Осадочные горные породы

Гипс (алебастр), селенит

Известь, с купоросною кислотой соединенная

 Виды, сюда принадлежащие, с кислотой не вскипают. В слабом огне сначала, кажется, как бы надуваются и 
 растопляются, но потом принимают вид муки, которая, будучи смешана с водою, твердеет. Если же обжигают 
 их далее и сильнее, то после того с водою уже не твердеют... В воде отчасти растворяются... 

 Плотный гипс, или алебастр 

 Алебастр составляет целые горы обыкновенно в соседстве соляных ключей... Употребляется либо нежженой на 
 украшения в архитектуре, и сего рода гипс полируется, как мрамор, треплом, а потом нежно истертым жженым 
 оленьим рогом; токмо лоск всегда слабее, нежели у мрамора. 
 
Севергин В. Первые основания минералогии. СПб., 1798, кн. I, с. 144, 155

Почти 200 лет назад акад. Севергин описал гипс так хорошо, что добавить к этому практически нечего. Однако условия его образования в свете современных данных стоит рассмотреть.

Гипс почти всегда ассоциируют с поваренной солью. Причина этого сейчас ясна, и заключается она в общности их происхождения. И гипс, и соль являются так называемыми эвапоритами, т. е. минералами, сформировавшимися в результате выпаривания воды в различных водоемах, чаще в морях, реже в бессточных озерах. Если из озера вытекает хотя бы одна река, оно становится пресным.

Процесс выпаривания хорошо объясняется с помощью диаграммы Н. М. Страхова. Она составлена применительно к средней морской воде (в 1 л растворено 35 г солей) , которая по какой-либо причине оказалась лишенной связи с морем и другого притока воды. На диаграмме показано, как изменяется объем воды и какие минералы выпадают из нее на дно водоема. Наиболее близка к насыщению веществом известняка морская вода, и достаточно совсем небольшого испарения, чтобы из нее начал выпадать известняк. Собственно именно этим объясняется и накопление раковин на морском берегу - они могут сохраниться, лишь когда морская вода насыщена известью; в противном случае они просто растворятся. Общий вес известняка, который может выпасть из морской воды, невелик - 0,12 г на 1 л. Когда испарится примерно 0,1 объема воды, начинает выделяться гипс и ангидрит, причем в количествах, довольно значительных, - 1,3 г на 1 л воды.

Вслед за гипсом осаждается поваренная соль (более 20 г на 1 л воды). При этом воды остается очень мало - 0,1 ее первоначального объема. Она представляет собой концентрированный раствор калийных и магниевых солей, которые выпадают лишь после окончательного ее испарения, что может произойти только в понижениях соляного пласта, где скопляется остаточная вода.

Из сказанного очевидно большое значение для отложения эвапоритовых осадков изолированности бассейна. Действительно, если в него при осаждении известняка или гипса попадает много морской воды, она разбавляет более концентрированную воду и процесс идет в обратном порядке, т. е. вместо гипса начинает осаждаться известняк, а затем осаждение и вовсе прекращается. Только в очень редких случаях процесс идет до конца. Этим объясняется распространенность химических осадков: известняков больше, чем гипса, поваренная соль встречается реже, калийные и магниевые соли и вовсе редкость. Рядом с солями, как правило, находятся гипсовые накопления, но гипс может образовывать и самостоятельные залежи среди глин или карбонатных пород. Примерно такое же накопление солей происходит и на суше в бессточных озерах, но в связи с различием химического состава морской и речной воды количественные отношения здесь могут быть иными.

Соленых озер огромное множество, но, пожалуй, самым знаменитым является Мертвое море в Палестине. Вода там настолько концентрирована, что кристаллы соли осаждаются на прибрежных камнях. По берегам залегает довольно мощная толща солей, прикрытая гипсами (содомская свита). Дождями, хотя они здесь очень редки, соль по трещинам размыта, и гипсы осели в образовавшиеся понижения. Участки же нетрещиноватой и нерастворившейся соли стоят горками или столбами над поверхностью гипса.

Теперь, когда мы познакомились с условиями образования гипса, расскажем о его использовании. Изделия из гипса разнообразны. В нашей стране большинство их выполнено кавказскими и уральскими мастерами. Материалом для этих изделий служит очень мелкозернистый однородный гипс - алебастр. Иногда он совершенно ровный, одноцветный, иногда с большим количеством темных глинистых жилок. Цвет гипса чисто-белый, розовый, желтоватый, реже из-за глинистых примесей серый. Изредка можно увидеть изделия из желтого тонковолокнистого гипса с характерным шелковистым блеском - селенита.

