Полевой определитель обычных горных пород и минералов Для определения горных пород и минералов Соединенных Штатов и толкования их происхождения и значения Автор: Фредерик Брюстер Лумис, бывший профессор минералогии и геологии Амхерстского колледжа С 47 цветными образцами и более чем 100 другими иллюстрациями по фотографиям У. Э. Корбина и рисункам автора Издательство G. P. Putnam’s Sons, Нью-Йорк и Лондон ПОЛЕВОЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ОБЫЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ Copyright, 1923, 1948 by Frederick Brewster Loomis Двадцать шестой тираж. Переработано в 1948 г. Все права защищены. Ни эта книга, ни ее части не должны воспроизводиться в какой бы то ни было форме без разрешения. Сделано в Соединенных Штатах Америки Посвящается МОЕЙ МАТЕРИ, которая в детские годы поощряла меня собирать минералы, горные породы и окаменелости. ПРЕДИСЛОВИЕ Каждый, кто проявляет наблюдательность, странствуя по этому миру, хочет знать, что он видит и каков смысл всего этого. Кое-где с помощью способных проводников некоторые приобщились к сфере тех обширных и увлекательных знаний о природе, которые столь стремительно накопились в течение этого и во второй половине прошлого века. Это полная сокровищница, которая постоянно пополняется, но, к сожалению, те немногие посвященные вскоре усвоили технический язык и привычки, так что их знания и новые приобретения передаются лишь очень немногим. Широкая публика, не владея языком и не имея под рукой толкователя, почти сразу сталкивается с барьером, преодолеть который у немногих хватает времени или терпения. В последнее время стало ясно, что максимальный прогресс невозможен, если знания в какой-либо ветви науки ограничены лишь узким кругом лиц. Самые быстрые успехи достигаются там, где многие люди проявляют интерес и энтузиазм. Ни в одной науке не должно быть сложного барьера между любителем и профессиональным исследователем. Вся природа в равной степени открыта для изучения каждым, и никогда не следует создавать препятствия в виде терминологии, которую трудно усвоить любому человеку. В последнее время эти барьеры отчасти разрушены, и компетентные исследователи написали руководства, которым может следовать каждый, вскоре начиная разбираться в растениях, деревьях, птицах, насекомых и т. д. До сих пор никто не пытался сделать изучение минералов и горных пород настолько прямым и простым, чтобы каждый мог сделать первые шаги. Большинство книг по минералам и практически все книги по горным породам написаны для школьных курсов и, мягко говоря, остужают тот энтузиазм, который естественным образом пробуждается при обнаружении интересных на вид горных пород или минералов. Цель этой книги заключается, во-первых, в том, чтобы предоставить средства для определения минералов и горных пород с помощью методов, практичных без сложного оборудования или предварительной подготовки; и во-вторых, в том, чтобы обрисовать условия, в которых формировались различные минералы и горные породы, с тем чтобы уже при первой встрече получить представление о событиях, предшествовавших найденному минералу или горной породе. Для этой цели были разработаны определительные таблицы для выявления горных пород и минералов по таким очевидным признакам, как цвет, твердость и т. д. Каждый минерал или горная порода предваряются сводкой их характеристик, затем приводятся признаки, по которым их можно отличить от любого похожего минерала, после чего рассматриваются условия их образования и их значение. Для тех, кто интересуется составом минералов, он приводится в виде химических символов для каждого минерала. Большинство классификаций минералов основаны на составе, причем все сульфиды, карбонаты и т. д. сгруппированы вместе, но в этой книге, поскольку общественный интерес и коммерческое использование в первую очередь связаны с присутствующим металлом, минералы в каждом случае сгруппированы вокруг основного металла; например, все минералы железа объединены вместе. В книгу были включены некоторые минералы и горные породы, которые не являются строго распространенными, такие как драгоценные камни и метеориты: драгоценные камни — потому что они представляют огромный интерес для их владельцев и часто являются просто идеальными примерами довольно распространенного минерала; а такие формы, как метеориты — потому что важно, чтобы при случайной находке такой объект был опознан и тем самым не был утерян для науки. Книга богато иллюстрирована: минералы, у которых цвет важен для идентификации, показаны в цвете, а те, которые являются черными или у которых цвет не выступает определяющим фактором, представлены либо на фотографиях, либо в виде контурных рисунков. Во вводной главе содержатся объяснения терминов, используемых при описании минералов, и систем, в которые они объединяются. Знание систем, возможно, не является обязательным, но оно очень помогает при определении минералов и крайне важно для понимания того, почему отдельные минералы принимают те разнообразные формы, которые для них характерны. Эти системы станут понятнее после того, как будет собрано и изучено несколько минералов. Есть надежда, что книга поможет тем, кто уже обладает некоторой базой знаний о горных породах и минералах, и особенно что она побудит многих начать знакомство с горными породами и минералами, которые окружают нас повсюду и служат фундаментом, на котором строится наш материальный прогресс. Горные породы и минералы имеют некоторые преимущества перед большинством собираемых объектов в том, что они не требуют специальной подготовки перед хранением и не портятся со временем. Автор будет признателен за исправления или предложения по улучшению подачи материала в этой книге. Ф. Б. Л. Амхерст, шт. Массачусетс CONTENTS PAGE Preface vii CHAPTER I.—An Introduction 3 II.—On the Forms and Properties of Minerals 10 III.—The Minerals 25 IV.—The Rocks 170 V.—Miscellaneous Rocks 248  Bibliography 270  Index 273 СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ (В КОНЦЕ КНИГИ) PAGE Tourmaline crystals, growing amid feldspar crystals in a cavity in granite, from Paris, Me. 279 Plate 1.—Basal forms of the isometric system 311 Plate 2.—Basal forms of the tetragonal system. Basal forms of the orthorhombic system 312 Plate 3.—Basal forms of the monoclinic system. A cross section of the prism with its edges beveled so that a six-sided prism is formed (pseudo-hexagonal). Basal form of the triclinic system. 313 Plate 4.—Basal forms of the hexagonal system 314 Plate 5.—Gold in quartz from California (in color) 280 Plate 6.—Native silver in calcite. Argentite, the black masses throughout the white quartz (in color) 281 Plate 7.—Pyrargyrite as it appears after moderate exposure to the light; streak at left. Crystal form of pyrargyrite. Prousite as it appears after moderate exposure to the light; streak at left (in color) 282 Plate 8.—Native copper from Michigan. Chalcopyrite in tetrahedrons and an occasional octahedron; streak to the left (in color) 283 Plate 9.—Chalcocite crystals with the bluish tarnish. Tetrahedrite crystals; streak to left (in color) 284 Plate 10.—Tetrahedrons showing characteristic manner in which tetrahedrite occurs. A cube with the edges beveled and the corners cut in a form characteristic of cuprite 315 Plate 11.—Cuprite, the red crystals showing characteristic color, others showing the green tarnish of malachite. Malachite (green) and azurite (blue), the two minerals shown together as they very commonly occur (in color) 285 Plate 12.—Limonite. The crystal form in which goethite is found (in color) 286 Plate 13.—Hematite. Clinton iron ore, oolitic. Siderite crystals (in color) 287 Plate 14.—Crystal forms of hematite. A typical crystal of magnetite. The rhombohedron typical of siderite 317 Plate 15.—Pyrite crystals. Marcasite in concretionary form with radiate structure (in color) 288 Plate 16.—The pyritohedron. The pyritohedron with certain of its edges beveled by the cube faces, to show the relationship of these two forms 318 Plate 17.—Galena in crystals. Pyromorphite crystals (Green) (in color) 289 Plate 18.—Typical forms for cerrusite. Forms in which anglesite occurs 319 Plate 19.—Sphalerite, some the normal yellow and some crystals with the reddish tinge. (White is dolomite.) Zincite, streak to the left (in color) 290 Plate 20.—A characteristic form in which sphalerite may occur. Characteristic form for zincite crystals. Typical form of crystal of willemite 320 Plate 21.—Smithsonite in yellow crystals. Franklinite in octahedral crystals, streak to left (in color) 291 Plate 22.—Moss agates, showing the dendritic growth of manganitic minerals, like manganite or pyrolusite. Crystal form of manganite 321 Plate 23.—Crystals of green corundum in syenite, from Montana. Typical crystal forms of corundum 322 Plate 24.—Arsenopyrite, showing crystals massed so as to be incompletely developed. Realgar as it usually occurs in powdery incrustations (in color) 292 Plate 25.—Large crystals of stibnite; the light colored face is the one parallel to which cleavage occurs. Niccolite is a vein in slate (in color) 293 Plate 26.—Cobaltite, silver color, with pink tinge. Smaltite, pink is cobalt bloom (in color) 294 Plate 27.—Carnotite from Southwest Colorado. Cinnabar (in color) 295 Plate 28.—Cassiterite, twinned crystals. The crystal form in which both cassiterite and rutile occur when in simple crystals. Multiple twinning characteristic of rutile 323 Plate 29.—Crystal of spinel. Crystal forms in which dolomite occurs 324 Plate 30.—Two intergrowing or twinned quartz crystals. Diagram of the typical quartz crystal. A quartz crystal on which the left hand rhombohedron is represented by small faces, while the right hand rhombohedron has large faces 316 Plate 31.—Amethyst, not however deep enough colored for gems. Jasper, with botryoidal surface (in color) 296 Plate 32.—Banded agate from Brazil (in color) 297 Plate 33.—Common opal from Arizona. Siliceous sinter or geyserite from Yellowstone Park (in color) 298 Plate 34.—Orthoclase, a cleavage piece. Crystal forms of orthoclase. Diagram of a multiple twin of a plagioclase feldspar 325 Plate 35.—A group of microcline crystals from Pike’s Peak, Colo. Labradorite, showing multiple twinning (the striation) and the iridescent play of colors (in color) 299 Plate 36.—Crystal form of a pyroxene. Cross sections of a pyroxene crystal showing the lines of intersection of two cleavage planes. Cross sections of pyroxenes, showing typical forms taken by crystals. Augite crystals, in crystalline limestone (in color) 300 Plate 37.—Diagrams of amphibole crystals. Tremolite in silky fibrous crystals, asbestos. Hornblende crystals in quartzite 326 Plate 38.—The dodecahedron and the 24-sided figure characteristic of garnets. The garnet, grossularite. The garnet, alamandite (in color) 301 Plate 39.—Beryl of gem quality. Zircon in syenite (in color) 302 Plate 40.—Cyanite crystals in schist. A crystal of mica, showing basal cleavage (in color) 303 Plate 41.—Crystal form typical of topaz. A topaz crystal from Brazil. Crystal form typical of staurolite when simple. A typical twin of staurolite (in color) 304 Plate 42.—Epidote crystals. Typical forms of epidote crystals. Typical forms of tourmaline 327 Plate 43.—Serpentine. Chlorite (in color) 305 Plate 44.—The typical form of analcite. A typical natrolite crystal. The typical crystal form of stilbite. A sheaf-like bundle of fibrous crystals, typical of stilbite 329 Plate 45.—A group of calcite crystals. Typical forms of calcite 330 Plate 46.—Typical forms of aragonite. Typical form of the anhydrite crystal 331 Plate 47.—A piece of gypsum looking on the surface of the perfect cleavage, and showing the two other cleavages as lines, intersecting at 66°. Twinning is also shown. A simple crystal of gypsum. Twin crystals of gypsum. 332 Plate 48.—A group of barite crystals. Outline of the typical tabular barite crystal. The six-sided double pyramid, composed of three interpenetrating crystals, typical of witherite and strontianite 328 Plate 49.—Apatite crystals in crystalline calcite. The ends of apatite crystals showing common modes of termination (in color) 306 Plate 50.—A group of fluorite crystals. A group of halite crystals (in color) 307 Plate 51.—Sulphur crystals. Ice crystals, the top one, the end of a hexagonal prism; the two lower figures multiple twins as in snow flakes 333 Plate 52.—The Devil’s Tower, Wyoming, an example of igneous rock with columnar structure, and resting on sedimentary rocks 334 Courtesy of the U. S. Geological Survey Plate 53.—A coarse granite. Graphic granite 335 Plate 54.—Syenite. Gabbro 336 Plate 55.—Basalt-porphyry. The large white crystals are phenocrysts of plagioclase feldspar. Basalt-obsidian 337 Plate 56.—Amgydoloid 338 Plate 57.—The north face of Scott’s Bluff, Neb., showing sedimentary sandstones above and clays below. The type of erosion is characteristic of arid regions 339 Courtesy of the U. S. Geological Survey Plate 58.—Breccia. Conglomerate 340 Plate 59.—Calcareous shale. Coquina 341 Plate 60.—Foramenifera from chalk; enlarged about 25 diameters. Encrinal limestone; fragments of the stems, arms and body of crinoids 342 Plate 61.—Amber. Two bottles of petroleum, the left hand one with a paraffin base, the right hand one with an asphalt base (in color) 308 Plate 62.—Diatomaceous earth magnified 50 times. Two diatoms from the above enlarged 250 times 343 After Gravelle, by the courtesy of Natural History Plate 63.—A metamorphic rock, showing the contortion of layers due to expansion under heat 344 Plate 64.—A conglomerate partly metamorphosed to a gneiss. A typical gneiss 345 Plate 65.—Mica schist, with garnets. Chlorite schist (in color) 309 Plate 66.—Phyllite. A white marble, with black streaks due to graphite 346 Plate 67.—Serpentine composed of serpentite, hematite, and some calcite (in color) 310 Plate 68.—Claystones, simple and compound. A lime concretion, which on splitting disclosed a fern leaf of the age of the coal measures 347 Plate 69.—A septeria from Seneca Lake, N. Y. Pisolite from Nevada 348 Plate 70.—A geode filled with quartz crystals 349 Plate 71.—A quartz pebble from the bed of a New England brook. A pebble of schist and granite from the foot of Mt. Toby, Mass. 350 Plate 72.—An iron-nickel meteorite, of 23 lbs., which fell in Claiborne Co., Tenn. An etched slice of an iron meteorite which fell in Reed City, Osceola, Co., Mich. 351 Plate 73.—A stone meteor, about natural size, which fell in 1875 in Iowa Co., Iowa 352 ПОЛЕВОЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ОБЫЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ ГЛАВА I ВВЕДЕНИЕ Зачем Зачем интересоваться горными породами и минералами? Потому что весь мир состоит из горных пород и минералов. Они представляют собой фундамент, на котором мы строим. Из них мы извлекаем все наши металлы, и степень использования нами минералов служит мерилом прогресса нашей цивилизации. Обломки горных пород образуют почву, из которой через растения мы получаем нашу пищу и в конечном счете нашу жизнь. Горные породы создают дикие или мягкие пейзажи — один из источников радости, по меньшей мере. Знание горных пород и минералов — это знание основ, первоисточников. Между нахождением сырья и его нынешним использованием обычно лежит множество шагов (так много, что мы забываем о связи начала и конца), как, например, в ваших часах. Они сделаны из золота, латуни, стали, агата, стекла, а на стрелках, возможно, нанесена светящаяся радиевая краска. Велик путь от обнаружения и добычи золота, халькопирита, гематита, карнотита и т. д., через сырье — золото, медь, железо и т. д. — до готовых часов, но минералы лежат в основе часов; и потребовались века, чтобы найти их и научиться один за другим их использовать: от золота 10 000 лет назад до радия в последние пятьдесят лет. Кроме того, есть радость от выхода в дикие и нетронутые уголки природы, радость от прикосновения к основам земли, радость от пейзажей, от красоты самих минералов. Но зачем коллекционировать горные породы и минералы? Во-первых, потому что это способ узнать их. Как минералы, так и горные породы требуют внимательного изучения, чтобы разглядеть все те тонкие особенности, по которым они различаются. Часто необходимо сравнивать один образец с другим, чтобы зафиксировать в памяти различия формы, цвета, черты, хотя по мере роста знакомства эти признаки начинают распознаваться с первого взгляда. Именно многократное изучение заставляет горную породу рассказать историю той местности, откуда она родом. Наши первые попытки прочесть эту историю дают лишь самые общие факты. Книгу природы, написанную в горных породах, приходится читать внимательно, часто между строк. Пока мы не привыкли к знакам, которыми написаны слова, мы читаем медленно. Глядя на книгу природы, которая всегда открыта, большинство людей не читают, поскольку не знают ее букв. Каждый минерал — это буква, каждая горная порода — слово, и мы учимся читать по мере того, как познаем минералы и горные породы, и каждый раз при повторном осмотре перед нами открывается все больше фактов. Место, где залегает горная порода или минерал, безусловно, составляет их взаимосвязь и вовлечено в чтение этой истории. Ни один человек сегодня не является совершенным чтецом. Все мы день за днем учимся видеть в горных породах больше. Поэтому важно иметь горные породы и минералы там, где их можно брать в руки и многократно изучать, где к ним можно обратиться в минуты досуга. Не останавливайтесь, когда узнали название минерала или горной породы. Вам нужно большее. Поймите, что это значит. Во-вторых, минералы обладают красотой формы, цвета и структуры, и они не тускнеют. Через десять лет они будут столь же безупречны, как и при обнаружении. Все мы по природе своей сороки и любим собирать интересующие нас предметы. Это неплохая привычка, ее нужно лишь направить в нужное русло. Развивайте ее. Заведите хобби, и минералы с горными породами — отличный выбор, ибо они подобны сокровищам на небесах, «где ни моль, ни ржа истребляют». Они не только доставят вам удовольствие, но и станут созидательным образованием, приучая глаз видеть, а разум — мыслить прямо. Никто еще не пожалел о времени и усилиях, потраченных на коллекционирование минералов или горных пород. Коллекционирование Для того чтобы коллекция представляла ценность, необходимо соблюдать два-три правила. Что касается горных пород, собирайте образцы достаточно крупные, чтобы они были характерными и ясными по своему составу. Стандартный размер для горных пород составляет 3 на 4 дюйма по верхней поверхности и от одного до двух дюймов в толщину в зависимости от природы породы. Крошечные осколки не передают характер породы должным образом, и к тому же они постоянно путаются. Каждый экземпляр должен быть снабжен этикеткой по крайней мере с его названием и точным местом, откуда он происходит. Состав, структурные особенности, ассоциации и классификация могут быть добавлены — чем больше, тем лучше, так как каждый пункт увеличивает информативность и ценность образца. Можно делать собственные этикетки или использовать печатные бланки и вкладывать в этикетки столько заботы и искусства, сколько хочется — чем больше, тем лучше. Одна вещь очень важна: иметь номер на этикетке с соответствующим номером на самом образце, чтобы в случае их разделения их можно было легко воссоединить даже тому, кто не знаком с отдельными экземплярами. Наконец, отведите своей коллекции как можно лучшее место — в ящиках, коробках или витрине. Образцы заслуживают того, чтобы содержаться в порядке и там, где их можно легко увидеть и сравнить. Природа систематична, и есть причина для порядка, в котором рассматриваются горные породы и минералы. Желательно, чтобы этот порядок или какой-либо из природных порядков прослеживался в коллекции. В этой книге основой классификации служат металлы, причем все минералы, первично связанные с тем или иным металлом, сгруппированы вместе. При сборе минералов размеры образцов не могут выдерживаться столь строго, однако этого следует придерживаться при сборе некристаллических минералов и по возможности. Кристаллы же выбираются с различных точек зрения, таких как совершенство формы, цвет, примеры спайности, двойникования и т. д., поэтому во многих случаях в коллекции должны появляться меньшие или большие экземпляры. Всегда желательно, чтобы в коллекции было представлено как можно больше вариаций горной породы или минерала, а во многих случаях — и примеры вмещающей породы, из которой происходят кристаллы. Когда кристаллы крошечные, их полезно помещать в пробирки, чтобы они не потерялись. Где С чего начать составление коллекции? Поближе к дому. Сначала соберите местные минералы и горные породы, а затем расширяйте географию как можно шире. Лучшие места — голые и обнаженные скалы, особенно там, где доступны свежие, невыветрелые поверхности. Карьеры и участки, где проводились взрывные работы вдоль дорог, предоставляют прекрасные возможности. Трещины и полости в горных породах особенно склонны содержать красивые кристаллы, и в любых местах упорные поиски обнаружат удивительное количество различных минералов. Наибольшее разнообразие встречается в метаморфических породах или там, где магматические породы вступают в контакт с другими породами, но даже осадочные породы обладают неплохим набором минералов. По всей территории оледенения на севере Соединенных Штатов разбросаны валуны, принесенные издалека, которые дают удивительное количество минералов и разнообразие горных пород. Оборудование Можно начать с очень простого оборудования: геологический или каменщицкий молоток, который можно приобрести в любом хозяйственном магазине, вполне достаточен для полевой работы. Горные породы следует раскалывать, чтобы показать свежие поверхности и добраться до слоев ниже разрушительного воздействия выветривания. Дома следует иметь чертную пластинку (кусок неглазурованного фарфора), набор минералов для определения твердости (см. стр. 20) и по небольшой бутылочке соляной и азотной кислоты. Карманная лупа полезна для более четкого рассмотрения формы мелких минералов. Эти вещи можно приобрести в любой компании по продаже товаров для естествоиспытателей, например в Ward’s Natural Science Establishment (P.O. 24, Beachwood Sta., Rochester, N. Y.) или в Kny-Scheerer Corp. (483 First Ave., New York City). Успех зависит от остроты глаза и упорных поисков. Во время путешествий часто предоставляются возможности увидеть и приобрести новые образцы. Изучайте свою коллекцию Обязательно улавливайте смысл в каждой горной породе и минерале. История местности раскрывается в ее горных породах и минералах. Обратите внимание, являются ли горные породы горизонтальными или сложенными в складки, меняют ли они свой характер от места к месту или по вертикали. Исследуя участок местности, можно обнаружить древнюю горную систему, ныне сглаженную, отметив серию метаморфических пород с центральным ядром из гранита — корнями бывших гор. Не бойтесь делать выводы из увиденного. Позже, при удобном случае, поищите информацию об этом регионе в геологическом описании (фолио), бюллетене или карте этого участка и сверьте свои находки. Эти геологические описания и бюллетени, которые существуют почти для каждого региона, оказывают большую помощь коллекционерам, подготавливая к тому, где искать различные горные породы и минералы. Напишите директору Геологической службы США (Washington, D. C.) с запросом каталога публикаций Геологической службы США или узнайте у него, какие карты или описания существуют для интересующего вас региона. Эти публикации США стоят недорого. При удобной возможности посещайте другие коллекции. В них вы увидите некоторые минералы или горные породы, которые ставили вас в тупик, и нет ничего более убедительного, чем вид самих горных пород или минералов. Никакое описание не может быть столь же убедительным. Кроме того, вы получите подсказки насчет мест, которые сможете посетить. Литература По мере роста вашей коллекции, если вы обнаружите особый интерес к тому или иному направлению этой области, вы сможете приобрести книги, дающие больше подробностей в этой сфере; в конце данной книги вы найдете список таких книг. ГЛАВА II О ФОРМАХ И СВОЙСТВАХ МИНЕРАЛОВ Горные породы Все, что мы знаем о Земле путем непосредственного наблюдения, ограничено глубиной менее чем в четыре мили; хотя, проецируя вниз выходящие на поверхность слои горных пород, мы можем с достаточной долей уверенности предполагать знание структуры на глубину до шести-восьми миль. Эту внешнюю часть часто называют «земной корой», но представление о том, что более глубокие слои расплавлены, больше не поддерживается. Эта внешняя часть состоит из горных пород, и горную породу можно определить как массу материала, рыхлого или твердого, составляющую неотъемлемую часть Земли (например, гранит, известняк или песок). Горные породы (за исключением стекловатых магматических) представляют собой агрегаты одного или нескольких минералов: либо в их первоначальной форме, как кварц, полевой шпат и слюда в граните, либо во вторичной группировке, получающейся в результате смещения единиц из их первичного положения и их повторной перегруппировки, как в песчанике или глине. Минералы Поскольку горные породы представляют собой агрегаты минералов, лучше начать рассмотрение с минералов. Минерал можно определить как природное неорганическое вещество определенного химического состава. Он обычно твердый, как правило, имеет кристаллическое строение и может быть или не быть ограничен гранями кристаллов. Кристалл — это минерал, ограниченный симметрично сгруппированными гранями, которые имеют определенные отношения к набору воображаемых линий, называемых осями. Существует от 1100 до 1200 минералов, из которых 30 встречаются настолько часто и доминируют в составе горных пород до такой степени, что их называют породообразующими минералами. Еще около 150 встречаются достаточно часто, чтобы их можно было назвать обычными минералами, и можно ожидать обнаружения довольно большой их доли. Некоторые из них обильны в одной части страны и редкие в других, но эта книга написана так, чтобы охватить Соединенные Штаты, и поэтому в нее включены все минералы, обладающие умеренной распространенностью, хотя некоторые из них будут найдены только на западе, а другие преимущественно на востоке. Затем есть еще несколько минералов, которые действительно редки, но ценятся из-за красоты цвета и используются в качестве драгоценных камней. Они упомянуты, причем многие драгоценные камни — это просто прозрачные и красивые примеры минералов, которые в темной или мутной форме гораздо более обычны. Если кто-то найдет какие-либо из этих редких минералов, не упомянутых в данной книге, он должен обратиться к одному из более крупных руководств по минералогии, упомянутых в списке литературы, чтобы определить их. Кристаллическая структура Кристалл представляет собой массу молекул одинакового состава. Молекула, в свою очередь, состоит из атомов, и каждый атом представляет собой единичную массу элемента. Так, молекула кальцита состоит из одной единицы, или атома, кальция, одной — углерода и трех — кислорода (CaCO₃). Эти атомы удерживаются вместе притяжением и образуют молекулу, причем для изучения минералов молекула служит единицей. Минерал кальцит представляет собой массу молекул, подобных приведенной выше, причем каждая молекула настолько мала, что невидима даже с помощью мощнейшего микроскопа. Когда кальцит находится в кристаллической форме, молекулы, подобно шеренгам солдат, располагаются каждая на своем месте, каждая на определенном расстоянии от другой. Хотя каждая молекула может вибрировать или покачиваться в определенных пределах, она не покидает своего места. (Сравнение с солдатами хорошо подходит для молекул одного слоя, но следует помнить, что в кристалле существуют такие же интервалы и ряды вверх и вниз, а также по сторонам.) До тех пор пока молекулы остаются на фиксированных позициях — вверх и вниз, вперед и назад, а также вбок, — кристалл совершенен. Кальцит можно нагревать до тех пор, пока он не расплавится и не станет жидким. Тогда молекулы покидают свое определенное расположение и движутся во всех возможных направлениях, подобно солдатам после того, как ряды распались. До тех пор пока молекулы таким образом свободны в перемещении, но держатся вместе, вещество остается жидким. Бывают случаи, когда молекулы в этом беспорядке занимают фиксированные положения, не выстраиваясь в ряды. Такие минералы некристаллические и обычно имеют стекловидный вид. Если к минералу в жидком состоянии приложить еще больший нагрев, достигается точка (точка парообразования), выше которой молекулы разлетаются во все стороны друг от друга (подобно охваченным паникой солдатам), стремясь удалиться друг от друга на максимальное расстояние, так что только сосуд препятствует их рассеиванию. Находясь в таком состоянии, минерал становится газообразным. При охлаждении наблюдается обратный порядок. Молекулы газа собираются в беспорядочную толпу, или жидкость; и если эта масса охлаждается дальше (но не слишком внезапно), они выстраиваются в ряды и образуют кристалл. Это можно проиллюстрировать на примере воды. При температуре выше 212° F это пар (молекулы дико рассеяны); при температуре от 212° до 32° это вода (молекулы близки друг к другу, но мечутся, как стадо скота); а при температуре ниже 32° это лед, молекулы которого выстроены в идеальном порядке, ряд за рядом. Кристаллические системы При всем многообразии форм, которые могут принимать и принимают кристаллы, существует шесть систем расположения. Сначала рассмотрим случай, когда ряды, колонки и вертикальные ряды полностью равны; и теперь, чтобы выражаться научно, вместо разговоров о рядах, колонках и т. д. мы используем термин «оси» для выражения этих идей: колонки, или расположения спереди назад, называются осью a; ряды, или расположение с боков на бок — осью b; а вертикальное расположение — осью c. (См. табл. 1.) Эти оси представляют собой воображаемые линии, но они олицетворяют реальные силы. Кубическая система Когда оси равны между собой и перпендикулярны друг другу, говорят, что кристалл принадлежит к кубической (изометрической) системе. Куб является базовой формой, и каждая его сторона известна как грань. Концы осей выходят на середину граней куба. Существенная особенность этой системы заключается в том, что все, что происходит с одной осью, должно происходить со всеми остальными, что является другим способом выражения того факта, что все оси равны. Если представить себе куб со срезанными углами, мы получим новую грань на каждом из восьми углов в дополнение к шести граням куба. Затем, если каждую из этих новых граней увеличить до тех пор, пока они не соприкоснутся и не сотрутся грани куба, получится восьмигранная фигура — октаэдр. В нем оси будут проходить к углам. Другой модификацией куба было бы срезание фасок на каждом из его двенадцати ребер, что дало бы двенадцать новых граней в дополнение к шести граням куба. Если представить себе развитие этих новых граней до тех пор, пока они не соприкоснутся и не уничтожат грани куба, получится двенадцатигранная фигура — додекаэдр. А 24 ребра додекаэдра можно скосить, чтобы получить 24-гранную фигуру, и так далее. Разумеется, в природе углы не срезаются и ребра не скашиваются, но в результате взаимодействия сил, выраженных осями, и распределения молекул молекулы располагаются в виде куба, октаэдра, додекаэдра или комбинации этих базовых форм. Образование кристаллов Кристаллы образуются в жидкостях по мере их охлаждения или испарения, когда они больше не могут удерживать минералы в растворе. Кристаллы зарождаются вокруг центра, или зародыша (нуклеуса), и молекула за молекулой упорядоченное расположение нарастает, и кристалл растет, причем не существует какого-либо характерного для него размера. Если кристалл свободен в жидкости, он растет идеально со всех сторон, но если кристаллы растут бок о бок, наступает момент, когда они начинают мешать друг другу. Тогда свободные грани продолжают расти, и упорядоченное внутреннее расположение сохраняется, хотя внешне наблюдается стеснение. Тетрагональная система Во