, — вздохнул старший брат. — Не зря же мы потели: давайте засадим наш огород саженцами, рассадой, засеем семенами. Хоть что-нибудь да вырастет.

Сказано — сделано... Осенью собрали братья хороший урожай, часть оставили себе, часть продали и выручили много денег. Тут-то и поняли, о каком кладе говорил им отец — об обычной земле-кормилице.

Сюжет этой сказки можно встретить почти у всех народов мира. Потому что землю возделывали и возделывают везде: от тропиков до Полярного круга. Еще древние люди многие тысячелетия назад поняли, что могут жить с помощью клада — земли. Урожай зависит от плодородия почвы, капризов погоды и, конечно, знаний и трудолюбия земледельца. Все поч вы плодородны, но каждая — по-своему.

Любой земледелец скажет: почвы в разных уголках света не похожи по составу друг на друга. Например, Воронежский и Орловский черноземы — богатейшие: как говорится, ткни палку — она зацветет и заплодоносит. Лесные же почвы где-нибудь под Владимиром, так называемые подзолистые, будут беднее, а почва заполярной тундры и вовсе скудная. Здесь без удобрений, вырабатываемых из агрохимического сырья, не обойтись.

Ученые установили: растениям для нормального развития нужны азот, фосфор, калий и микроэлементы — бор, марганец, кобальт, медь, молибден, железо, йод и другие вещества. Все они находятся в агрохимических рудах — природных минералах и горных породах, которые и служат сырьем для производства минеральных удобрений.

Загадки чилийской селитры

В Западном полушарии нашей планеты узкой полосой тянется вдоль океанского побережья страна Чили. В этой стране много скалистых гор, вулканов и пустынь. В пустынях Чили образовались залежи уникального агрохимического сырья — нитронатрита, или чилийской селитры Любая почва в результате разумного применения селитры может давать замечательные урожаи. Чилийская селитра как редкий минерал встречается на действующих вулканах там, где из-под земли вырываются вулканические газы. К слову сказать, люди используют чудо-селитру не только как удобрение, но и как основу для приготовления пороха, других взрывчатых веществ.

А каким великолепным удобрением является гуано — неиссякаемый источник азота и фосфора одновременно! Там, где море бьется о скалы, где гомонят круглые сутки птичьи базары, гуано предостаточно — оно ведь формировалось веками.

Что же это такое? Это помет морских чаек и других птиц, обитателей птичьих базаров, разложившийся в жарком сухом климате. Азота в гуано больше, чем в навозе. А фосфора в десятки раз больше. Гуано добывают на островах и побережье Чили, Перу, Карибского моря, Южной Африки. Небольшие запасы есть и на берегах других морей.

Сапропель — чарующее слово. Может быть, это имя звезды или некой красавицы-царевны? Нет, сапропель, как и торф, — полезное ископаемое, образующееся на дне лесных и пойменных озер и болот. С виду черный ил, жидкая грязь из разложившихся остатков водных организмов, а по сути — ценное и доступное всем желающим удобрение для любых почв, богатое микроэлементами.

Трудно поверить, но основное количество азотных удобрений промышленность получает сегодня из... воздуха. Берут воздух, синтезируют из него азотные вещества, и, пожалуйста, удобряй поля и огороды во славу будущего урожая!

И конечно, особо ценится сегодня, как и много веков назад, прекрасное азотное удобрение навоз, перегнившие листья, стебли растений. Знай заготавливай то, что лежит под ногами, складывай в компостные ямы, а оттуда — на огород или поле.

Полезный обманщик и его спутник-вредитель

Основные запасы фосфора в недрах Земли находятся в минералах апатите и фосфорите, которые правильнее считать горной породой. У апатита всегда была слава камня плодородия. Но, как ни крути, есть в нем не только полезные примеси: марганец, железо, сера, магний, но и вредные стронций, уран, цирконий, редкоземельные соединения.

«Апатит» в переводе с греческого означает «обманщик». Так он назван потому, что встречается то в зернистых массах, то в виде невзрачного порошка, то в форме шестигранных кристаллов. Постоянного цвета у апатита тоже нет — обманщик же! Бывает он то белый, то желтоватый, зеленоватый, сине-зеленый, фиолетовый, голубой и даже розовый. Зато кристаллы апатита всегда отличаются одной и той же твердостью и формой. Поэтому в Минералогической шкале твёрдости апатит является эталоном и стоит под номером 5. Самый твердый минерал алмаз стоит в ней под номером 10, а самый мягкий — графит — под номером 1.

