Александр Ферсман – Занимательная геохимия. Химия земли (страница 15)
Отдельные кристаллы иногда достигают грандиозных размеров. На Мадагаскаре был найден кристалл горного хрусталя, который имел в окружности 8 метров. Японцы выточили из прозрачного горного хрусталя Бирмы огромный шар — больше одного метра в диаметре, который весил почти полторы тонны.
Другой вид кремнезема, совсем не похожий по внешнему виду на тот, о котором мы только что говорили, отлагается из расплавленной лавы, когда горячие пары, насыщенные кремнеземом, осаждают в отдельных жилах или газовых пустотах громадные массы кремнистых желваков и жеод. И когда начинается разрушение породы в глинистую дресву, из нее как бы выкатываются грандиозные шары до одного метра в диаметре.
В штате Орегон в США их называют «гигантскими яйцами» или «яйцами-великанами». Их разбивают на куски и потом распиливают на тонкие пластины для получения прекрасных слоистых агатов — сырья для «камней» к часам и другим точным приборам, для призм весов, для ступочек химических лабораторий. Иногда и после прекращения вулканической деятельности, в связи с наличием остывающих изверженных масс, кремнезем выносится горячими ключами на поверхность земли. Таково, например, происхождение отложений «неблагородного опала» гейзерами в Исландии и в Йеллоустонском национальном парке США.
Посмотрим на белоснежные пески дюн побережья Балтики и северных морей, на миллионы квадратных километров песчаных пустынь Средней Азии и Казахстана; песок — вот что определяет природу берегов морей и пустынь; кварцевый песок то с красной пленкой железных окислов, то с преобладанием черного кремня, то чисто белый, очищенный морской волной.
А вот нарядные изделия из горного хрусталя. Искусный мастер китаец при помощи разнообразных скребков и наждачного порошка создал фантастические изделия из кристаллов кварца.
Осадки гейзерита — «неблагородного опала» — образуют террасы кремнистого туфа. Гейзер «Мамонт» в Йеллоустонском парке. США
Агат
Сколько десятков лет затратил он, чтобы выточить вазочку из горного хрусталя, сделать чудовищного дракона или выдолбить маленький флакончик для розового масла?
А вот агатовая пластинка; она окрашена разными красками. Изобретательный человек научился пропитывать ее различными растворами и из серого, невзрачного агата получать гладкие, ярко окрашенные пластинки для изделий.
Но вот перед нами еще более удивительные картины: целые древние леса окаменелого дерева в Аризоне, каменные древесные стволы из чистого кремнезема — агата в западных областях Украины, а также среди пермских отложений западного склона Южного Урала.
Вот искристый, переливающийся камень, напоминающий «огонь» кошачьего или тигрового глаза. Вот таинственные кристаллы, внутри которых, как «привидение», просвечивают как бы другие кристаллы того же кварца. Вот острые красно-желтые иголки минерала рутила прорезают в разных направлениях кристаллы горного хрусталя — «стрелы Амура».
Вот тонкий золотистый войлок — «волосы Венеры». Вот замечательный камень с пустотой внутри, почти сплошь заполненной водой. Вода переливается и играет внутри кремневой скорлупы.
Вот невероятно извилистая трубка — это результат действия молнии на кварцевый песок, сплавленные фульгуриты, «стрелы неба», или «громовые стрелы», как они называются часто народом. А вот камни с неба. Своеобразные богатые кремнеземом метеориты из зеленого или бурого стекла[24] находят на отдельных участках того громадного пояса, который тянется через Австралию, Индокитай и Филиппины.
Сколько споров возникало вокруг этих таинственных образований! Одни считали, что это остатки стекла, плавленного древним человеком, другие думали, что это расплавленные частицы земной пыли; третьи — что это продукт расплавления песков, когда в них падали массы метеорного железа, но большинство ученых склонно думать, что это настоящие частицы других миров…
Кремень и кварц в истории культуры и техники
Я попытался на предыдущих страницах нарисовать перед читателем сложную историю кварца, кремнезема и их соединений. Начиная с горячих расплавов и кончая холодной поверхностью Земли, начиная с космических областей и кончая песком, которым посыпают в гололедицу наш тротуар, — всюду мы встречаемся с кремнием и кремнеземом; всюду кварц — один из самых замечательных и самых распространенных минералов мира.