второй, тетрагональной системе одна ось (ось c) отличается от двух других, но все три по-прежнему перпендикулярны друг другу. Научным языком это означает, что линии сил больше или меньше в одном направлении, чем в двух других, но они действуют перпендикулярно друг другу. Оси a и b равны, и все, что происходит с одной из этих двух осей, должно происходить и с другой, но не обязано происходить с осью c. Думая о молекулах, которые организуются в рамках этой системы сил, очевидно, что простейшей формой будет квадратная призма, то есть спереди назад и с боков на бок количество молекул будет одинаковым, но вверх и вниз их окажется больше или меньше. Если бы восемь углов этой призмы были срезаны, а эти угловые грани увеличены в размерах до их соприкосновения, то получившийся октаэдр был бы длиннее (или короче) сверху вниз, чем с боков или спереди назад, однако размер спереди назад был бы равен размеру с боков. В этой системе мы можем иметь скошенные вертикальные ребра призмы без необходимости скашивать горизонтальные, либо мы можем скосить горизонтальные ребра, не трогая вертикальные. В этой системе не бывает додекаэдра, как и ни в какой другой системе, кроме кубической. Формы в этой тетрагональной системе на самом деле представляют собой комбинацию четырех сторон квадратной призмы с такими модификациями, которые в равной степени затрагивают их все, а также с двумя концами, которые могут быть плоскими, пирамидальными или представлять собой видоизмененные грани пирамиды. Ромбическая система В третьей системе все три оси неравны, но все три по-прежнему перпендикулярны друг другу. Это означает, что линии сил в кристаллах перпендикулярны друг другу, но имеют неравные значения. Грани в этом случае располагаются парами. То, что происходит на одном конце оси, должно происходить на противоположном конце, но не обязано происходить на концах какой-либо из других осей. Мы имеем дело с парами граней (по одной на каждом конце оси), и если три такие пары объединяются простейшим образом, получающаяся фигура будет прямоугольной призмой. Если мы срежем восемь углов этой призмы и увеличим грани до их соприкосновения, результатом станет октаэдр, в котором расстояние сверху вниз, с боков или спереди назад не совпадает ни в каких двух случаях. (См. табл. 2.) В этой системе, если грань образуется путем скоса одного ребра призмы, должна существовать соответствующая грань на диагонально противоположном ребре, но она не обязана присутствовать на каких-либо других ребрах. Однако, если срезан угол, эта грань затрагивает все оси, и поэтому должны быть срезаны все углы. Очень многие кристаллы встречаются в этой системе, и некоторые из них, имеющие призматическую форму, могут доставлять хлопоты, поскольку нередко вертикальные ребра призмы скошены настолько, что две исходные грани призмы уничтожаются, а две оставшиеся грани в сочетании с четырьмя новыми гранями образуют шестигранную призму, которая на первый взгляд кажется принадлежащей к гексагональной системе. (См. табл. 3, фиг. 3.) Однако близкое рассмотрение покажет, что вместо того, чтобы все грани призмы были одинаковыми, как это необходимо для гексагональной системы, они на самом деле разбиты на пары, и по крайней мере одна пара будет каким-то образом отличаться — например, наличием штриховки, ямок или большей матовостью. Моноклинная система В четвертой системе все оси неравны, оси a и b перпендикулярны друг другу, но ось c наклонена к оси a, пересекаясь с ней под непрямым углом. Моноклинная система похожа на ромбическую систему, за исключением того, что она наклонена или перекошена в одном направлении. В результате грани на концах оси b ромбоэдрические, в то время как остальные — прямоугольные. Как и в предыдущей системе, грани располагаются парами на противоположных концах осей; и, как в ромбической системе, грань может появляться на одном ребре и лишь должна повторяться на диагонально противоположном ребре. Простейшая форма в этой системе будет образована путем объединения трех пар граней на противоположных концах осей, что дает призму, которая прямоугольна в поперечном сечении, но наклонена назад (или вперед), если поставить ее вертикально. Как и во всех системах, если срезан один угол, должны быть срезаны все; и если эти угловые грани продолжить до взаимного соприкосновения, получается октаэдр, в котором, как и в призме, нет равных осей. Если этот октаэдр правильно сориентирован (то есть оси a и b горизонтальны), он будет наклонен вперед или назад. Многие минералы принадлежат к этой системе; и, как и в ромбической системе, нередко вертикальные ребра скошены настолько, что две грани призмы уничтожаются, а оставшиеся две грани призмы вместе с четырьмя новыми гранями образуют шестигранную призму, которая кажется гексагональной. (См. табл. 3, фигура 3.) Однако такую псевдогексагональную призму можно распознать по тому, что по крайней мере у одной пары граней имеются отличительные признаки (штрихи, ямки или матовость), а не все они абсолютно одинаковы. Триклинная система Пятая, триклинная система имеет все оси неравные, причем никакие две из них не пересекаются под прямым углом. Как и в двух предыдущих системах, грани встречаются парами на противоположных концах осей. Это самая сложная для ориентации кристалла система, но, к счастью, в ней встречается лишь немного кристаллов, таких как полевые шпаты. Гексагональная система Наконец, существует группа кристаллов, которые имеют четыре оси: одну вертикальную и три в горизонтальной плоскости, которые пересекаются под углами 60°, причем все эти три оси равны между собой, но отличаются от вертикальной оси. Простейшей формой в этой системе является шестигранная призма. Если срезан один угол этой призмы, должны быть срезаны все, и если эти угловые грани продолжить до взаимного соприкосновения, получается двойная шестигранная пирамида. В этой системе, если скошено одно из вертикальных ребер призмы, должны быть скошены все, но горизонтальные ребра скошивать необязательно; либо могут быть скошены горизонтальные ребра, а вертикальные — нет. Концы по отношению к оси c могут развиваться независимо от призмы, и поэтому призма может быть просто усечена плоским концом либо иметь пирамиды на любом из концов. Гемиэдрические формы В этой системе довольно часто встречаются формы, которые получаются в результате развития каждой второй грани либо призмы, либо двойной пирамиды. В случае призмы, если развивается каждая вторая грань (а остальные опускаются), получается трехгранная призма, как у турмалина. В случае двойной пирамиды, если три чередующиеся верхние грани соединяются с тремя чередующимися нижними гранями, образуется шестигранная фигура, известная как ромбоэдр, так как все грани имеют ромбоэдрическое очертание и все равны. Эти формы, в которых развита только половина граней, известны как гемиэдрические формы. Подобное явление может происходить и в кубической системе в случае октаэдра, а также в случае октаэдра других систем. Когда развита половина граней октаэдра, две верхние соединяются с двумя нижними и образуют четырехгранную фигуру, известную как тетраэдр. (См. табл. 10.) Хотя тетраэдры могут встречаться в любой из первых пяти систем, они не распространены за пределами кубической системы. Двойникование Еще одна модификация простых форм, с которой придется сталкиваться время от времени, — это двойникование. Под этим понимаются два кристалла, сросшихся так, будто они помещены бок о бок на какой-либо из граней, а затем повернуты до тех пор, пока две оси, которые в норме были бы параллельны, не окажутся под определенным углом друг к другу — 60° или 180°, что встречается чаще. Поверхность контакта между двумя кристаллами называется плоскостью (или гранью) срастания, и поскольку на этой грани больше не может добавляться материал, кристаллы продолжают расти, развивая другие грани, и мы находим соприкасающиеся друг с другом грани, которые должны находиться на противоположном конце или другой стороне кристаллов. Такое соприкосновение граней, которые соприкасаться не должны, и присутствие входящих углов являются признаками двойникования. У некоторых минералов двойникование может повторяться раз за разом, и если двойникование происходит по одной из концевых граней, возникает ветвящаяся структура, как у кристаллов морозных узоров и снега, либо множественное двойникование может состоять из кристаллов, растущих бок о бок, когда окончательная форма будет приближаться к серии тонких пластин, сложенных бок о бок, как у некоторых полевых шпатов. Специфические формы, характерные для отдельных минералов, рассматриваются в разделах, посвященных соответствующим минералам. Другими важными свойствами минералов являются твердость, спайность, удельный вес, черта, блеск и цвет. Твердость Твердость можно определить как сопротивление минерала истиранию или царапанию. Она измеряется путем сравнения минерала со шкалой Мооса — набором из десяти минералов, расположенных в порядке возрастания твердости следующим образом: 1 talc 2 gypsum 3 calcite 4 fluorite 5 apatite 6 feldspar 7 quartz 8 topaz 9 corundum 10 diamond Набор для измерения твердости можно приобрести у любого дилера минералогических принадлежностей. Для грубого определения в полевых условиях следующие объекты имеют указанную твердость: ноготь пальца — 2¼, медная монета — 3, лезвие ножа — около 5.5, стекло — не более 6. При испытании минерал оказывается тверже того, который он царапает, и мягче того, которым царапают его. Например, если минерал царапает кальцит и царапается флюоритом, его твердость лежит между 3 и 4, скажем 3.5. Когда два образца взаимно царапают друг друга, они имеют одинаковую твердость. При определении твердости следует соблюдать осторожность, особенно с более твердыми минералами; часто при испытании минерала более мягкий образец оставляет на более твердом полосу порошка, которая не является царапиной. Всегда следует потереть отметку, чтобы убедиться, что это действительно канавка, образованная царапанием. Спайность Спайность — это характерная для большинства минералов склонность, обусловленная расположением их молекул, раскалываться или трескаться по определенным плоскостям. Спайность любого минерала не является нерегулярной или неопределенной, а характерна для каждого минерала и всегда параллельна возможным или реальным граням кристалла, и описывается именно так. Например, галена имеет три спайности, все одинаково хорошие и параллельные граням куба, поэтому говорят, что она обладает кубической спайностью. Точно так же флюорит обладает октаэдрической спайностью, а кальцит — ромбической. У некоторых минералов спайность отлично развита в одной плоскости и слабее в других плоскостях либо может отсутствовать вовсе. Различная степень совершенства, с которой минерал раскалывается, выражается как совершенная или несовершенная, отчетливая или неочетливая, хорошая или плохая и т. д. Удельный вес Удельный вес минерала — это его вес по сравнению с весом равного объема воды и, следовательно, выражение того, во сколько раз минерал тяжелее воды. Например, удельный вес пирита составляет 5.1, что означает, что он в 5.1 раза тяжелее воды. У чистого минерала удельный вес является постоянным и представляет собой важный фактор при окончательном определении. Как обычно получают этот показатель, кусок чистого минерала взвешивают на воздухе, и это значение можно назвать x. Затем его погружают в воду и снова взвешивают, и это значение называют y. Разница между весом на воздухе и весом в воде представляет собой вес равного объема воды. Тогда мы имеем следующую формулу: specific gravity = xx-y. Для проведения таких измерений были разработаны различные весы, но любые весы, точно взвешивающие мелкие предметы, могут быть приспособлены для работы с удельным весом путем подвешивания небольшой чашечки под обычной чашей для взвешивания. При использовании этих весов следят за тем, чтобы нижняя чаша всегда была погружена в воду даже во время взвешивания минерала на воздухе, так что при взвешивании в воде на нижней чаше вес этой нижней чаши уже учтен. Черта Под чертой понимается цвет минерала в измельченном порошкообразном виде. Для некоторых минералов, особенно металлических руд, она имеет важнейшее значение, поскольку остается постоянной, хотя цвет поверхности минерала существенно меняется. Ее проще всего определить, потерев уголок минерала о кусок неглазурованного фарфора. Для этой цели изготавливаются небольшие пластинки, известные как «чертные пластинки». Блеск Блеск минерала — это внешний вид его поверхности в отраженном свете, и он служит важным подспорьем в определении многих минералов. Различают два типа блеска: металлический — блеск металлов, большинства сульфидов и некоторых оксидов, все из которых непрозрачны по тонким краям; и неметаллический — блеск минералов, которые более или менее прозрачны по тонким краям и большинство из которых имеют светлую окраску. Распространенными неметаллическими видами блеска являются: стеклянный — блеск стекла; смоляной — вид смолы; жирный — маслянистый вид; перламутровый — вид перламутра; шелковистый — похожий на шелк из-за волокнистой структуры; алмазный — яркий, как алмаз; и матовый, как у мела. Цвет При использовании с осторожностью цвет имеет важнейшее значение при определении минералов, особенно при быстрой диагностике. У металлических минералов он постоянен и надежен; однако у неметаллических минералов он может варьировать из-за присутствия небольших количеств примесей, действующих как пигменты. Цвет зависит от химического состава, и если на него не влияют примеси, он называется естественным; но когда цвет обусловлен какой-либо включенной примесью, он называется экзотическим. В последнем случае при определении следует соблюдать осторожность. Многие минералы в исходном состоянии бесцветны, но приобретают экзотические цвета в результате присутствия малых количеств примесей; например, чистый корунд бесцветен, но при наличии следов оксида железа становится красным и называется рубином, а при наличии следов кобальта — синим и называется сапфиром. ГЛАВА III МИНЕРАЛЫ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ МИНЕРАЛОВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОСТИ, ЦВЕТА И ДР. OPAQUE COLORS Color Hardness Streak Remarks Mineral Red scarlet 2.5 scarlet surface tarnishes black prousite 2.5 vermilion surface scarlet to dark red cinnabar ochre 7 white non-crystalline jasper 6 ochre red color red to almost black hematite rose 4 white effervesces in warm acid rhodochrosite dark 4 orange zincite 2.5 purplish red surface tarnishes black pyrargyrite brownish 3.5 brownish red cuprite Orange 3.5 white to yellowish pyromorphite 1-1½ orange realgar Blue 5.5-6 white in igneous rocks sodalite azure 4 azure azurite sky 7 & 4.5 white blade-like crystals cyanite turquoise 6 blue non-crystalline turquois 2-4 white chrysocolla Green malachite 3.5 lighter green malachite olive 6.5-7 white in igneous rocks olivine 3.5 white to yellow pyromorphite 2 white mica-like cleavage chlorite 1 white greasy feel, color light to dark olive green talc yellowish 6.5 white epidote 2.5-4 white color yellow green to olive serpentine Yellow golden 2.5 shining non-crystalline gold brassy 6 greenish-black usually crystalline pyrite 6 greenish-gray color pale brassy yellow, usually non-crystalline marcasite 5.5 greenish-black colors nitric acid green millerite 4 greenish-black color golden similar to gold chalcopyrite 3.5 dark brown purplish tarnish on surface tetrahedrite bronze 5.5 pale brownish-black color with coppery cast niccolite 4 dark gray-black with speedy black tarnish pyrrhotite 3 gray-black brownish with bluish tarnish bornite 2.5 shining coppery red color copper sulphur 3.5 white to yellowish compact masses pyromorphite 2 yellow sulphur 1-3 earthy masses carnotite Brown violet 1½ shining tarnishes black cerargyrite yellowish 7.5 white 4-sided prisms zircon 6.5 gray cassiterite 5.5 ochre yellow compact to earthy masses limonite 5 brownish-yellow goethite 4.5 black wolframite 3.5 yellowish-brown sphalerite 3.5 white siderite grayish 7.5 white often twinned staurolite 6.5 pale brown rutile 3.5 white to yellowish earthy masses pyromorphite reddish 7 white dodecahedrons & trapezohedrons garnet Black 6.5 gray cassiterite 6 reddish-brown franklinite 6 black magnetic magnetite 5.5 dark brown chromite 5.5 black yellow precipitate in sulphuric acid wolframite 5-6 black non-magnetic ilmenite 5-6 brownish-black compact masses psilomelane 5 brownish-yellow surface often brownish goethite 3.5 dark brown tetrahedrons tetrahedrite 2.5 silvery fresh surfaces silver color silver 2.5 scarlet fresh surfaces bright red prousite 2.5 purplish red fresh surfaces red pyrargyrite 2 black earthy masses pyrolusite 1 steel gray greasy feel graphite Metallic Gray 2.5 black tarnishes black, bluish, or green chalcocite 2.5 lead gray sectile argentite 2.5 lead gray cubic cleavage galena 2 lead gray long prismatic crystals stibnite 1.5 bluish gray in scales molybdenite steel 5.5 gray black rose color in nitric acid smaltite 4.5 steel gray very heavy platinum 4 reddish black often in striated prisms manganite 1 gray with greasy feel graphite silvery 5.5 black arsenopyrite 2.5 silvery tarnishes black on exposure silver reddish 5.5 gray black rose color in nitric acid cobaltite pearly 1-1½ shining exposed surfaces violet brown cerargyrite White, with impurities 4 white porcelainous masses, effervesces in acid magnesite grayish or yellowish 2 white earthy masses, greasy feel kaolinite 1-3 white earthy masses bauxite 1 white greasy feel, fibrous or scaly talc TRANSPARENT OR TRANSLUCENT COLORS Color Hardness Remarks Mineral Colorless or with faint tinges of color due to impurities 10 in octahedrons diamond 9 in hexagonal prisms corundum 8 in hexagonal prisms topaz 7 in three-sided prisms tourmaline 7 in hexagonal prisms quartz 7 non-crystalline chalcedony 7 or 4.5 cubes with beveled edges boracite 6 non-crystalline, pearly luster opal 5.5 rhombohedrons willemite 5.5 trapezohedrons analcite 5.5 tufts of needle-like crystals natrolite 5.5 sheaf-like bundles of crystals stilbite 5 hexagonal prisms with basal cleavage apatite 5 effervesces in acid smithsonite 5 becomes jelly-like in acid calamine 4.5 monoclinic prisms colemanite 4 in cubes fluorite 3.5 effervesces in acid, but one cleavage aragonite 3.5 effervesces in acid, heavy cerrusite 3 effervesces in acid, rhomboidal cleavage calcite 3 no effervescence, but soluble in nitric acid anglesite 2.5 in cubes tastes of salt halite 2 soluble in water, sweetish taste borax 2 1 perfect cleavage, and two imperfect cleaves at 66 with each other gypsum White or with faint tinges of color due to impurities, such as pink, bluish, etc. 7 hexagonal prisms quartz 7 non-crystalline chalcedony 7 or 4.5 cubes with beveled edges boracite 6 non-crystalline, pearly luster opal 6 cleavage in 3 directions, good in 2 and imperfect in the other feldspar 5.5 short eight-sided prisms pyroxene 5.5 long six-sided prisms amphibole 5.5 trapezohedrons analcite 5.5 tufts of needle-like crystals natrolite 5.5 sheaf-like bundles of crystals stilbite 5.5 rhombohedrons willemite 5 effervesces in acid smithsonite 5 becomes jelly-like in acid calamine 4.5 & 7 cubes with beveled edges boracite 4.5 monoclinic prisms colemanite 4 effervesces in acid, porcelainous magnesite 3.5-4 effervesces in acid, heavy, red color in flame strontianite 3.5 effervesces in acid, heavy, green color in flame witherite 3.5 effervesces in warm acid, rhomboidal cleavage dolomite 3.5 effervesces in acid, cleavage in one direction only aragonite 3.5 effervesces in acid, heavy, does not color flame cerrusite 3-3.5 no effervescence, cleavage in three directions at right angles anhydrite 3 effervesces in acid, rhomboidal cleavage calcite 3 tabular crystals, heavy, green color in flame barite 2-3 cleaves in thin elastic sheets mica 2.5 cleaves in cubes cryolite 2.5 cubes, soluble in water, salty taste halite 2 1 perfect cleavage, and 2 less perfect ones gypsum 2 cleaves in thin non-elastic sheets chlorite 2 soluble in water, tastes sweet borax 1 greasy feel talc Green 9 hexagonal prisms oriental emerald 8 octahedrons spinel 7.5 hexagonal prisms beryl 7 three-sided prisms tourmaline 7 dodecahedrons or trapezohedrons garnet 7 non-crystalline prase or plasma 6.5-7 non-crystalline, olive color olivine 6.5 yellow green color, rather opaque epidote 6 non-crystalline, pearly luster opal 5.5 short eight-sided prisms pyroxene 5.5 long six-sided prisms amphibole 5 hexagonal prisms apatite 4 cubes fluorite 3.5 effervesces in acid cerrusite 2.5-4 somewhat greasy feel, massive or fibrous serpentine 2 in mica-like scales, non-elastic chlorite 1 greasy feel, fibrous or scaly talc Red 9 hexagonal prisms ruby 8 octahedrons spinel 7 three-sided prisms tourmaline 7 dodecahedrons or trapezohedrons garnet 7 hexagonal rose quartz 7 non-crystalline jasper or carnelian 6 pearly luster fire opal 4 cubes, rose tints fluorite 2-3 pink mica-like scales lepidolite Blue 9 hexagonal prisms sapphire 7 & 4.5 blade-like crystals cyanite 6 non-crystalline masses turquois 5.5-6 in igneous rocks sodalite 4 azure color azurite 3.5 effervesces in acid, heavy cerrusite 2-4 earthy masses, turquoise color chrysocolla Violet 7 hexagonal prisms amethyst 4 cubes fluorite Yellow 9 hexagonal prisms oriental topaz 8 octahedrons spinel 8 hexagonal prisms topaz 4 cubes fluorite Brown 9 hexagonal prisms corundum 8 octahedrons spinel 7.5 four-sided prisms zircon 7 hexagonal prisms smoky quartz 7 three-sided prisms tourmaline 7 non-crystalline flint 6 non-crystalline opal 5.5 short eight-sided prisms pyroxene 5.5 long six-sided prisms amphibole 2-3 cleaves into thin sheets mica Black 9 hexagonal prisms corundum 8 octahedrons spinel 7 three-sided prisms tourmaline 5.5 short eight-sided prisms pyroxene 5.5 long six-sided prisms amphibole 2-3 cleaves in thin sheets mica Группа золота Золото, несомненно, было первым металлом, использованным первобытным человеком; поскольку оно встречалось в руслах рек, его яркий цвет быстро привлекал внимание, и оно было настолько мягким, что из него легко было изготавливать различные формы, которые благодаря отсутствию окисления становились постоянными украшениями. Этот металл связан с самыми ранними цивилизациями, находясь в таких древних гробницах, как гробницы в Керчи в Крыму, а также в северной Африке и Малой Азии. Оно использовалось в перегородчатой эмали Египта за 3000 лет до н. э. В Америке индейцы, особенно на юге, использовали его задолго до открытия континента. Из всех металлов золото является самым ковким, и его пластичность поразительна: кусочек весом в гран (меньше булавочной головки) может быть вытянут в проволоку длиной 500 футов; и оно может быть расплющено в тончайший листок толщиной всего в ¹/₂₅₀₀₀₀ дюйма, в результате чего частица весом всего в один гран может покрыть площадь в 56 квадратных дюймов. Оно образует очень мало соединений, но обладает значительной склонностью к образованию сплавов (то есть смесей с другими металлами без потери получаемым соединением своего металлического характера). В природе золото никогда не бывает абсолютно чистым, а представляет собой сплав, обычно с серебром, причем с золотом связано от доли процента до 30% серебра: чем больше серебра в сплаве, тем светлее цвет золота. Австралийское золото является чистейшим, содержащим лишь около 0.3% серебра, в то время как калифорнийское золото содержит около 10%, а венгерское золото доходит до 30% серебра. Другой сплав, довольно распространенный в природе, — это сплав с теллуром, такой как калаверит (AuTe₂), имеющий бледно-латунно-желтый цвет, похожий на пирит, но с твердостью всего 2.5. Другая комбинация включает золото, серебро и теллур — сильванит (AuAgTe₄), серебристо-белый минерал с твердостью всего 2. Такие комбинации известны как теллуриды, причем калаверит добывается как источник золота в Криппл-Крике, шт. Колорадо, в то время как сильванит является одной из важных руд золота в Южной Африке. Иногда золото также встречается в сплаве с платиной, медью, железом и т. д. Ювелиры изготавливают несколько сплавов: «красное золото» состоит из 3 частей золота и 1 части меди, «зеленое золото» имеет те же пропорции золота и серебра, а «голубое золото» представляет собой комбинацию золота и железа. Наши золотые монеты представляют собой сплавы из девяти частей золота и одной части меди для придания им большей долговечности. Большая часть добываемого в природе золота встречается в самородном виде, то есть в виде чистящего металла или с некоторым содержанием сплава. Золото Au Табл. 5 Обычно некристаллическое, но иногда проявляющее кубические или октаэдрические грани кубической системы; твердость 2.5; удельный вес 19.3; цвет золотисто-желтый; блеск металлический; непрозрачно. Золото в основном встречается в виде металла и легко узнаваемо по своему цвету, значительному весу, твердости, ковкости и тому факту, что оно не тускнеет. Оно обычно залегает в кварцевых жилах в виде тонких или толстых нитей, чешуек или зерен, а иногда и в виде более крупных масс, называемых «самородками». Оно нерастворимо в большинстве жидкостей, поэтому при выветривании из исходных мест залегания оно часто смывалось в русла рек, чтобы позже оказаться в песках, гравийниках или даже на морских пляжах. В таком виде оно называется «россыпным золотом», а его извлечение — россыпной добычей. Большинство первоначальных открытий золота было сделано в этих россыпных месторождениях; и от них золото прослеживалось обратно к коренным обнажениям, из которых оно первично выветрилось. В россыпных месторождениях размер частиц варьирует от мелкой «пыли» до крупных самородков, причем самый крупный из найденных в Калифорнии весил 161 фунт, а крупнейший в мире «самородок Уэлком» был найден в Австралии и весил 248 фунтов. Когда золото было открыто в Калифорнии в 1848 году, она стала главным источником для всего мира, но позже это первенство перешло к Австралии, а ныне принадлежит Южной Африке, которая сегодня дает более половины годовой добычи. Первоисточником золота являются более светлые магматические породы, такие как граниты, сиениты и диориты, в которых оно рассеяно в количествах, слишком малых, чтобы быть видимыми или пригодными для извлечения. Оно становится доступным лишь тогда, когда растворяется просачивающимися водами и концентрируется в трещинах или жилах — либо внутри этих магматических пород, либо выходящих из них. Как правило, этот перенос золота происходил при высоких температурах пород и с помощью воды (и, возможно, других растворителей), которая также имела высокую температуру. Присутствие золота в песчаниках, известняках и т. д. является вторичным, как и его присутствие в морской воде, в которой, по сообщениям, содержится почти гран (стоимостью около пяти центов) в каждой тонне воды. Помимо непосредственной добычи золота путем золотодобычи, большое его количество получается в связи с сульфидами железа, меди, серебра, свинца и цинка, в которых оно содержится в виде частиц, слишком мелких, чтобы быть видимыми, но в количествах, достаточных для отделения от других металлов после их выплавки. В Соединенных Штатах золото встречается в Кордильерском регионе от Калифорнии до Аляски, в Колорадо, Неваде, Аризоне, Юте, Черных Холмах в Южной Дакоте, а также в небольших количествах в метаморфизованных сланцах Северной и Южной Каролины, Джорджии и в Новой Шотландии. Серебряная группа Хотя серебро встречается гораздо чаще золота, оно привлекло внимание человека не так рано, вероятно, потому, что оно тускнеет при воздействии воздуха или любого другого агента, содержащего соединения серы, и черная пленка сульфида серебра покрывает поверхность. Первое его применение было связано с украшениями, и некоторые из них, найденные в руинах древней Трои, указывают на его использование уже в 2500 г. до н. э. Тысячу лет спустя оно использовалось для изготовления чаш, ваз и других сосудов. Серебро уступает лишь золоту по ковкости и пластичности, так что крупицу серебра можно вытянуть в проволоку длиной 400 футов или расплющить в листы толщиной ¹/₁₀₀₀₀₀ дюйма. Как проводник электричества оно не имеет себе равных: его оценивают в 100%, тогда как медь — в 93%. Серебро также похоже на золото способностью легко образовывать сплавы с другими металлами, такими как золото, медь, железо, платина и т. д. Все наши серебряные монеты, столовые приборы и т. д. содержат примесь меди, придающую серебру большую твердость и долговечность. В отличие от золота, серебро легко вступает в соединения с неметаллами, по каковой причине оно встречается не в самородном виде, а обычно в виде сульфида. Его первоисточник находится в магматических горных породах; анализ немногих гранитов или лав не показывает хотя бы следов серебра. Прежде чем оно станет доступным в качестве руды или минерала, оно выщелачивается из исходной магмы и концентрируется в трещинах или жилах вместе с такими минералами, как кварц, флюорит, кальцит и т. д. По-видимому, это происходило, когда магматические горные породы были еще горячими, под воздействием также горячих паров и жидкостей. Присутствие серебра в осадочных и метаморфических горных породах или даже в морской воде носит вторичный характер. Первичное отложение серебра обычно происходит в виде сульфидов, более распространенными из которых являются аргентит, или сульфид серебра, пираргирит, или сульфид серебра и сурьмы, и прустит, или сульфид серебра и мышьяка. Его нахождение в виде самородного серебра или хлорида — цераргирита — вторично и обусловлено реакциями, происходившими при подвергании сульфидных залежей выветриванию. Соединенные Штаты производят около 25% мировой добычи, Мексика — около 35%. Оно особенно распространено вдоль Кордильерских хребтов как Северной, так и Южной Америки. Серебро Ag Табл. 6 Обычно некристаллическое, но изредка проявляющее грани куба или октаэдра кубической системы; твердость 2.5; удельный вес 10.5; цвет серебристо-белый; блеск металлический; непрозрачное. В самородном состоянии серебро обычно встречается в виде проволокоподобных, чешуйчатых или мохоподобных масс; однако иногда встречаются массы значительных размеров, наиболее известными из которых являются самородок весом 800 фунтов, найденный в Перу, и другой весом 500 фунтов, найденный в Консберге, Норвегия, и ныне хранящийся в Копенгагене. При контакте с воздухом поверхность вскоре тускнеет и приобретает черный цвет, который необходимо соскоблить, чтобы увидеть истинный цвет. Подобно золоту, серебро обычно встречается в ассоциации с другими металлами, такими как железо, медь, свинец и цинк; и значительная часть извлекаемого серебра добывается попутно при разработке месторождений, особенно меди и свинца. Некоторые свинцовые руды содержат столько серебра, что их выгоднее добывать ради серебра; например, в таких обстоятельствах галенит называется сереброносным галенитом. Самородное серебро является вторичным минералом, образовавшимся в результате восстановления какого-либо из его сульфидов водой, переносившей различные элементы, которые обладали большим сродством к сере. Серебро встречается вместе с медью в районе Верхнего озера, а также в Айдахо, Неваде и Калифорнии. Аргентит Ag₂S Табл. 6 серебряный блеск Обычно в виде нерегулярных масс, но иногда в виде кубов; твердость 2.5; удельный вес 7.3; цвет и черта (цвет порошка) свинцово-серые; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Аргентит, простой сульфид серебра, является главным источником получения серебра. Он похож на галенит и имеет такие же твердость, черту (цвет порошка) и удельный вес, но отличается тем, что у галенита очень совершенная кубическая спайность, тогда как у аргентита спайность отсутствует. Аргентит легко режется ножом (сектилен). Он обычно встречается в виде нерегулярных масс, но иногда в виде кубов, представляющих собой прекрасные образцы для коллекций; он ассоциируется с такими минералами, как галенит, сфалерит, халькопирит, пирит, флюорит, кварц и кальцит. Он встречается в трещинах и жилах по всей территории Кордильер, особенно в Калифорнии, Колорадо, Неваде (жила Комсток), Аризоне (рудник Силвер-Кинг) и вокруг берегов Верхнего озера. Пираргирит Ag₃SbS₃ Табл. 7 рубиновая руда или