В России на Кольском полуострове есть город Апатиты. Конечно, не трудно догадаться, что название его не случайно: именно здесь находится крупнейшее в мире место рождение апатитонефелиновых руд. Жители города, в основном, горняки и рабочие, перерабатывающие бесценные апатитовые руды как агрохимическое сырье.

Попасть на отвалы апатитового рудника, полюбоваться радугой его цветов — одно удовольствие. Белый апатит в серо-зеленой нефелиновой основе с вкраплениями коричневых и черных кристаллов — чудесное зрелище. Среди этой благородного цвета массы встречаются очень редкие для других мест «кровь лопарей» — красный эвдиалит и золотистые лучи «звездного камня» астрофиллита.

Как из апатитовой руды получают удобрения? На специальных фабриках в чанах, после того как апатитовые руды размололи, наверх всплывают с пеной зеленые апатиты. А на дне этих чанов остается серый осадок нефелина — спутника полезного «обманщика».

Чистый апатит, концентрат, сушат и в высушенном виде отправляют дальше, на другие специализированные производства. Из этого концентрата в огромных электропечах будут получать фосфор и фосфорную кислоту. На фосфатных заводах из него делают удобрения для полей.

Апатиты необходимы не только для полей, где ежегодно люди выращивают урожай, но и в прудах и реках: рыбы, наевшись полезного «обманщика», удваивают свой вес. Из апатитов готовят лекарства для ослабленных людей. Без него не покроешь нержавеющим составом крылья самолетов. Незаменим он и тогда, когда выплавляют бронзу и чугун.

Главное условие того, чтобы апатит «заработал», — его следует очистить от нефелина. Что же делать с этим самым нефелином, который до недавнего времени считали вредителем апатитовой руды? И нефелину отыскали хорошее применение. Его используют в кожевенной промышленности как неплохой дубитель. В керамической промышленности нефелин тоже пришелся ко двору — он заменяет там дорогой полевой шпат. Текстильщики тоже полюбили нефелин, потому что он умеет делать ткани водоупорными. А еще, оказывается, из него можно получать алюминий. Вот вам и спутник-вредитель!

На Кольском полуострове есть и другое не менее интересное месторождение — Ковдорское. Подобные магматические месторождения, но с меньшими запасами известны в Гренландии, Канаде, Южной Африке и других странах мира.

Спасибо, древние моря!

Древние моря поработали на славу. Они сформировали и по царили людям огромные, многообразные богатства, в том числе большие запасы фосфора, которые находятся в фосфоритах.

Основные запасы фосфоритов обнаружены и Марокко (Северная Африка), США, Австралии, Перу, России, на Украине и в других местах.

Фосфориты образуют очень характерные формы — желваки, конкреции, шары — и залегают в виде пластовых тел иногда очень большой толщины и протяженности.

Шаровидные фосфориты могут удивить кого угодно: они темно-серого, почти черного цвета и напоминают каменные ядра, размер которых иной раз достигает 15-20 см. Если распилить некоторые ядра, можно увидеть, что они имеют радиально-лучистую структуру. А в их центре изредка спрятаны кристаллы «свинцового блеска» или «цинковой обманки». При ударе друг о друга фосфоритовые конкреции издают характерный резкий запах, и это служит их отличительным признаком.

Среди торфяных залежей нередко можно обнаружить порошковый минерал синего цвета — вивианит, который легко крошится в руках. Фосфора в нем до 28%, а обычные примеси составляют марганец, магний, кальций. Все они необыкновенно полезны для растений. Много кристаллического вивианита хранит Керченский полуостров в Крыму, но при определенной настойчивости синее чудо можно обнаружить на любых торфоразработках или в тех местах, где осушают болота.

Вивианит славен еще и тем, что его используют как синюю минеральную краску. Покрасил вивианитом дом и радуйся — никакой промышленной химии, живешь в экологически чистом жилище.

