Валерий Петров - Рассказы о поделочном камне
Кора выветривания — интересное и геологически очень важное образование. Рождается она в результате очень длительного воздействия на горную породу дождевой воды, кислорода воздуха и почвенных растворов. Такое воздействие не выдерживает ни одна силикатная горная порода. Большинство горных пород превращается при этом в различные глины, постепенно книзу переходящие в свежие породы. Мощность древней коры выветривания может быть довольно большой — до 100 м.
Подножие холма, строение которого хорошо просматривалось непосредственно около поселка, было сложено ультрабазитами — глубинной породой, содержащей примерно по 45% окиси магния и окиси кремния, 10% окиси железа и некоторых других химических веществ, в частности окиси хрома и окиси никеля. В кислых породах, таких, как граниты, этих окислов нет. (Считается, что хром и никель распространены в породах, залегающих на больших глубинах.) Количество окиси хрома и окиси никеля в свежих ультрабазитах относительно мало и не представляет интереса для промышленности. Окись хрома может экономически выгодно добываться только в том случае, если содержание ее в руде достигает 30—40%; в обычных ультрабазитах ее лишь 3—4%. Максимальное промышленное содержание никеля в силикатных рудах должно составлять 1—1,5%. В ультрабазитах его всего 0,2—0,5%, поэтому сами они не могут служить рудой никеля.
Ультрабазиты — черно-зеленая непрозрачная порода, в которой уже простым глазом можно увидеть кристаллы оливина и пироксена, залегающие в серпентиновой основной массе.
Поднимаясь вверх по склону холма, первое, что удается заметить, это резкое изменение характера ультрабазита — в них полностью исчезают оливин и пироксен. Вся порода имеет вид сплошного серпентина, но в отличие от серпентина свежей породы он гораздо однороднее и сильнее просвечивает. Химический анализ показывает, что в частично измененной породе много меньше магния и больше кремния, чем в неизмененных ультрабазитах. Минерал, слагающий эту породу, издавна назвали керолитом. Что это такое, до сих пор хорошо никто не знает. Не помогли пока в расшифровке его природы и такие точные методы исследования, как рентген и электронная микроскопия. Удалось лишь показать, что керолит — это не один минерал, а смесь; с помощью рентгеновского анализа определили серпентин и тальк, но увязать эти данные с химическим составом пока не удается.
Куда же девается магний из ультрабазита при переходе его в керолит? Частично он, вероятно, выносится растворами; другая его часть соединяется с углекислотой, приносимой растворами, выделяется в трещинках породы в виде жил магнезита. Присутствие керолита и жил магнезита — характерная особенность нижней части древней коры выветривания.
Еще выше по склону наблюдается переход керолита в новую породу. Если керолит плотный, то сменяющий его так называемый нонтронит — уже мягкая зеленовато-бурая глина; она разминается между пальцами и размокает в воде. Химически для нонтронитовой глины характерно очень малое содержание магния. Но в ней концентрируется все железо, бывшее в ультрабазите, и весь никель. Так как из ультраосновной породы в процессе ее выветривания и образования нонтронитовой глины выносится очень большое количество материала, то происходит относительное обогащение глины остающимися элементами. В нонтронитовых глинах при их детальном исследовании можно распознать ряд самостоятельных минералов; кроме преобладающего собственно нонтронита — железистой глины, здесь встречаются и самостоятельные силикатные (содержащие кремний) минералы; в первую очередь это гарниерит — ярко-зеленый глиноподобный минерал, выделяющийся по трещинкам нонтронита.
