Метаморфические горные породы

Орлец

 Орлец - метаморфическая горная порода, состоящая в основном из розового родонита (кремнистый марганец). 
 Кроме того, в породе присутствуют ярко-розовый родохрозит (углекислый марганец), волокнистый, светлый, 
 розовато-бурый бустамит (силикат марганца и кальция) и темно-бурый спессартин (марганцевый гранат). 
 Орлец - совершенно однородная по структуре, очень плотная порода, хорошо полируется. Твердость от 4 до 7. 
 При выветривании переходит в черные марганцевые окислы. 
 
Из современных учебников петрографии
 
 Орлец, или роговой камень... обыкновенно серой с разными оттенками, как от дымчатой из зелена, из желта, 
 из синя и из красна серой; также из желта белой, мясной и красно-бурой, весьма редко бывает он оливкового 
 и чистого зеленого цвета... Алой (роговой) камень, прекрасную политуру принимающий, просвечивающий, с 
 черными марганцевыми дендритами... 

 Красной марганец. По исследованию Г. Рупрехта, содержит во сте частях 35,15 частей марганца, 55,06 кремнистой 
 земли, 7,04 железа, 1,56 глины и 0,78 воды; кремнистая земля кажется здесь примешенною механически, ибо через 
 промывание отделяется... Сюда же отчасти принадлежит и вышеописанной алой орлец, найденной близ деревни 
 Шабраха в 25 верстах от Екатеринбурга. 
 
Севергин В. Первые основания минералогии. СПб., 1798, кн. I, с. 386
 

Прежде чем приступить к непосредственному описанию орлеца, обратимся к его истории. Имеются сведения, что орлец был открыт на Урале и начал применяться как поделочный материал в середине XVIII в. (В 1765 г. из него были изготовлены два обелиска, украшавшие вестибюль Эрмитажа и позднее переделанные в канделябры.) Однако распознать природу камня удалось не сразу, поскольку составляющий его марганец как элемент был открыт немцами К. Шееле и Ю. Ганом немного позже, в 1774 г., а свое название получил только через 10 лет. Остается лишь удивляться, как много было сделано в изучении марганцевых минералов за два с небольшим десятилетия, т. е. к тому времени, когда об орлеце писал В. Севергин. Ссылаясь на плотность и структуру, ученый совершенно справедливо отнес "алой орлец" из Шабров (название села в цитате искажено) к метаморфическим породам - роговикам. Кроме того, Севергин уже знал, что "алой орлец" является "красным марганцем". Состав кремнистого марганца - родонита - определен Рупрехтом довольно хорошо (по современным данным, 54,1% окиси марганца и 45,9% окиси кремния). Севергин отмечает, что Рупрехт имел сильно загрязненный материал.

Следует сделать оговорку и относительно характера описания орлеца. Обычно ставят знак равенства между орлецом и родонитом. Это, конечно, неправильно. Родонит - один из главных минералов орлеца, но далеко не единственный. Кроме минерального состава, на облик и декоративные качества поделочного камня влияет структура, а она у мономинерального агрегата и у горной породы резко различна.

В моей коллекции есть кусочек уральского орлеца. Особую прелесть придает ему неповторимый узор в розово-красных и бурых тонах. Его можно сравнить с хорошо раскрашенной географической картой. По краям и в центре проходят вытянутые светло-розовые "хребты". Изучение кусочка под микроскопом показало, что это именно родонит. В центре одного из "хребтов" светло-бурое пятно - так на картах изображаются скалы, здесь же это волокна бурого бустамита. Вокруг "хребтов" участки и потоки густой ярко-розовой окраски; они просвечивают, а местами почти прозрачны. Пожалуй, эти участки составляют главную красоту образца. Под микроскопом удается обнаружить, что это в основном родохрозит, иначе, марганцевый пшат - углекислый марганец. Удивительно интересный минерал: при одинаковом составе он может иметь самые разные цвета, а порой и быть совершенно бесцветным.