темно-красная серебряная руда Обычно встречается в виде нерегулярных масс; твердость 2.5; удельный вес 5.8; цвет темно-красный до черного; черта (цвет порошка) пурпурно-красная; блеск металлический до алмазного; полупрозрачный по тонким краям. Пираргирит, сульфид серебра и сурьмы, отличается своим темно-красным цветом и пурпурной чертой (цветом порошка). Он может быть похож на прустит, но легко отличается от последнего, у которого черта ярко-красная. Он также временами похож на гематит и киноварь, но гематит имеет твердость 6, а последняя имеет ярко-красный цвет повсеместно, в то время как пираргирит чернеет на свету, так что характерный красный цвет виден только на свежих поверхностях. Характерный красный цвет можно сохранить на минерале только при постоянной защите от света. Иногда пираргирит встречается в кристаллах, которые относятся к гексагональной системе и представляют собой призмы с низкими гранями на концах, как на таблице 7, причем минерал отличается тем, что грани на противоположных концах неодинаковы. Пираргирит встречается главным образом в трещинах и жилах кварца, флюорита, кальцита и т. д. и ассоциируется с пиритом, халькопиритом, галенитом и т. д. Он довольно распространен в Колорадо в округах Ганнисон и Юрей, в Неваде, Нью-Мексико, Аризоне и т. д. Прустит Ag₃AsS₃ Табл. 7 светлая рубиновая руда Обычно встречается в виде нерегулярных масс; твердость 2.5; удельный вес 5.6; цвет от алого до киноварно-красного; черта (цвет порошка) такая же; блеск алмазный; прозрачный по тонким краям. В целом этот минерал очень похож на пираргирит, но имеет алый цвет и черту (цвет порошка), которые являются абсолютно характерными. Его поверхность может тускнеть до черного цвета при воздействии света, поэтому необходимо убедиться, что исследуются свежие поверхности. Иногда он встречается в кристаллах того же типа, что и предыдущий минерал. Обычно он встречается в ассоциации с пираргиритом. Цераргирит AgCl роговое серебро Обычно встречается в виде нерегулярных масс или корочек; твердость от 1 до 1½; удельный вес 5.5; цвет перламутрово-серый, серовато-зеленый до бесцветного, но переходящий в фиолетово-коричневый на свету; блеск смолистый; прозрачный по тонким краям. Этот минерал обычно встречается в виде тонких прожилок или восковых корочек, но может образовывать кристаллы, в каковых случаях они представляют собой кубы. Он очень мягкий и легко режется ножом, что наряду с его склонностью приобретать фиолетово-коричневый цвет на свету облегчает его идентификацию. Цераргирит является вторичным минералом, образующимся в результате действия хлорсодержащей воды на какой-либо из сульфидов серебра. Он встречается в верхних частях рудников, особенно в засушливых регионах. Медная группа После золота следующим металлом, нашедшим применение, стала медь. Около 4000 г. до н. э. наши далекие предки обнаружили, что при нагревании определенных горных пород они получают металл, который можно было ковать, измельчать и обрабатывать до полезных форм. Как ни странно, горные породы, содержавшие медь, также содержали немного олова, так что эта первая найденная медь была не чистой, а содержала от пяти до десяти процентов олова, делая получаемый металл более твердым — то, что мы называем бронзой. Прошло несколько тысяч лет, прежде чем они научились выделять медь как чистый металл, но она поддавалась обработке и годилась для изготовления хороших инструментов. Вновь найденный металл не был столь декоративным, как золото, но благодаря возможности изготавливать из него инструменты он оказал огромное влияние на развитие человека. По мере того как бронзовые орудия начали вытеснять каменные, наступил «бронзовый век». В Америке индейцы в районе Верхнего озера находили самородную медь, подвергшуюся выветриванию из горных пород, а позже добывали ее и тоже ковали из нее ножи, топоры, иглы и украшения, но, вероятно, никогда не умели плавить ее и отливать свои орудия. Во всяком случае, ко времени высадки Колумба они были не так далеко продвинуты в использовании этого металла, как южные европейцы 6500 лет назад. С тех пор как использование железа стало всеобщим, медь не занимала столь доминирующего положения, но она по-прежнему остается «красным металлом», занимающим второе по важности место. Она ковкая и пластичная, хотя и уступает в этом отношении золоту или серебру. Она является хорошим проводником электричества, и очень большое количество меди используется в электротехнической промышленности, кровельном деле, для производства проволоки и т. д. Она образует сплавы с другими металлами: десять частей меди и одна олова — это бронза, десять частей меди и одна цинка — латунь, а медь с алюминием — алюминиевая бронза. Подобно серебру и золоту, медь широко рассеяна в магматических горных породах, но прежде чем стать доступной, она должна быть выщелачена растворителями и сконцентрирована в жилах, трещинах или определенных частях лав или гранитов. Первичными рудами являются те, которые во время, когда магматическая порода была еще горячей, были перенесены горячими парами и жидкостями в трещины и там отложились, главным образом в виде сульфидов. Существует длинный список таковых, но в нашей стране более распространены следующие: халькозин — сульфид меди, халькопирит — сульфид меди и железа, борнит — другое сочетание меди, железа и серы, а также тетраэдрит — сульфид меди и сурьмы. Когда эти первичные руды оказываются достаточно близко к поверхности, чтобы соприкасаться с водами, несущими в растворе кислород, углекислый газ или кремнезем, они могут отдать свою серу и присоединить какой-либо из этих новых элементов, в результате чего возникают такие формы, как куприт (окись меди), малахит и азурит (карбонаты меди) или хризоколлу (силикат меди). Самородная медь также представляет собой вторичное отложение, сформировавшееся в своем нынешнем состоянии в результате стечения обстоятельств, лишивших ее первоначальной серы. В целом добыча меди не может рентабельно осуществляться из руд с содержанием металла менее половины одного процента; и использование таких бедных руд стало возможным лишь несколько лет назад в результате изобретения тончайших процессов плавки. Соединенные Штаты производят около четверти мировой добычи меди, а Чили занимает второе место с примерно 17%. Медь Cu Табл. 8 Обычно в виде нерегулярных масс; твердость 2.5; удельный вес 8.9; цвет медно-красный; блеск металлический; непрозрачная. Самородная медь, легко определяемая по цвету и твердости, обычно встречается в виде нерегулярных зерен, листочков или масс, на которых иногда удается обнаружить следы куба или грани октаэдра, указывающие на то, что она принадлежит к кубической системе. Самым известным местонахождением является Верхний полуостров Мичигана, который можно считать типичным. Здесь задолго до начала исторической известности индейцы находили и выкапывали медь для изготовления ножей, шильев и украшений. В этом регионе пласты лавы чередуются с песчаниками и конгломератами. Медь изначально находилась в лавах, но была выщелачена и теперь заполняет трещины и газовые пустоты в лавах, а также пространства между галькой конгломерата. Это местонахождение получило большую известность как благодаря добываемому количеству, так и благодаря поразительно крупным массам, встречающимся иногда. В настоящее время лишь малая часть руды содержит более 2 процентов меди, и она добывается при содержании всего от ½ одного процента. Хотя и далеко не в таком изобилии, самородная медь встречается аналогичным образом в пустотах и трещинах трапповых пород Нью-Джерси и вдоль южного берега залива Фанди. Она также известна в Орегоне, в районе Белой реки на Аляске и в арктической части Канады. Халькопирит CuFeS₂ Табл. 8 медный колчедан или желтая медная руда Встречается в кристаллах или нерегулярных массах; твердость 4; удельный вес 4.2; цвет бронзово-желтый; черта (цвет порошка) зеленовато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Халькопирит напоминает пирит, но его цвет более золотисто-желтый, а поверхность покрывается идиризирующей побежалостью. Кроме того, твердость халькопирита составляет всего 4 по сравнению с 6 у пирита. В кристаллах этот минерал принадлежит к тетраэдрической системе, так как ось c имеет длину всего 0.985 по сравнению с 1 для двух других осей. Это различие настолько незначительно, что на глаз октаэдр кажется принадлежащим к кубической системе. Халькопирит встречается в октаэдрах и тетраэдрах (как на таблице 8), причем последние представляют собой форму, где развита лишь половина граней октаэдра. Однако наиболее частой формой нахождения являются нерегулярные массы. Это важнейшая первичная руда меди, широко распространенная в лавах, жилах или трещинах, связанных с магматическими горными породами. Судя по всему, отложения образовывались либо во время извержений, либо вскоре после них из паров и горячих растворов, переносивших сульфиды меди (и другие сульфиды) из расплавленных магматических пород. Халькопирит обычно ассоциируется с пиритом, галенитом, сфалеритом и халькозином, а также с кварцем, флюоритом и кальцитом. Он встречается во всех штатах Новой Англии, в Нью-Йорке, Нью-Джерси, Пенсильвании, Мэриленде, Виргинии, Северной Каролине, Теннесси, Миссури и во всех штатах Скалистых гор и Тихоокеанского побережья. Борнит Cu₅FeS₄ пурпурная медная руда Встречается в зернистых или плотных массах; твердость 3; удельный вес 5; цвет бронзово-коричневый с голубоватой побежалостью; черта (цвет порошка) серовато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Борнит также известен как эрубесит, «румяная руда», пестрая медь, павлинья медь и т. д., причем все эти названия указывают на сильно переливающуюся побежалость, которую свежие поверхности вскоре приобретают при воздействии воздуха. Хотя он обычно встречается в массах, иногда его находят в виде грубых кубов кубической системы. В нашей стране он недостаточно обилен, чтобы использоваться в качестве руды, но его можно обнаружить вместе с другими рудами, такими как халькопирит или халькозин. На востоке он был найден в Бристоле (шт. Коннектикут) и близ Уилкс-Барре (шт. Пенсильвания), в то время как на западе его следует ожидать везде, где встречаются другие сульфидные минералы меди. Халькозин Cu₂S Табл. 9 медный блеск Встречается в мелкозернистых плотных массах; твердость 2.5; удельный вес 5.7; цвет темно-свинцово-серый; черта (цвет порошка) черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Халькозин является одной из важных медных руд, особенно в Аризоне и в округе Бьютт в Монтане. Он напоминает аргентит по цвету и общему виду, но легко отличается хрупкостью и склонностью свежих поверхностей приобретать синеватые или зеленоватые оттенки побежалости. Иногда он встречается в кристаллах ромбической системы; но грани призмы настолько скошены, что их шесть, и призма напоминает гексагональную призму (см. стр. 16). В районе Бьютт (шт. Монтана), важнейшем медном регионе Соединенных Штатов, до 50% руды составляет халькозин, который является производным первоначально отложившегося халькопирита, потерявшего железо. В жилах этого района халькопирит, бурнонит, тетраэдрит и несколько других медных минералов, не описанных в этой книге, встречаются все вместе, а вместе с ними также золото, серебро и мышьяковые минералы. Золото составляет около 2¼ цента на фунт меди, а серебра содержится несколько меньше. Эти жилы были впервые вскрыты ради серебряных руд, которые были более важными на глубинах от 200 до 400 футов. Ниже этих глупай медь приобрела гораздо большую значимость. Именно выветривание удалило большую часть медных минералов в верхних частях жил, но оставило значительную часть серебра. Халькозин также важен на большинстве рудников Юты и Аризоны. На востоке он был найден в Бристоле, Симсбери и Чешире (шт. Коннектикут), а на западе он встречается во всех кордильерских штатах. Тетраэдрит Cu₃SbS₃ Табл. 9 и 10 серая медная руда Встречается в виде нерегулярных масс и тетраэдров кубической системы; твердость 3.5; удельный вес 4.7; черта (цвет порошка) темно-коричневая; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. В своей кристаллической форме тетраэдрит встречается в виде тетраэдров, которые обычно имеют грани, образованные скашиванием ребер и срезанием углов, как на двух рисунках таблицы 10. Халькопирит также может встречаться в тетраэдрах, но его золотисто-желтый цвет совершенно отличен от серовато-черного цвета тетраэдрита. В массах его твердость и черта (цвет порошка), являющаяся темно-коричневой, весьма характерны. В Англии и Боливии тетраэдрит является важной медной рудой, но в нашей стране он представляет собой просто широко распространенный медный минерал, ассоциированный с большинством горнодобывающих предприятий, однако ни в коем случае не являющийся главной рудой. Он был найден в небольшом количестве в штатах Новой Англии, на рудниках Келлогг в Арканзасе и в изобилии в Колорадо, Монтане, Юте, Аризоне, Неваде и Нью-Мексико. Куприт Cu₂O Табл. 9 и 10 красная медная руда Встречается в кубических, октаэдрических и додекаэдрических кристаллах кубической системы или в массах; твердость 3.5; удельный вес 6; цвет темно-буровато-красный; черта (цвет порошка) буровато-красная; блеск металлический; полупрозрачный по тонким краям. В кристаллическом виде куприт легко определяется, но в массах его свежие поверхности могут наводить на мысль о прустите, однако черта (цвет порошка) и твердость в этих двух случаях совершенно различны. Иногда его цвет напоминает гематит, но последний имеет твердость 6. При нахождении он часто покрыт тонкой зеленой пленкой малахита. За исключением самородной меди, рудой, содержащей наибольший процент меди, является куприт, содержащий 88.8% меди. Он может встречаться в любых месторождениях медных руд, находящихся в засушливом климате и выше уровня грунтовых вод, и очень часто ассоциируется с малахитом и азуритом. В районе Бигби (шт. Аризона) куприт является одной из важных руд. Помимо описанного выше нормального залегания, куприт может встречаться в двух других разновидностях: одна, где кристаллы росли бок о бок и поэтому свободными для непрерывного добавления минерала оставались только концы, что привело к образованию волокнистой массы, известной как «плюшевая медная руда» или халькотрихит; другая — землистая смесь лимонита и куприта кирпично-красного цвета, называемая «плитчатой рудой». Куприт в небольшом количестве встречается в Новой Англии, более обильно в таких местах, как Саммервилл и Флемингтон (шт. Нью-Джерси), Корнуолл (шт. Пенсильвания), в районе Верхнего озера и довольно обильно в кордильерских штатах. Малахит CuCO₃·Cu(OH)₂ Табл. 11 Обычно встречается в виде желвакообразных или корочковых масс; твердость 3.5; удельный вес 4; цвет зеленый; черта (цвет порошка) более светлого зеленого цвета; блеск алмазный, шелковистый или матовый; полупрозрачный по тонким краям. Ярко-зеленый цвет малахита обычно достаточен для его мгновенного определения, но можно убедиться в этом, капнув на него кислоты, в каковой точке он вскипает, что характерно для столь многих карбонатов, но это единственный карбонат, который является ярко-зеленым. Обычно малахит залегает в виде нерегулярных масс, но изредка встречаются и кристаллы. Они чрезвычайно малы, игольчаты и принадлежат к моноклинной системе. В Уральских горах есть месторождение, где эти кристаллы растут волокнистыми массами, обычно лучистыми от центра. Малахит в таких конкрециях обладает шелковистым блеском. Эти редкие конкреции предоставили правителям России уникальный и высоко ценимый материал для изготовления царских подарков. В европейских музеях и дворцах можно найти множество предметов, вырезанных из этой формы малахита и помеченных как дары русских царей. В Соединенных Штатах малахит широко распространен, появляясь в виде зеленых полос и натеков там, где медные минералы подвергались воздействию воздуха. Это та зеленая побежалость, которая появляется на бронзе и меди при выветривании. Он встречается в больших количествах в Нью-Джерси, Пенсильвании, Висконсине, Неваде, Аризоне, Юте, Нью-Мексико и т. д. Рудник Бирби в Аризоне — это место, которое снабдило музеи множеством красивых образцов малахита в ассоциации с азуритом. Это самые поразительные образцы по яркости своих цветов, встречающиеся в каких-либо коллекциях. Малахит известен примерно с 4000 г. до н. э., египтяне имели рудники, где добывали его между Суэцем и горой Синай. В те ранние времена он был особенно детским амулетом, защищающим владельца от злых духов. Он до сих пор используется как поделочный камень меньшей ценности при изготовлении некоторых видов ювелирных изделий. Азурит 2CuCO₃·Cu(OH)₂ Табл. 11 Встречается в виде короткопризматических или таблитчатых кристаллов моноклинной системы; твердость 4; удельный вес 3.8; цвет лазурно-синий; черта (цвет порошка) более светлого синего цвета; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Азурит — еще один весьма эффектный минерал, полностью характеризующийся своим цветом и чертой (цветом порошка). Подобно малахиту, он вскипает в кислоте. Он очень близок к малахиту по составу и при увеличении содержания воды может и свободно переходит в зеленый минерал, так что редкие образцы азурита лишены следов малахита. Он встречается в тех же местах, что и малахит, но на востоке не столь обилен. Азурит вместе с сопутствующим малахитом распиливается и полируется для получения полудрагоценных камней для некоторых видов ювелирных изделий. Хризоколла CuSiO₃·2H₂O Никогда не встречается в кристаллах, а в прожилках и корочках; твердость 2–4; удельный вес 2.1; цвет голубовато-зеленый; черта (цвет порошка) белая; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Этот довольно редкий минерал часто выступает в виде опало- или эмалеподобных корочек, и его цвет варьирует от типичного голубовато-зеленого до небесно-голубого или даже бирюзово-голубого. Это минерал, образующийся в результате действия кремнеземсодержащих вод, вступающих в контакт практически с любыми медными минералами, и обнаруживаемый в сопровождении куприта, малахита, азурита и т. д. Он никогда не встречается в количествах, достаточных для использования в качестве руды, но его поразительный цвет привлекает внимание, и его можно найти довольно часто, особенно на западе. Железная группа Чистое железо представляет собой химический курьез, очень похожий на серебро. Извлеченное из своих руд или в природе железо всегда содержит примеси, такие как углерод, кремний, сера и фосфор, причем их содержание наиболее велико в самом грубом железе, таком как «чугун». Его ковкость и пластичность лишь ненамного уступают золоту и серебру, благодаря чему оно обладает широким спектром свойств для использования человеком. В самородном виде в виде мелких зерен в некоторых темных лавах оно встречается лишь изредка. Однако существует одно замечательное исключение из этого утверждения: на острове Диско в Гренландии имеется базальтовая горная порода, из которой выветриваются крупные валуны самородного железа весом до 20 тонн. Это железо очень похоже на железо метеоритов и, вероятно, произошло из больших глубин земных недр. Удельный вес железа равен 7.8. Оно составляет около 5% земной коры и, вероятно, содержится в гораздо больших процентах в глубинах Земли. Железо было открыто человеком позже золота, серебра или меди, около 1000 г. до н. э.; но будучи найденным, оно оказалось настолько более обильным, чем любое из них, что вскоре возобладало над медью, и со времен Древнего Рима до современности составляет основу прогресса цивилизации, каковые времена справедливо называют «железным веком». Железо легко соединяется с неметаллами и встречается в виде сульфидов, оксидов, карбонатов и т. д., а также присутствует в качестве вторичного металла в той большой группе минералов, которая известна как силикаты (см. стр. 97). Оно образует сплавы с широким спектром других металлов, причем каждое сочетание изменяет свойства железа, делая его полезным в еще более широком спектре производств. Введение от ¼ до 2½% углерода в железо превращает его в сталь, которая более твердая (пропорционально количеству углерода) и прочная, чем чистое железо. Соединения железа входят в число наиболее многочисленных и важных цветов в природной палитре: лимонит обеспечивает коричневые тона, окрашивающие почву и столь многие горные породы, гематит придает красный цвет другим распространенным горным породам, а магнетит часто окрашивает магматические горные породы в черный цвет, в то время как хлорофилл, придающий зеленый цвет растениям, является соединением железа, как и гемоглобин, придающий красный цвет нашей крови. Железо присутствует во всех магматических горных породах, а вторично — в осадочных и метаморфических. Оно растворимо в воде, поэтому постоянно переносится с места на место и претерпевает изменения из одного соединения в другое в зависимости от складывающихся обстоятельств. Первичными формами являются пирит, магнетит и силикаты. В выветрелых горных породах железо превращается в лимонит, сидерит или гидратированные силикаты. Гематит представляет собой промежуточный оксид, из которого вода, содержащаяся в лимоните, была удалена умеренным нагреванием или бактериальным воздействием. Лимонит 2Fe₂O₃·3H₂O Табл. 12 Никогда не кристаллический, встречается в почковидных (маммилярных, ботриоидальных) и сталактитовых формах, либо в волокнистых, плотных, оолитовых, желвакообразных или землистых массах; твердость 5.5; удельный вес 3.8; цвет от желтовато-коричневого до черного; черта (цвет порошка) желтовато-коричневая; блеск от металлического до матового; непрозрачный. Лимонит — очень распространенный минерал, цвет, черта (цвет порошок) и твердость которого легко его идентифицируют. Ржавчина железа — его самая знакомая форма. В измельченном виде он представляет собой охру желтую, используемую в красках. Будучи столь повсеместно распространенным, он встречается самым разнообразным образом. Во-первых, существует волокнистый тип, выстилающий полости, в жеодах или свисающий в виде сталактитов в пещерах. Он имеет шелковистый блеск, опалесцирующую, глазурованную или черную поверхность и находится в виде сосцевидных или почковидных масс. Во-вторых, он может встречаться в плотных массах в жилах, где он отлагался водами, которые, циркулируя по соседним горным породам, собирали его из пород и, достигая открытых трещин, снова откладывали. В-третьих, он может залегать пластами на дне водоемов, куда его приносили воды, собиравшие его притеканием по поверхности вмещающих пород. Измерения в Швеции показывают, что в таких местах он может накапливаться на целых шесть дюймов в течение двадцати лет. В прудах и болотах разлагающаяся растительность образует органические соединения, вызывающие выпадение железа в осадок из воды по мере ее поступления ручьями. Такой вид железа на дне прудов или болот также известен как «болотное железо». Другая форма, в которой лимонит может встречаться в прудах, озерах или даже в море — это оолитовые массы. В этом случае железо образует крошечные шарики, возможно, с песчинкой в центре, вокруг которой слой за слоем нарастает железо, подобно слоям луковицы. Если получающиеся шарики крошечные, это называется оолитовым (подобно рыбьей икре), а если шарики крупнее — пизолитовым (подобно горошинам). Бактерии, вероятно, играют большую роль в выпадении лимонита в осадок подобным образом. В-четвертых, лимонит встречается в землистых массах, обычно смешанных с такими примесями, как глина и песок, которые представляют собой остаток, остающийся на месте растворения известняков в результате выветривания. Пятый способ залегания известен как госсан, или «железная шляпа», представляющий собой массу лимонита, образующую шапку над жилой какого-либо сульфидного минерала, такого как пирит, халькопирит или пирротин, подвергшегося выветриванию; в этих минералах сера была удалена, оставляя массу лимонита над жилой. Это особенно распространено на западе. Лимонит довольно легко легкоплавок и, следовательно, вероятно, был первой рудой, из которой древний человек извлекал железо. Лимонит представляет собой оксид железа с 3 молекулами кристаллизационной (или конституционной) воды, приходящимися на каждые 2 молекулы оксида. При умеренном нагревании лимонита вода удаляется, и образующееся соединение представляет собой гематит — тот же оксид, но без воды. В этом случае и во многих других подобных случаях, таких как гипс, опал и т. д., мы имеем два или более минералов, возникающих вследствие присутствия или отсутствия воды в минерале. Молекулы воды занимают определенное место в расположении молекул, определяющем структуру минерала. Иногда вода удаляется при температуре около 212 °F, в каковом случае она называется кристаллизационной водой, но в других случаях, например у гипса, для удаления воды требуется значительно более высокая температура, и тогда она называется конституционной водой. Во всех случаях удаление воды изменяет расположение молекул, и в результате получается новый минерал с собственными характеристиками. В данном случае лимонит является лишь одним из ряда минералов, имеющих в основе молекулу Fe₂O₃ и включающих большее или меньшее количество воды в свое молекулярное строение следующим образом: Turgite 2Fe₂O₃·H₂O Goethite Fe₂O₃·H₂O Limonite 2Fe₂O₃·3H₂O Xanthosiderite Fe₂O₃·2H₂O Limonite Fe₂O₃·3H₂O Из них гётит является кристаллическим, остальные — некристаллическими. Они могут встречаться в чистом виде или в самых разных смесях, причем смеси обычно объединяются под названием лимонита. Лимонит — безусловно, самый распространенный из этой серии, гётит встречается довольно часто, но остальные редки в качестве чистых минералов. Лимонит встречается во всех частях всех штатов и в каждой стране. Несмотря на такую распространенность, сегодня он вовсе не является важным источником железа: лишь около одного процента добываемого в нашей стране железа происходит из этого источника, хотя в Германии, Швеции и Шотландии он имеет относительно гораздо большую важность. Гётит Fe₂O₃·H₂O Табл. 12 Встречается в виде блестящих коричневых до черных ромбических призм, обычно завершенных низкими пирамидами; твердость 5; удельный вес 4; цвет от коричневого до черного; черта (цвет порошка) буровато-желтая; блеск несовершенный алмазный; непрозрачный. Гётит, названный в честь поэта Гёте, увлекавшегося минералогией, гораздо менее распространен, чем лимонит или гематит, но встречается вместе с ними в жилах. Его обычная форма — ромбическая призма со скошенными ребрами и низкой пирамидой на обоих концах. Кристаллы обычно растут сростками, образуя волокнистую массу, часто лучистую, в каковом случае она известна как «игольчатый железняк»; либо призмы могут быть настолько короткими, что напоминают чешуйки, когда из-за желтовато-красного цвета его называют «рубиновой слюдкой». Он встречается во многих штатах, включая Коннектикут, Мичиган, Колорадо и др. Гематит Fe₂O₃ Табл. 13 и 14 железный блеск Встречается в плотных, почковидных (маммилярных, ботриоидальных) или сталактитовых массах темно-красного до черного цвета либо в землистых массах яркого до темно-красного цвета; твердость 6; удельный вес 5.2; цвет от охристо-красного до черного; черта (цвет порошка) от вишнево-красной до темно-красной; блеск металлический, стеклянный или матовый; непрозрачный по тонким краям. Гематит легко отличается от других красных минералов по твердости и черте (цвету порошка). Он может встречаться в кристаллах, которые принадлежат к гексагональной системе и обычно представляют собой гемиэдрические формы двойной пирамиды или ромбоэдры. Эти ромбоэдры обычно имеют скошенные ребра, как на табл. 13, A; или имеют таблитчатую форму в результате такого скошивания двух противоположных ребер, при котором получается форма, подобная табл. 13, B. Однако обычным способом нахождения являются некристаллические массы, представляющие собой превращения лимонита путем потери им кристаллизационной воды. В таких случаях мы имеем волокнистые, оолитовые или плотные массы в зависимости от формы залегания лимонита. Превращение лимонита в гематит требует некоторого нагрева для удаления кристаллизационной воды, но ни в коей мере не сопоставимого с метаморфизмом. Гематит служит источником 90% добываемого в нашей стране железа. Часть его поступает из знаменитой клитонской железной руды — пласта толщиной в фут и более, начинающегося в штате Нью-Йорк и простирающегося вдоль Аппалачских гор до Алабамы, где его толщина составляет десять и более футов и он служит основой металлургической промышленности Бирмингема. Затем существуют огромные залежи землистого и плотного гематита, вероятно происходящего из лимонита вокруг западного конца Верхнего озера. Этот последний регион дает сегодня около 75% железа для нашей страны. Рыхлые землистые массы гематита часто известны как «красная охра» и использовались индейцами для боевой раскраски. Сегодня аналогичный материал получают путем измельчения гематита и использования его для красной краски. Красный цвет в огромных толщах горных пород обусловлен присутствием небольших количеств гематита, выполняющего роль цементирующего материала. Красный цвет рубина, граната, шпинели и розовый цвет полевых шпатов и кальцита обусловлены следами гематита. Этот минерал очень распространен и встречается в каждом штате. Магнетит Fe₃O₄ Табл. 14 Магнитный железняк Встречается в массах или в кубических октаэдрах или додекаэдрах; твердость 6; удельный вес 5.8; цвет черный; черта (цвет порошка) черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Магнетит — еще одна важная железная руда, отличающаяся тем, что она сильно магнитна; согласно Плинию, его название происходит от имени пастуха Магнеса, обнаружившего, что его посох с железным наконечником притягивается минералом, когда он странствовал на горе Ида. Это магнитное свойство неоднократно использовалось для обнаружения залежей маггнетита и очень помогает при отделении магнетита от «черных песков», частью которых он так часто является. Однако эти пески обычно содержат магнетит с таким большим количеством титана, что они непригодны для плавки. Магнетит встречается в ассоциации с магматическими или метаморфическими горными породами и часто представляет собой лимонит или гематит, изменившиеся в результате высоких температур. Часть его, особенно в магматических породах, несомненно, находилась в расплавленной магме и кристаллизовалась из нее, пока она была еще горячей. Это форма железа, всегда указывающая на прошлые высокие температуры. Он является рудным минералом примерно для 3% железа в нашей стране, но в Скандинавии и некоторых других странах он играет ведущую роль в качестве источника железа. Он встречается в Адирондакских горах, в Нью-Джерси, Пенсильвании, Арканзасе, Северной Каролине, Нью-Мексико и Калифорнии. Сидерит FeCO₃ Табл. 13 и 14 Шпатовый железняк Встречается в волокнистых ботриоидальных массах или ромбоэдрических кристаллах, иногда с искривленными гранями; твердость 3.5; удельный вес 3.8; цвет серовато-коричневый; черта (цвет порошка) белая; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Подобно гематиту, этот минерал относится к гексагональной системе и кристаллизуется в гемиэдрической форме, образуя ромбоэдр. Его грани часто искривлены, что редко встречается у минералов: лишь немногие формы, подобные этой и доломиту, имеют не плоские грани. Когда кристаллы сидерита растут сростками, теснота часто приводит к росту только по одной грани, образуя волокнистую массу, и в таких случаях поверхность массы имеет почковидный (ботриоидальный) контур. Минерал склонен окисляться, теряя серовато-коричневый цвет и превращаясь в лимонит. В Соединенных Штатах он практически никогда не используется как руда на железо, но в Германии и Англии из этого минерала выплавляется много железа. Он встречается в Массачусетсе, Коннектикуте, Нью-Йорке, по всей территории Аппалачских гор, а также в Огайо. Пирит FeS₂ Табл. 15 и 16 серный колчедан Встречается в виде кубов, октаэдров и пиритоэдров либо в плотных массах, чешуйках или зернах; твердость 6; удельный вес 5.1; цвет латунно-желтый; черта (цвет порошка) зеленовато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Это один из самых распространенных минералов. Он встречается во всех типах горных пород, с самыми разными ассоциациями, во всех частях света. Его кристаллы