Еще выше нонтронит переходит в охру — водную окись железа бурого цвета. Желтая охра, которая применяется в малярном деле,— это смесь мелкодробленой бурой охры с глиной. Охры кор выветривания — бурые, иногда красноватые породы, с содержанием железа до 40—50% и больше. В ряде мест они используются как железная руда. При образовании охр нонтронит — глинистый минерал, содержащий много окиси кремния,— разлагается. Окислы железа образуют свои остаточные минералы, слагающие охру, а окись кремния переходит в раствор и частично выносится, а частично выделяется в трещинах и пустотах породы в низах зоны охр. Выше указывалось, что трещинки породы внизу в нонтронитовой зоне были заполнены магнезитом. Среди охр магнезит оказывается неустойчивым, он растворяется в циркулирующих здесь более кислых, чем внизу, растворах, и на его место осаждается окись кремния. Частично эти новообразованные кремнистые минералы — опал, халцедон или даже мельчайшие кристаллики кварца — захватывают и обволакивают зерна магнезита и тем самым защищают их от растворения. Магнезит исключительно белый минерал, поэтому в тех случаях, когда в новообразованном агрегате кремниевые минералы встречаются совместно с магнезитом, получаются весьма эффектные ярко-белые кремниевые агрегаты (халцедона или опала), по виду напоминающие кость, но обладающие гораздо лучшим блеском при полировке. Такой белый халцедон или опал называют кахолонгом. В древности он пользовался большой популярностью и ценился очень высоко. Я его находил в корах выветривания на ультрабазитах и здесь, в Сарыкул-Болды, и в других месторождениях Казахстана и Урала. Однако хороший кахолонг — большая редкость, постоянной добычи его нет нигде в мире.
Выше отмечалось, что в низах зоны охр из циркулирующих здесь растворов выделяются самостоятельные зеленые никелевые минералы. В ряде мест физико-химические условия, благоприятные для выделения никелевых и кремниевых минералов, совпадают и в трещинках среди охры образуются жилки, где одновременно выделяется кварц, опал или чаще всего халцедон и ярко-зеленые никелевые минералы. Халцедон и другие кремниевые минералы бесцветны и прозрачны, зерна их весьма мелкие, и между ними выделяются тончайшие пленки никелевых минералов, придающих всему камню яркий яблочно-зеленый цвет. Такой зеленый халцедон (или мелкий кварц) издавна получил название хризопраза. Простым глазом и даже в оптическом микроскопе строение хризопраза разглядеть невозможно. И только с помощью электронного микроскопа удалось выявить его природу. Такой зеленый хризопраз прекрасно полируется и используется для вставок в кольца, броши, серьги. Особенно красив он в кольцах с мелкими алмазами.
Рис. 3. Характер распространения хризопразовых прожилков в силицифицированных серпентинитах (по П. В. Осипову, 1975)
1 — почвенно-растительный слой; 2 — делювиально-элювиальные отложения; 3 — силицифицированные серпентиниты; 4 — тальково-лимонитовые породы; 5 — тектонические нарушения; 6 — прожилки хризопраза
Каждая жилка хризопраза протягивается на метр-два, редко больше, но встречаются они зонами; иногда параллельно проходят две или несколько жилок хризопраза. Вне зоны развития хризопраза обычны кварцевые или халцедоновые жилки.
Вот тут, около хризопразовых жилок, и развернулись наши споры. Основных доказательств, которые приводили ведущие добычу этого прекрасного минерала в пользу гидротермального генезиса, было три: во-первых, в результате проведенных так называемых палеотемпературных измерений для хризопраза была получена температура 60—70°; во-вторых, выше в результате выветривания хризопраз переходит в мелкую кварцевую муку; в-третьих, среди охр и глин, где залегают жилки хризопраза, находятся такие гидротермальные минералы, как тальк.
Палеотемпературные измерения основывались на изучении включений в кристаллы — однородного горячего раствора. Охлаждаясь, он разделяется на жидкость и газ. Если вновь нагреть такое двойное включение, оно станет однородным; газ опять растворится в жидкости и включения гомогенизируются. Происходит это, как считают, при температуре включения жидкости в кристалл. Этот метод, однако, обладает очень малой точностью: изменчив состав раствора, газ может быть захвачен вместе с раствором, не исключен перегрев и т. д. В результате ошибка в 40—50° вполне вероятна. Если бы температуры гомогенизации составляли 200—300° С, то разговор о горячих (термальных) водах был бы правомерен, а здесь были получены данные в пределах ошибки и могут относиться как к нормальным, так и к термальным водам.
Второе доказательство также несущественно. Кварцевые жилы встречаются только в низах горизонта охр, в верхних же частях кварца нет, там осталась лишь одна охра, а кварцевые жилки и кварц, выделившиеся в порах охры, полностью растворились. Естественно поэтому, что жилки хризопраза, залегавшие среди охр, частично растворились, переходя по периферии в кварцевую муку. Это обычный процесс в верхах горизонта области развития того или иного минерала в коре выветривания.