Надо сказать, что марганцевые минералы очень трудны для определения. Мне довелось побывать на Чиатурском месторождении марганца. Здесь руды и подстилающие их известняки оказались прорванными жилами молодого базальта. Остатки вулкана можно наблюдать выше, на плато, по поверхности которого разлился лавовый поток (местами марганец добывается из-под лавы). Там, где лава пересекает рудный пласт, он цементирован карбонатом, кое-где образующим в руде минеральные жилки. Этот карбонат явно отложился из вод, прогретых лавой. Орудуя найденным неподалеку горняцким обушком, мне удалось добыть много прекрасных образцов с очень эффектными белыми, чуть-чуть розоватыми, кристалликами. Сначала я думал, что собрал манганокальцит, т. е. кальцит с небольшим количеством окрашивающего его марганца, но когда изучил эти образцы, то был удивлен - белые кристаллы почти не содержали кальция, это был типичный марганцевый шпат. Часть этих находок еще и сейчас хранится в Минералогическом музее АН СССР.

Но вернемся к рассказу об орлеце. Причина ярко-розовой окраски родохрозита еще не совсем ясна, и, надо думать, она во многом зависит от структурных нарушений положения марганца в кристаллической решетке. В одном из углов рассматриваемого кусочка орлеца имеется небольшое, а в другом довольно крупное, более или менее округлое темно-бурое пятно. Это скопления мелких кристаллов марганцевого граната - спессартина. Гранат, встречающийся в орлеце, не очень богат марганцем, много в нем кремния и железа. Спессартин типичен для метаморфизованных марганцевых руд. Надо сказать, что марганцевый гранат, хотя и создает разнообразие рисунка, но в общем он не очень красив. Рядом с бурым пятном на описываемом участке располагается белое. Это уже кусочек кварцита, украшающий розовый камень.

Еще одна характерная особенность. Сбоку орлец пересекается черной ветвящейся жилкой марганцевых окислов. И хотя она образовалась за счет трещинки в камне, но не ослабляет его и хорошо полируется. Если черных жилок много, орлец приобретает несколько траурный облик. Черные жилки - явный результат выветривания.

В Малое Сидельниково я впервые попал в 1941 г., когда ехал изучать огнеупорные глины. Орлецовая копь в те годы представляла собой довольно большую широкую яму, в которую легко можно было спуститься. На обочине лежало несколько десятков более или менее округлых черных глыб добытого орлеца. Выглядели они не очень эффектно, и лишь только в тех местах, где кирка горняка зацепила глыбу, черная корка была сбита и проявилось светлое нутро. Дно копи покрывала черная мягкая глиноподобная порода. Внешне она очень пористая, похожа на марганцевые водные окислы типа минерала вада. В яме оказалось несколько небольших глыб, таких же черных, как те, что лежали на обочине. Внутри орлец был розовый, от внешней черной корочки проходили тонкие мелкие черные жилки. Связь их с внешней черной массой, выполняющей глину, несомненна.

На Среднем Урале очень широко распространена древняя (нижнеюрская) мощная кора выветривания. Когда более древние породы попадали на дневную поверхность, они окислялись и переходили в минералы, наиболее устойчивые на дневной поверхности, где обильны вода, кислород и господствуют низкие температуры и давления.

Для марганца такими минералами являются его свободные водные окислы. Выше отмечалось, что в родоните содержится около 55% окиси марганца, в других минералах и того меньше. При выносе всех остальных окислов и при присоединений воды к остающимся окислам марганца можно рассчитывать, что вместо орлеца образуются продукты выветривания, имеющие пористость около 30%. Наверху эта пористость будет выше, а на нижней границе (в районе села Малое Сидельниково сохранились только самые низы выветривания) она будет именно такой. Наибольшее изменение породы претерпевают вдоль трещин, а "межтрещинные" участки сохраняются в виде реликтовых блоков орлеца. Чем ниже опустится разработка орлеца, тем меньше в нем будет черных жилок, а на больших глубинах их, очевидно, вообще нет.

