Минералы "близнецы" и "антиподы"

В обрывах скал или в витринах музеев мы можем любоваться великолепными образцами минералов и горных пород. Они лежат холодные и неподвижные. Мы даже не подозреваем о необычайно сложной жизни этих каменных цветов и цветников. Камень - не мертв, он живет интересной, иногда очень бурной жизнью. Родившись, растет, становится зрелым, а затем, как и все в природе, стареет и умирает. Среди минералов и горных пород, как и в мире живых организмов, есть «близнецы» и «антиподы»; камню приходится отстаивать свое право на жизнь.

У читателя-скептика может зародиться мысль, что все эти слова о жизни камня, о его друзьях и недругах, о праве на жизнь - всего лишь авторская вольность изложения. Нет, в мире минералов и горных пород действительно идет своя, особая жизнь, но для того, чтобы ее видеть, нужен зоркий глаз, знания и опыт. Этими особенностями должен обладать каждый геолог.

Вот, например, минералы-близнецы - свинцовый блеск и цинковая обманка. Они обычно встречаются совместно в рудных, или, как их называют, гидротермальных жилах. Они отложились из горячих водных растворов, циркулировавших по трещинам скал. Свинцовый блеск по составу' соответствует сернистому свинцу; для него характерен серый цвет, сильный металлический блеск, небольшая твердость и способность при ударе распадаться на кубики. Эта способность называется спайностью. У свинцового блеска она отлично выражена. Но если вы обнаружили свинцовый блеск, то наверняка найдете рядом с ним и его верного спутника - цинковую обманку. Как и свинцовый блеск, она по составу представляет собой сернистое соединение - соединение цинка и серы. И хотя цинковая обманка отличается от свинцового блеска не только составом, но и более темным цветом (черным или бурым), формой кристаллов и спайных обломков, жирным блеском, эти два минерала - неразлучные спутники. Такими же минералами-близнецами являются золото и кварц, киноварь и антимонит и ряд других минералов.

А вот минералы-«враги» - кварц и нефелин. Первый по составу соответствует кремнезему, второй - алюмосиликату натрия, состава NaAlSiO₄. И хотя кварц очень широко распространен в природе и входит в состав многих пород, он не «терпит» нефелина и никогда вместе с ним не встречается. Это легко объясняется химическим составом нефелина. Секрет антагонизма связан с тем, что нефелин недосыщен кремнеземом. Если в момент образования нефелина существовал свободный кремнезем, он вступает с нефелином в реакцию, образуя новый минерал альбит. Эта реакция может быть изображена следующим образом:

2SiO₂ + NaAlSiO4 = NaAlSi₃O₈

кварц + нефелин = альбит

В мире минералов известны случаи, когда один минерал оказывается агрессивным и развивается за счет другого. Это обычно происходит при изменении условий. Минерал, попадая в иные условия, иногда оказывается неустойчивым и замещается другим минералом с сохранением первоначальной формы. Такие превращения часто происходят с широко распространенным минералом пиритом, по составу соответствующим двусернистому железу (FeS2). Обычно он образует кубические кристаллы золотистого цвета с сильным металлическим блеском. Под влиянием кислорода воздуха пирит разлагается и превращается в бурый железняк состава Fe₂О₃ • nH₂О. Бурый железняк не образует кристаллов, но, возникая на месте пирита, сохраняет форму его кристаллов. Такие минералы шутливо называют «обманщиками». Научное их название - псевдоморфозы, или ложные кристаллы; форма их не характерна для слагающего минерала.

Псевдоморфозы свидетельствуют о сложных взаимоотношениях между разными минералами. Не всегда просты отношения и между кристаллами одного минерала. В геологических музеях вы, наверно, не раз восхищались красивыми сростками кристаллов. Такие сростки называются друзами, или горными щетками. На месторождениях минералов они являются объектами азартной «охоты» любителей камня - и начинающих, и опытных минералогов.

Друзы очень красивы, поэтому вполне понятен такой интерес к ним. Но дело не только во внешней привлекательности. Давайте посмотрим, как образуются эти щетки кристаллов, выясним, почему кристаллы своей вытяну-тостью всегда располагаются более или менее перпендикулярно к поверхности нарастания, почему в друзах нет или почти не бывает кристаллов, которые лежали бы плашмя или росли косо. Казалось бы, при образовании «зародыша» кристалла он должен лечь на поверхность нарастания, а не становиться на ней торчком!

Все эти вопросы хорошо объясняет теория геометрического отбора кристаллов известного минералога - профессора Ленинградского горного института Д. П. Григорьева. Он доказал, что на образование друз кристаллов влияет ряд причин, но в любом случае растущие кристаллы взаимодействуют друг с другом. Одни из них оказываются «слабее», поэтому их рост вскоре прекращается. Более «сильные» продолжают расти, и чтобы их не «стесняли» соседи, они тянутся вверх.

Каков же механизм образования горных щеток? Каким путем многочисленные разноориентированные «зародыши» превращаются в небольшое число крупных кристаллов, расположенных более или менее перпендикулярно к поверхности нарастания? Ответ на этот вопрос можно получить, если внимательно рассмотреть строение друзы, состоящей из зонально окрашенных кристаллов, то есть таких, в которых изменения окраски выдают следы роста.

Присмотримся к продольному разрезу друзы (рис. 4). На неровной поверхности нарастания виден ряд зародышей кристаллов. Естественно, что удлинения их соответствуют направлению наибольшего роста. Вначале все зародыши, независимо от ориентировки, росли с одинаковой скоростью в направлении вытянутости кристаллов. Но вот кристаллы начали соприкасаться. Наклоненные быстро оказались стиснутыми своими вертикально растущими соседями, для них не оставалось свободного пространства. Поэтому из массы разноориентированных мелких кристаллов «выживали» только те, которые были расположены перпендикулярно или почти перпендикулярно к поверхности нарастания. За сверкающими холодным блеском друзами кристаллов, хранящихся в витринах музеев, скрывается долгая, полная коллизий жизнь...

Рис. 4. Схема геометрического отбора растущих кристаллов при образовании друзы (по Д. П. Григорьеву)

Еще одно замечательное минералогическое явление - кристалл горного хрусталя с пучками включений минерала рутила. Большой ценитель камня А. А. Малахов говорил, что «когда поворачиваешь этот камень в руках, кажется, что заглядываешь на морское дно сквозь глубины, пронизанные солнечными нитями». Такой камень на Урале называют «волосатиком», а в минералогической литературе он известен под пышным именем «Волос Венеры».

Как же возник чудесный «волосатик»? Путь его образования сложен. На некотором удалении от очага огненной магмы в трещины горных пород попали горячие водные растворы с кремнием и титаном. Когда температура понизилась, раствор оказался пересыщенным, из него начали одновременно выпадать кристаллы кремнезема (горный хрусталь) и окиси титана (рутил). Этим и объясняется пронизывание горного хрусталя иглами рутила. Вот и оказывается, что не всегда минералы кристаллизуются в определенной последовательности. Иногда они выделяются одновременно, как при образовании «Волос Венеры».