Алебастровые изделия, как правило, крупные, с тупыми краями. Причина этого заключается в большой мягкости камня. Он чертится ногтем, да и кусочки откалываются довольно легко. Из алебастра делают пепельницы, вазы, конфетницы, но чаще всего - светильники. Для светильников используют серый с прожилками глины, а также однородный розовый гипс. В тех местах, где материал мелкозернист, он слабее просвечивает и имеет более густой желто-розовый цвет. Из алебастра много скульптурных изображений зверей; наверняка, всем запомнился "мишка-олимпиец" с пятью кольцами на поясе - символ Московской олимпиады.

О кавказских и уральских мастерах мы упомянули не случайно. Именно в этих районах нашей страны наиболее распространен гипс. На Северном Кавказе залежи сплошного гипса приурочены к осадкам, имеющим возраст 160-180 млн. лет. Значительны гипсовые залежи у города Кунгура на Урале. Они приурочены к пермским осадкам, формировавшимся примерно на 100 млн. лет раньше, чем кавказские. В то время на территории современного Приуралья господствовал засушливый климат, обусловивший образование засоленных морских заливов, а также залежей гипса и солей, особенно крупных в районах городов Соликамска и Березников.

Слои гипса в окрестностях Кунгура по реке Ирени известны давно. Еще в 1770 г. И. И. Лепехин, участвовавший в академических экспедициях, отмечал, что "от Кунгура вверх по реке Сылве, на правом берегу целые горы состоят из алебастрового камня, откуда алебастр во все окрестности развозится". В 1804 г. Н. Попов составил описание Пермской губернии, в котором можно прочитать следующее: "Алебастр иногда отменно чистой, мелкозернистой, твердой и годной для истуканной работы, содержит в себе во множестве горы, сопровождающие особливо берега Чусовой Сылвы и Ирени <...> лучистый бело-желтоватый как бы из параллельных блестящих ниток или мочек состоящий гипс употребляют крестьяне под именем "сыпи" от порубу и порезу членов".

В начале XIX столетия к этому гипсу был проявлен интерес. Им решили облицевать ряд внутренних помещений Зимнего дворца в Петербурге. В 1836 г. у устья Чусовой разведку гипса производил директор Екатеринбургской гранильной фабрики. Качество камня вполне удовлетворяло, но встречался он небольшими кусками. Тогда же шихтмейстер М. Портнягин около села Степановского по Ирени и у Ашапского завода добыл 51 доску размером "в поларшина в квадрате", но, так как при перевозке часть досок разбилась, дворцовое управление отказалось от своей затеи. В своем донесении 1838 г., разысканном А. Е. Ферсманом, М. Портнягин писал, что алебастр у Ашапского завода "имеет одинаковый вид белизны, да и сама крепость превосходила гораздо против Степановского, который и полир может дать в сравнении мрамора, или даже и глины, на тонкости же кромка держится так же, как и твердые породы камней".

Методы кустарной обработки гипсовых материалов в Кунгуре и окрестных селах интересно описаны С. Лялицкой, хорошо знавшей этот промысел. Добыча белого мелкокристаллического гипса велась из шурфов, а селенита - из штолен, проведенных вдоль крупных селенитовых жил. Алебастр добывался летом; встречается он в виде головок, стульев и столбов - конкреций и желваков различной формы весом до 1,5 т. Шахтная (с помощью штолен) добыча селенита велась зимой, когда в шахте тепло и нет воды. И гипс, и селенит добывались с глубин не менее 2 м. Если же гипс выходит иа дневную поверхность, в нем появляются трещины. Поэтому извлеченный из недр гипс нельзя долго держать на воздухе, он рассыпается на мелкие зерна и даже изменяет цвет. Не позднее чем через одну-две недели гипс обязательно помещают в сарай. Селенит, оставленный на поверхности, становится бесцветным и распадается на отдельные волокна.

Обработка гипсового камня велась так же, как дерева. Глыбу распиливали ручной пилой, иногда обрубали плотницким топором. Поверхность изделия обрабатывали рашпилем и сглаживали напильниками, выемки делали сверлом и стамеской. Круглые изделия вытачивали на токарном станке. Полировку вели механически или вручную с помощью тряпки и трепла, овчины и негашеной извести. Особенно интересна полировка хвощем. Это растение собирается летом, высушивается, а затем перед использованием пропаривается. Ствол хвоща, богатый кремнием и очень прочный, хорошо снимает неровности изделия. Однако при полировке хвощем важно стебли его располагать поперек изделия, при движении вдоль на изделии могут появиться продольные полосы. После шлифовки и полировки изделие обмывается, в специальной печи прогревается до 70-80° С, а затем с помощью щетки смазывается парафином и снова прогревается. Это делает камень влагонепроницаемым и усиливает блеск. Селенит же обычно покрывают лаком.

