«Чудеса
ЧУДЕСА КАМЕННОГО ЦАРСТВА
Дендриты золота на кварце. 5,5 см. Колорадо, США. Коллекция Дж. Барлоу.
Почему кристалл зарождается на поверхности? Известно, что это возможно только в пересыщенном растворе. Под лучами солнца вода на поверхности нагревается и испаряется. От испарения раствор приближается к пересыщению, одновременно от нагревания увеличивается растворимость, и одно компенсирует другое. Так происходит с большинством веществ. Но не с галитом!
Немало странностей у этого обыкновенного минерала, всеми нами ежедневно употребляемого в пишу. Например, растворимость галита почти не зависит от температуры. Поэтому испарение действует в одиночку: в поверхностном слое соляного раствора достигается пересыщение, и в нём появляются зародыши кристаллов. А поскольку раствор неподвижен (скорость подачи «материала» маловата), воронка разрастается своеобразным дендритом.
Галитовый сталактит. Длина 4 см. Иновроцлав. Польша. Коллекция Б.Кантора. |
Да пошлёт вам судьба случай побывать в пещере! Она будет сниться вам потом всю жизнь. А великолепием своего ни с чем не сравнимого убранства и даже самим своим возникновением обязана пещера обычной углекислоте, двуокиси углерода, — тому общеизвестному газообразному веществу, которое все мы постоянно выдыхаем, которого немного содержится в воздухе и поверхностных водах и гораздо больше — в водах глубинных, в чём легко убедиться, побывав у «кипящего» этим газом нарзанного источника или хотя бы открыв бутылку с минеральной водой.
Углекислота влияет на растворимость карбоната кальция, из которого в основном состоят и известняковые стены пещеры, и её убранство. А насколько влияет, судите сами: в литре чистой воды растворяется всего 0,014 г, в насыщенной углекислотой — почти в 300 раз больше, до 4 г. Такая вода медленно, но верно выщелачивает пласты известняка, а при улетучивании углекислоты осаждает карбонат кальция в виде твёрдого минерала.
Образование сталактита. Пещера Кап-Кутан, Туркмения. |
Слова Гёте о том, что «природа, действуя спокойно и медленно, способна на необыкновенное», здесь как нельзя более кстати. Спокойно и медленно подземные воды перерабатывают невзрачную известняковую массу в каменные шедевры.
Полости и целые залы, вымытые в толщах известняка водой, насыщенной углекислотой, тянутся иногда на десятки километров. Но как только в пещере устанавливается режим проветривания, та же вода принимается за титаническую созидательную работу. Проветривание способствует отделению углекислоты, от этого растворимость карбоната кальция падает и он осаждается в виде кальцита, иногда арагонита. Вот так, стекая со свода, подземная влага оставляет на стенах пещеры и наращивает кальцитовые «натеки» — так называемый мраморный оникс.
Иначе образуются сталактиты и сталагмиты. Они тоже питаются под¬земными водами — углекислыми растворами карбоната кальция. Но одно дело — вода, струящаяся по стенке, и совсем другое — капель. Выяснить роль капели в образовании сталактитов и сталагмитов удалось московскому минералогу и спелеологу В. А. Мальцеву.
Капля повисает где-нибудь на выступе свода, растёт и тяжелеет, отрывается, уступая место следующей, и падает вниз. При этом каждая капля дважды подвергается резкому толчку давления: сначала из-за отрыва предыдущей капли и затем — от удара при падении. Каждый толчок сопровождается выбросом углекислоты и отложением кристаллического осадка: первый раз на своде, колечком вокруг основания капли, второй — на дне пещеры. Колечко наращивается и превращается в трубочку сталактита, а со дна навстречу ей наращивается столб сталагмита.
Салактит. Пещера Кап-Кутан, Туркмения. |
Наращивание идёт го по линии капели, т.е. по вертикали, и на своде вырастает «макаронина» — прямой трубчатый сталактит. Примечательно, что это монокристалл! Здесь снова «заслуга» капели. Она вызывает ритмическую пульсацию давления в канале, а та, в свою очередь, — перекристаллизацию материала сталактита: мелкие зёрна кристаллического осадка объединяются в один кристалл. Со временем «макаронина» обрастает снаружи агрегатом кальцита, встречается со сталагмитом и срастается с ним в колонну.
Попадаются, хотя и реже, сталактиты и других минералов. Так, в обводнённых соляных штольнях иногда находят сталактиты галита. Обычно они выглядят просто как сростки кристаллов, вытянутые по вертикали. И всегда только вниз — признак сталактитовой природы сростка. А внутри заметен и более явный признак — узкий сквозной канал.
Образование соляных сталактитов идёт лишь за счёт испарения раствора, без участия углекислоты или других газов. Раствор стекает со стенок и лужицей собирается в ямке. Подсыхая, поверхность лужицы покрывается выросшей от стенок коркой кристаллов — заберегом.
Когда по какой-то причине возникает сток рассола из ямки, под заберегом образуется пустое пространство, и он повисает в воздухе, закрепившись краем за стенку.