кубические, широко распространены кубы и октаэдры. Пиритоэдр также является обычной формой и характерен для этого минерала. Это гемиэдрическая форма, производная от 24-гранной формы, т. е. куба с четырьмя гранями на каждой стороне. В этой 24-гранной форме каждая вторая грань развилась, а остальные исчезли, в результате чего образовалась 12-гранная форма, известная как пиритоэдр, которая отличается от додекаэдра тем, что каждая из ее граней является пятиугольной вместо ромбической. В кристаллах пирит трудно спутать с каким-либо другим минералом; но в массах его часто принимают за золото, халькопирит, пирротин или марказит. От первых двух его следует отличать по цвету, так как они золотисто-желтые. Пирротин бронзово-желтый, а марказит более бледного желтого цвета. Кроме того, по твердости пирит значительно превосходит любой из этих минералов, кроме марказита. Последний вызывает наибольшие трудности при определении. Его более светлый цвет и то обстоятельство, что он обычно встречается в волокнистых массах, служат лучшими отличительными признаками. Несмотря на такую распространенность, пирит практически никогда не используется в качестве железной руды, потому что сера делает металл «красноломким», или хрупким, и серу нелегко полностью удалить из железа; однако пирит широко применяется в производстве серной кислоты, столь важной для многих наших отраслей промышленности. С пиритом обычно смешаны другие сульфиды, такие как халькопирит, арсенопирит, аргентит и т. д.; но важнейшей примесью является золото, которое часто рассеяно в пирите в виде невидимых частиц, а иногда в количествах, делающих целесообразным плавление ради золота. Пирит — это прежде всего та форма, в которой соединения серы железа появляются в сильно нагретых горных породах, и его следует ожидать в метаморфических породах, а также в магматических породах, особенно в трещинах и жилах, отходящих от магматических пород. Он может встречаться в осадочных горных породах, но в последних это обычно марказит. Марказит FeS₂ Табл. 15 белый колчедан Встречается в ромбических кристаллах, обычно сгруппированных в волокнистые или лучистые массы, либо в некристаллических массах; твердость 6; удельный вес 4.8; цвет бледный латунно-желтый; черта (цвет порошка) зеленовато-серая; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Марказит имеет тот же химический состав, что и пирит, и внешне похож на него, но имеет более светлый оттенок и обычно встречается в виде волокнистых масс. Он является более распространенной формой в известняках и сланцах, в то время как пирит чаще встречается в магматических и метаморфических горных породах. Вероятно, марказит образуется в результате более быстрого осаждения из холодных растворов, тогда как пирит отлагается медленнее из горячих растворов. Обособленные кристаллы марказита редки; но если они образуются, то принадлежат к ромбической сингонии. Обычно присутствует та или иная форма двойникования, и из-за множественного характера двойников кристаллы марказита имеют неровные очертания с входящими углами. Наиболее обилен он в виде лучистых масс, которые на изломе кажутся волокнистыми. Он легко разлагается, поглощая кислород из воздуха и образуя даже в музейных витринах белый налет или «цветки», представляющие собой сульфат железа, или мелантерит. Во влажном воздухе он поглощает воду и разлагается до серной кислоты, которая может превратить окружающий известняк в гипс. Марказит встречается везде, где вмещающими породами являются известняки и сланцы. Пирротин Fe₁₁S₁₂ Магнитный колчедан Встречается в массах; твердость 4; удельный вес 4,6; цвет бронзовый; черта (цвет порошка) серовато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Таблитчатые кристаллы известны, но очень редки. Они принадлежат к гексагональной сингонии. Эту форму легко отличить от других желтых минералов по ее магнитных свойствам. Он далеко не так обилен, как два предыдущих сульфида железа, но довольно часто встречается в жилах в магматических горных породах и реже в известняках; большие количества серной кислоты производятся из месторождения в известняке в Дактауне, штат Теннесси. Он обнаруживается в большинстве штатов. В ассоциации с никелем он является важным источником последнего минерала, как, например, в Садбери, Канада. Пирротин очень похож на вещество, обнаруживаемое в метеоритах, известное как троилит. Группа свинца Научившись получать железо из горных пород с помощью грубых методов выплавки, древние народы попытались нагревать различные породы и примерно около 500 г. до н. э. случайно открыли свинец, который сравнительно легко отделяется от своих руд. Этот металл использовался со времен Древнего Рима для изготовления труб, желобов и т. д. Свинец — мягкий металл, довольно ковкий, но обладающий небольшой пластичностью и еще меньшим сопротивлением на разрыв. Хотя это один из более распространенных металлов, в природе в чистом виде он не встречается. Он рассеян в виде мельчайших количеств в магматических горных породах, а также обнаруживается в осадочных горных породах и в морской воде. Его минералов немного: галенит, сульфид свинца, является самым распространенным и в то же время формой, в которой свинец отлагается первично. Галенит также может представлять собой результат вторичного отложения. Другие минералы — церуссит, англезит и пироморфит — являются результатом изменения галенита, когда он залегает достаточно близко к поверхности, чтобы подвергаться воздействию агентов выветривания, таких как вода и воздух. Свинцовые минералы обычно ассоциируются с цинковыми минералами, причем существует лишь немного мест, где минералы одной группы встречаются без другой. Большая часть свинца при первой выплавке из руды содержит большее или меньшее количество серебра, иногда настолько значительное, что свинцовую руду выгоднее перерабатывать ради серебра, чем ради самого свинца. Свинец используется для изготовления труб, желобов, пуль и т. д., а в форме своих оксидов — в производстве красок и стекла. Восемьдесят три части свинца и 17 частей сурьмы составляют типографский сплав. Свинец и олово образуют при сплавлении припой. Свинец и олово с небольшими количествами меди, цинка и сурьмы составляют пьютер (британский металл). Соединенные Штаты производят около 20% мировой добычи этого металла. Галенит PbS Табл. 17 свинцовый блеск Встречается в кубах или раскалывающихся массах; твердость 2,5; удельный вес 7,5; цвет свинцово-серый; черта (цвет порошка) свинцово-серая; блеск металлический; непрозрачный. Хотя существует довольно много свинцово-серых минералов, галенит легко идентифицировать по его спайности, которая является совершенной в трех направлениях, параллельных граням куба. Даже умеренный удар молотка раскалывает массу галенита на мелкие кубические кусочки. Кристаллы часто имеют углы, срезанные гранями октаэдра, а иногда ребра скошены гранями додекаэдра. Нередко встречаются кристаллы крупного размера, размером в несколько дюймов в поперечнике. Если галенит содержит от 1 до 2% висмута в качестве примеси, спайность, как это ни странно, меняется на октаэдрическую, но это редкое явление. Галенит может встречаться как первичный минерал в жилах, связанных с магматическими интрузиями, или в виде нерегулярных масс в метаморфических горных породах; но чаще он обнаруживается в виде нерегулярных масс в известняках, где известняк был растворен, а образовавшиеся таким образом полости заполнены вторичными отложениями галенита. Он также встречается на контакте между магматическими породами и вмещающей породой, каковой бы она ни была. Иногда он обнаруживается в остаточных глинах. Среди наиболее важных месторождений свинца выделяются район Кер-д’Ален в штате Айдахо, где добывается галенит с высоким содержанием серебра; район Лидвилл в штате Колорадо, где свинец, серебро и золото встречаются вместе в жилах; район Джоплин в штате Миссури, где руды свинца и цинка залегают вместе в виде нерегулярных масс в известняках; а также аналогичный по характеру район в штате Висконсин. В местах своего нахождения галенит обычно ассоциируется со сфалеритом, аргентитом, халькопиритом, пиритом и кальцитом. Он встречается в каждом штате. Церуссит PbCO₃ Табл. 18 белая свинцовая руда Встречается в волокнистых или плотных массах, либо в ромбических кристаллах, обычно на галените; твердость 3,5; удельный вес 6,5; бесцветный; черта (цвет порошка) белая; блеск алмазный; прозрачный по тонким краям. Хотя кристаллы этого минерала имитируют гексагональные, фактически они являются ромбическими, причем простой формой является октаэдра с двумя скошенными ребрами, образующий двойные шестигранные пирамиды (см. табл. 18 А). Обычно присутствуют грани призмы. Широко распространено двойникование — как простого контактного типа, показанного на пластине 18 Б, так и такого типа, при котором три кристалла проросли друг через друга, образуя шестилучевой кристалл. Значительный вес и тот факт, что он вскипает в кислоте, служат для идентификации церуссита. В чистом виде он бесцветен, но примеси придают ему белый, серый или серовато-черный цвет, а иногда он имеет синеватый или зеленоватый оттенок. Он обычно встречается везде, где обнаруживается галенит, в качестве вторичного минерала, происходящего из галенита. В этой стране он не используется в качестве руды, поскольку, как в районе Лидвилл, жилы, содержащие церуссит у поверхности, на умеренных глубинах сменяются, и галенит занимает место церуссита. Он встречается вдоль всех Аппалачских гор и во всех штатах Кордильер. Особенно прекрасные образцы получены из района Кер-д’Ален в штате Айдахо. Англезит PbSO₄ Табл. 18 Встречается в зернах и массах или в таблитчатых и призматических ромбических кристаллах; твердость 3; удельный вес 6,3; бесцветный; блеск алмазный; прозрачный по тонким краям. Характерны два способа нахождения: один — в полостях в галенитом, другой — в виде концентрических слоев вокруг ядра галенита. В первом случае развиваются прекрасные кристаллы, во втором минерал представлен в виде масс. Кристаллы похожи на кристаллы барита, но растворимы в азотной кислоте, в то время как барит нерастворим. Иногда кристаллы имеют призматическую форму с гранями пирамид вместо таблитчатой. Он встречается в свинцовых рудниках в ассоциации с галенитом и в нашей стране не используется как руда на свинец, однако в Мексике и Австралии он достаточно распространен, чтобы добываться в качестве руды. Подвергаясь воздействию воды, содержащей углекислый газ (а большинство поверхностных вод содержат его в некотором количестве), он легко превращается в церуссит. Он обнаруживается в штатах Миссури, Висконсин, Канзас, Колорадо и в Мексике. Пироморфит Pb₅Cl(PO₄)₃ Табл. 17 зеленая свинцовая руда Встречается в виде мелких бочонковидных гексагональных кристаллов, а также в волокнистых или землистых массах; твердость 3,5; удельный вес 7; цвет от зеленого до коричневого; блеск смолистый; полупрозрачный по тонким краям. Пироморфит встречается в верхних горизонтах свинцовых рудников и образуется при разложении галенита. Его зеленый цвет (иногда переходящий в коричневый), значительный вес и смолистый блеск служат для отличия этого минерала. Форма кристаллов представляет собой простой гексагональный призму с усеченными концами. Он обнаруживается в Фениксвилле (штат Пенсильвания), Миссури, Висконсине, Колорадо, Нью-Мексико и т. д. Группа цинка Цинк и медь составляли латунь раннего периода Древнего Рима; но даже тогда цинк не был известен как отдельный металл, а латунь получали путем выплавки пород, в которых встречались как цинк, так и медь, причем цинк никогда не выделялся в чистом виде вплоть до гораздо более позднего времени. Некоторое время в позднеримский период он, по-видимому, получался отдельно, но тогда и на протяжении всего Средневековья цинк и висмут путали. Наша самая ранняя запись о выплавке цинка в том виде, в каком мы знаем его сегодня, относится примерно к 1730 году в Англии. В те более ранние дни продукт — цинк, висмут или оба вместе — был известен как «шпетер», и это название закрепилось за цинком в горнодобывающих и коммерческих кругах, так что сегодня, если кто-то ищет котировки в газете, он часто находит цинк под рубрикой шпетера. Цинк, подобно свинцу, рассеян в небольших количествах во всех магматических горных породах. Местами он сегрегирован в трещинах или жилах, отходящих от магматических пород, по контакту между магматическими породами и осадочными или метаморфическими породами, в известняках, где образовались полости растворения, впоследствии заполненные цинковыми минералами, а также в виде остатка при выветривании известняков. Во всех этих местах он тесно ассоциируется со свинцом. Сульфид, сфалерит, является первичным минералом, а остальные минералы, такие как цинкит, смитсонит, каламин, виллемит, франклинит и др., являются вторичными, возникающими в результате изменения исходного сфалерита. В связи с цинковыми минералами район Франклин-Фернас в штате Нью-Джерси представляет особый интерес, поскольку в этом месте обнаружены два крупных метаморфизованных месторождения, содержащих широкий спектр цинковых минералов, несколько из которых не встречаются больше нигде. Цинк мягок и ковок, но обладает лишь слабой пластичностью и небольшим сопротивлением на разрыв. Он образует сплавы с несколькими металлами и в таком виде наиболее полезен сегодня: три части меди и одна часть цинка составляют латунь; четыре или более частей меди и одна часть цинка составляют «сусальное золото»; медь и цинк (чуть больше цинка, чем меди) составляют «белый металл»; три части меди, одна часть цинка и одна часть никеля составляют нейзильбер и т. д. Цинк также используется в больших количествах для оцинкования железа, причем листы железа погружаются в расплавленный цинк и таким образом покрываются тонким слоем. Он также применяется в батареях и самых разнообразных отраслях химической промышленности. Сфалерит ZnS Табл. 19 и 20 цинк-обманка, блекло-свинцовая руда Встречается в зернах, в волокнистых или слоистых массах или в кубических кристаллах; твердость 3,5; удельный вес 4; цвет от желто-коричневого до почти черного; черта (цвет порошка) от светло-желтого до коричневатого; блеск от смолистого до алмазного; полупрозрачный по тонким краям. В виде кристаллов сфалерит чаще всего встречается либо в додекаэдрах, либо в тетраэдрах (гемиэдрические формы кубического октаэдра). Спайность довольно хорошая и параллельна граням додекаэдра. Трудность обычно заключается в том, чтобы получить достаточно крупные кристаллические массы для четкого наблюдения этой спайности, но при исследовании углов между гранями осколков спайности обнаруживается, что они такие же, как у додекаэдра. Когда минерал чист, он имеет цвет смолы, но иногда он бывает красноватым или красно-коричневым, и тогда его называют «рубиновым цинком», а чаще он темно-коричневый из-за присутствия железа в качестве примеси. Это то, что горняки называют «блеклой рудой» (black-jack). Присутствие железа также обычно делает черту более темной. Твердость, черта и спайность обычно позволяют легко определить этот минерал. Сфалерит является первичной рудой цинка и обычно встречается в трещинах и жилах, отходящих от масс магматических горных пород, или вдоль поверхности контакта, где магматические породы, такие как гранит или лавы, соприкасаются с такими метаморфическими породами, как гнейсы, сланцы или кристаллические известняки. Однако в районе Джоплин (штат Миссури) сфалерит носит вторичный характер: он был собран водами, циркулирующими в известняках, и отложен в них в виде нерегулярных карманов. Этот джоплинский район произвел больше цинка, чем любой другой в мире. Соединенные Штаты ежегодно производят около 25% мировой добычи этого металла. Сфалерит всегда ассоциируется с галенитом, и в нем весьма вероятно присутствие таких минералов, как аргентит, пирит, халькопирит, флюорит, кварц, кальцит и барит. Он обнаруживается практически в каждом штате, особенно в трещинах и жилах, и реже в полостях в известняках. Цинкит ZnO Табл. 19 и 20 красная цинковая руда Обычно встречается в виде сплошных масс, но может обнаруживаться и в кристаллах; твердость 4; удельный вес 5,6; цвет глубокий красный; черта (цвет порошка) оранжевая; блеск субалмазный; полупрозрачный по тонким краям. В виде кристаллов цинкит образует гексагональные призмы с гексагональными пирамидами на концах. Это довольно редко, большая часть цинкита встречается в сплошной массе. Спайность параллельна граням призмы и совершенная. Глубокий красный цвет и оранжевая черта совершенно характерны. Этот минерал настолько обычен во Франклин-Фернасе (штат Нью-Джерси), что является важной рудой, но крайне редко встречается в других местах. Этот район, как упоминалось ранее, является особым для цинковых минералов. Цинковые залежи находятся в метаморфизованном известняке, в который внедрены многочисленные дайки гранита. Вероятно, цинк изначально присутствовал в пласте известняка в виде смитсонита, каламина и других вторичных минералов цинка. При внедрении горячего гранита смитсонит (карбонат) вполне мог измениться в оксид — цинкит; в то время как каламин (водный силикат) превратился в простой силикат — виллемит. Виллемит ZnSiO₄ Табл. 20 Встречается в массах или кристаллах; твердость 5,5; удельный вес 4,1; цвет бледно-желтый в чистом виде; блеск смолистый; полупрозрачный по тонким краям. Виллемит — еще один из минералов, которые отчетливо характерны для Франклин-Фернаса и очень редко встречаются в других местах. Он настолько распространен там, что является одной из главных руд, и в основном встречается в виде нерегулярных масс, но также обнаруживается в кристаллах. Это гексагональные призмы с трехгранной (ромбоэдрической) пирамидой на концах. Цвет в чистом виде беловатый или зеленовато-желтый, но при наличии небольших количеств примесей он может быть телесно-красным, серовато-белым или желтовато-коричневым. В виде кристаллов он легко определяется; но в сплошной массе он похож на каламин и может быть отличен только путем помещения кусочка минерала в запаянную трубку и его нагревания, при этом каламин выделяет водяной пар, а виллемит — нет. Этот минерал является одним из продуктов метаморфического изменения и происходит из каламина, когда последний теряет свою кристаллизационную воду. Он распространен во Франклин-Фернасе (штат Нью-Джерси), а также изредка встречается в других местах, например в Салиде (штат Колорадо) и в округе Сокорро (штат Нью-Мексико). Каламин Zn₂(OH)₂·SiO₃ Встречается в виде кристаллических корок в полостях или в почковидных или сталактитовых массах; твердость 5; удельный вес 3,4; от бесцветного до белого; блеск стеклянный. В некристаллических массах каламин напоминает как смитсонит, так и виллемит. От смитсонита его легко отличить по тому факту, что в азотной кислоте смитсонит вскипает, а каламин — нет. От виллемита его отличить труднее, но можно поместить кусочек в запаянную трубку и нагреть. Если это каламин, выделится водяной пар, если виллемит — ничего не происходит. Когда каламин встречается в кристаллах, они имеют ромбическую сингонию и в основном таблитчатую форму, причем кристаллы отличаются тем, что два их конца завершаются по-разному. Как этот минерал, так и смитсонит являются вторичными минералами и обычно встречаются вместе, когда цинк обнаруживается в известняках. Он распространен во Франклин-Фернасе и Стерлинг-Хилл (штат Нью-Джерси), а также встречается в Фениксвилле (штат Пенсильвания), округе Уайт (штат Виргиния) и Грэнби (штат Миссури). Смитсонит ZnCO₃ Табл. 21 сухая кость Обычно встречается в виде натечных корок, зерен, землистых или плотных масс, а также в кристаллах; твердость 5; удельный вес 4,4; цвет белый, желтый, зеленоватый или голубоватый; черта (цвет порошка) белая; блеск стеклянный; прозрачный по тонким краям. В чистом виде этот минерал бесцветен, но в природных условиях он обычно белый или имеет оттенок какого-либо цвета: желтого, зеленого или синего, но во всех случаях его черта белая. Кристаллы представляют собой ромбоэдры, часто со скошенными ребрами или срезанными другими гранями углами. Он напоминает каламин и виллемит, но легко отличается от любого из них с помощью кислотной пробы, так как смитсонит вскипает при попадании на него кислоты. После сфалерита смитсонит является наиболее распространенным из цинковых минералов. Это вторичный минерал, образующийся в результате воздействия насыщенных известью вод на сфалерит, и поэтому его следует ожидать там, где цинковые минералы встречаются в известняковой области. В районе Висконсин — Иллинойс — Айова он служит второстепенной рудой цинка и здесь называется «сухой костью». Он также встречается в районах Миссури и Арканзаса, а в Европе является важной цинковой рудой. Франклинит (ZnMn)Fe₂O₄ Табл. 21 Встречается в плотных зернах или массах и в кубических октаэдрах; твердость 6; удельный вес 5; цвет черный; черта (цвет порошка) красновато-коричневая; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Это минерал, характерный для района Франклин-Фернас, от которого он и получил свое название. Он похож на магнетит, но его красновато-коричневая черта и отсутствие магнитных свойств позволяют отличить его. Когда он встречается в октаэдрах, ребра сглажены, в то время как у магнетита они острые. Это сложный и переменный оксид цинка, железа и марганца, возникший в результате метаморфизма пластов, в которых он залегал, и изначально представлявший собой, вероятно, совсем другое вещество. Группа марганца Хотя марганец был известен в минерале пиролюзите с давних времен, тогда считалось, что это магнетит или магнитный железняк. Лишь в 1774 году он был выделен и признан отдельным элементом. Марганец является одним из второстепенных элементов в земной коре, составляя менее 0,07 процента, но в качестве сплава с другими металлами, особенно с железом, он приобрел для человека немаловажное значение. Он используется главным образом с железом: 20% марганца образуют сплав зеркальный чугун (шпигель), комбинацию, которая встречается в природе в Германии, а от 20% до 80% образуют ферромарганец. Эти сплавы пользуются большим спросом, поскольку они дают особо прочную сталь, необходимую в производстве боеприпасов. Источниками марганца являются оксидные руды — манганит, пиролюзит и псиломелан, которые образовались как вторичные минералы в результате выветривания силикатов, содержащих марганец. Они распространены достаточно широко, но на территории Соединенных Штатов месторождения невелики, и это один из элементов, по которым наша страна не является самообеспеченной. Крупнейшим производителем марганца является Россия; однако она потребляет почти всю свою добычу внутри страны, и наше снабжение обеспечивается следующими крупнейшими производителями — Индией, Южно-Африканским Союзом и Золотым Берегом. Сдвиг в торговле можно ожидать, когда недавно открытое в Бразилии рудное тело в Мату-Гросу будет выведено на полную мощность. Помимо использования в качестве сплава, марганец применяется в производстве красок и красителей, для осветления стекла и для некоторых типов электрических батарей. Пиролюзит MnO₂ Встречается в землистых или волокнистых массах; твердость 1-2; удельный вес 4,8; цвет черный; черта (цвет порошка) черная; блеск матовый; непрозрачный. Пиролюзит встречается в мягких массах и натечных корках, обычно оставляя пачкающий след на пальцах. Иногда кажется, что он находится в кристаллах, но это псевдоморфозы, имеющие форму манганита, из которого пиролюзит образовался в результате удаления воды из манганита. Часто пироморфит (так в тексте источника, прим. перев.) и манганит обнаруживаются вместе, и в некоторых случаях внешняя часть массы или кристалла является пиролюзитом, в то время как центр все еще представляет собой манганит. Псиломелан — это другой оксид марганца с водой, который может выглядеть очень похоже на пиролюзит, но и манганит, и псиломелан обладают гораздо большей твердостью, чем пиролюзит. Если возникают трудности с определением пиролюзита, его можно поместить в запаянную трубку и нагреть. Тепло не окажет на него влияния, в то время как в тех же условиях и манганит, и псиломелан выделяют водяной пар. Пиролюзит обычно встречается в виде черных полос или карманов в остаточных глинах, которые образовались в результате разложения известняков. Он также может встречаться в дендритовых формах в пластах и трещинах (см. манганит). Он обнаруживается в Вермонте, Массачусетсе, Виргинии, Арканзасе, Колорадо, Калифорнии и т. д. Псиломелан MnO₂·H₂O Встречается в компактных почковидных или сталактитовых массах; твердость 5-6; удельный вес 4,2; цвет черный; черта (цвет порошка) коричневато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Псиломелан очень похож на пиролюзит и часто встречается вместе с ним. Он отличается большей твердостью и тем фактом, что при нагревании в запаянной трубке выделяет водяной пар. От манганита его отличить легче, так как он никогда не встречается в кристаллах, в то время как манганит обычно кристаллический. Этот минерал и пиролюзит являются главными рудами марганца. Вад — это нечистая разновидность псиломелана, содержащая примесь оксида железа к оксиду марганца, обычно лимонита; или примесь может представлять собой оксид меди, кобальта, лития или бария. Псиломелан встречается в Брандоне (штат Визмонт, прим. перев. — в тексте Vermont), в Арканзасе, Колорадо, Калифорнии и т. д. Манганит Mn₂O₃·H₂O Табл. 22 Встречается в призматических кристаллах или в шестоватых или волокнистых массах; твердость 4; удельный вес 4,4; цвет стально-серый; черта (цвет порошка) красновато-черная; блеск субметаллический; непрозрачный по тонким краям. Эту форму принимает оксид марганца при кристаллизации в присутствии влаги, и пиролюзит часто превращается в манганит при воздействии влаги. Кристаллы представляют собой ромбические призмы с исчерченными гранями и усеченными концами. Эти призмы обычно встречаются пучками и придают минералу волокнистый вид. Манганит несложно идентифицировать: штриховчатость на кристаллах и черта весьма характерны. В пластах и крошечных трещинах этот минерал, а часто и пиролюзит, растет ветвящимся образом, напоминая древовидные или «мохоподобные» массы. Это называется дендритовым образованием, а разрастания марганцевых минералов называются дендритами. Одно из самых любопытных явлений такого рода наблюдается, когда «моховидный» рост заключен внутри халцедона, образуя так называемый моховой агат. Эти моховые агаты широко распространены в Скалистых горах и часто обрабатываются в качестве полудрагоценных камней. Самые прекрасные из них происходят однако из Индии и Китая. Манганит встречается в районе Верхнего озера, в Колорадо и т. д. Родохрозит MnCO₃ Встречается в компактных раскалывающихся массах; твердость 4; удельный вес 3,5; цвет от розового до темно-красного; черта (цвет порошка) белая; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Он обычно встречается в виде розовых или красных масс, которые легко раскалываются параллельно граням ромбоэдра. Когда он обнаруживается в кристаллах, которые редки, они также представляют собой ромбоэдры. Он обычно встречается в жилах в качестве нерудного минерала с рудами меди, серебра или цинка. Его красивый цвет и тот факт, что он вскипает в кислоте, служат для отличия этого минерала. Он обнаруживается в Бранчвилле (штат Коннектикут), во Франклин-Фернасе (штат Нью-Джерси) и в жилах с серебром в Колорадо, Неваде и Монтане. Группа алюминия Хотя алюминий является одним из самых распространенных металлов, составляя около 8% земной коры, его связь с другими элементами настолько прочна, что методы получения чистого металла были найдены только недавно. Впервые он был выделен в 1846 году, но вплоть до 1890 года извлечение алюминия было столь дорогостоящим, что его нельзя было широко использовать. Примерно в то время для его извлечения стали применять электрические процессы, и с тех пор цена неуклонно падала, пока теперь она не составила менее 0,20 долл. за фунт. Он очень ковок и пластичен и обладает высоким сопротивлением на разрыв. Под воздействием воздуха, воды или обычных газов он не тускнеет; кроме того, он очень легкий — равный объем весит примерно треть от веса железа. Сочетание легкости и прочности, а также тот факт, что он является хорошим проводником электричества, сделали его пригодным для самого широкого спектра применений, таких как электрические аппараты, точные приборы, лодки, аэропланы и домашняя утварь. Он является важнейшим компонентом всех основных горных пород, за исключением песчаника и известняка, и в большей или меньшей степени входит в состав множества минералов. Хотя он присутствует в глинах, сланцах, аргиллитах, полевых шпатах и слюдах, успешное извлечение его осуществляется только из бокситов. Помимо небольшого числа простых соединений алюминия, сгруппированных здесь, он также принимает участие в создании большой серии минералов, называемых силикатами, которые рассматриваются чуть дальше в этой книге. Он образует сплавы с другими металлами, особенно с медью. Соединение меди и небольшого количества алюминия дает алюминиевую бронзу, которая выглядит как золото и используется для цепочек для часов, карандашей и т. д., а также для антифрикционных подшипников тяжелых машин. Небольшое количество, добавленное в сталь, предотвращает появление воздушных раковин и трещин при литье. Корунд Al₂O₃ Табл. 23 Встречается в раскалывающихся массах или в гексагональных кристаллах; твердость 9; удельный вес 4; бесцветный, красный, желтый, синий или серый; блеск от стеклянного до алмазного; полупрозрачный или прозрачный по тонким краям. Корунд легко узнается по своей твердости, уступающей только твердости алмаза. Кристаллы могут представлять собой простые шестигранные призмы, гексагональные пирамиды или комбинации того и другого. Спайность обычно описывается как отдельность, поскольку она отнюдь не совершенна, но когда она различима, она параллельна граням ромбоэдра, и осколки спайности могут казаться почти кубическими. Будучи в чистых и безупречных кристаллах, этот минерал является одним из самых высоко ценимых драгоценных камней. Прозрачный и бесцветный, он известен как «восточный белый сапфир»; при наличии синеватого оттенка — как сапфир; при желтой окраске — как «восточный топаз»; при зеленой — как «восточный изумруд»; при пурпурной — как «восточный аметист», а при красной — как рубин. Сапфиры варьируются от бесцветных до глубокого синего цвета, причем ценность зависит от оттенка синеватого цвета и возрастает по мере углубления цвета. Восточный топаз можно легко спутать с настоящим топазом, который является гораздо более распространенным и менее ценным драгоценным камнем, но его можно отличить по твердости, так как топаз имеет твердость всего 8. Название изумруд применяется к нескольким зеленым драгоценным камням, главным образом к бериллу, который не столь тверд и является настоящим изумрудом. Восточные изумруды имеют ценность примерно такую же, как алмазы. Рубины чистой и глубокой окраски являются самыми редкими из всех драгоценных камней, их стоимость примерно в три раза выше стоимости алмазов равного размера. Наиболее востребованным оттенком является так называемый «голубиная кровь», и ценность камня такого рода почти зависит от прихоти покупателя. Лучшие рубины происходят из гранитов или метаморфизованных известняков в Бирме; лучшие сапфиры — из Цейлона, хотя оба они, а также некоторые другие корунды ювелирного качества были найдены в Северной Каролине и Монтане. Вокруг этих камней, которые столь долго использовались индусами, персами, евреями, египтянами и христианами, соткано изобилие преданий. Сапфир был камнем Сатурна и талисманом для привлечения Божественного благоволения. Там, где предание считает сапфиром камень, на котором были написаны десять заповедей, вероятно, на самом деле имелся в виду ляпис-лазурь, как это имеет место и тогда, когда сапфиры упоминаются в качестве строительных камней для небесных врат. Рубин в древних преданиях называется «владыкой камней», «драгоценным камнем из драгоценных камней» и т. д., и он так защищал своего владельца, что тот был в безопасности от увечий в мирное или военное время. Когда корунд окрашен в коричневый цвет примесями железа, он называется корундом, а когда в черный из-за больших количеств железа — наждаком. Эти разновидности