Конечно, сейчас методы обработки камня сильно изменились, распиловка и грубая обработка механизированы, внедрены камнерезные машины. Но вряд ли отомрут кустарные методы обработки при изготовлении индивидуальных художественных изделий.

В древности алебастр широко использовался для изготовления различных сосудов. Большое число их найдено в гробнице Тутанхамона. В Эрмитаже хранится египетский алебастровый сосуд, изготовленный в середине III тыс. до н. э. Известен алебастр был и в Древней Ассирии. Знаменитые крылатые быки с человечьими головами высечены из крупных блоков алебастра в XI-X вв. до н. э. Индейцы Америки изготовляли алебастровые маски.

Особо следует остановиться на селените, как уже говорилось, волокнистом гипсе, обладающем шелковистым блеском. Наиболее славится селенит, имеющий золотисто- желтый цвет, который добывается в районе Кунгура. Здесь он залегает жилами среди пермских мергелей. Мощность жил обычно несколько сантиметров, но иногда встречаются раздувы в несколько десятков сантиметров. Именно такие утолщения дают лучшие куски поделочного селенита.

Чем же вызвано такое различие в свойствах - сплошной мелкозернистый агрегат и шелковистое скопление волокон. Объяснение кроется в условиях кристаллизации. Гипс выпадал из большой массы раствора, и отдельные его зерна медленно опускались на дно водоема. Иначе обстояло дело с селенитом. Трещина в мергелях образовалась до появления селенита, однако сам мергель содержал значительные количества плохо окристаллизованного гипса. Естественно, что как только появилась трещина, она тут же стала заполняться водой, растворявшей гипс из окружающих пород. В трещине он начал кристаллизоваться, осаждая на стенки зародыши кристаллов.

Кристалл гипса - это обычно плоский косой параллелепипед с крупными боковыми гранями, параллельно которым кристалл лучше всего раскалывается. По другим направлениям, особенно по диагоналям, размеры значительно больше. Однако и диагонали различны: есть и длинная, и короткая. Поскольку мы рассматриваем равновесный кристалл, его размеры могут свидетельствовать о скоростях роста в том или ином направлении. Наиболее интенсивный рост происходит по длинной диагонали, а более замедленный - поперек пластинки.

Зародыши кристаллов, образовавшиеся на стенках трещины, расположены беспорядочно. Рассмотрим развитие двух из них: один лежит длинной диагональю параллельно стенке трещины, а другой - перпендикулярно ей. Первый кристалл будет быстро расти до тех пор, пока не упрется в соседний кристалл; далее будет идти лишь медленный рост плоской гранью. Иначе поведет себя второй кристалл. Наиболее интенсивно он будет расти перпендикулярно стенке, боковые грани упрутся в соседние и прекратят рост, но главное направление быстрого роста сохранится. Если такой принцип (геометрического отбора) применить к серии беспорядочно расположенных зародышей кристаллов, то легко определить, что все косо расположенные зародыши в самом начале кристаллизации прекратят свой рост, упершись в соседние кристаллы, а останутся только те, которые растут перпендикулярно стенкам своими длинными диагоналями. Эти кристаллы и образуют волокна селенита, заполняющие жилку. Так как рост кристаллов гипса идет с обеих сторон жилы, то в центре ее должны сойтись волокна, идущие сверху и снизу, что в действительности и происходит. В этом месте образуется так называемая просечка - тонкая полоска, по которой камень раскалывается.

Селенит встречается в разных местах, но обработка его производится лишь кунгурскими умельцами. На Кавказе, около Ахалцихе, есть жилы очень красивого белого селенита, но использовать его для поделок нельзя: внутри жилы попадаются отдельные крупные прозрачные гипсовые кристаллы, которые могут испортить изделие. Как же образовались эти жилки? Оказывается, кроме зародышей кристаллов, возникавших на стенках, появлялись зародыши и в толще раствора, наполнявшего трещину. Здесь они начали расти и были захвачены волокнами селенита.

Завершая рассказ о гипсе и селените, следует подчеркнуть, что это - прекрасный материал для изготовления высокохудожественных изделий.