Я мог бы на этом кончить историю кварца, если бы мне не хотелось рассказать еще о том, какое огромное значение имел кварц в истории культуры и техники. Недаром первобытный человек стал делать свои первые орудия из кремня или яшмы. Недаром самые первые украшения в древнейших постройках Египта, в остатках шумерийской культуры Месопотамии были сделаны именно из кварца. Недаром еще за двенадцать веков до нашей эры на Востоке научились плавить песок с содой и получать стекло.
Горный хрусталь находил широчайшее применение у персов, арабов, индусов, египтян; и мы имеем сведения, что обработка кварца существовала еще за пять с половиной тысяч лет до нашего времени.
В течение многих столетий древние греки считали горный хрусталь окаменевшим льдом, превращенным в камень по воле божественной силы. Много фантастических историй связано с этим камнем. В библейский сказаниях ему придавалось огромное значение. При постройке знаменитого Соломонова храма в Иерусалиме этот минерал играл огромную роль под разными названиями: агат, аметист, халцедон, оникс, сард и другие.
В середине XV века была создана первая промышленность по обработке этого камня. Научились его пилить, шлифовать, окрашивать и широко использовать в качестве украшений. Но все это были отдельные попытки кустарей, не имевшие массового характера до тех пор, пока новая техника не предъявила более широких требований. Сейчас горный хрусталь используется широко в промышленности и в радиотехнике, где с помощью пьезокварцевых пластинок стали улавливать ультразвуковые волны и преобразовывать их в электрические колебания. Горный хрусталь превратился в один из важнейших видов сырья нашей промышленности.
И на смену флейте, выточенной из горного хрусталя (Художественный музей в Вене), и прозрачному самовару (Оружейная палата в Москве) пришли маленькие пластинки из кварца для радио, способствовавшие успеху одного из величайших открытий человечества — передаче электромагнитных волн на далекие расстояния[25].
Но скоро кварц — чистый горный хрусталь — будут делать химики. В больших баллонах, наполненных жидким стеклом, при высокой температуре и под большим давлением на тонких серебряных проволочках будут расти кристаллы горного хрусталя — чистые маленькие пластинки для радио, а может быть, и для стекол наших окон, для нашей посуды[26].
И живительные ультрафиолетовые лучи солнца, задерживаемые простым оконным стеклом, будут пронизывать наши комнаты. Появится посуда из плавленого кварца, и раскаленные на плите кварцевые чашки можно будет опускать без опасений в холодную воду[27].
Из тончайших кварцевых нитей, столь тонких, что надо сложить пятьсот нитей, чтобы получить толщину спички, будут плести нежнейшие ткани; и кремнезем будет не только материалом для построения скелета мельчайших радиолярий, но и материалом для одежды человека; он «оденет» человека своими иглами и нитями…
Горный хрусталь сделался основой новой техники; не только геохимик пользуется им как термометром для определения температуры земных процессов[28], не только физик устанавливает при помощи кварца длину электромагнитных волн, — новые и заманчивые перспективы открывает кварц в различных областях промышленности; и скоро он войдет в обиход всей нашей жизни.
Чем упорнее будут химики и физики овладевать атомами кремния, тем скорее они впишут в историю науки и техники, а также в историю самой Земли одну из самых замечательных страниц.
Углерод — основа всего живого
Кто из вас не знает сверкающего всеми цветами радуги драгоценного алмаза, серого графита или, наконец, черного куска угля? Все это лишь различные формы, в которых встречается в природе один и тот же химический элемент — углерод[29].
Относительное количество углерода на Земле невелико: оно составляет один процент веса земной коры. Но роль его в химии Земли огромна: без него невозможна жизнь.
Всего углерода в земной коре содержится 4 584 200 миллиардов тонн. Вот как распределяется углерод в разных частях земной коры:
К этому надо добавить 2200 миллиардов тонн в атмосфере и 184 000 миллиардов тонн в воде океанов.
Познакомимся же с историей углерода, того элемента, из которого построена живая материя, изучению которого посвящена целая отрасль химии. Сколько таинственного и неясного в путях его странствования в земной коре!
На самых первых стадиях его существования, доступных нашему исследованию, мы встречаемся с этим элементом в расплавленных магмах. То в виде листочков или шаровых скоплений графита, то в виде кристаллов драгоценного алмаза входит он в состав различных пород, застывших в глубинах и жилах из расплавленных масс. Но главная часть этого элемента ускользает из застывающих массивов: то в виде летучих углеводородов и карбидов поднимается он вверх по жилам, образуя скопления графита (например, на острове Цейлон), то, соединяясь с кислородом, в виде углекислого газа устремляется вверх.