являются далеко не самой распространенной формой залегания корунда, и при измельчении в более мелкий или более крупный порошок они образуют коммерческий наждак. Наждак обычно обнаруживается в песках, образуя так называемые «черные пески», где он накопился в результате выветривания до мелких кусочков корундсодержащих горных пород. В какой-либо из своих форм корунд встречается в Массачусетсе, Коннектикуте, Нью-Йорке, Нью-Джерси и вдоль всех Аппалачских гор, а также в Колорадо, Монтане, Калифорнии и т. д. Боксит Al₂O₃·2H₂O Встречается в зернах, оолитовых или глиноподобных массах; твердость 1-3; удельный вес 2,5; цвет от белого до желтовато-белого или красновато-коричневого. Боксит никогда не встречается в кристаллах, а обычно представлен в виде землистых масс, возникших в результате разложения гранитных или вулканических пород в условиях присутствия горячих щелочных вод. Это объяснение, по-видимому, особенно применимо к месторождениям во Франции, которые первоначально были главным источником боксита, и может быть применимо к месторождениям в Джорджии и Алабаме. Однако некоторые другие месторождения, судя по всему, не имели доступа к горячим водам, и залежи выглядят скорее как результат простого разложения подстилающих пород щелочными водами. Во многих случаях боксит напоминает лимонит тем, что представляет собой смесь двух или более оксидов алюминия с кристаллизационной водой, таких как Al₂O₃·H₂O, Al₂O₃·2H₂O и Al₂O₃·3H₂O. Это особенно справедливо в отношении боксита, который образовался в результате разложения горных пород поверхностными водами. Боксит является рудой, из которой получают алюминий. Месторождения невелики, но Соединенные Штаты имеют свою долю среди них. Он обнаруживается в Алабаме, Арканзасе, Джорджии, Миссури, Теннесси и Калифорнии. Криолит Na₃AlF₆ Ледяной камень Встречается в псевдокубических кристаллах или массивный; твердость 2,5; удельный вес 3; цвет белый; блеск стеклянный; прозрачный по тонким краям. Криолит — относительно мягкий минерал, бесцветный или белоснежный; по этой причине, а отчасти также потому, что он поступает главным образом из Гренландии, его называют «ледяным камнем». Он фактически моноклинный, но наклон оси c настолько невелик, что без тщательного исследования кристаллы кажутся кубическими. Примерно до 1900 года из Западной Гренландии отправлялись огромные количества этого минерала, и из них извлекался металл алюминий. Когда был открыт боксит, оказалось значительно дешевле производить алюминий из этого минерала, и теперь криолит больше не ищут. Помимо месторождений в Гренландии, некоторое количество криолита находится в штате Колорадо, близ Пайкс-Пика. Группа мышьяка Металл мышьяк имеет темно-стально-серый цвет при свежей поверхности, но он быстро тускнеет. Он очень хрупок и легко измельчается в порошок под молотком, и его единственное применение в качестве металла — для сплава со свинцом при изготовлении дроби. Его соединения находят более широкое применение. Белый порошок, называемый «мышьяком», представляет собой арсенистую кислоту и используется главным образом для изготовления ядов, которые, к счастью, легко обнаруживаются в тканях животных. Арсенат меди (зелень Шееле) — это пигмент, используемый в производстве зеленой краски и ранее применявшихся зеленых обоев. Соединение арсенистой кислоты, оксида меди и уксусной кислоты представляет собой хорошо известную парижскую зелень, столь широко используемую в качестве инсектицида. Помимо этих применений, мышьяк служит для множества других целей, например в производстве стекла и эмали, бальзамирующих жидкостей и различных лекарств. Любопытно, что мышьяк играет двойную роль, выступая частью времени как металл, как в двух следующих минералах, и частью времени как неметалл, как в кобальтине, никколите и т. д. Арсенопирит FeAsS Табл. 24 Встречается в хорошо сформированных кристаллах, зернах или массах; твердость 5,5; удельный вес 6; цвет серебристо-белый; черта (цвет порошка) черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Кристаллы обычно представляют собой короткие призмы ромбической сингонии, причем оба конца завершаются низкой крышей. Хотя цвет обычно описывается как серебристо-белый, в нем всегда присутствует латунный оттенок. Своим внешним видом он очень напоминает кобальтин и смальтин, но его можно легко отличить от обоих, поместив кусочек в азотную кислоту. Арсенопирит существенно не изменит цвет жидкости, в то время как два других окрашивают ее в розово-красный цвет, и все они выделяют запах серы. Иногда он похож на марказит, но тот более желтый и имеет волокнистую структуру, не встречающуюся у арсенопирита. Он встречается в жилах или в метаморфических горных породах в ассоциации с аргентитом, галенитом, сфалеритом, халькопиритом и пиритом. Он определенно является минералом, образованным путем отложения из горячих паров или горячей воды, поднимающейся либо из лав, либо в процессе метаморфизма. Он обнаруживается в Нью-Гэмпшире, Вермонте, Массачусетсе, Коннектикуте, Нью-Йорке, Нью-Джерси, Калифорнии и т. д. Реульгар AsS Табл. 24 Встречается в виде натечных корок или рассеянных зерен; твердость от 1,5 до 2; удельный вес 3,5; цвет оранжевый; черта (цвет порошка) оранжевая; блеск смолистый; непрозрачный по тонким краям. Кристаллы очень редки, но если они обнаруживаются, то представляют собой короткие моноклинные призмы. Цвет кирпично-красный, сменяющийся оранжевым сразу по выходе на воздух. Это и черта совершенно характерны. Это минерал, ассоциированный с горячими парами или горячими водами, и он встречается около вулканов в виде отложений горячих вод гейзеров в бассейне Норрис в Йеллоустонском национальном парке, а также в жилах в ассоциации с баритом, антимонитом, кварцем и т. д., как в Массачусетсе, Юте, Калифорнии и т. д. Аурипигмент As₂S₃ Встречается в виде натечных корок или порошковатых масс; твердость от 1 до 2; удельный вес 3,5; цвет лимонно-желтый; черта (цвет порошка) желтая; блеск смолистый. Этот минерал очень похож на реульгар по своим физическим свойствам и обычно встречается вместе с ним. Он придает лимонно-желтый цвет бассейнам вокруг горячих источников, как в Йеллоустонском национальном парке, и вокруг вулканов. Он также встречается в жилах с реульгаром. Молибден Молибден — редкий металл серебристо-белого цвета, хрупкий и очень трудноплавкий. Он используется главным образом в качестве легирующей добавки к стали для получения определенных марок инструментальной стали. Самые большие запасы в мире добываются в Клаймаксе (штат Колорадо), где главным рудным минералом является молибденит. Молибденит MoS₂ Встречается в чешуйках или чешуйчатых массах, изредка в таблитчатых гексагональных кристаллах; твердость 1,5; удельный вес 4,7; цвет свинцово-серый; черта (цвет порошка) синевато-серая; блеск металлический; непрозрачный. Этот минерал является главным источником металла молибдена. Его чрезвычайная мягкость и жирность на ощупь сразу отличают его от любого другого минерала, кроме графита, который обладает почти теми же свойствами, но его чешуйчатый характер и более синеватый оттенок в черте и цвете позволяют различить их. Он встречается в гранитах, гнейсах и метаморфических горных породах в Колорадо, Нью-Мексико, Мэне, Коннектикуте, Нью-Гэмпшире, Нью-Йорке, Пенсильвании и т. д. Сурьма Сурьма — еще один твердый, хрупкий металл голубовато-белого цвета. На воздухе при обычных температурах он не тускнеет; это свойство в сочетании с твердостью делает его полезным для таких сплавов, как британский металл, типографский сплав и пьютер. Лишь один из его минералов, антимонит, достаточно распространен для упоминания. Антимонит Sb₂S₃ Табл. 25 серая сурьма Встречается в призматических или игольчатых кристаллах; твердость 2; удельный вес 4,5; цвет свинцово-серый; черта (цвет порошка) свинцово-серая; блеск металлический; непрозрачный. Кристаллы антимонита имеют ромбическую сингонию и обычно удлиненные, с исчерченными гранями и низкими пирамидами на концах. Иногда длинные кристаллы изогнуты или даже скручены. Имеется хорошо развитая спайность, параллельная грани b на рисунке. Хотя цвет похож на цвет галенита, форма и спайность настолько различны, что антимонит легко определяется. Древние использовали антимонит для подкрашивания бровей, теперь же он является источником металла сурьмы. Венгрия и Япония славятся своими прекрасными крупными кристаллами; однако кристаллы умеренных размеров можно найти и в нашей стране. Он встречается в жилах вместе с пиритом, галенитом, киноварью и реульгаром, причем кварц, кальцит или барит выступают в роли нерудных минералов. Антимонит был обнаружен в Арканзасе, Калифорнии, Неваде и Юте. Группа никеля Никель как металл имеет серебристо-белый цвет, довольно тверд и не тускнеет при воздействии воздуха. В чистом виде он ковок и вполне пластичен. Он весьма полезен для гальванического покрытия других металлов с целью защиты их поверхностей. Будучи сплавлен со сталью, он дает продукт чрезвычайной твердости. Медь, цинк и никель составляют хорошо известный нейзильбер. У никеля довольно широкий круг минералов, но они не встречаются в Соединенных Штатах в каком-либо изобилии, поэтому большую часть никеля нам приходится импортировать. В прежние времена Новая Каледония обеспечивала бо́льшую часть мировых поставок, но в последнее время, после обнаружения крупных месторождений никеля близ Садбери в Канаде, этот район не только превзошел Новую Каледонию, но и производит четыре пятых мирового объема. В нашей стране встречается всего два сколько-нибудь распространенных минерала никеля. Никкелин NiAs Табл. 25 медный никель Встречается в массах; твердость 5,5; удельный вес 7,4; цвет бледно-медно-желтый; черта (цвет порошка) блекло-буровато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Никкелин крайне редко образует кристаллы, но если они появляются, то имеют гексагональную форму. Этот минерал немного похож на смальтин, но в случае сомнений в определении растворите кусочек в азотной кислоте, и если это никкелин, он окрасит раствор в зеленый цвет. Никкелин обычно ассоциируется с медными и серебряными рудами, а в нашей стране был обнаружен в Чатэме (шт. Коннектикут) и Силвер-Клифф (шт. Колорадо). Он может встречаться в ассоциации с пентландитом, сульфидом железа и никеля, который похож по внешнему виду, но менее тверд и залегает в виде мелких зерен по всему объему темных лав. Однако частицы пентландита настолько малы, что их редко удается заметить; тем не менее в Садбери (Канада) это главная никелевая руда. Миллерит NiS волосистый колчедан Встречается в игольчатых или волокнистых кристаллах; твердость 3,5; удельный вес 5,5; цвет латунно-желтый; черта (цвет порошка) зеленовато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Волокнистые кристаллы миллерита относятся к ромбической системе. Цвет и черта напоминают пирит, но кристаллы длинные и тонкие, тогда как пирит встречается в виде кубов, октаэдров и т. д. Если есть какие-либо сомнения в принадлежности этой формы, поместите кусочек в азотную кислоту, и если это миллерит, он окрасит кислоту в зеленый цвет. Он может залегать в жилах в ассоциации с минералами кобальта и серебра либо в качестве вторичного минерала, как на руднике Гэп в Пенсильвании, или в пустотах в осадочных горных породах. В последнем случае он обычно представляет собой игольчатые кристаллы, прорастающие сквозь кристаллы кальцита, как в Сент-Луисе (шт. Миссури), Кеокуке (шт. Айова) и Антверпене (шт. Нью-Йорк). Кобальтовая группа Как металл кобальт тверд, хрупок и имеет сероватый цвет с красноватым оттенком. Он не был признан отдельным элементом до 1735 года и даже сегодня остается одним из второстепенных металлов. Кобальт, хром и небольшое количество вольфрама образуют сплав стеллит, который нашел широкое применение в изготовлении высокоскоростных инструментов. Оксид кобальта (CoO) представляет собой «смальту», используемую для придания синего цвета фарфору, гончарным изделиям, стеклу, плитке и т. д. Невидимые чернила изготавливаются путем разведения хлорида кобальта в большом количестве воды. Этот раствор имеет слабый розовый цвет и практически невидим на бумаге, но при нагревании он теряет воду, приобретает синий цвет и становится совершенно видимым. Кобальт — еще один из металлов, которыми Соединенные Штаты не обеспечены в достаточной мере. Швеция, Норвегия и Индия были главными источниками поставок, пока кобальт не был обнаружен близ города Кобальт в Онтарио (Канада), и теперь этот район обеспечивает 90% мировых поставок. Кобальтин CoAsS Табл. 26 кобальтовый блеск Обычно кристаллический в виде кубов, пиритоэдров или октаэдров; твердость 5,5; удельный вес 6,1; цвет красноватый серебристо-белый; черта (цвет порошка) серовато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. По цвету кобальтин может сильно напоминать арсенопирит, особенно если красноватый оттенок выражен слабо; в этом случае минерал можно точно определить, поместив кусочек в азотную кислоту. Если это кобальтин, раствор окрасится в розово-красный цвет, если арсенопирит — изменения цвета не произойдет. Формы кристаллов те же, что и у пирита, но цвет позволяет легко отличить кобальтин от пирита. Этот розовый цвет неизменно присутствует в кобальтовых минералах или вокруг них и иногда называется «кобальтовым цветом» (или «кобальтовыми цветами»). Он представляет собой водный арсенат-оксид кобальта (Co₃As₂O₈·8H₂O), который образуется в результате воздействия воздуха и влаги на кобальтовые и мышьяковые минералы. Именно этот розовый цвет виден на иллюстрациях кобальтина и смальтина. В Швеции, Норвегии и Индии это главная руда на кобальт, тогда как в Соединенных Штатах он довольно редок, однако встречается в Орегоне и в Кобальте (Канада). Смальтин (CoNi)As₂ Табл. 26 серый кобальтовый колчедан Обычно встречается в массах; твердость 5,5; удельный вес 6,2; цвет оловянно-белый до стально-серого; черта (цвет порошка) серовато-черная; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Будучи очень похожим на кобальтин, смальтин почти никогда не встречается в кристаллах, но когда кристаллы обнаруживаются, они имеют кубическую форму. Цвет оловянно-белый, но обычно заметен розовый оттенок, обусловленный присутствием небольших количеств «кобальтового цвета». Если возникают какие-либо сомнения относительно определения этого минерала, поместите кусочек в азотную кислоту. Если он окрашивает кислоту в розово-малиновый цвет и является некристаллическим, это почти наверняка смальтин; если кислота не изменяется, это арсенопирит. Смальтин встречается в Кентукки, Миссури, Колорадо, Айдахо, Калифорнии и в Кобальте (Канада). Хром Этот металл получил свое название в знак признания многообразия цветов (chroma — «цвет»), в которых проявляются его соединения. Оксид хрома имеет ярко-зеленый цвет и используется для окрашивания фарфора, керамических изделий, плитки и т. д., а также в качестве заменяющего вещества для мышьяковистых зеленых пигментов, ранее применявшихся в обоях. Хромат свинца — это пигмент, хорошо известный художникам как «хромовый желтый», а бихромат калия имеет ярко-красный цвет. Металл получается по меньшей мере в двух различных формах: одна — твердая, хрупкая и настолько устойчивая к теплу, что не плавится при температурах, которые привели бы к испарению платины; другая — в виде порошка, ярко сгорающего при нагревании на воздухе. Помимо использования в красках, красителях и т. д., его важнейшее значение заключается в производстве феррохромовой стали, которая применяется там, где требуется устойчивость к внезапным ударным нагрузкам, например в броневых плитах, автомобильных рессорах, шарикоподшипниках и т. д. С вольфрамом и кобальтом он образует сплав — стеллит, как отмечалось выше. Хром использовался в относительно небольших количествах до Первой мировой войны, и свои запасы мы импортировали из Турции, Индии, Новой Каледонии и Родезии. Во время последней войны мы начали крупномасштабную разработку низкосортных руд в Монтане и теперь можем обеспечить все свои потребности из этого источника. Хромит FeCr₂O₄ хромистый железняк Встречается в зернах, массах или изометричных октаэдрах; твердость 5,5; удельный вес 4,4; цвет черный; черта (цвет порошка) темно-бурая; блеск полуметаллический; непрозрачный по тонким краям. По форме, цвету и черте хромит напоминает магнетит и франклинит. От магнетита он отличается тем, что не обладает магнитными свойствами; от франклинита — нерастворимостью в соляной кислоте, тогда как франклинит растворим. Хромит поставляет практически весь хром, используемый в художественных промыслах и промышленности. Это минерал, ассоциированный с высокими температурами, и поэтому он встречается в темных лавах, серпентините и оливине. Он залегает в Пенсильвании, Мэриленде, Нью-Джерси, Монтане, Орегоне, Вайоминге и Калифорнии. Вольфрам Этот элемент получают либо в виде тяжелого темно-серого металла, который очень тверд и трудноплавок, либо в виде темно-серого порошка. Он используется в качестве легирующей добавки к железу (одна часть вольфрама на девять частей стали) для получения ферровольфрама, который обладает исключительной твердостью и применяется главным образом для изготовления высокоскоростных инструментов. Вольфрам также является одним из трех металлов (кобальт, хром и вольфрам), которые сплавляются вместе для получения стеллита. Часть запасов вольфрама также расходуется на изготовление нитей накаливания в лампах накаливания и в некоторых отраслях химической промышленности. Он имеет лишь одну важную руду — вольфрамит, которая встречается в Соединенных Штатах лишь в небольших количествах, поэтому нам обычно приходится импортировать бо́льшую часть того, что мы используем. Во время последней войны, под влиянием высоких цен и требований необходимости, мы действительно обнаружили и добыли значительные количества вольфрама. Китай является крупнейшим в мире производителем вольфрамовой руды, Бирма занимает второе место, а Соединенные Штаты — слабые третьи. Вольфрамит (FeMn)WO₄ Встречается в моноклинных кристаллах или в кристаллических массах; твердость 5,5; удельный вес 7,4; цвет темно-бурый до черного; черта (цвет порошка) почти черная; блеск полуметаллический; непрозрачный по тонким краям. Если минерал представлен кристаллами, их форма послужит для отличия его от касситерита и ильменита — двух минералов, на которые он больше всего похож; но если он массивный, единственный верный способ принять решение — поместить кусочек в концентрированную серную кислоту; если он растворяется и выделяет желтый осадок (вольфрамовую кислоту), это вольфрамит. Подобно двум другим упомянутым выше минералам, он встречается в жилах в магматических горных породах, будучи связан с высокими температурами. Поскольку он практически нерастворим в воде, как касситерит и ильменит, он с большой вероятностью может присутствовать вместе с ними в песках, которые являются результатом разрушения горных пород, содержавших эти минералы; поэтому значительная часть современных поставок поступает из россыпных месторождений. Он встречается в Коннектикуте, Северной Каролине, Миссури, Колорадо и Калифорнии. Радий, уран и ванадий Все эти три металла редки и встречаются вместе. Радий, открытый в 1898 году, представляет собой тяжелый металл, оказавшийся очень полезным благодаря своей радиоактивности, то есть способности испускать или излучать крошечные частицы материи, известные как рентгеновские лучи (X-rays), часть которых заряжена положительным электричеством, а часть — отрицательным. Способность этих лучей проходить через другие вещества сделала возможным фотографирование более плотных структур внутри менее плотных, таких как кости внутри плоти или металл внутри кожи или дерева и т. д. Лучи доказали свою огромную ценность в медицине, а также используются для придания предметам свечения в темноте. Эти рентгеновские лучи также находят применение при изучении глубинного строения материи, поскольку таким образом ее можно получить в столь малых единицах. Уран — еще один элемент, обладающий радиоактивностью и применимый для многих тех же целей, что и радий. Ванадий, третий из этих сопутствующих металлов и наиболее распространенный в группе, не радиоактивен. Это серебристо-белый металл, используемый главным образом в качестве легирующей добавки к стали для придания ей высокой твердости. Карнотит K₂O·2U₂O₃·V₂O₅·3H₂O Табл. 27 Встречается в виде землистых масс; цвет желтый. Этот минерал включен сюда не потому, что он распространен, а потому, что он представляет собой столь большой интерес. Он является главным источником поставок радия, урана и ванадия в Соединенных Штатах. Это лимонно-желтая земля или порошок, немного похожий на аурипигмент. Однако он обнаруживается в песчанике, а не в местах отложения минералов горячими водами. Из одной тонны этой руды получается около 10 фунтов оксида урана, 55 фунтов ванадия и ¹/₁₀₀₀ грамма радия. Карнотит встречается на юго-западе Колорадо и юго-востоке Юты, а также на горе Карризо на границе Аризоны и Нью-Мексико. Ртуть Ртуть, или гидраргирум, — единственный металл, находящийся в жидком состоянии при обычных температурах. Он имеет серебристо-белый цвет с поразительным металлическим блеском и при высокой температуре 662° F кипит и переходит в бесцветный пар. Ртуть образует сплавы с некоторыми металлами, и эти сплавы известны как амальгамы. Благодаря этому она особенно полезна для извлечения золота и серебра: ртуть добавляется к измельченной руде, золото или серебро соединяются с ртутью в жидкую амальгаму, которую затем сливают и нагревают до температуры выше 662° F, при которой ртуть испаряется и улавливается, в то время как золото или серебро остаются на месте. Ртуть также образует с оловом твердую амальгаму, используемую для серебрения стекла, причем высокий металлический блеск делает получаемое зеркало наиболее эффективным. Она также применяется в медицине (каломель, сулема и т. д.), для научных приборов (термометров, барометров и т. д.), в косметике, в красках для днищ судов и т. д. Хотя существует около 25 минералов ртути, лишь один из них является распространенным или важным источником этого металла — киноварь. Соединенные Штаты полностью обеспечивают себя ртутью, производя ровно столько, сколько потребляют. Ведущими производителями являются Испания, Австрия, Италия и Соединенные Штаты. В коммерческой практике ртуть котируется как ртуть (quicksilver) и поставляется в флягах по 75 фунтов каждая. Киноварь HgS Табл. 27 Встречается в массивной или землистой форме либо в виде мельчайших кристаллов в пустотах; твердость 2,5; удельный вес 8; цвет ярко-красный до темно-красного; черта (цвет порошка) киноварно-красная; блеск алмазный; полупрозрачная по тонким краям. Ярко-красный цвет и черта обычно достаточны для немедленного определения этого минерала, но некоторые из более темных разновидностей по внешнему виду напоминают гематит или цинкит, однако оба они обладают значительно большей твердостью. В виде кристаллов они представляют собой крошечные гексагональные призмы с пирамидами на концах. Киноварь обычно обнаруживается в метаморфических или магматических горных породах либо вблизи них — в жилах, отходящих от магматических пород, или в метаморфических породах, либо она может залегать в виде вкраплений в метаморфических породах. Она ассоциируется с кварцем или кальцитом и может встречаться с другими сульфидами, такими как пирит, галенит, аргентит и т. д. Наиболее обильна она в Калифорнии, но также встречается в Орегоне, Вашингтоне, Айдахо, Аризоне, Неваде, Юте, Техасе и Монтане. Олово Олово было известно со времен Древнего Рима, и рудники в Корнуолле (Англия) разрабатывались с тех пор вплоть до настоящего времени, однако теперь они приобретают второстепенное значение по мере истощения. Металл серебристо-белый, легко не тускнеет, ковкий, но обладает слабой пластичностью и низким сопротивлением на разрыв. Олово главным образом используется для производства белой жести — тонкого стального листа, покрытого оловом, причем масса олова составляет всего от 1 до 2% от общей массы. Эта белая жесть перерабатывается преимущественно в консервные банки и используется в качестве тары для пищевых продуктов. Некоторое количество олова идет на изготовление припоя, станиоля (оловянной фольги), тюбиков для паст, вазелина и т. д., а около 1000 тонн ежегодно расходуется на утяжеление шелка. Это «утяжеление» делает шелк тяжелее примерно на 25% и придает ему «шуршание», которое, будучи весьма заметным, на самом деле свидетельствует о том, что шелк не является чистым. Соединенные Штаты производят очень мало олова: бо́льшая часть мировых поставок поступает из Малайского полуострова, Голландской Ост-Индии, Китая и Боливии, а небольшие количества — из ряда других стран. Касситерит SnO₂ Табл. 28 оловянный камень Встречается в тетрагональных кристаллах, массивных формах либо в зернах и гальке; твердость 6,5; удельный вес 7; цвет черный или темно-бурый; черта (цвет порошка) серая; блеск алмазный; полупрозрачный по тонким краям. Кристаллы представляют собой короткие призмы с пирамидальными окончаниями. Широко распространены двойники. Касситерит также встречается в волокнистых массах и при выветривании из своего первоначального залегания оказывается настолько нерастворимым и твердым, что сохраняется в виде зерен и гальки, образуя россыпные месторождения, из которых сегодня добывается три четверти мирового объема. Если бы касситерит был чистым, кристаллы были бы бесцветными, но примеси железа и титана придают ему темно-бурый или черный цвет. Касситерит может выглядеть очень похожим на рутил, кристаллические формы которых идентичны, но красноватый оттенок цвета у рутила позволяет их разграничить. Касситерит относится к тем минералам, которые образуются в результате осаждения при очень высоких температурах, вероятно из паров, и обнаруживается в жилах в магматических горных породах, таких как светлые граниты, гнейсы, сиениты и др. Хотя в нашей стране он не добывается, он встречается в небольших количествах в Мэне, Массачусетсе, Нью-Гэмпшире, Виргинии, Алабаме, Вайоминге, Монтане и Калифорнии. Титан Титан в виде металла представляет собой тяжелый серый порошок, похожий на железо, который главным образом полезен в качестве легирующей добавки к железу, придающей ему прочность и предотвращающей появление пузырей и трещин при отливке. Он не так редок, как некоторые другие металлы, нашедшие более широкое применение. Рутил TiO₂ Табл. 28 Встречается в тетрагональных кристаллах и в зернах; твердость 6,5; удельный вес 4,2; цвет красный до красновато-бурого; черта (цвет порошка) желтовато-бурая; блеск металлический до алмазного; полупрозрачный по тонким краям. Рутил обычно встречается в кристаллах, которые либо короткие и толстые, либо имеют игольчатую форму. Распространены двойники. По форме и общему виду он напоминает касситерит, но красный цвет и желтовато-бурая черта помогут отличить рутил. Он обнаруживается в аналогичных горных породах — гранитах, гнейсах, сиенитах и слюдяных сланцах, причем два минерала, касситерит и рутил, часто встречаются вместе. Это справедливо и для зерен, которые были высвобождены в результате выветривания и находятся в песках и гравии россыпных месторождений. Он встречается в небольших количествах во всех штатах Новой Англии, Нью-Йорке и на всем протяжении Аппалачских гор, особенно на горе Грейвс в Джорджии, а также в Арканзасе и на Аляске. Ильменит FeTiO₃ Встречается в зернистых массах, в виде черного песка или таблитчатых гексагональных кристаллов; твердость 5–6; удельный вес 4,7; цвет черный; черта (цвет порошка) буровато-красная до черной; блеск металлический; непрозрачный по тонким краям. Когда ильменит встречается в кристаллах, они имеют таблитчатую форму и напоминают гематит в его темных разновидностях, однако черта легко позволяет различить их. В массах он похож на магнетит, но отсутствие магнитных свойств служит признаком для разделения этих двух минералов. Он весьма вероятно может ассоциироваться с касситеритом, рутилом или магнетитом в зернах, которые подверглись выветриванию из исходной породы и противостояли растворению и истиранию. Пески с большим количеством вышеупомянутых минералов называются «черными песками», причем некоторые из них важны из-за содержания того или иного минерала. Ильменит — минерал, образовавшийся при высоких температурах и, вероятно, часто отлагавшийся из горячих паров. Он встречается в гранитах, сиенитах и гнейсах. Среди наиболее известных мест находок — Ориндж (шт. Нью-Йорк), Личфилд (шт. Коннектикут), Флорида, Калифорния и др. Платина Этот металл имеет стально-серый цвет, очень ковкий и пластичный, почти неплавкий и устойчивый к воздействию кислот. Он относится к «благородным» металлам, гораздо более редким, чем золото, и поэтому стал популярным для ювелирных изделий. Он также используется в производстве серной кислоты, на заводах по фиксации азота, для химической посуды, в электротехнической промышленности и в стоматологии. Платина в своем залегании ассоциируется с некоторыми другими столь же редкими элементами, такими как иридий, палладий и осмий. Ее использование в последнее время быстро возрастало, но добыча не успевала за спросом, так что если в 1906 году платина и золото были примерно одинаково ценными, то теперь платина ценится примерно в пять раз дороже золота. Платина Pt Встречается в зернах или самородках; твердость 4,5; удельный вес 19 (21, если чистая); цвет стально-серый; блеск металлический; непрозрачная. Этот редкий металл в основном обнаруживается в россыпных месторождениях, часто вместе с золотом. Первоначально он происходит из темных магматических горных пород, таких как перидотит, пироксенит и др., причем установлено, что платина связана с никелевыми рудами Садбери (Канада). Если раньше 90% мировых поставок платины поступало с россыпных рудников в Уральских горах, то сегодня более половины добывается в Канаде и около пятой части — в России. В Соединенных Штатах она встречается в Калифорнии, Орегоне, Неваде и на Аляске. Магниевая группа Магний — серебристо-белый металл, легко тускнеющий при контакте с влажным воздухом. Благодаря своему малому весу (составляющему менее чем двойной вес воды) и прочности он заменяет алюминий, особенно в самолетостроении, где вопрос веса имеет критическое значение. Он также используется в автомобиле- и судостроении, других отраслях машиностроения, а также в производстве осветительных ракет и зажигательных бомб. Магний получают главным образом из магнезита, доломита, а в Соединенных Штатах — в результате недавно разработанного процесса из морской воды. У магния имеется значительное число минералов, три из которых рассматриваются здесь, а несколько других — в разделе о силикатах, где магний и кремний объединены в минерале. Шпинель MgAlO₄ Табл. 29 Встречается главным образом в виде изометричных октаэдров; твердость 8; удельный вес 3,5; цвет красный, желтый, зеленый или черный; черта (цвет порошка) белая; блеск стеклянный; прозрачная по тонким краям. Это довольно редкий минерал, но в чистых кристаллах он считается одним из драгоценных камней. Раньше его путали с корундом, а красную разновидность называли рубином, поскольку он находился в тех же алмазоносных песках на Цейлоне, в Бирме и Сиаме. Однако форма изометричного октаэдра по сравнению с гексагональной призмой корунда, а также меньшая твердость достаточны для того, чтобы легко различать эти два минерала. Кристаллы обычно представляют собой октаэдры, но могут иметь срезанные углы или скошенные ребра. Двойники нередки. Стандартный цвет — чистый глубокий красный, и такая шпинель известна в ювелирной торговля как рубиновая шпинель. Если цвет розово-красный, это балас-рубин; если оранжевый — рубицелл; при наличии фиолетового оттенка — альмандин. Когда небольшие количества других элементов замещают магний, цвет сильно меняется. Например, присутствие небольшого количества железа придает кристаллам темно-зеленый или черный цвет, и такая шпинель известна как цейлонит. Если присутствуют как железо, так и хром, цвет становится желтовато- или зеленовато-бурым, и эта разновидность называется пикотитом. Когда примесями являются железо и медь, цвет становится травянисто-зеленым, и минерал именуется хлороспинелью. Форма, в которой магний полностью замещен железом, имеет черный цвет и называется герцинитом; она встречается в