В хорошей почве масса микроэлементов-удобрений. Это бор, кобальт, марганец, медь, молибден, йод, железо и другие химические элементы. Даже небольшое их присутствие вызывает заметный подъем урожайности. Микроэлементы полезны животным (в частности, домашнему скоту), птицам и, конечно, человеку. Полное их отсутствие даже может вызвать заболевания.

Микроудобрения вносят в почву в виде специальных препаратов, плодородной земли и так далее.

Нет, наверное, на Земле такого человека, который бы не любил жечь костер. Сколько добрых ощущений дарит танцующее пламя! Недаром многие психологи утверждают: любящие друг друга люди должны время от времени зажигать в своем доме свечи — крошечные копии первобытных костров, когда в пещерах жены ждали с охоты своих мужей, и огонь символизировал мир и спокойную, уютную жизнь. Костры дарят людям не одни добрые чувства и тепло, но и золу — простейшее комплексное микроудобрение. В ней есть все перечисленные выше химические элементы.

Не секрет, что многие лесные почвы кислые и нуждаются в известковании.

Человек и тут нашел выход: начал добавлять в грядки и пашни известковую или доломитовую муку. Чтобы такую муку приготовить, люди ищут природный известняк, писчий мел, известковые туфы. Сообразительный человек не выбрасывает на помойку яичную скорлупу — она ведь тоже известковая! — а толчет ее и удобряет ею родной огород. Известкование нейтрализует почву на пять-десять лет.

Наверное, когда трудолюбивые братья из сказки перекопали отцовский огород, а потом решили засеять его, они не поленились и удобрили почву. А получив отменный урожай, делали это и впредь. Пример братьев подсказывает нам, что к удобрениям надо относиться с уважением, а землю считать кладом кладов. Тогда сытая жизнь обеспечена.

Для улучшения щелочных солонцеватых почв, распространенных в засушливой зоне, применяют гипсование. То есть добавляют в пашню гипс, которого в нашей стране — гигантские пласты, например в Заволжье, Предуралье, Прикаспии.

Помести сильвин в пламя!

Калийные соли обладают животворной силой. Если их внести в виде удобрений на поля-огороды, то можно повысить урожай овощей в несколько раз.

Калийные удобрения получают в основном из минерала сильвина — хлористого калия. Он назван по имени химика Сильвия де-ла Баш. Это чудо-минерал: он содержит 50-52% калия.

Рожден он из морской воды, на последних стадиях ее испарения. В природе подобное явление бывает в морских лагунах, расположенных в пустынях.

«Портрет» сильвина: прозрачный, бесцветный, может быть молочно-белым из-за мельчайших пузырьков газа. Широко распространен сильвин ярко-красного и розового цветов из-за примеси мельчайших чешуек окислов железа. На вкус он горько-соленый и легко растворяется в воде. Если крупинку сильвина поместить в горящее пламя, то можно увидеть, как оно станет загадочно-фиолетовым. Наверное, подобный опыт проделывали средневековые алхимики. То-то они были удивлены!

Калийные соли используются в медицине, парфюмерии, пиротехнике, фотографии, для очистки шерсти, в бумажном производстве, при выплавке хрусталя и богемского стекла. А также при изготовлении красок.

Самым знаменитым источником калийных солей является Соликамское месторождение и соляные месторождения Германии и Франции.

Визитная карточка — удар молотком

Среди горных пород особое место занимают сланцы. Их очень много, и все они разные. Если по куску сланца ударить молот ком, он раскалывается на тонкие плитки. Это визитная карточка всех сланцев. Нередко усилие может быть совсем небольшим: тонкую плитку можно получить, разломав более толстую руками.

По степени прочности, минералогическому составу, возрасту и условиям образования сланцы разделяют на две большие группы — глинистые и кристаллические.

Глинистые сланцы образовались на дне морей из глинистых минералов, кремниевых и известковых остатков морских организмов: радиолярий, губок, моллюсков. Если некоторые глинистые сланцы обжечь, они увеличивают свой объем, или, как говорят, вспучиваются. Так в специально вращающихся печах варится новая искусственная горная порода керамзит — очень ценный тепло- и звукоизоляционный материал. Он идет на изготовление строительного бетона.

