Александр Ферсман - Занимательная минералогия
Чистые, прозрачные кристаллы горного хрусталя достигают огромных размеров, и образцы в пятнадцать-двадцать килограммов весом нередки. На Полярном Урале известны прозрачные кристаллы до тонны,[8] а на Мадагаскаре — до полутора тонн. Не удивительно поэтому, что из одного кристалла можно было вырезать целые предметы: так, в московской Оружейной палате хранится самовар из горного хрусталя, а в художественном музее в Вене — великолепная по отделке и тону флейта!
В Швейцарии и на Мадагаскаре горный хрусталь встречается в больших пустотах — пещерках. Недавно один смелый советский минералог проник в труднодоступную тайгу Полярного Урала и там открыл такие же «погреба» с прозрачными горными хрусталями.
Горный хрусталь — замечательный диковинный камень, и о нем полезно кое-что рассказать, так как в последние годы им начинают пользоваться очень широко и для самых разнообразных целей. Мы уже говорили, что он хороший проводник тепла, потому им пользуются там, где нужно, чтобы тепло передавалось быстро. Во-вторых, он обладает особенными электрическими свойствами, и им пользуются в самых разнообразных приборах, и особенно в радиотехнике. Горный хрусталь незаменим в тонком производстве различных точных приборов. Здесь имеет значение и его большая твердость, и очень трудная плавкость, и замечательная чистота, и то, что он не разлагается кислотами. Но у хрусталя есть еще и другие ценные свойства. Возьмем и нагреем его в электрической печке почти до 2000°, — горный хрусталь расплавится и потечет, как стекло; и, как на стеклянном заводе, из него тогда можно будет готовить стаканы, трубки, пластинки и пр. На вид это как будто совсем обыкновенное стекло, однако в действительности это не так: если горячий стакан из простого стекла бросить в холодную воду или, наоборот, налить кипяток в холодный стакан, то обыкновенно он лопается. Не то будет с кварцевым стаканом: вы можете его накалить докрасна, бросить в ледяную воду, — он не изменится и останется цел. Другое замечательное свойство горного хрусталя — способность давать тончайшие кварцевые нити. Правда, и из простого стекла вытягивают ниточки и даже делают вату, которая нередко употребляется для украшения елки или для химических фильтров. Однако из расплавленного кварцевого стекла можно вытянуть такие тонкие нити, что они почти незаметны для простого глаза: надо сложить рядом пятьсот таких нитей, чтобы получить толщину простой спички, а вся спичка будет сложена из четверти миллиона ниточек. Такие ниточки получаются при стрельбе расплавленным хрусталем из маленького лука!
Чистота и прозрачность горного хрусталя уже давно сделали его прекрасным материалом для огранки или приготовления печаток и разных безделушек. В селе Березовском, под городом Свердловском на Урале, живут кустари, которые быстро, на простых станочках, обтачивают кварцевые гальки и готовят бусинки. Просверленные насквозь пятьдесят-семьдесят бусинок нанизывают вместе — и готово прекрасное, сверкающее ожерелье, как бы сделанное из алмазов.
Всё больше и шире применяется горный хрусталь в нашей жизни, в промышленности и технике, и всё упорнее человек хочет получить его искусственно и заменить природу своей лабораторией. Если мы удачно получаем в наших печах искусственные рубины и сапфиры, если мы хорошо научились готовить сотни различных солей и минералов, то неужели мы не сумеем в наших лабораториях получить просто окристаллизованный кварц? Ведь одна шестая часть всей окружающей коры состоит из кварца, и этот обыкновенный минерал земли на тысячу ладов кристаллизуется вокруг нас. Но это не так просто. Получить горный хрусталь долгое время не удавалось химику-минералогу. Только недавно в Италии нашли разгадку, и в очень сложной обстановке, в особых кристаллизаторах удалось вырастить чудные, прозрачные кристаллики, но не больше полугора сантиметров длины. Как будто бы правильный путь уже найден, и я уверен, что через несколько десятков лет геологи не будут больше с опасностью для жизни взбираться на вершины Альп, Урала или Кавказа в погоне за кристаллами, не будут добывать их в безводных пустынях Южной Бразилии или в наносах Мадагаскара. Я уверен, что мы будем по телефону заказывать нужные куски кварца на государственном кварцевом заводе, где в больших закрытых чанах с перегретыми растворами на платиновых ниточках будут расти прозрачные камни горного хрусталя. На смену горняку приходит химик!