довольно больших количествах в округе Уэстчестер (шт. Нью-Йорк). От Амрити (шт. Нью-Йорк) до Андовера (шт. Нью-Джерси) тянется полоса зернистых известняков, в которых находят шпинель всех цветов. Богатым месторождением является также округ Сент-Лоуренс (шт. Нью-Йорк). Болтон (шт. Массачусетс), Ньютон, Стерлинг и Спарта (шт. Нью-Джерси), Северная Каролина, Алабама и Калифорния — все они дают образцы шпинели. Магнезит MgCO₃ Встречается в спайных или плотных фарфоровидных массах; твердость 4; удельный вес 3,1; цвет белый до серого; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Магнезит бел, хрупок и обладает совершенной спайностью параллельно граням ромбоэдра, но в кристаллах встречается редко. Он вскипает в теплой соляной кислоте и имеет некоторое сходство с кальцитом, но отличается от него большей твердостью. Он еще больше похож на доломит: оба имеют одинаковый цвет и спайность, оба вскипают в теплой соляной кислоте, но магнезит обладает на полпункта большей твердостью и фарфоровидным внешним видом. Магнезит используется в туалетных принадлежностях, производстве бумаги и в смеси с асбестом — в качестве покрытия для тепловых труб. Магнезит встречается в Массачусетсе, Пенсильвании, Техасе, а также в виде крупных месторождений в Калифорнии и Вашингтоне. Доломит (MgCa)CO₃ Табл. 19 и 29 Встречается в кристаллах либо в спайных или зернистых массах; твердость 3,5; удельный вес 2,8; цвет белый до розового или серого; черта (цвет порошка) белая; блеск стеклянный; прозрачный по тонким краям. Доломит кристаллизуется в гексагональной системе, в ромбоэдрах (гемиэдрическая форма), которые более или менее видоизменены гранями на углах или ребрах. Спайность параллельна ромбоэдру, и он вскипает в теплой соляной кислоте. Иногда грани кристаллов изогнуты, и в этом случае доломит легко определяется. Однако обычно доломит напоминает как кальцит, так и магнезит. От кальцита он отличается большей твердостью, а от магнезита — меньшей твердостью и отсутствием фарфоровидного облика. Некоторые из наиболее распространенных форм показаны на Таблице 29, причем кристаллы вроде C обнаруживаются вкрапленными в ангидрит и гипс. Магний — распространенный элемент и с большой вероятностью присутствует везде, где отлагается известь, поэтому кристаллы доломита обычны, а значительная часть известняка является доломитизированной. Его можно обнаружить практически в любом известняковом районе страны. Тем не менее некоторые из лучших кристаллов доломита происходят из Роксбери (шт. Вермонт), Смитфилда (шт. Род-Айленд), Хобокена (шт. Нью-Джерси), Локпорта, Рочестера и Ниагара-Фолс (шт. Нью-Йорк) и др. Кремний, кремнезем и силикаты Кремний является одним из неметаллических элементов и в природе в свободном виде не встречается. В изолированном состоянии он представляет собой либо темно-бурый порошок, либо стально-серые кристаллы. Тем не менее кремний занимает второе место после кислорода по своему значению в формировании земной коры. Сорок семь процентов поверхностных пород состоят из кислорода и 28% — из кремния, причем последний проявляется в массе минералов. Оксид кремния называется кремнеземом (SiO₂), его кристаллическая форма — кварц, самый распространенный из всех минералов. В некристаллической форме кремнезем также широко распространен в виде халцедона и опала и даже появляется в тканях животных и растений — например, в перьях птиц, раковинах некоторых простейших (радиолярий), спикулах губок, а у растений — в оболочках диатомовых водорослей и в стеблях злаков, особенно зерновых и бамбука. Кремнезем в виде песка широко используется в производстве стекла, фарфора, фаянса и т. д., а также в различных цементах. Затем существует значительное число кислот кремния, которые не встречаются в природе, но их соли образуют множество минералов, известных как силикаты, таких как слюда, полевой шпат, роговая обманка и др. Либо в виде кварца, либо в виде силикатов кремний представлен почти во всех магматических и метаморфических горных породах и во многих осадочных. Кварц SiO₂ Табл. 30 Встречается в виде гексагональных кристаллов, зерен или масс; твердость 7; удельный вес 2,65; бесцветный в чистом виде; блеск стеклянный; прозрачный по тонким краям. Кварц несложно идентифицировать. Его твердость и кристаллическая форма отделяют его почти от всех других минералов. Это самый распространенный минерал, составляющий 12% земной коры. Обычная кристаллическая форма представляет собой гексагональную призму с горизонтально исчерченными гранями и шестиугольную пирамиду на одном или обоих концах. Эта шестиугольная пирамида на самом деле состоит из двух ромбоэдров — правостороннего и левостороннего, поэтому чередующиеся грани пирамиды могут проявлять особенности: например, три могут быть крупными, а три — мелкими, как на рис. B (Таблица 30), или чередующиеся грани могут быть более матовыми или травлеными тем или иным образом. Кристаллы прозрачны и в чистом виде бесцветны, но существует тенденция к окрашиванию их практически в любые оттенки за счет незначительных примесей. Наиболее совершенные двусторонне заостренные кристаллы формируются только там, где рост возможен во всех направлениях, например в глине. В пустотах и пещерах имеется возможность для роста кристаллов внутрь открытых пространств, и в таких местах находят прекрасные крупные кристаллы, причем особенно известными местностями являются Альпы, Бразилия, Япония и Мадагаскар. Самый крупный из зарегистрированных кристаллов кварца имеет окружность 25 футов и происходит с Мадагаскара. В нашей стране пещеры в Литл-Роке (шт. Арканзас) предоставили несколько очень хороших крупных кристаллов. Более мелкие, но очень прозрачные кристаллы происходят из окрестностей Херкимера (шт. Нью-Йорк). Некоторые из них использовались в качестве «рейнских алмазов» и дешевых имитаций бриллиантов. Чистый кварц достаточно красив, чтобы быть драгоценным камнем, но он слишком распространен, чтобы вызывать у людей интерес как ювелирное изделие, однако из него вырезано множество произведений искусства. Одно из них принимало форму хрустальных шаров, которые, особенно в Средние века, превратились в элемент мистицизма. Вглядывание в хрустальный шар должно было давать некоторым людям сверхъестественное видение. По-видимому, это форма гипноза, когда созерцание яркой отражающей поверхности утомляет глаз и делает возможными видения, которые носят скорее субъективный, чем внешний характер. Кремнезем слабо растворим в воде, особенно когда она щелочная, поэтому бо́льшая часть речных, озерных и морских вод содержит некоторое количество кремнезема в растворе и переносит его из одного места в другое. Воды, просачивающиеся сквозь горные породы, переносят его еще больше, и когда они выходят в открытые пространства, они отдают часть кремнезема, образуя кристаллы, выстилающие эти отверстия, будь то трещины или пустоты. Нередко эти насыщенные кремнеземом воды растворяют какой-нибудь другой кристалл, а затем отлагают на его месте кремнезем, создавая таким образом кристалл, который имеет форму растворенного вещества, а не кварца. Такая форма известна как псевдоморфоза. При остывании расплавленных масс магматических пород рост граней кристаллов кварца прерывался, и в результате мы получаем кристаллический кварц, просто заполняющий промежутки между другими кристаллами, такими как полевой шпат и слюда, в граните. Кварц является крупным компонентом многих магматических пород, а также метаморфических пород, а некоторые осадочные породы, например песчаник, почти целиком состоят из зерен кварца. Кварц также является нерудным минералом (gangue mineral) во многих жилах. В этом случае он, по-видимому, отлагался из горячей воды или паров при их подъеме из остывающих магм. С ним связаны самые разные металлические руды, как уже отмечалось. Кварц широко использовался для создания имитаций других, гораздо более редких минералов — иногда в его кристаллической форме для имитации бриллианта, в других случаях измельченным и превращенным в «пасту», которая окрашивается для имитации других драгоценных камней. Эта паста представляет собой смесь примерно 4 частей кварца, 5 частей свинцового сурика и 1 части карбоната калия, сплавленную и медленно остывающую. Она прозрачна и имеет яркий блеск, подобный бриллианту. Если в нее добавить некоторое количество красящего вещества, ее можно использовать для имитации рубинов, сапфиров и т. д. Если есть основания полагать, что используется именно это, подделку легко обнаружить по тому, что она гораздо мягче любого из истинных драгоценных камней и даже истинного кварца. Кварц легко царапает стекло, но эта имитация обладает твердостью лишь очень мягкого стекла, то есть около 5. Разновидности кварца Горный хрусталь (Rock crystal) — термин, применяемый к кварцу, когда он прозрачен и бесцветен. Молочный кварц (Milky quartz) — молочно-белая разновидность, причем белизна обусловлена дефектами кристаллизации, такими как трещины, пузырьки и т. д. Дымчатый кварц (Smoky quartz) — мутная коричневатая разновидность, которая получается в результате присутствия в кварце небольших количеств органического вещества (углеводородов). Если цвет настолько темный, что почти черный, он называется морионом (morion). В вышеуказанных случаях цвет исчезает при нагревании камня. Галька дымчатого кварца из Кернгормских гор в Шотландии настолько широко использовалась в качестве полудрагоценных камней, что стала известна как кернгорм (cairngorm). Цитрин (Citrine), или ложный топаз (false topaz), — прозрачная желтая разновидность, цвет которой также обусловлен присутствием органического вещества. Он отличается от истинного топаза меньшей твердостью: этот минерал имеет твердость 7, в то время как истинный топаз обладает твердостью 8. Аметист — кварц фиолетового цвета, обусловленного присутствием небольших количеств марганца. Чтобы камень был пригоден для огранки в драгоценные камни, цвет должен быть глубоким, иначе мелкие кусочки будут казаться почти бесцветными. Сегодня он широко используется в качестве полудрагоценного камня в ювелирных изделиях; а в пятнадцатом веке ему приписывалось традиционное свойство сохранять владельца трезвомыслящим независимо от того, слишком ли свободно он прикладывался к вину или был излишне возбужден любовной страстью. Розовый кварц приобретает свой блекло-красный цвет благодаря присутствии небольшого количества титана. Он широко распространен, но более обилен в Блэк-Хиллс в Южной Дакоте. Авантюрин — кварц, в который включены крошечные чешуйки слюды или гематита, придающие ему искристый вид. Празем — зеленый кварц, цвет которого обусловлен включением игольчатых кристаллов зеленого актинолита. Кошачий глаз (Cat’s Eye) — кварц, в который заключены шелковистые волокна асбеста. При огранке параллельно волокнам возникает опалесцирующий эффект. Цвета зеленоватые, желтовато-серые и бурые. Однако эту форму не следует путать с истинным, или восточным, кошачьим глазом, который является хризобериллом и имеет твердость 8. Халцедон SiO₂ Некристаллический, встречающийся в почковидных, сталактитовых или конкреционных массах; твердость 7; удельный вес 2,65; цвет белый в чистом виде; блеск восковой; от полупрозрачного до прозрачного по тонким краям. В дополнение к кристаллической форме кремнезем свободно отлагается в аморфной или скрытокристаллической форме, обладающей теми же свойствами, что и кварц, за исключением граней кристаллов. Это называется халцедоном, и он встречается в прожилках, пустотах и на свободных поверхностях. Когда поверхность халцедонового образования свободна, она имеет восковой блеск. Он обычно очень хрупок и раскалывается специфическим занозистым образом. Подобно кварцу, он также имеет множество разновидностей в зависимости от присутствующих примесей. Его широкое распространение, твердость и способность к скалыванию сделали этот камень важнейшим в истории развития цивилизации. Древние люди сначала раскалывали его на грубые орудия, такие как ножи, топоры, наконечники копей и т. д., и использовали их в качестве режущих инструментов разного рода, поскольку они дольше держали кромку, чем большинство камней. К людям, которые использовали в качестве орудий только эти сколотые камни, мы применяем термин «люди древнекаменного века» (Men of the Old Stone Age), а сам период называется палеолитом (Palæolithic Age). Позже люди научились шлифовать кромку до более ровного очертания, и этот гораздо более короткий период называется неолитом (Neolithic Age). Использование кремневых орудий носит всемирный характер, и американский индианец во время его открытия все еще использовал халцедон в его грубо оббитом состоянии. «Там древний изготовитель стрел Делал свои наконечники стрел из песчаника, Наконечники стрел из халцедона, Наконечники стрел из кремня и яшмы, Отшлифованные и отточенные по краям, Твердые и полированные, острые и дорогие». Халцедон — правильный термин для использования, когда цвет белый или полупрозрачный, причем в этом случае поверхности обычно почковидные и имеют восковой блеск. Сердолик — это халцедон чисто-красного цвета и полупрозрачный. Это один из первых камней, использовавшихся в декоративных целях и для гравировки. Сердолики с выгравированными на них фигурами использовались египтянами, ассирийцами и сынами Израилевыми по меньшей мере за 2000 лет до н. э.; а египетские скарабеи пятого или шестого века до н. э. часто вырезались из этой разновидности халцедона, а также из яшмы и агатов. Буроватые разновидности называются сардом. Хризопраз — яблочно-зеленая разновидность халцедона, причем цвет обусловлен присутствием оксида никеля. Он отнюдь не так распространен, как большинство разновидностей халцедона, и долгое время ценился как драгоценный камень. Плазма — это халцедон луково- или изумрудно-зеленого цвета, а тот же камень, содержащий мелкие красные пятна яшмы, называется кровавиком, или гелиотропом. Согласно преданиям, эти красные пятна являются каплями крови Христа. Яшма — это темно-красный халцедон, цвет которого обусловлен гематитом, присутствующим в столь больших количествах, что делает минерал непрозрачным. Бурая разновидность, окрашенная лимонитом, также называется яшмой, встречаются даже зеленые яшмы. Во всех случаях общей чертой является непрозрачность. Кремень — это нечистый бурый халцедон, обычно образующий конкреции. Цвет обусловлен органическим веществом. Кремень в основном находится в известняке или меле, и конкреции являются результатом растворения мелких частиц кремнезема, рассеянных по горной породе, с их последующим реосаждением вокруг какого-либо органического центра. Как правило, кремнезем получался в результате растворения мелких окаменелостей, таких как раковины диатомовых водорослей или спикулы губок. Роговик (Hornstone) и черт (Chert) представляют собой просто нечистые разновидности кремня бурого цвета с занозистым изломом. Агат (Таблица 32) — это полосчатый или мутный халцедон, сформировавшийся в пустоте, причем слои разного цвета представляют собой результат отложения из воды, приносившей сначала кремнезем с одной примесью, а затем кремнезем с другой примесью. Постепенно пустота заполнялась кремнеземом таким образом; и когда масса высвобождается в результате выветривания окружающих горных пород, обнаруживаются эти полосчатые массы. Иногда характер отложения менялся, и хотя внешняя часть полости заполнялась халцедоном, центральная часть содержала кристаллы кварца. Благодаря красоте цветов и необычности их рисунка агаты широко применяются в полудрагоценных ювелирных изделиях и произведениях искусства, и это продолжается с древних времен, причем само название происходит от реки Ахатес на Сицилии. Центром огранки и полировки агатов является Оберштайн в Германии, где эта работа ведется с середины пятнадцатого века. Несмотря на множество прекрасных естественных цветов в агатах, их иногда окрашивают искусственно, зачастую методами, которые держатся в секрете («коммерческая тайна»). Цвет редко проникает глубоко, так что даже небольшое сколы позволяют выявить, был ли взят низкокачественный агат и подкрашен или же камень является природным. Моховые агаты представляют собой халцедон, в который заключены дендритные массы какого-либо соединения марганца, как показано в описании манганита на стр. 73. Оникс — это разновидность агата, в которой полосы чередуются черным и белым цветами, тогда как сардоникс — агат с красными или бурыми полосами, чередующимися с белыми. Такие агаты особенно желательны для работ в технике камеи, где фигура вырезана в халцедоне одного цвета, а другой цвет служит фоном. Окаменелое (силицифицированное или агатизированное) дерево представляет собой форму халцедона, в которой кремнезем заменил древесину молекула за молекулой, так что в хороших образцах вся структура дерева полностью сохранена, и при изготовлении тонких срезов ее можно изучать под микроскопом почти так же хорошо, как современную древесину. Это происходит под водой, обычно, если не всегда, в пресной воде. Такая окаменелая древесина широко распространена на западе Соединенных Штатов, причем наиболее известными случаями являются Окаменелый лес Аризоны, ныне являющийся Национальным резерватом, и ископаемые деревья в Йеллоустонском национальном парке. Опал SiO₂·H₂O Табл. 33 Некристаллический, сплошной, сталактитовый или нодулярный; твердость — 6; удельный вес — 2; все цвета; блеск стеклянный, смолистый или перламутровый; прозрачный по тонким краям. Опал отличается от халцедона тем, что в его структуру входит вода, обычно составляющая около 10%. Это вода кристаллизации, которая удерживается не прочно, так что при нагревании опала в закрытой пробирке выше 100 °C она выделяется в виде пара. Опал отличается от халцедона меньшей твердостью и смолистым или перламутровым блеском. Он образуется в пустотах, в виде слоев, часто чрезвычайной тонкости. Опал изначально является продуктом растворения силикатных минералов в горячих кислых водах, причем образующийся желеобразный кремнезем при осаждении и затвердевании становится опалом. Существует множество разновидностей опала, некоторые из которых высоко ценятся как драгоценные камни, несмотря на умеренную твердость и непрозрачность минерала. Опал ювелирного качества приобретает свой переливающийся характер в результате последовательного осаждения тонких пленок опала, причем свет проникает в них и отражается от разных пленок. Это расщепляет белый цвет и вызывает игру цветов, которая составляет прелесть этого драгоценного камня. Благородный опал, у которого игра цветов наиболее прекрасна, происходит главным образом из Венгрии, Мексики и Квинсленда. Опал был излюбленным камнем еще до римских времен, а в ранней истории считался талисманом против «дурного глаза». В XIX веке по какой-то причине его стали считать несчастливым камнем. Огненный опал — это гиацинтово-красная или медово-желтая разновидность с огненной игрой цветов, которая встречается в Мексике и Гондурасе. Обыкновенный опал не обладает игрой цветов, но встречается в различных цветовых вариациях; имеет восковой или жирный блеск и залегает главным образом в виде заполнений трещин или пустот, особенно газовых пузырей в лавах и т. д. Он встречается в Корнуолле, шт. Пенсильвания, в Колорадо, Калифорнии и т. д. Опал-агат — это разновидность, в которой присутствуют цветовые полосы, она широко распространена. Опализированная древесина образуется точно так же, как и агатизированная древесина, причем большая часть ископаемой древесины, называемой окварцованной, на самом деле является опализированной. Кремнистый туф — это пористая масса опала, которая столь часто отлагается вокруг горячих источников и гейзеров. Его легко узнать по пористому характеру. Раковины диатомовых водорослей, представляющих собой микроскопические растения, состоят из опала; и при всей своей микроскопичности едва ли найдется другое столь же обильное или вездесущее растение, обитающее миллионами в каждом водоеме, озере или море. Эти раковины весьма стойки к разрушению, поэтому они накапливаются на дне прудов, болот и морей, образуя порой обширные отложения. Этот материал в больших количествах называется диатомовой землей, или трепелом (по Триполи, где он впервые начал использоваться в коммерческих целях). Он используется в качестве полировального порошка для металлов, мрамора, стекла и т. д. Полевые шпаты Термин «полевой шпат» является собирательным названием для большого разнообразия очень распространенных минералов, которые в совокупности составляют почти 60% земной коры, являясь преобладающей частью гранитов, гнейсов и лав. По своему составу они представляют собой силикаты алюминия с добавлением калия, натрия и кальция, а также их смесей. Их можно свести в следующую таблицу: 1. KAlSi₃O₈, orthoclase, the silicate of aluminum and potassium. 2. NaAlSi₃O₈, albite, the silicate of aluminum and sodium. 3. CaAlSi₂O₈, anorthite, the silicate of aluminum and calcium. 4. Mixtures of 1 and 2 are alkalic feldspar. 5. Mixtures of 2 and 3 are plagioclase feldspar. Ортоклаз является моноклинным, в то время как остальные полевые шпаты — триклинными. Если имеются кристаллы, они могут быть короткими и толстыми или таблитчатыми и тонкими, но поскольку полевые шпаты в основном являются компонентами магматических горных пород, где идеальным кристаллам негде было вырасти, их определяют главным образом по твердости и спайности. Твердость всех полевых шпатов равна 6 или очень близка к этому значению. Все они имеют три плоскости спайности, две из которых являются хорошими и пересекаются либо под углом 90°, как у ортоклаза, либо под углом около 86°, как в ряду плагиоклазов, в то время как третья плоскость спайности несовершенна. На рисунке 1 на Пластине 34 a и b — это две совершенные спайности, а c — несовершенная. Раскалывание на такие отдельности по спайности, как изображенная на рисунке, характерно для полевого шпата. Удельный вес колеблется от 2,55 до 2,75. Блеск стеклянный, а цвет белый, переходящий в различные оттенки серого и розового, а иногда в молодых лавах — бесцветный. Двойникование очень распространено и помогает отличить ортоклаз от плагиоклазовых полевых шпатов. У ортоклаза двойники простые, то есть срастаются только два кристалла, и они соединены по одной из граней, как если бы один из них был повернут на 180° по отношению к другому; либо, сохраняя отношение друг к другу, как в предыдущем случае, они могут как бы прорастать сквозь друг друга. На пластине 34 представлены три кристалла ортоклаза, показывающие этот простой тип двойникования. Первый (A) — это простой кристалл; второй (B) показывает простейший тип двойникования, где левый кристалл повернут на 180° по гране p, и конец состоит наполовину из верхнего конца одного кристалла и наполовину из нижнего конца соседнего кристалла. Наличие входящих углов привлекает внимание к двойникованию. Третий рисунок (C) представляет собой случай прорастания кристаллов. У плагиоклазовых полевых шпатов двойникование многократное: большое число кристаллов, каждый из которых тонок (иногда тоньше бумаги), растет бок о бок; первый кристалл находится в нормальном положении, следующий — под углом 180° к нему, третий повернут на 180° по отношению ко второму и таким образом параллелен первому, и так далее. Результатом этого является, во-первых, полосчатый внешний вид, а во-вторых, поскольку у кристаллов плагиоклаза грани призм пересекаются под углом 86°, образуется серия невысоких «крыш» и «долин», которые лучше всего видны, если держать кусок полевого шпата так, чтобы свет отражался от плоскости спайности, и тогда она покажется полосчатой; затем при наклоне примерно на 8 градусов появится второй набор отражений, также выглядящий полосчатым. Сначала свет отражался от одной стороны «крыш», а во втором случае — от другой. Рисунок D на Табл. 34 представляет собой схему, показывающую соотношение отдельных кристаллов в многократно сдвоенном куске плагиоклаза, в котором кристаллы изображены довольно крупными. На Пластине 35, в разделе о лабрадоре, приведена фотография образца по спайности, на котором хорошо видна штриховка, характерная для плагиоклазовых полевых шпатов. Смеси альбита и анортита встречаются в ошеломляющих количествах, причем преобладает то один, то другой компонент, и каждая смесь однородна по всему кристаллу и во всей массе; таким образом, каждое сочетание представляет собой минерал со своими особыми свойствами. Однако различные плагиоклазовые полевые шпаты настолько похожи внешне, что невооруженным глазом невозможно различить близкородственные из них. Это можно сделать под микроскопом, изучая углы погасания света, а также с помощью химических анализов. Для наших целей для иллюстрации этой группы будет достаточно шести типов, состав которых можно обозначить следующим образом. Альбит — это альбит с примесью анортита в количестве до 15%. Олигоклаз — это альбит с примесью анортита в количестве от 15 до 25%. Андезин — это альбит с примесью анортита в количестве от 25 до 50%. Лабрадор — это анортит с примесью альбита в количестве от 25 до 50%. Битовнит — это анортит с примесью альбита в количестве от 15 до 25%. Анортит — это анортит с примесью альбита в количестве до 15%. Лучший метод различения этих полевых шпатов группы плагиоклазов заключается в измерении угла между двумя плоскостями совершенной спайности, и даже это требует тщательных измерений. Углы между этими плоскостями следующие: Orthoclase 90° Microcline 89° 30′ Oligoclase 86° 32′ Andesite 86° 14′ Labradorite 86° 14′ Bytownite 86° 14′ Anorthite 86° 50′ Ортоклаз KAlSi₃O₈ Встречается в гранитах, сиенитах, гнейсах и светлых лавах; твердость — 6; удельный вес — 2,57; цвет белый до серого или розового; спайность в двух направлениях совершенная под углом 90°, в третьем направлении несовершенная; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Ортоклаз является моноклинным и при образовании в пустотах развивается в виде кристаллов, но обычно он представляет собой породообразующий минерал магматических пород, и в этом случае кристаллы не имели возможности развить грани кристаллов, а ортоклаз находится в виде зерен или нерегулярных масс. Лучший способ определения этого минерала — спайность, причем две плоскости совершенной спайности пересекаются под прямым углом. Двойникование чаческое, но простого типа, когда срастаются только два кристалла, что аналогично B или C на пластине 34. Он встречается в гранитах, гнейсах или лавах повсеместно, где они распространены, будучи особенно характерным для гранитов Скалистых гор. Микроклин KAlSi₃O₈ Табл. 35 Встречается в гранитах и гнейсах в виде кристаллов или нерегулярных масс; твердость — 6; удельный вес — 2,56; цвет белый до серого, розового или зеленоватого; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Микроклин имеет тот же состав, что и ортоклаз, но кристаллизуется в триклинной сингонии, причем ось c наклонена на полградуса от прямого угла к оси b. Лучше всего это заметно в образцах по спайности: две плоскости совершенной спайности сходятся под углом 89°30′, и это единственный способ определения данного минерала невооруженным глазом. Пикс-Пик — наиболее известное местонахождение микроклина, где он встречается в виде прекрасных крупных кристаллов зеленоватого цвета, которые известны как амазонит. Альбит NaAlSi₃O₈ Встречается в небольших кристаллах или чаще в пластинчатых массах в гранитах либо в прожилках в метаморфических горных породах; твердость — 6; удельный вес — 2,62; цвет белый или серый; блеск стеклянный. Альбит может встречаться в виде простых кристаллов, и в этом случае две плоскости совершенной спайности сходятся под углом 86°24′. Однако гораздо чаще он встречается сдвоенным по многократному типу, причем отдельные кристаллы часто бывают тонкими как бумага. Это обусловливает тонкую штриховку на конце кристалла или на поверхности, образованной плоскостью несовершенной спайности. Там, где кристаллы чрезвычайно тонки, поверхность может иметь перламутровый блеск. Граниты альбитового типа часто содержат вторичные минералы, которые ценятся как драгоценные камни, такие как топаз, турмалин и берилл. Он встречается в Парис (шт. Мэн), Честерфилде (шт. Массачусетс), Акуорте (шт. Нью-Гэмпшир, округ Эссекс (шт. Нью-Йорк), Юнвилле (шт. Пенсильвания), а также в Вирджинии и по всему региону Скалистых гор. Олигоклаз (NaCa)AlSi₃O₈ Обычно встречается в раскалывающихся массах в гранитах и лавах, редко — в кристаллах; твердость — 6; удельный вес — 2,65; цвет белый, зеленоватый или розовый; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Олигоклаз является плагиоклазовым полевым шпатом и отличается тем, что две плоскости его совершенной спайности сходятся под углом 86°32′, но в остальном он очень похож на альбит. Кристаллы редки, и он встречается главным образом в массах, являясь одним из компонентов гранита или лавы. Он встречается в округе Сент-Лоуренс (шт. Нью-Йорк), Дэнбери и Хаддаме (шт. Коннектикут), Честере (шт. Массачусетс), Юнвилле (шт. Пенсильвания), Бейкерсвилле (шт. Северная Каролина) и т. д. Лабрадор (NaCa)AlSi₃O₈ Табл. 35 Обычно встречается в раскалывающихся массах в гранитах и лавах; твердость — 6; удельный вес — 2,71; цвет серый или белый, часто с игрой цветов; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Лабрадор отличается тем, что две плоскости его совершенной спайности сходятся под углом 86°14′. Переливающаяся игра цветов также очень характерна и обычно присутствует. Она обусловлена включениями мельчайших примесей. Этот полевой шпат обычно ассоциируется с гранитами или лавами, в которых преобладают темные минералы. Он получил свое название от Лабрадора, в гранитах которого этот полевой шпат был обнаружен, а также встречается в гранитах центральной части Адирондакских гор и гор Уичита в Арканзасе. Группа Пироксена Минералы этой группы обычно ассоциируются с полевыми шпатами и образуют темный компонент гранитов, гнейсов и лав. Это особенно справедливо для тех из них, которые содержат некоторое количество железа в кристалле. Пироксены представляют собой соли метакремниевой кислоты (H₂SiO₃), в которой водород (H) замещен кальцием, магнием, железом и т. д. Более распространенные минералы являются ромбическими или моноклинными и сходны по своему габитусу кристаллов, представляя собой короткие толстые призмы с вертикальными гранями, скошенными так, что поперечное сечение имеет восемь сторон. Спайность хорошая в двух направлениях, параллельных граням скосов (m на рисунке b, Пластина 36), и они пересекаются под углом 87°. Это очень характерно, и если у кого-то есть кристалл, разломанный поперек, этот угол пересечения легко увидеть и измерить. Эти пироксены имеют тот же химический состав, что и соответствующие ряды амфиболов, но эти две группы различаются по нескольким признакам. Пироксены представляют собой короткие и толстые кристаллы, в то время как амфиболы — длинные, пластинчатые или игольчатые; поперечное сечение пироксенов восьмиугольное, а амфиболов — шестиугольное; плоскости спайности у пироксенов пересекаются под углом 87°, а у амфиболов — под углом 55°. Минералы этой группы чаще всего являются одним из компонентов лавы или гранита и реже ассоциируются с метаморфическими горными породами. Три минерала являются распространенными: энстатит, гиперстен и авгит. Энстатит MgSiO₃ Обычно встречается в пластинчатых или волокнисто-пластинчатых массах в темных лавах; твердость — 5,5; удельный вес — 3,3; цвет серый, бронзовый или коричневый; блеск стеклянный, полупрозрачный по тонким краям. Энстатит редко встречается в виде кристаллов, но когда они образуются, то принадлежат к ромбической сингонии. Обычно он находится в виде нерегулярных масс с углами спайности, типичными для пироксена. Цвет светлый — серый или розовато-коричневый, а черта белая или почти белая. По большинству параметров он похож на гиперстен, который имеет тот же состав, за исключением того, что большая часть магния замещена железом, и между этими двумя минералами существуют всевозможные переходы. Когда часть магния замещается железом, цвет темнеет до бронзового или приближается к нему, и когда примерно треть магния замещается таким образом, а цвет становится полностью бронзовым, эту разновидность называют бронзитом. Бронзит присутствует в некоторых темных лавах, таких как габбро и перидотит. Энстатит встречается в Адирондакских горах, у Брюстера и Эдвардса (шт. Нью-Йорк) и