Орлец специфически уральский камень; родонит как минерал встречается чаще, но промышленной его добычи как поделочного камня нигде, кроме Урала, нет.

Очень интересное исследование по месторождениям поделочного родонита выполнил в 1975 г. геолог С. П. Стоялов. Согласно его сводке, родонит образуется двумя путями. С одной стороны, он встречается как продукт кристаллизации из гидротермальных (горячих водных) растворов, с другой - при метаморфизме марганец-содержащих осадков. В сущности говоря, кристаллизация родонита при метаморфизме осадков тоже идет под действием термальных вод. Однако роль горячей воды в регионально-метаморфических и в гидротермальных месторождениях резко различна. При образовании родонита в гидротермальных месторождениях горячие воды, переносящие растворимые вещества, двигаются вдоль трещин, постепенно охлаждаются и отлагают растворимые вещества именно по путям своего движения.

Совершенно иная картина наблюдается при метаморфизме. В этом случае прогрета вся метаморфизуемая толща, и если в породе есть неустойчивые минералы, то они растворяются в небольших количествах воды, а из этих растворов кристаллизуется устойчивый минерал. По физико-химическим законам его растворяется меньше, чем неустойчивого. Поэтому, находясь около неустойчивого минерала, вода насыщается полностью за его счет, но, подойдя к устойчивому, она оказывается пересыщенной веществом устойчивого минерала. Он начинает расти за счет раствора, последний при этом обедняется растворимым веществом и, подходя вновь к неустойчивому минералу, может его вновь растворить. Подобным образом циркулируя между неустойчивым, растворяющимся минералом и устойчивым, растущим, очень небольшое количество воды может полностью перекристаллизовать большую метаморфизуемую толщу. При этом переноса вещества на сколько-нибудь значительные расстояния нет, и поэтому сохраняются первоначальные формы метаморфизуемой породы.

Марганцевые минералы в большинстве случаев отлагаются в водоемах в виде пластов достаточно большой протяженности. В уже упомянутом, явно осадочном, Чиатурском месторождении марганцевые руды представлены в западной части окисными рудами, а в восточной - карбонатными. С ними везде ассоциируют слои кремнистых пород, отчасти это песчанистые породы, но непосредственно с пластами марганцевых руд ассоциирует пласт, слагаемый остатками кремнистых губок. При метаморфизме этих пород, очевидно, следует ожидать образования пластовых метаморфизованных карбонатных и силикатных руд. Среди метаморфизованных марганцевых месторождений особенно известны индийские, причем встречаются многие очень редкие разности, в состав которых входят и родонит, и марганцевые гранаты. Однако эти камни совершенно недекоративны и не используются как поделочные.

В Советском Союзе имеется довольно много месторождений метаморфизованных марганцевых руд. Обычно они находятся в толще древних пород. Еще в 40-х годах обзор этих месторождений был сделан известным исследователем марганцевых руд акад. А. Г. Бетехтиным, но до сих пор большинство не изучено.

Что же собой представляет Малосидельниковское месторождение? Располагается оно у села того же названия, рядом с упомянутыми В. Севергиным Шабрами. Состав орлеца и структура породы говорят о том, что это метаморфизованный пласт марганцевой руды. Это имел в виду и акад. А. Е. Ферсман, когда писал о вероятных огромных запасах месторождения. К сожалению, последующие исследования показали, что ресурсы Шабровского месторождения очень невелики. Тела орлеца представляют собой относительно небольшие линзы, залегающие среди серицито-кварцевых сланцев и кварцитов. Это открытие поставило геологов в тупик. Каково же тогда происхождение месторождения? Ряд специалистов даже предположили, что шабровские орлецы и алтын-топканские родониты следует рассматривать как гидротермальные и тогда малые запасы месторождения будут понятны. Но состав этому резко противоречил.