Кристаллические сланцы родились в глубоких недрах Земли при очень больших давлениях и температурах. Первичные минералы горных пород морского или магматического происхождения многократно перекристаллизовывались, будто модница, меняющая платья. Глинистые минералы превращались в слюду, гранат, корунд, огнеупорные силикаты кианит и силлиманит.

Кристаллические сланцы заслуживают глубокого уважения как наиболее древние горные породы. Именно в них встречается графит — стержень карандашей и ядерных реакторов.

На Кавказе, в Крыму, Альпах и других местах целые горные массивы слагают кровельные, или шиферные, сланцы. Ими издавна покрывали крыши, облицовывали стены зданий, использовали для изготовления брусков, чтобы затачивать режущие инструменты.

Кровельные сланцы — это и письменные дощечки для школьников. На них писали мс лом, и они служили своеобразными каменны ми тетрадками многократного пользования во времена, когда бумаги не хватало. В нашей стране они были популярны в годы Великой Отечественной войны.

Среди глинистых сланцев известны горючие сланцы. Они действительно горят, дают желанное тепло. Бывают многоцветными: бурыми, темно-серыми, желтоватыми или зеленоватыми. Пахнут почти как нефть, и запах этот усиливается при ударе. Горючие сланцы имеют две составные части: горючую и негорючую. Горючая часть — органическое вещество, которое назвали керогеном, он не растворяется в органических растворителях. Ученые считают, что кероген образовался в море скорее холодном, чем теплом, за счет морских сине-зеленых и красных водорослей и других растений.

Горючее вещество сланцев может быть представлено также обычным каменным углем или нефтяным битумом. Исследование горючей части сланцев — сложнейшая задача.

Негорючая часть горючих сланцев — обычные осадочные породы морского происхождения: глины, мергели, кремнистые породы.

Горючие сланцы распространены по всему земному шару. Это целые бассейны, хотя и значительно меньших размеров по площади и толщине горных пород, чем нефтегазовые.

Основные мировые запасы горючих сланцев находятся на западе США в штатах Колорадо, Юта, Вайоминг. Крупные сланцевые бассейны обнаружены в Бразилии, во многих европейских странах, в Китае, Африке, Новой Зеландии.

В России основные разведанные запасы сланцев находятся в Волжском бассейне. Среди других еще не разведанных сланцевых бассейнов страны надо назвать Вычегодский, Березовский в Зауралье и Оленекский в Восточной Сибири, названные так по бассейнам рек, где они расположены.

В нашей стране эксплуатируются два месторождения — Ленинградское и Кашпирское (в Самарской области). Ленинградское месторождение открыли в 1927 году. Толщина сланцевого пласта составляет 1,6-1,9 м. Сам же пласт залегает на глубине около 80 метров. Ему более 450 миллионов лет. Кашпирское месторождение находится на юго-западе Самарской области, а большая часть сланцевоносного бассейна — в пределах Ульяновской области. Горючие сланцы здесь таятся в юрских отложениях, имеющих возраст 130—150 миллионов лет.

"Профессии" сланцев

До недавнего времени основное количество добываемых в стране горючих сланцев сжигали на Прибалтийской ГРЭС и Сызранской ТЭЦ. Но переработка сланцев как химического сырья во многих случаях оказывается более выгодной, чем примитивное сжигание. Переработкой занимается сланцеперерабатывающее предприятие в городе Сланцы Ленинградской области и Кашпирский завод.

Из сланцев получается целый ряд нужных человеку веществ: сланцевая смола, фенолы, бытовой газ метан, дёготь.

Сланцевая смола — это жидкое топливо; из нее в свою очередь получают масло, которым пропитывают деревянные железнодорожные шпалы, чтобы они не гнили.

Фенолы — это будущие лаки, клеи, дубители для изготовления кожи, ихтиола. А из твердых сланцевых отходов путем переработки их получают минеральную вату, силикатный кирпич, цемент. Ими известкуют кислые лесные почвы.

Исследования показали: горючие сланцы нередко содержат много меди, молибдена, урана, свинца, цинка, ванадия и других ценных металлов. В этом случае их следует рассматривать как руду цветных, редких и радиоактивных металлов.

Горючие сланцы как полезное ископаемое почти не изучены. Юные читатели, став в будущем геологами и химиками-технологами, могут открыть новые бассейны и месторождения, придумать неизвестные ныне технологии получения ценных металлов и химических продуктов.