т. д. Гиперстен (MgFe)SiO₃ Встречается в раскалывающихся массах в темных лавах; твердость — 5,5; удельный вес — 3,4; цвет темно-коричневый или зеленовато-коричневый; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Гиперстен — это пироксен, в котором магний и железо присутствуют в примерно равных количествах. Он похож на энстатит, за исключением того, что его цвет темнее, а черта имеет серый или коричневато-серый цвет. Эти два минерала постепенно переходят друг в друга, так что бывают случаи, когда выбор названия минерала является исключительно вопросом предпочтения. Эта форма ассоциируется с темными лавами типа габбро или перидотита в таких местах, как Адирондакские горы, гора Шаста в Калифорнии, Баффало-Пикс (шт. Колорадо) и т. д. Авгит CaMg(SiO₃)₂, MgAlSiO₆ + Fe₂O₃ Табл. 36 Обычно встречается в коротких толстых моноклинных кристаллах; твердость — 5,5; удельный вес — 3,3; цвет темно-зеленый до черного; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Авгит представляет собой сложный пироксен, в котором всегда присутствует некоторое количество железа и алюминия, но их количество не является фиксированной величиной. Он является самым распространенным из пироксенов и широко распространен как по типам лав, в которых он появляется, так и географически. Он обычно выступает темным компонентом таких лав, как габбро и перидотиты, а также распространен в метаморфических породах, особенно в нечистых кристаллических известняках. Он встречается в Раймонде и Мамфорде (шт. Мэн), Тетфорде (шт. Вермонт), Ханаане (шт. Коннектикут), в округах Уэстчестер, Оранж, Льюис и Сент-Лоуренс шт. Нью-Йорк, в округе Честер (шт. Пенсильвания), в Дактауне (шт. Теннесси), в Темплтоне (Канада) и т. д. Группа Амфибола Амфиболы — это группа минералов, состоящая из тех же химических элементов, что и пироксены, но с иной молекулярной структурой, что проявляется в форме кристаллов. Более распространенные из них являются моноклинными, но отличаются от пироксенов следующим. Кристаллы амфиболов длинные и тонкие, в то время как пироксены — короткие и толстые; амфиболы имеют шесть сторон в поперечном сечении, а пироксены — восемь; две плоскости совершенной спайности у амфиболов пересекаются под углами 55° и 125°, в то время как у пироксена они пересекаются под углами 87° и 93°. Имея это в виду, легко отнести минералы к их правильной группе, но внутри группы не всегда так легко отличить один минерал от другого. Эта группа связана скорее с метаморфическими горными породами, чем с магматическими, с которыми в основном ассоциируются пироксены. Тремя наиболее распространенными минералами этой группы являются тремолит, актинолит и роговая обманка. Тремолит (CaMg)₃(SiO₃)₄ Табл. 37 Встречается в виде длинных призматических кристаллов или в столбчатых или волокнистых массах; твердость — 5,5; удельный вес — 3; цвет белый или серый; блеск стеклянный; прозрачный по тонким краям. Длинные призматические кристаллы тремолита встречаются главным образом там, где доломитовые известняки были изменены в результате метаморфизма. Иногда эти кристаллы растут бок о бок, образуя волокнистые массы, где длинные тонкие кристаллы можно разбирать пальцами, и при этом они гибкие и достаточно прочные, чтобы их можно было сваливать в войлокоподобные массы. Это вещество называется асбестом, который благодаря своей огнеупорности и низкой теплопроводности широко используется для изготовления изоляторов, огнеупорной черепицы и всевозможных огнеупорных материалов. Разновидности, в которых кристаллы более тонкие и шелковистые на вид, подобные изображенным на Пластине 38, называются амиантом. Существуют и другие минералы, такие как актинолит и серпентин, которые встречаются таким же образом и также называются асбестом, причем разновидность серпентина в настоящее время является наиболее важной в коммерческом отношении. Тремолит встречается в Ли (шт. Массачусетс), Ханаане (шт. Коннектикут), Байраме (шт. Нью-Джерси), в Джорджии и т. д. Актинолит (CaMgFe)₃(SiO₃)₄ Встречается в виде лучистых кристаллов или волокнистых масс; твердость — 5,5; удельный вес — 3; цвет от бледного до темно-зеленого; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. За исключением зеленого цвета, этот минерал очень похож на тремолит. Разница между ними обусловлена небольшим количеством железа в актинолите. Он обычно встречается в сланцах, и лучистый характер групп кристаллов достаточен для определения минерала, если уже ясно, что он принадлежит к амфиболам. Иногда он встречается с параллельными друг другу кристаллами, образуя одну из форм асбеста. Актинолит встречается в Уорике, Эденвилле и Амити в округе Оранж (шт. Нью-Йорк), во Франклине и Ньютоне (шт. Нью-Джерси), в Минерал-Хилл и Юнвилле (шт. Пенсильвания), Бер-Хиллз (шт. Мэриленд), на горе Уиллис (шт. Вирджиния) и т. д. Роговая обманка (CaMgFe)₃(SiO₃)₄CaMgAl₂(SiO₄)₃ Табл. 37 Встречается в виде хорошо сформированных кристаллов, зерен и масс; твердость — 5,5; удельный вес — 3,2; цвет черный, темно-зеленый или темно-коричневый; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. По своему составу роговая обманка соответствует авгиту, но встречается в виде длинных тонких шестиугольных кристаллов с плоскостями спайности, пересекающимися под углом 55°, так что она представляет собой типичный амфибол. Она встречается в очень широком спектре горных пород, таких как гранит, сиенит, диабаз и габбро, а также в таких метаморфических породах, как сланцы и гнейсы; иногда магматические породы состоят почти полностью из роговой обманки, и в этом случае они известны как амфиболиты или горнблендиты. Она встречается повсюду в штатах Новой Англии, вдоль плато Пидмонт, через Голубой хребет и во многих горных районах запада. Группа Граната Гранаты представляют собой ряд двойных силикатов, которые встречаются с удивительно постоянными характеристиками. Все они относятся к кубической сингонии и встречаются либо в виде додекаэдров, либо в виде 24-гранников (трапецоэдров), которые образуются в результате скоса ребер додекаэдра и развития этих новых граней за счет исчезновения граней додекаэдра. Могут встречаться комбинации додекаэдра и трапецоэдра (36 граней). Все гранаты имеют твердость от 7 до 7,5, а удельный вес колеблется от 3,2 до 4,3 в зависимости от состава. По размеру они варьируются от песчинок до детских стеклянных шариков, а иногда достигают четырех дюймов в диаметре. Цвет варьируется в зависимости от состава от бесцветного до желтого, красного, фиолетового или зеленого. Спайность отсутствует, а блеск всегда стеклянный. Гранаты обычно являются второстепенными минералами, встречающимися в метаморфических породах, хотя иногда они присутствуют и в гранитах и лавах. Они всегда представляют собой сегрегации, происходившие в условиях высоких температур. В чистом и безупречном виде некоторые гранаты используются в качестве драгоценных камней. С другой стороны, некоторые из обычных гранатов встречаются в таких количествах, что их измельчают и используют в качестве абразивов для таких работ, как полировка зубов или полировка кожи и дерева. Ниже приводится состав некоторых из наиболее распространенных гранатов. Ca₃Al₂(SiO₄)₃ = grossularite Mg₃Al₂(SiO₄)₃ = pyrope Fe₃Al₂(SiO₄)₃ = almandite Mn₃Al₂(SiO₄)₃ = spessartite Ca₃Fe₂(SiO₄)₃ = andradite Ca₃Cr₂(SiO₄)₃ = uvarovite Гроссуляр встречается главным образом в кристаллических известняках, которые образовались либо в результате контакта с лавами, либо в результате общего метаморфизма нечистых известняков. Эти гранаты бесцветные или белые, реже имеют оттенки желтого, оранжевого, розового, зеленого или коричневого цветов в зависимости от следов примесей, которые они могут содержать. Коричневато-красная разновидность с Цейлона называется циннамитом (коричным камнем) и является довольно популярным драгоценным камнем. Пироп имеет глубокий красный цвет и в безупречном виде высоко ценится как драгоценный камень. Он встречается в темно-цветных магматических породах, таких как лавы или серпентиниты. Одни из самых прекрасных экземпляров происходят из Южной Африки, где они встречаются вместе с алмазом. Альмандин имеет темно-красный или коричневый цвет, причем коричневатый оттенок отличает его от пиропа. Это один из гранатов, известных как «обыкновенный гранат». В некоторых случаях он достаточно чист и имеет глубокий цвет, чтобы использоваться в качестве драгоценного камня, но чаще он выглядит мутным. Название «альмандин» происходит от Алабанды, города древней области Кария в Малой Азии, откуда гранаты поставлялись в древний Рим. Самые прекрасные «сирианские гранаты» происходили из города «Сириан» в Нижней Бирме и, как предполагалось, находились где-то поблизости, но тщательное исследование показывает, что вблизи этого места гранаты не встречались, и поэтому данный город уже в те ранние времена был распределительным пунктом для гранатов, которые, вероятно, добывались еще дальше на восток. Сирианский гранат имел фиолетовый оттенок, и теперь этот термин используется для обозначения типа граната, а не местности. Спессартин имеет темно-гиацинтово-красный или красный цвет с фиолетовым оттенком и является одним из менее распространенных гранатов. Обычно он встречается в гранитах. Лучшие гранаты этого типа происходят из Амелия-Корт-Хаус (шт. Вирджиния), где были найдены экземпляры весом от одного до ста каратов. Андрадит — еще один гранат, который называют «обыкновенным гранатом». Он имеет красный цвет, но с желтоватым оттенком, который отличает его от альмандина, однако эти два минерала нелегко разделить. Он встречается главным образом в метаморфизованных известняках. Одна из разновидностей имеет черный цвет и называется меланитом. Она встречается в лавах. Обычные желтовато-красные гранаты распространены по всей Новой Англии и на плато Пидмонт. Уваровит — редкий гранат изумрудно-зеленого цвета, встречающийся в ассоциации с хромовыми рудами. Число местонахождений гранатов настолько велико, что их список охватил бы большинство регионов, где встречаются метаморфические породы, такие как вся Новая Англия, плато Пидмонт, Скалистые горы и т. д. Определенные прекрасные чистые гранаты, найденные в Монтане, северо-восточной Аризоне и северо-западном Нью-Мексико, продаются под торговым наименованием «монтановые, аризонские или нью-мексиканские рубины». Они имеют прекрасное качество и собираются преимущественно индейцами из муравейников и гнезд скорпионов в тех регионах. Гранаты относятся к числу древнейших камней, упоминаемых в древних языках, что вполне ожидаемо, учитывая то, как эти твердые и красивые кристаллы выветриваются из гораздо более мягких метаморфических пород, таких как сланцы. В прошлом они, наряду практически с любым другим полупрозрачным красным камнем, включались под названием карбункул. Однако это не название какого-либо минерала, а скорее указание на способ огранки кабошоном, то есть с выпуклой поверхностью. Глюциний Глюциний — редкий металл серебристо-белого цвета, ковкий, плавящийся при сравнительно низкой температуре. Он содержится в минерале берилле, от которого произошло альтернативное название «бериллий». Название происходит от сладковатого вкуса его солей. За исключением берилла, его минералы редки, и металл нашел малоприменений для человека. Берилл Gl₃Al₂(SiO₃)₆ Табл. 39 Встречается в виде шестиугольных кристаллов в гранитах, гнейсах и слюдяных сланцах; твердость — 7,5; удельный вес — 2,7; цвет обычно какого-либо оттенка зеленого; блеск стеклянный; прозрачный по тонким краям. Когда этот минерал встречается в виде крупных шестиугольных призматических кристаллов с гранями на концах или без них, он известен как берилл; когда кристаллы чистые, безупречные и темно-зеленого цвета, они имеют ювелирную ценность и называются изумрудами; когда они светло-зеленого цвета — аквамаринами; а когда ярко-желтого цвета — золотистым бериллом. Определить берилл нетрудно, так как только апатит встречается в виде таких кристаллов и бывает зеленым, но этот последний минерал имеет твердость всего 5. Имеется несовершенная спайность по базису. Обычный берилл довольно распространен в гранитах пегматитового типа и реже встречается в гнейсах и слюдяных сланцах. Эта разновидность часто дает кристаллы крупного размера, до двух-трех футов в диаметре. Берилл, свободный от трещин и включений, пригодный для использования в качестве драгоценного камня, настолько редок, что изумруд превосходит по стоимости алмаз и уступает лишь рубину. Это один из драгоценных камней с долгой историей: его добывали на западном берегу Красного моря по меньшей мере в 1650 г. до н. э. египтяне. Древним людям приписывалась его способность пробуждать пророческий инстинкт и помогать носящему его видеть яснее. Испанские конкистадоры обнаружили прекрасные изумруды среди сокровищ как Мексики, так и Перу. В Соединенных Штатах примечательным местонахождением этих драгоценных камней был Стоуни-Пойнт (шт. Северная Каролина), однако сейчас оно, по-видимому, истощено. Название «изумруд» применялось ко многим другим зеленым камням, обычно с каким-либо географическим уточнением, например «восточный изумруд», представляющий собой зеленый корунд, «бразильский изумруд», являющийся турмалином, и т. д. Гигантские бериллы были найдены в Акуорте и Графтоне (шт. Нью-Гэмпшир), а также в Роялстоне (шт. Массачусетс). Местонахождения обычного берилла включают Олбани, Норвей, Бетел, Хеброн, Парис и Топшем (шт. Мэн), Барре, Гошен и Честерфилд (шт. Массачусетс), Нью-Милфорд и Бранчвилл (шт. Коннектикут), Честер и Минерал-Хилл (шт. Пенсильвания), Стоуни-Пойнт (шт. Северная Каролина) и многие другие места в Аппалачах; а также гору Антеро (шт. Колорадо) и Блэк-Хиллс в Южной Дакоте. Содалит Na₄Al₃Cl(SiO₄)₃ Встречается в виде нерегулярных масс, иногда в додекаэдрах; твердость — 5,5–6; удельный вес — 2,3; цвет от темно-синего до бесцветного; черта белая; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Этот поразительный минерал с глубоким синим до лазурного цветом трудно спутать с каким-либо другим. Он характерен для богатых натрием магматических пород, таких как сиенит и некоторые лавы. В нашей стране он встречается в Литчфилде (шт. Мэн) и Салеме (шт. Массачусетс). Циркон ZrSiO₄ Табл. 39 Обычно встречается в тетраэдрических кристаллах в магматических породах; твердость — 7,5; удельный вес — 4,7; цвет коричневый; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Циркон, минерал редкого земельного элемента циркония, почти всегда встречается в светлых магматических породах, таких как сиенит. Он может встречаться в сланцах или гнейсах, но в этих породах кристаллы имеют микроскопический размер. Из-за своей высокой твердости и нерастворимости кристаллы циркона устойчивы к выветриванию и часто обнаруживаются наряду с золотом, касситеритом или магнетитом в песках, образовавшихся в результате разрушения сиенитовых пород. Циркон преломляет и диспергирует свет до такой степени, что уступает лишь алмазу, поэтому прозрачные кристаллы ценятся как драгоценные камни. Их часто называют «матурскими алмазами» из-за их обилия в Матуре (Цейлон). Когда кристаллы бесцветные или дымчатые, они называются жаргонами; когда они имеют красно-оранжевый оттенок — гиацинтом или яцинтом. Большая часть циркона ювелирного качества поступает с Цейлона, где его собирают в виде окатанных галек в руслах ручьев. Самое замечательное американское местонахождение циркона находится недалеко от Грин-Ривер в округе Хендерсон (шт. Северная Каролина), где он в изобилии встречается в разложившейся пегматитовой жиле, из которой было добыто много тонн. Он также встречается в Мории, Уорике, Амити и Диане (шт. Нью-Йорк), во Франклин-Фернасе и Трентоне (шт. Нью-Джерси), в золотоносных песках Калифорнии и т. д. Кианит Al₂SiO₅ Табл. 40 Встречается в виде длинных пластинчатых кристаллов в гнейсах и сланцах; твердость — 7 перпендикулярно длине и 4,5 параллельно длине; удельный вес — 3,6; цвет синий; блеск стеклянный; полупрозрачный по тонким краям. Синих минералов существует немного, а форма, в которой кианит встречается в виде длинных тонких пластинчатых кристаллов, совершенно характерна. Если для определения этого минерала требуется что-то еще, его уникальное свойство иметь высокую твердость 7 при царапании параллельно длине и всего 4,5 при царапании поперек рассеет любые сомнения. Минерал силлиманит имеет тот же химический состав, что и кианит, но обладает волокнистым габитусом и твердостью 6,5. Если кианит нагреть до 1350 °C, он меняет свой характер и превращается в силлиманит. Кианит встречается в качестве второстепенного минерала в метаморфических породах, таких как гнейс и сланцы, в Честерфилде (шт. Массачусетс), Литчфилде и Оксфорде (шт. Коннектикут), в округе Честер (шт. Пенсильвания), в Северной Каролине и т. д. Группа Слюды Слюды представляют собой очень распространенные минералы, легко узнаваемые по их весьма совершенной базисной спайности, в результате которой легко расщепляются тонкие листочки, часто толщиной менее одной тысячной дюйма. Они прочные и упругие, что отличает слюду от группы хлорита, у которой имеется аналогичная базисная спайность, но листочки не упругие. Слюды представляют собой сложные силикаты алюминия с калием, железом, литием, магнием и водородом. Они являются одним из основных компонентов многих гранитов, гнейсов и сланцев. Этот минерал всегда кристаллический, относящийся к моноклинной сингонии, но встречающийся в виде шестиугольных призм. Спайность является настолько доминирующим признаком, что форма кристалла обычно упускается из виду, так как она редко требуется для определения этого минерала. Размер листочков слюды зависит от размера кристаллов; более крупные листочки свидетельствуют об очень медленном остывании из исходных магм. Иногда кристаллы могут достигать двух или даже трех футов в диаметре. Твердость невелика и колеблется от 2 до 3. Удельный вес лежит в пределах от 2,7 до 3,2. Цвет варьируется в зависимости от состава от серебристо-белого через серый, розовый и зеленый до черного. Блеск от стеклянного до перламутрового, иногда с отливом у разновидностей более темных цветов. Более распространенные типы слюды следующие: Muscovite, H₂KAl₃(SiO₄)₃ or potash mica. Lepidolite, LiK(Al₂OH·F)Al(SiO₃)₃ or lithia mica. Biotite, (HK)₂(MgFe)₂Al₂(SiO₄)₃ or iron mica. Phlogopite, H₂KMg₃Al(SiO₈)₃ or magnesia mica. Мусковит бесцветный, серебристо-белый, серый или иногда бледно-зеленый или коричневатый. Он получил свое название от Москвы, где в ранние времена использовался для оконных стекол, и до сих пор применяется для дверок печей и топок, а также в электротехнике, в качестве смазочного материала и т. д. Лучшие кристаллы встречаются в гранитах, причем в их крупнозернистых разновидностях можно получить крупные кристаллы. Он также встречается в виде мелких чешуек в гнейсах и сланцах, а при выветривании исходных пород может присутствовать в песчаниках и сланцах. По своему происхождению мусковит всегда является первичным компонентом глубинных магматических пород, таких как гранит, но никогда не входит в состав излившихся лав. Серицит — это мусковит, образовавшийся вторичным путем в результате изменения других минералов в мусковит, когда полевой шпат, кианит, топаз и т. д. видоизменялись под воздействием тепла и горячих паров вблизи лав, пришедших в соприкосновение с другими породами. Мусковит весьма устойчив к изменениям при выветривании, но когда он все же претерпевает изменения, большая его часть превращается в каолин. Он встречается в Акуорте и Графтоне (шт. Нью-Гэмпшир), в виде пластин шириной иногда до ярда в Парис (шт. Мэн), в Честерфилде и Гошене (шт. Массачусетс), Портленде и Мидлтауне (шт. Коннектикут), в Уорике, Эденвилле и др. (шт. Нью-Йорк) и по всему Аппалачскому хребту, а также в Скалистых горах, Каскадном хребте и т. д. Лепидолит имеет розовый или сиреневатый цвет и встречается в чешуйчатых массах, главным образом в гранитах. Он не образует крупных кристаллов. Лепидолит встречается в Парис и Хеброне (шт. Мэн), Мидлтауне (шт. Коннектикут), Пале (шт. Калифорния) и т. д. Биотит — это темно-коричневая или черная слюда. Как и мусковит, он очень распространен, являясь одним из главных компонентов гранитов, гнейсов и сланцев; в отличие от мусковита, он может встречаться в излившихся лавах, таких как трахит, андезин и базальт. Он гораздо менее устойчив к выветриванию, чем мусковит, поэтому при разрушении пород, в состав которых он входит, биотит обычно превращается в каолин и другие соединения. Он склонен образовывать крупные кристаллы, особенно в Топшеме (шт. Мэн), Мории (шт. Нью-Йорк), Истоне (шт. Пенсильвания) и т. д. Флогопит имеет бледно-коричневый, часто медно-красный цвет и чаще всего встречается в серпентинитах, кристаллических известняках или доломитах, нередко в виде прекрасных кристаллов хорошего размера. Будучи одной из менее распространенных слюд, этот минерал встречается в Гувернере, Эдвардсе и Уорике (шт. Нью-Йорк), Ньютоне (шт. Нью-Джерси) и Берджессе (Канада). Топаз Al₂F₂SiO₄ Табл. 41 Встречается главным образом в кристаллах; твердость — 8; удельный вес — 3,5; от бесцветного до бледно-желтого; блеск стеклянный; прозрачный по тонким краям. Топаз может быть бесцветным, но чаще имеет какой-либо оттенок желтого, а временами коричневый или даже синий. Его твердость характерна: существует лишь немного столь же твердых минералов, и он используется как эталон твердости 8 по шкале Мооса. Кристаллы представляют собой ромбические призмы со скошенными и часто исштрихованными ребрами призм. Концы кристаллов обычно оканчиваются базальной плоскостью, параллельно которой наблюдается хорошая спайность. Между этой базальной плоскостью и гранями призмы обычно имеется несколько наборов мелких граней, как показано на Пластине 41. Этот минерал, как и большинство минералов, содержащих фтор, относится к числу тех, которые кристаллизовались из горячих паров, выделяющихся из магматических расплавов. Он ассоциируется с такими минералами, как турмалин, берилл, флюорит и касситерит, и встречается главным образом в пустотах или трещинах в гранитах или вблизи них. Обычный топаз, то есть кристаллы, несовершенные из-за крошечных трещин и примесей, не является большой редкостью, но кристаллы, безупречные и чистые по цвету, считаются драгоценными камнями. Большинство ювелирных топазов имеют ту или иную степень желтого цвета, но могут быть коричневыми или синими, однако никогда не бывают розовыми, какими их часто можно видеть в ювелирных изделиях. Изменение цвета на розовый («облагораживание») является искусственным и достигается путем упаковки желтого или коричневого топаза в магнезию, асбест или известь с последующим медленным нагреванием до красноты и последующим медленным охлаждением. При недостаточном нагревании цвет становится лососевым, а при перегреве весь цвет исчезает. Топаз ценится как драгоценный камень на протяжении веков, причем самые ранние сведения о нем происходят из Египта. Название происходит от слова topazios, означающего «искать», поскольку самое первое известное местонахождение, откуда он собирался, представляло собой небольшой остров с таким названием в Красном море, который часто был окружен туманом и труднодоступен для поиска теми ранними мореплавателями. Здесь по повелению египетских царей жители должны были собирать топазы и доставлять их гранильщикам Египта для полировки. Несколько желтых камней называют топазом, например «восточный топаз», который представляет собой корунд и более ценен, чем сам топаз, а также несколько разновидностей желтого кварца, которые проходят под такими названиями, как «саксонский», «шотландский», «испанский» и «дымчатый» топазы. Когда топаз встречается в бесцветном виде, как в Сибири, на Урале и в штате Минас-Жерайс (Бразилия), где он повсеместно встречается в виде гальки в ручьях, он продается под названием «алмазы рабынь». Бразилия в настоящее время является основным источником топазов ювелирного качества. Обычный топаз встречается в нашей стране в Трамбулле (шт. Коннектикут), на горе Краудерс (шт. Северная Каролина), в горах Томас (шт. Юта), в Колорадо, Миссури, Калифорнии и т. д. Ставролит FeAl₅OH(SiO₆)₂ Табл. 41 Встречается в ромбических кристаллах; твердость — 7,5; удельный вес — 3,7; цвет коричневый; блеск смолистый; полупрозрачен на тонких краях. Этот минерал встречается примерно с одинаковой степенью распространенности как в виде простых кристаллов, подобных контуру на Таблице 41, так и в виде двойников, проросших друг в друга под углом 90° или 60°. Цвет коричневый или красновато-коричневый. Во всех случаях он является второстепенным минералом, встречающимся в метаморфических породах, обычно в сланцах, хотя реже отмечается и в глинистых сланцах и гнейсах. С XVII века он использовался в качестве крестильного камня и носился как амулет, а согласно легендам, он упал с небес. Прекрасные кристаллы были найдены в округе Патрик, шт. Виргиния, и в этом регионе существует легенда о том, что когда феи услышали о распятии Христа, они заплакали, и их слезы, падая, кристаллизовались в форме крестов, подобных тому, что показан на Таблице 41. Ставролит встречается в сланцах Новой Англии, например в Уиндхэме, шт. Мэн, или Честерфилде, шт. Массачусетс, а также по всей восточной стороне Аппалачских гор до Джорджии. Оливин (MgFe)₂SiO₄ Перидот или Хризолит Встречается в зернах и неправильных массах в темных лавах; твердость — от 6,5 до 7; удельный вес — 3,3; цвет бутылочно- или оливково-зеленый; блеск стеклянный; полупрозрачен на тонких краях. Оливин редко встречается в кристаллах, но когда это происходит, они принадлежат к ромбической сингонии. Темно-зеленые зерна или массы узнаются по цвету, значительной твердости и неясной спайности. Серпентин может иметь похожий цвет, но его твердость составляет всего 4. В соляной кислоте оливин разлагается до желатинообразной массы. Оливин типично является одним из компонентов темных лав, таких как базальт, габбро или перидотит. Он также является обычным минералом в метеоритах. Оливин в присутствии воды очень легко изменяется в другие минералы, особенно в серпентин. Он встречается довольно широко везде, где присутствуют темные лавы, например в Белых горах шт. Нью-Гэмпшир, в округе Лаудуун шт. Виргиния, в округе Ланкастер шт. Пенсильвания и во многих местах в Скалистых горах и Каскадных горах. Эпидот Ca₂(AlOH)(AlFe₂)(SiO₄)₃ Табл. 42 Встречается в зернах или столбчатых массах; твердость — 6,5; удельный вес — 3,4; цвет зеленый, обычно фисташковый или желтовато-зеленый; блеск стеклянный; полупрозрачен на тонких краях. Эпидот редко встречается в кристаллах, которые принадлежат к моноклинной сингонии и могут быть либо короткими, как на схемах на таблице 42, либо длинными и игольчатыми. Цвет и твердость помогут определить этот минерал, так как почти никакой другой не обладает специфическим желтовато-зеленым цветом, характерным для этой формы. Эпидот встречается главным образом в метаморфических породах на контакте с магматическими породами или вблизи него; либо он может быть вторичным минералом, образующимся в результате выветривания гранитов, особенно вдоль трещин. Иногда он встречается вместе с роговой обманкой в сильно складчатых сланцах, как в Нью-Йорке. Он часто является минералом, возникшим в результате изменения других минералов, таких как пироксен, амфибол, биотит или даже полевые шпаты. Он встречается в Честере и Атоле, шт. Массачусетс, Хаддаме, шт. Коннектикут, Амити, Монро и Уорике, шт. Нью-Йорк, Ист-Бранче, шт. Пенсильвания, в районе Верхнего озера, в Скалистых горах и т. д. Турмалин (FeCrNaKLi)₄Mg₁₂B₆Al₁₆H₈Si₁₂O₆₃ Табл. 42 и фронтиспис Встречается в трехгранных призматических кристаллах; твердость — 7; удельный вес — 3,1; бесцветный, красный, зеленый, коричневый или черный; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Турмалин легко отличить от других минералов, так как он всегда встречается в виде длинных или коротких призматических кристаллов, имеющих в поперечном сечении треугольную форму. Существует также тенденция к искривлению граней, как видно на виде с торца D на Таблице 42. Часто вертикальные грани призмы скошены одной, двумя или тремя гранями, сгруппированными вокруг каждого из трех исходных ребер, а на гранях призмы часто имеются штрихи. Концы завершаются низким ромбоэдром, и кроме того, на ребрах и углах головки может присутствовать множество видоизменяющих граней. Обычные разновидности имеют коричневый или черный цвет, но изредка могут встречаться зеленые, красные, желтые или практически любые другие цвета. Когда кристаллы совершенны, то есть свободны от примесей и не имеют крошечных трещин, турмалин становится популярным и ценным драгоценным камнем. Турмалин имеет очень сложный состав и может значительно варьировать: натрий, калий, литий, магний и железо могут присутствовать в больших или меньших количествах или даже отсутствовать. Цвет в некоторой степени зависит от пропорций этих элементов: темные разновидности содержат больше железа, а светло-окрашенные турмалины не содержат его. Этот минерал является одним из тех, которые образуются из перегретых паров, выделяющихся из расплавленных магм. Поэтому он встречается в жилах, часто в ассоциации с минералами меди, в кристаллических известняках или в полостях в гранитах, где он ассоциируется с такими минералами, как берилл, апатит, флюорит, топаз и т. д. При нагревании кристаллы турмалина вырабатывают электричество, в результате чего один конец становится положительным, а другой — отрицательным полюсом, после чего они притягивают кусочки соломы, золы и т. д. Он был впервые завезен в Европу около 1703 года из Индии, и его популярность как драгоценного камня значительно возросла после того, как его нашли на горе Мика близ Париса, шт. Мэн. Это местонахождение в Парисе, шт. Мэн, было открыто двумя мальчиками, минералогами-любителями, Элайджей Л. Хамлином и Эзекиилем Холмсом, которые в 1820 году возвращались домой из поездки за минералами и у корней дерева обнаружили какое-то блестящее зеленое вещество. Оно оказалось турмалином ювелирного качества. Разразившаяся той ночью снежная буря засыпала их «заявку», но следующей весной ее посетили и нашли несколько прекрасных кристаллов. Позже это местонахождение разрабатывалось систематически, и из пегматитовой жилы в граните, залегавшей под найденными на поверхности кристаллами, было добыто турмалина на сумму более 50 000 долларов. Фигура на фронтисписе — один из найденных там кристаллов. Хорошо известными местонахождениями являются Париж и Хеброн, шт. Мэн, Гошен и Честерфилд, шт. Массачусетс, Экуорт и Графтон, шт. Нью-Гэмпшир, Хаддам и Монро, шт. Коннектикут, Иденвилл и Порт-Генри, шт. Нью-Йорк, округ Джефферсон, шт. Колорадо, округ Сан-Диего, шт. Калифорния и др. Каолинит H₄Al₂Si₂O₉ Каолин Обычно встречается в беловатых глиноподобных массах; твердость — 2; удельный вес — 2,6; цвет от белого до сероватого или желтоватого; блеск матовый. Каолинит обычно не встречается в кристаллах, хотя были найдены кристаллы микроскопических размеров и моноклинной формы. Он представляет собой вторичный минерал, образующийся в результате разрушения полевых шпатов при выветривании, причем кальций, калий или натрий замещаются водой. В местах залегания он обычно белый или почти белый и характеризуется жирным на ощупь. По мере выветривания гранитов или других пород, содержащих полевой шпат, каолин вымывается водой и вместе с другим мелкозернистым материалом переносится в озера или море, где оседает на дно и известен как глина. Глина представляет собой каолин с теми или иными примесями. Чистый каолин используется для производства фаянсовой и белой фарфоровой посуды; но когда он нечист, особенно при наличии в нем железа, обжиг приводит к тому, что изделие становится красным или коричневым, так что оно пригодно только для изготовления черепицы, кирпича и т. д. Он встречается практически везде, где породы, содержащие полевой шпат, подвергаются или подвергались воздействию выветривания. Тальк H₂Mg₃(SiO₃)₄ Встречается в чешуйках или в волокнистых, чешуйчатых или плотных массах; твердость — 1; удельный вес — 2,7; цвет белый, серый или бледно-зеленый; блеск перламутровый; полупрозрачен на тонких краях. Этот минерал мягок предельно, только графит и молибденит имеют такую же твердость, но оба последних имеют черную черту (цвет порошка), в то время как черта талька — белая. Жирность