Топаз и берилл
Есть и еще прозрачные, чистые, как слеза, или окрашенные в красивые цвета камни — топаз, берилл, турмалин и другие. Особенно красивы зеленые прозрачные бериллы, называемые изумрудами и ценящиеся наравне с алмазом.
Спросим себя: как образовались эти камни? В общих чертах история их происхождения такова.
При постоянных, но медленных процессах горообразования расплавленные гранитные магмы медленно застывали. Но подобно тому, как молоко, отстаиваясь, собирает на своей поверхности более жирные составные части, так и гранитная магма еще до окончательного застывания делилась на химически разнородные участки; она, как говорят в петрографии, дифференцировалась. Основные, богатые магнием и железом минералы собирались вместе и выкристаллизовывались раньше; оставалась более богатая кремнекислотой (кварцем) расплавленная масса. В ней накоплялись пары летучих соединений, к ней стягивались ничтожные количества рассеянных по всей магме редких элементов, значительные массы паров воды пропитывали ее. С поверхности гранитная масса начинала уже застывать, но образовавшаяся тонкая пленка рвалась и делилась трещинами. Скопившиеся под ней пары то и дело прорывали ее и открывали доступ снизу другим массам расплавленной породы. В этих трещинах поверхностного охлаждения собирались остатки магмы, богатые кремнекислотой; сюда проникали пары воды и летучих соединений, и медленно, согласно законам физической химии, застывали и закристаллизовывались эти массы, образуя так называемые пегматитовые жилы. Эти жилы, как ветви дерева, расходились в стороны от гранитного очага, прорезали в разных направлениях поверхностные части гранитного массива, врывались в сковывавшую оболочку других пород. Кристаллизация таких жил шла приблизительно при 700–500°. Здесь уже не было больше сплава в полном смысле этого слова, не было и чистого водного раствора: это было особое состояние взаимного растворения и насыщения огромными количествами паров и газов. Но затвердевание этих жил шло далеко не просто и не так скоро. Оно начиналось по стенкам с окружающими породами и медленно шло к середине, всё более суживая свободное пространство жилы. В одних случаях получались крупнозернистые массы, в которых отдельные кристаллы кварца и полевого шпата достигали величины трех четвертей метра, а пластинки черной или белой слюды — размеров большой тарелки. В других отдельные минералы сменялись в строгой последовательности, но чаще всего получались те удивительные структуры, которые принято называть письменным гранитом или еврейским камнем. Но образованием красивых письменных гранитов еще не оканчивается заполнение жилы. Очень часто между обеими стенками еще сохраняется пустой промежуток или в виде узкой щели или в виде целой пустоты. В этих пустотах начинают кристаллизоваться все те элементы и соединения, которые в форме летучих паров насыщали расплавленную массу или же в ничтожнейших количествах были рассеяны в магме. По стенкам пустот и трещин вырастают красивые кристаллы дымчатого кварца и полевого шпата.
Пары борного ангидрида входят в состав иголочек турмалина, то черного, как уголь, то красивых красных и зеленых тонов. Летучие соединения фтора образуют голубоватые, прозрачные, как вода, кристаллы топаза.
Калий, натрий, литий, рубидий и цезий входят в состав литиевой слюды, которая выстилает подчас огромные полости шестигранными кристаллами, тогда как бериллий входит в состав зеленых и голубых аквамаринов. Эти образования переплетаются между собою, и всей своей красотой и ценностью обязаны они четырем главнейшим, наиболее важным элементам этих жил: фтору, бору, бериллию и литию. Каждый из этих четырех благородных элементов играет свою роль в истории образования самоцветов.
В одних жилах преобладает бор, — и вся порода этой жилы проникнута турмалином, в других скопляется бериллий, — и кристаллы винно-желтого берилла не только выстилают полости трещин, но и сплошь пропитывают своими длинными кристалликами всю полевошпатовую породу.
Так образовывались самоцветы в пегматитовых жилах.
История одного камня
Есть минералы, историю которых мы смутно себе представляем, но есть исторические камни, всю жизнь которых можно проследить по документам, по записям и рассказам, по книгам и рукописям, и есть камни, которые сами рассказывают свою историю. Я хочу рассказать об одном таком камне, называемом «Шах», — начало его истории в сказочной Индии, конец — в нашей Москве.