Родонит в Алтын-Топкане мономинерален, он образует выделения трех типов. Наиболее ранний слагает основную массу линзообразных скарновых тел. Этот родонит может быть сплошным мелкозернистым или лучистым. Как предполагают, сплошной замещает мрамор, а лучистый - более ранний пироксеновый скарн. Следующий тип - хорошо образованные розовые кристаллы, приуроченные к кварцевым и кварц-кальцитовым прожилкам. Самый поздний родонит образует мономинеральные жилки в сплошных разностях первого типа. Как поделочный камень может использоваться только сплошной родонит первого типа. Однако, несмотря на довольно красивый розовый цвет, он выглядит много хуже, чем уральский орлец. Алтын-топканский родонит белесый, он лишен очень эффектного рисунка и черных жилок, придающих уральскому орлецу неповторимую прелесть.

Доказательством первоначально осадочного происхождения орлеца еще может быть его постоянная приуроченность к кварцитовым породам. Кроме того, исследованиями последних лет было установлено, что все орлецовые проявления одного и того же возраста - они относятся к отложениям силурийской эпохи (примерно 400-420 млн. лет назад).

Попытаемся объяснить эти противоречия. Видимо, причина здесь лежит в тех подвижках, которые марганцевый пласт претерпел после своего рождения, а частично и после главного этапа изменения. Формирование Уральской горной системы сопровождалось исключительно интенсивными растяжениями и сжатиями и складкообразованием, сюда же внедрялись гранитная магма и очень пластичные ультрабазитовые тела. Центральную часть Урала в районе Свердловска можно уподобить слоеному пирогу, неоднократно складывавшемуся и раскатывавшемуся. Один марганценосный пласт здесь неоднократно разрывался и перемещался в разные места. Кроме того, орлец был менее пластичен, чем вмещающие кварциты, поэтому его обрывки (как говорят геологи, "будины") были растащены довольно далеко один от другого или, наоборот, собраны гармошкой.

В сущности говоря, если это был пласт, то он должен был обладать большой протяженностью, и сейчас можно смело надеяться найти и другие его обрывки. По рассказам уральских геологов, кажется, уже намечены места, где весьма вероятно нахождение других обрывков этого пласта.

Орлец, как говорилось, исконно русский камень. Высокохудожественные изделия из него изготовлялись в начале и середине XIX в.

Искусствовед, историк камнерезного дела Б. П. Павловский сообщает, что в 1858 г. в Шабрах был добыт необыкновенной величины монолит розового орлеца весом более 100 пудов. На Екатеринбургской гранильной фабрике из него была сделана ваза. Высота ее 85 см, большой диаметр 185 см, малый - 133 см, вес чаши 125 пудов (2 т), а с ножкой, сделанной из другого куска, - примерно 135 пудов (2,16 т). Рисунок на ней выполнил акад. Шурунов. Чашу делали 10 лет. Ваза эта сейчас находится в Эрмитаже. Большие трудности для работы представляло, как пишет Павловский, то, что "камень этот, имеющий природные черноватые прослойки, назначенные на рисунке глыбы, не может обрабатываться по состоянию отсечкой, хотя ускоряющую работу, но могущую раздробить камень по прослойкам".

В 1877 г. здесь же был найден еще больший блок весом до 3000 пудов (48 т).

Из орлеца изготовлено множество прекрасных изделий. В частности, в Минералогическом музее АН СССР имеется прекрасная декоративная орлецовая ваза около метра высотой. В Петропавловском соборе, в Ленинграде, сохранился царский саркофаг, сделанный из одного монолита орлеца весом 680 пудов (10,8 т).

Из современных работ следует особо упомянуть колонны станции Маяковская московского метро, отделанные орлецом. Камень идет главным образом на мелкие ювелирные изделия, пепельницы и т. д. Орлец и близкие к нему камни являются замечательным материалом, даже малепькая вставка из орлеца может оживить сложную композицию.