Стекавший сверху рассол теперь растекается по верхней стороне заберега и проникает в просветы между кристаллами: под заберегом возникает капель, как в той пещере, где вырос кальцитовый сталактит. Капля рассола повисает под заберегом, от испарения выделяется колечком маленькая порция галита... и вы уже догадались, что там вырастает трубочка галитового сталактита. Он питается как по каналу, так и снаружи раствором, подтекающим из соседних просветов заберега, не образовавших собственной капели. Но как разительно отличается эта цепочка хорошо огранённых, прозрачных кристаллов от кальцитовой «макаронины»! А дело в том, что, в отличие от пещерного, наш сталактит доращивал уже сформировавшиеся кристаллы заберега; сказались, конечно, и пульсация давления в канале, и медленный, спокойный рост.
Из соляной штольни вернёмся в пещеру, чтобы полюбоваться ещё одной, может быть самой удивительной её достопримечательностью — геликтитами. В этих белоснежных образованиях поражает то, что развиты они не по вертикали, как сталактиты, а в самых разных направлениях. Геликтит представляет собой трубочку из кальцита или арагонита, по которой питающий раствор поступает к свободному концу. Здесь избыточная углекислота улетучивается, растворимость карбоната кальция падает, и он выделяется, наращивая трубочку. Кроме того, из-за испарения раствора на свободном конце трубочки в ней возникает тяга, и с питающего конца подсасывается свежий раствор. Таким образом, геликтит, как и сталактит, сам себя наращивает, сам же и прокладывает путь питающему раствору. Однако, в отличие от сталактита, развитие геликтита подчиняется не силе тяжести, а направлению проветривания, уносящего избыточную углекислоту: именно в этом направлении и нарастает геликтит.
Арагонитовый геликтит, 15 см, Хайдаркан, Киргизия. Коллекция М.Богомолова. |
СТАЛАКТИТЫ, НО ПСЕВДО
"Сталактиты" халцедона. Длина до 3,5 см. Сергеевское месторождение, Приморский край. Коллекция Б.Кантора. |
Минералы как грибы в лесу: порой внешность их обманчива. Случается, бледную поганку принимают за сыроежку, и тогда недолго до трагедии. Вот и за сталактит ничего не стоит принять кое-что совсем иное; к счастью, никакой трагедией это не грозит, даже наоборот. О таких интересных находках могут рассказать охотники за полосчатыми халцедонами — агатами, готовые отправиться на край света и перерыть там горы в поисках «сырья» для камей, кабошонов или, на худой конец, красивых полированных пластинок. Порой, правда, камень, на извлечение которого потрачена уйма сил и времени, оказывается ни на что подобное не годным. Досадно. Но и внутри негодного агата иной раз открывается такое, ради чего стоило потрудиться, — что-то вроде миниатюрной пещеры с сосульками или сталактитами из халцедона, да иногда ещё и с закрученными спиралями и крючками.
Закрученные сталактиты? Но ведь известно, что сталактит, из чего бы он ни был «сделан», всегда прямой, ведь вырастает он по направлению силы тяжести, т.е. по вертикали. В сердцевине сталактита должны быть видны канал или хотя бы его следы; ни того ни другого в халцедоновых сосульках и крючках нет.
Халцедоновые псевдосталактиты. Длина до 10 см. Сергеевское месторождение. Приморский край. |
Выходит, это не настоящие сталактиты, а ложные — псевдосталактиты. И возникли они совсем другим, но не менее интересным способом.
Халцедоновая сосулька удивительно напоминает потёки на восковой свече; но на самом деле ею можно царапать стекло, а прикоснувшись, услышать камертонный звон. Трудно представить, что на месте этих сосулек когда-то свисали со свода полости тонкие податливые ниточки студенистого кремнезёма.
Своим происхождением они были обязаны мембранным и осмотическим процессам — тем самым, на которых зиждется благополучие всего живого: обмен веществ на клеточном и тканевом уровнях, постоянство внутренней среды организмов, вертикальное стояние трав... Подробные объяснения этих процессов заняли бы слишком много места и далеко увели бы нас от каменного царства.
Псевдосталактит халцедона. Длина 5 см. Старая Ситня, Московская обл. Коллекция Б.Кантора. |
Отметим лишь, что эти студенистые ниточки подчинялись движениям жидкости в полости. А она то оставалась неподвижной или текла очень медленно, не увлекая за собой ниточки, то двигалась быстрее и даже кружилась в полости, как вода в омуте, — тогда возникали петли, крючки, спирали. Сохраняя принятую форму, нити впоследствии закристаллизовались в халцедон, покрылись им и превратились в твёрдые крючки и сосульки. Так псевдосталактиты «запомнили» движение жидкости в полости, где они возникли. Как видим, минерал способен удерживать память не только о процессах его собственного роста, но и о том, что происходило вокруг.
В мире минералов мембэзнные и осмотические
процессы кажутся экзотическими. Но и здесь можно найти немало примеров ихктия: известны псевдосталактиты пирита, гётита, пахита и других минералов. Так называемые мохоагаты — это псевдосталактиты зелёного слюдоподобного минерала селадонита в массе просвечивающего халцедона.
Псевдосталактиты пирта. Длина 8 см. Михайловский рудник. КМА. Коллекция Б.Кантора. |