на ощупь также является характерной особенностью. Тальк очень редко встречается в кристаллах, но если они обнаруживаются, то имеют вид пластинок и шестиугольное поперечное сечение, хотя в действительности принадлежат к моноклинной сингонии. Тальк является вторичным минералом, который обычно образуется в результате воздействия влаги на силикаты магния, такие как пироксены или амфиболы. В этом случае, поскольку исходные породы имели метаморфическое происхождение, образующийся из них тальк встречается в старых метаморфических регионах. Часть талька также образуется в результате воздействия вод, содержащих кремнезем, на доломит. Это вероятно вблизи контакта между доломитом и магматическими породами. Тальк тесно связан с серпентином и обычно встречается в тех же регионах. Тальк нашел широкое применение. Часть его является плотной и тогда называется мыльным камнем; он использовался древними китайцами для изготовления статуэток и украшений, а наши североамериканские индейцы использовали его для изготовления больших горшков, служивших емкостями для жидкостей. Некоторые из этих горшков вырезаны с большим мастерством, так что они получаются довольно легкими по отношению к своему объему. Из мыльного камня также вырезали трубки и изображения. Сегодня мы по-прежнему режем мыльный камень на плиты для изготовления каминных полок, прачечных ванн и раковин. Чешуйчатые и волокнистые разновидности измельчают и используют в производстве бумаги, краски, кровельных материалов, резины, мыла, мелков, туалетных порошков и т. д. Соединенные Штаты производят и используют более половины мировой добычи, причем наша промышленность требует более 100 000 тонн талька в год. Из этого количества 38% идет на производство бумаги, 23% — краски, 18% — кровельных материалов и так далее вплоть до туалетного порошка, на который приходится 2,5%, или 2500 тонн в год. Тальк встречается в метаморфизованных регионах, то есть в Новой Англии, по всей восточной стороне Аппалачских гор, в Скалистых горах и Каскадных горах, с большим числом локальных местонахождений. Ведущим производителем является штат Нью-Йорк. Серпентин H₄Mg₃Si₂O₉ Табл. 43 Встречается в плотных, зернистых или волокнистых массах; твердость — 3; удельный вес — 2,6; цвет зеленый; блеск жирный; полупрозрачен на тонких краях. Серпентин никогда не образует кристаллов. Его цвет и твердость служат для его распознавания. Подобно тальку, он является вторичным минералом, образующимся в результате изменения пироксенов, амфиболов и особенно оливина в присутствии влаги. Поскольку они часто находятся в метаморфических породах, серпентин обычно ассоциируется с метаморфическими породами. Часть серпентина также образуется в результате действия воды, содержащей кремнезем, на доломит, и это вероятно в областях осадочных пород. Волокнистая разновидность серпентина — хризолит — обычно встречается в трещинах или жилах, и когда волокна длинные, она используется как асбест. Эта форма асбеста является наиболее используемой в промышленности сегодня, так как в провинции Квебек имеются замечательно крупные месторождения, которые обеспечивают основную часть мировой добычи. В Соединенных Штатах он также встречается в Калифорнии и Аризоне, но лишь в умеренных количествах. Массивный серпентин используется в значительных количествах в качестве поделочного камня; зеленый цвет, разнообразимый прожилками и пятнами белого, желтого и красного цветов из-за различных примесей, делает его очень эффектным. Однако он пригоден только для внутренних работ, так как погода быстро портит полированную поверхность. Более подробно это обсуждается в разделе о серпентиновой породе на странице 245. Серпентин встречается в Ньюфейне, шт. Вермонт, Ньюберипорте, шт. Массачусетс, Брюстере, Антверпене и др., шт. Нью-Йорк, Хобокене, шт. Нью-Джерси, в Пенсильвании, Мэриленде и т. д. Хлорит H₈(MgFe)₅Al₂(SiO₆)₃ Табл. 43 Встречается в моноклинных кристаллах шестиугольного очертания, либо в чешуйчатых пластинках или массах; твердость — 2; удельный вес — 2,8; цвет зеленый; блеск перламутровый по плоскостям спайности; полупрозрачен на тонких краях. Хлорит — это собирательное название семейства, объединяющего ряд тесно связанных минералов, столь похожих по внешнему виду, что их лучше рассматривать под этим общим именем. Во многих отношениях они напоминают слюду формой кристаллов и замечательной базальной спайностью. На первый взгляд их легко спутать, но чешуйки хлорита неэластичны, и при изгибе они остаются согнутыми, вместо того чтобы пружинить назад, как слюда. По сути, они выглядят как более или менее разрушенные слюды. Это больше, чем просто внешнее сходство, так как хлориты образуются в результате изменения слюд в присутствии влаги. Следовательно, они являются вторичными и будут найдены там, где слюдистые породы подверглись выветриванию, например в гранитах и сланцах. Их можно ожидать везде, где слюды долго подвергались выветриванию, например в Новой Англии, Скалистых горах, Сьерра-Неваде или Каскадных горах. Особые местонахождения: Брюстер, шт. Нью-Йорк, Юнионвилл и Техас, шт. Пенсильвания и др. Цеолиты Цеолиты представляют собой группу белых минералов с перламутровым блеском, легким весом и легко растворимых в кислотах; из-за того, что содержащаяся в них вода удерживается слабо, они бурно кипят перед паяльной трубкой. Все они являются вторичными минералами, возникающими в результате разложения полевых шпатов при их выветривании. Они почти повсеместно встречаются в трещинах и пустотах разрушающихся лав. Из дюжины или около того таких минералов три являются достаточно распространенными, чтобы рассмотреть их здесь. Их можно обнаружить, наблюдая за такими местами, как карьеры по добыче траппа для дорожного щебня или места взрывных работ по любой причине. Аналицим Na₃Al₂Si₄O₁₃ + 2H₂O Табл. 44 Встречается в виде трапецоэдров в трещинах и пустотах в лавах; твердость — 5,5; удельный вес — 2,2; бесцветный, белый или розовый; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Аналицим обычно встречается в 24-гранной форме, известной как трапецоэдр, как показано на рисунке А на Таблице 44; но он также может встречаться в кубах с тремя гранями трапецоэдра на каждом углу. Мелкие кристаллы часто бесцветные, но более крупные либо белые, либо розовые и непрозрачны. Хотя форма такая же, как у гранатов, цвет, меньшая твердость и нахождение в лавах помогут отличить этот минерал. Если поместить аналицим в соляную кислоту, он растворяется до желатинообразной массы. Он всегда встречается в трещинах и пустотах в лавах, как в Берген-Хилл и Уихокене, шт. Нью-Джерси, Уэстфилде, шт. Массачусетс, в районе Верхнего озера и т. д. Натролит Na₂Al₂Si₃O₁₀ + 2H₂O Таблица 44 Встречается в виде торчащих щетиной кристаллов в трещинах и пустотах в лавах; твердость — 5,5; удельный вес — 2,2; бесцветный; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Натролит встречается в виде красивых ощетинившихся пучков игольчатых кристаллов, причем каждый кристалл представляет собой ромбическую призму с очень низкой пирамидой на конце. Этот минерал настолько легкоплавок, что его можно расплавить в пламени свечи, придавая пламени характерный желтый цвет, обусловленный натрием. В соляной кислоте он растворяется до желатинообразной массы. Он всегда является вторичным минералом в пустотах и трещинах в разрушающихся лавах, а пучковидный характер роста настолько характерен, что, однажды увидев его, вы всегда его узнаете. Натролит встречается в Уихокене и Берген-Хилл, шт. Нью-Джерси, в Уэстфилде, шт. Массачусетс, в районе Верхнего озера и т. д. Стильбит H₄(CaNa₂)Al₂(SiO₃)₆ + 4H₂O Табл. 44 Обычно встречается в сноповидных пучках волокнистых кристаллов; твердость — 5,5; удельный вес — 2,2; бесцветный до белого, желтого или коричневого; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Кристаллы стильбита на самом деле моноклинные, но из-за практически всеобщего двойникования кажутся ромбическими. Подобно двум предыдущим минералам, стильбит встречается в трещинах и пустотах разрушающихся лав. Он легко узнается по своей привычке образовывать сноповидные пучки волокнистых кристаллов. Он также может, но реже, встречаться в виде лучистых масс. В соляной кислоте он растворяется полностью. Он встречается в лавах в Уихокене и Берген-Хилл, шт. Нью-Джерси, в районе Верхнего озера и т. д. Кальций Кальций является одним из самых распространенных металлов, но в природе никогда не встречается в чистом виде, и человек не использует его как металл. В своей металлической форме он желтовато-белый и по твердости занимает промежуточное положение между свинцом и золотом. На воздухе он вскоре тускнеет вследствие окисления, а в воде быстро разлагает воду, образуя оксид. Тем не менее он обладает большим сродством к другим элементам и образует большое количество минералов, наиболее важными из которых являются кальцит, арагонит, гипс и флюорит, в то время как он является необходимым компонентом некоторых гранатов, анортита, эпидота, амфибола и пироксена. Он очень широко распространен в виде известняка, содержится в растворенном виде почти во всех природных водах, а также в раковинах и костях многих животных и некоторых растений. Кальцит CaCO₃ Табл. 45 Встречается в хорошо образованных кристаллах, в виде натечных корок, а также в сталактитовых, оолитовых и зернистых массах; твердость — 3; удельный вес — 2,7; бесцветный до белого или, при наличии примесей, желтый, коричневый, зеленый, красный или синий; блеск стеклянный до матового; прозрачный на тонких краях. После кварца кальцит является самым распространенным из всех минералов и встречается в практически бесконечном разнообразии форм: описано более 300 из них. Он принадлежит к гемиэдрическому разделу гексагональной сингонии, причем форма кристаллов представляет собой всевозможные вариации ромбоэдра и комбинации левых и правых ромбоэдров. Спайность совершенно равномерная, в трех направлениях, параллельных граням ромбоэдра, и под углом 74° 55′ друг к другу. Кристаллы могут встречаться в форме, характерной для спайности, но нечасто. Наиболее распространенными формами являются более или менее вытянутый скаленоэдр, образованный комбинацией правого и левого ромбоэдров, так что получающаяся пирамида является шестигранной, как на рисунке C на Таблице 45. Такой скаленоэдр может комбинироваться с другими формами самым разнообразным образом. Шестигранная призма с концами, завершенными одним или несколькими наборами ромбоэдрических граней, также довольно распространена. Время от времени встречается двойникование. Самый быстрый способ определить кальцит — по твердости (3) в сочетании с тем фактом, что он вскипает при падении на него соляной кислоты. Интересной особенностью этого минерала является его ярко выраженное свойство отклонять световые лучи, так что линия или предмет, помещенные за кусочком прозрачного кальцита, кажутся раздвоенными. Впервые это наблюдали на кусочках кальцита из Исландии, поэтому крупные прозрачные кристаллы кальцита до сих пор называют исландским шпатом; и такой кальцит используется для изготовления николей для микроскопов, столь полезных при изучении минералов. Эта способность преломлять свет присутствует у всех минералов, но не в такой степени, как у кальцита. Вытянутые скаленоэдры кальцита часто называют «собачьим зубом» из-за воображаемого сходства между ними и зубом собаки. Кальцит присутствует в растворенном виде в воде морей и большинства рек, откуда он извлекается многими животными и некоторыми растениями для построения их раковин и костей. Фораминиферы, некоторые губки, иглокожие, кораллы и моллюски — все они забирают большие количества из воды, в которой живут, и строят из него более или менее постоянные структуры. Когда эти раковины падают на дно или после измельчения в крошку накапливаются на дне, они образуют известняк, который широко распространен по всей стране. Тот же известняк при метаморфизме и кристаллизации превращается в мрамор. Итак, кальцит легко растворим в воде, и реки, текущие вдоль трещин и разломов в известняке, растворяют большие полости или пещеры, подобные Мамонтовой пещере в Кентукки. Другая вода, просачиваясь сквозь известняк, попадает в эти полости, будучи насыщенной растворенным известком, и капает с крыш и стен; затем, по мере испарения части воды, она откладывает часть своего известца в виде похожих на сосульки масс, свисающих с потолка. Такие массы некристаллического кальцита называются сталактитами. Ниже, на полу пещеры, подобным же образом вырастают конические массы там, где капающая вода падает на пол. Это сталагмиты. В этих известковых пещерах и в меньших полостях вырастают многие из красивейших кристаллов. Нечто подобное происходит, когда горячая вода из глубоких источников выходит на поверхность, остывает и уже не может удерживать столько известца, в результате чего вокруг источника откладывается слой за слоем некристаллический кальцит, образуя массу, известную как травертин. Иногда она окрашивается железом или другими примесями, и в результате получается полосчатый эффект. Такие травертины, как «суисанский мрамор» из Калифорнии, «калифорнийский оникс», «мексиканский оникс» и «сатинистый шпат», принадлежат к этому классу. Коралловые полипы, особенно в тропических водах, осаждают огромное количество извести, из которой строятся целые рифы в этой некристаллической форме. Местами она достигает сотен футов в толщину и сотен миль в протяженности. Некоторые из этих кораслов стали популярны для личных украшений. В частности, это мелкая мелкозернистая разновидность — Corallum rubrum, обитающая почти исключительно в Средиземном море. Этот корал имеет красный цвет, варьирующий от темно-красного до белого. Он растет небольшими масами (три фунта — крупная масса) в воде глубиной от 60 до 100 футов, причем для развития массы полного размера требуется около десяти лет. Превращение его в бусины и украшения является итальянской индустрией. Спрос растет, в то время как предложение уменьшается, и широко ведутся поиски новых подобных кораллов, но до сих пор с небольшим успехом. Этот драгоценный коралл часто носят как защиту от «дурного глаза», и его широко подделывают, по-видимому, с такой же защитой для носящего. Когда коралловые бусины предлагаются дешево, они, вероятно, являются чем-то другим, причем широко используется красный гипс. Его и любые подделки можно легко обнаружить, капнув на бусину каплею кислоты. Коралл вскипит, а гипс и другие заменители — нет. Основная масса раковин большинства моллюсков состоит из извести, но перламутровый слой внутри обычно представлен арагонитом. Мел в утесах по обе стороны Английского канала представляет собой известь и состоит из раковин одноклеточных животных. См. стр. 213. Когда известь отлагается в виде рыхлых пористых масс, например вокруг травы и т. д. и ниже горячих источников, эта масса называется известковым туфом. Кальцит можно найти почти везде, причем одними из мест нахождения лучших кристаллов являются Антверпен и Локпорт, шт. Нью-Йорк, Мидлтаун, шт. Коннектикут, пещеры Кентукки, Уорсо, шт. Иллинойс, Джоплин, шт. Миссури, Хейзел-Грин, шт. Висконсин и др. Арагонит CaCO₃ Табл. 46 Встречается в кристаллах, в столбчатых или волокнистых массах либо в виде натечных корок; твердость — 3,5; удельный вес — 2,9; бесцветный, белый или янтарный; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Арагонит имеет тот же химический состав, что и кальцит, но кристаллизуется в ромбической сингонии либо в простых формах, как А на Таблице 46, либо в виде двойников, образующих формы, которые кажутся гексагональными. В виде простых кристаллов его форма легко отличает его от кальцита и доломита, но в виде двойников он очень похож на любой из этих двух минералов. От кальцита его тогда можно отличить по большей твердости и тому факту, что он обладает спайностью только в одном направлении, причем несовершенной. Спайность — это единственный простой метод отличить его от доломита. Тем не менее арагонит почти всегда легко отличить по его привычкам, поскольку он обычно образует длинные тонкие кристаллы, которые выглядят скорее как волокна, чем как кристаллы. Ни кальцит, ни доломит вовсе не волокнистые. Арагонит гораздо менее распространен, чем кальцит, и образовался либо в результате отложения из горячих вод, либо из вод, содержащих в растворе сульфаты наряду с известью. Большая часть травертина и многие сталагмиты и сталактиты состоят из арагонитов, образующихся так, как описано в разделе о кальците. Перламутровый слой в раковинах двустворчатых моллюсков обычно представлен арагонитом. Перламутровый блеск этого слоя объясняется тем, что он формируется в результате последовательного отложения одного тонкого слоя на другой; так что свет, падающий на перламутр, проникает отчасти к одному слою, отчасти к другому и затем отражается. У определенных моллюсков этот слой состоит из особенно тонких слоев: у одних это Unios, или пресноводные моллюски, у других — «жемчужные устрицы», или Aviculidæ, причем последники, однако, лишь отдаленно связаны со съедобными устрицами. В тех случаях, когда моллюски любого из этих двух семейств достигают крупных размеров, можно получить крупные куски перламутра, которые используются для пуговиц, ручек и различных поделочных изделий. Дополнительной особенностью тех же моллюсков является образование жемчужин в складке мяса, выстилающей раковины. Жемчужины представляют собой круглые или округлые конкреции арагонита. В центре находится песчинка или, чаще, крошечный мертвый паразит. То или другое было раздражителем для моллюска, и чтобы избавиться от него, вокруг него выделялся слой арагонита. Затем, по мере того как моллюск продолжал расти и выделять слои для своей раковины, он каждый раз добавлял еще один слой вокруг песчинки или паразита, пока со временем не получалась жемчужина заметного, а затем и значительного размера. Они обладают всем перламутровым блеском перламутра в сферической форме, что имеет тенденцию делать блеск еще более заметным. Жемчуг использовался в качестве украшений в Китае примерно за двадцать три века до нашей эры, а в Индии — более чем за 500 лет до н. э. Он очень высоко ценился римлянами, и со времен античности правители Индии проявляли к нему удивительную привязанность. Сегодня лучший жемчуг поступает из Персидского залива и Красного моря, в то время как другие его разновидности находят около Австралии и в Карибском море. В Соединенных Штатах немало жемчужин собирают каждый год из пресноводных моллюсков, причем некоторые из них красиво окрашены в розовый или желтый цвет. Арагонит встречается широко, например в Хаддаме, шт. Коннектикут, Иденвилле, шт. Нью-Йорк, Хобокене, шт. Нью-Джерси, Нью-Гардене, шт. Пенсильвания, Уорсо, шт. Иллинойс и др. Ангидрит CaSO₄ Табл. 46 Встречается в раскалываемых или зернистых массах, редко в кристаллах; твердость — 3-3,5; удельный вес — 2,9; цвет белый, серый, голубоватый или розоватый; блеск перламутровый по плоскостям спайности; прозрачный на тонких краях. Когда ангидрит встречается в кристаллах, они ромбические, как на схеме на Таблице 46. Обычно, однако, он встречается в пластах или слоях, которые отложились в результате испарения морской воды, и поэтому ассоциируется с солью. Ангидрит имеет три плоскости спайности под прямым углом друг к другу, которые образуют прямоугольные или кубиподобные формы. В основном ангидрит ассоциируется с гипсом, от которого отличается большей твердостью, псевдокубической спайностью и тем фактом, что ангидрит нелегко растворим в кислоте, в то время как гипс растворим. Химически он отличается от гипса отсутствием кристаллизационной воды, которая у гипса есть. Ангидрит часто встречается в виде жил и неправильных масс в пластах гипса. Сульфат кальция осаждается из морской воды при испарении 37% воды, и он может отлагаться либо как ангидрит, либо как гипс, причем факторы, определяющие, какой именно из этих двух минералов образуется, до сих пор неизвестны. После отложения при воздействии влаги ангидрит может превратиться в гипс, причем неправильные массы часто остаются неизмененными. Он встречается в соляных шахтах в округе Элсуорт, шт. Канзас, в полостях известняка в Локпорте, шт. Нью-Йорк, в жилах в округе Шаста, шт. Калифорния и т. д. Гипс CaSO₄ + 2H₂O Табл. 47 Встречается в кристаллах, в раскалываемых массах или в волокнистых массах; твердость — 2; удельный вес — 2,3; бесцветный, белый, янтарный, серый или розовый; блеск стеклянный, шелковистый или перламутровый; прозрачный на тонких краях. Кристаллы гипса моноклинные, как видно на Таблице 47, причем совершенные кристаллы обычно встречаются в глине, как в Оксфорде, шт. Огайо, или в пустотах; в то время как кристаллы менее правильного очертания, но с хорошей спайностью находят в Юте, Канзасе и Колорадо. Спайность весьма совершенна в одном направлении, что позволяет расщеплять тонкие листы почти как у слюды, и менее совершенна в двух других направлениях, которые проявляются на гладкой поверхности первой спайности в виде линий, пересекающихся под углом 66° 14′. Двойникование также распространено таким образом, что два соединенных кристалла образуют формы, похожие на наконечники стрел. Эта спайность и двойникование прекрасно видны на фотографии гипса на Таблице 47. Гипс отличается от ангидрита меньшей твердостью, спайностью и растворимостью в кислотах. Большая часть гипса встречается в пластах или зернистых массах, которые отложились из испаряющейся морской воды при потере 37% воды. Такие пласты часто весьма обширны и разрабатываются в качестве источника гипса для получения жженого гипса (алебастра), штукатурки, строительного гипса, цемента Кина, гипсокартона и стеновых панелей, перегородочных плиток и т. д. Использование гипса для получения жженого гипса и во всех других целях основано на его сродстве к кристаллизационной воде. Гипс сначала нагревают примерно до 400° C, что удаляет кристаллизационную воду и заставляет его рассыпаться в порошок, представляющий собой жженый гипс. При добавлении воды она поглощается, и порошок «схватывается», или перекристаллизовывается обратно в гипс. Эта простая реакция сделала его очень полезным для изготовления форм, отливок, твердой отделки стен, штукатурки и т. д. Когда зернистый тип гипса является мелкозернистым, он известен как алебастр, который используется для вырезания ваз, статуэток, украшений и т. д. Волокнистая разновидность называется сатинистым шпатом и иногда используется для дешевых ювелирных изделий и украшений, но она очень мягкая и быстро изнашивается. У Ниагарского водопада существует значительная торговля предметами, вырезанными из этого сатинистого шпата, причем туристы покупают их в предположении, что минерал является местным и происходит из-под водопада. Однако большая его часть поступает из Уэльса, а небольшое количество гипса этого региона в основном зернистое. Гипс встречается по всему пространству Соединенных Штатов, например в Нью-Йорке, Мичигане, Виргинии, Огайо, Алабаме, Южной Дакоте, Вайоминге, Колорадо, Юте, Калифорнии и т. д. Группа стронция Стронций представляет собой бледно-желтый металл, ковкий и пластичный, но быстро окисляющийся на воздухе. Он не встречается в свободном состоянии в природе, а всегда присутствует в виде какого-либо соединения, обычно либо карбоната, либо сульфата. Он напоминает барий, но отличается тем, что придает пламени ярко-красный цвет, из-за чего соединения стронция используются главным образом для создания красного огня в фейерверках. Стрёнцианит SrCO₃ Встречается в игольчатых кристаллах или в столбчатых или волокнистых массах; твердость — 3,5-4; удельный вес — 3,6; цвет белый, бледно-зеленый или бледные оттенки желтого; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Стрёнцианит ромбический, но кажется гексагональным, поскольку его общая привычка заключается в срастании трех двойниковых кристаллов таким образом, что образуется шестигранная двойная пирамида. В этом отношении он очень похож на витерит, причем оба эти минерала внешне выглядят очень похоже. Однако их можно легко различить, поднеся кусочек к пламени. Если он окрашивает пламя в красный цвет, это стрёнцианит, если в зеленый — витерит. Он легко вскипает в соляной кислоте. Стрёнцианит встречается в жилах и пустотах в известняке, где он отложился после выщелачивания из известняка просачивающимися водами. Хотя он известен в нескольких пунктах, в настоящее время он не добывается в этой стране, а то, что мы используем, в основном импортируется из Германии. Он встречается в Скохари, Шаомон-Бей и Терезе, шт. Нью-Йорк, в округе Миффлин, шт. Пенсильвания и др. Целестин SrSO₄ Встречается в кристаллах, раскалываемых массах и волокнистых; твердость — 3; удельный вес — 3,9; бесцветный, белый, бледно-голубой или розоватый; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Целестин, сульфат стронция, очень похож на барит по внешнему виду и габитусу. Он ромбический и встречается в таблитчатых кристаллах. Его спайность совершенна по базальной плоскости и несовершенна в одном другом направлении. Простой способ отличить целестин от барита — поднести кусочек к пламени. Если это целестин, он окрасит пламя в красный цвет, если барит — в зеленый. Целестин в основном встречается в жилах или пустотах в известняке, где он отложился просачивающимися водами после выщелачивания из известняка. Несколько лет назад важное месторождение целестина было обнаружено на острове Сронтиан в озере Эри, но оно было быстро выработано, и теперь в этой стране жилы не разрабатываются. Он также встречается в Шаомон-Бей, Скохари и Локпорте, шт. Нью-Йорк, в Канзасе, Техасе, Западной Виргинии, Теннесси и др. Группа бария Барий — еще один металл, который не встречается в свободном состоянии в природе. Он был выделен только в виде желтого порошка, который при воздействии воздуха или воды быстро превращается в один из оксидов. Как сам барий, так и его соединения обладают особенностью вызывать появление зеленого цвета при внесении в пламя. Два его соединения достаточно распространены: сульфат — барит и карбонат — витерит. Первый является более распространенным и нашел довольно широкое применение: в Соединенных Штатах ежегодно потребляется более 100 000 тонн для создания основы в матовых красках для внутренних работ и светлых тонах, в качестве наполнителя в резиновых изделиях, линолеуме, клеенке, глазированной бумаге и для широкого спектра химических соединений. Барит BaSO₄ Табл. 48 тяжелый шпат Встречается в кристаллах или в пластинчатых, желваковых или зернистых массах; твердость — 3; удельный вес — 4,5; бесцветный, белый или практически любого цвета; блеск стеклянный; прозрачный на тонких краях. Барит встречается в ромбических кристаллах, которые имеют таблитчатую форму и обычно со скошенными краями, как на рисунке А на Таблице 48. Имеется спайность в трех направлениях: довольно совершенная базальная спайность и две менее совершенные спайности, которые перпендикулярны плоскости базальной спайности и пересекаются под углом 78°. Таблитчатая форма, спайность, большой вес и тот факт, что кусочек барита, помещенный в пламя, окрашивает его в зеленый цвет — всё это служит для распознавания этого минерала. Барит является вторичным минералом водного происхождения, отложившимся в жилах и пустотах в магматических, метаморфических или иногда осадочных породах. Наиболее вероятно его нахождение в жилах в магматических или метаморфических породах, причем барий был выщелачен просачивающейся водой из определенных полевых шпатов и слюд, а затем вновь отложен в трещинах по мере поступления туда воды. Если барит находится в осадочных породах, жилы обычно располагаются в известняках. Барит весьма вероятно является нерудным минералом для руд свинца. Он встречается в Хатфилде и Леверетте, шт. Массачусетс, Чешире, шт. Коннектикут, Пиллар-Пойнт, шт. Нью-Йорк, Картерсвилле, шт. Джорджия, в Виргинии, Северной Каролине, Южной Каролине, Миссури, Кентукки, Теннесси, Алабаме, Иллинойсе, Висконсине, Неваде, Калифорнии, на Аляске и т. д. Витерит BaCO₃ Табл. 48 Встречается в кристаллах или в зернистых или столбчатых массах; твердость — 3,5; удельный вес — 4,3; цвет от белого до серого; блеск стеклянный; полупрозрачен на тонких краях. Витерит не является распространенным минералом. Его кристаллы на самом деле ромбические, но они обычно двойникуются, причем три кристалла прорастают друг в друга таким образом, что получающийся кристалл выглядит как шестигранная двойная пирамида, подобная изображенной на Таблице 48. Наиболее частая форма нахождения — в виде плотных масс. Витерит вскипает при падении на него холодной кислоты, что вместе с большим весом и зеленым цветом, придающим пламени, служит для распознавания минерала. Он используется в медицине, в химической промышленности, и значительное количество идет на изготовление крысиных ядов. Главным местонахождением витерита является северная Англия, но в этой стране он встречается вместе с баритом, особенно в Лексингтоне, шт. Кентукки, и в Мичигане. Углерод Углерод — это элемент, широко распространенный в природе, изредка появляющийся в своей элементарной форме в виде графита или алмаза, но гораздо более важный в виде своих соединений. Небольшие количества присутствуют в воздухе в виде углекислого газа, CO₂, огромные количества встречаются в карбонатных минералах, которые рассматривались под их соответствующими металлическими солями, таких как кальцит, малахит, сидерит, церуссит, смитсонит, витерит и т. д., а другие значительные количества представлены в органических соединениях, которые встречаются в виде пород под названиями нефть, уголь и т. д. Наличие известняков, графита, угля или нефти всегда указывает на активность живых организмов, а в некоторых случаях является единственным указанием на жизнь в более древних породах. Графит C Плюмбаго Встречается в гексагональных чешуйках или пластинках, в слоистых массах или землистых комках; твердость — 1; удельный вес — 2,1; цвет черный или стально-серый; черта серая; блеск металлический; непрозрачный на тонких краях. Подобно алмазу, графит представляет собой чистый углерод, но в данном случае он находится в некристаллической форме. Он встречается как в магматических, так и в метаморфических породах. В первом случае он находится либо в виде чешуек в породе, либо в жилах и происходит непосредственно из расплавленных магм, будучи либо осажденным в затвердевающем граните или лаве, либо занесенным в трещины и там осажденным с образованием жил графита. В обоих случаях графит, вероятно, представляет собой органические отложения, которые расплавились в магматической магме во время ее образования. Графит также может встречаться в метаморфических породах при изменении пластов угля или других органических отложений под действием тепла. Такие пласты часто имеют значительную протяженность и экономическое значение. Чрезвычайная мягкость, жирный на ощупь и темно-серый цвет порошка (черта) легко позволяют отличить графит. Он широко используется для изготовления тиглей и футеровки печей для литейных цехов, карандашей, краски, смазочных порошков и т. д. Графит встречается в Брандоне (шт. Вермонт), Стербридже (шт. Массачусетс), Эшфорде (шт. Коннектикут), в округах Эссекс, Уоррен и Вашингтон (шт. Нью-Йорк), Клей, Чилтон и Кууса (шт. Алабама), Ратон (шт. Нью-Мексико), Диллон (шт. Монтана) и т. д. Алмаз C Встречается в октаэдрических кристаллах; твердость — 10; удельный вес — 3,5; от бесцветного до желтого, коричневого, синего и т. д., блеск алмазный; прозрачен на тонких краях. Как и графит, алмаз представляет собой чистый углерод, но в данном случае в кристаллической форме. Это самый твердый из всех минералов и такой же блестящий, как любой другой; так что, несмотря на то, что он вовсе не является самым редким, его вполне можно считать самым популярным из всех драгоценных камней. Крошечные алмазы были получены искусственным путем при высокой температуре и давлении; поэтому считается, что в природе этот минерал образуется в темных магматических лавах на больших глубинах. Алмаз обладает хорошей спайностью параллельно граням октаэдра и, вопреки некоторым противоположным традициям, хрупок. Месторождений алмазов немного, самым известным из них является район Кимберли в Южной Африке, который производит во много раз больше алмазов, чем все остальные вместе взятые, хотя некоторое их количество постоянно находят на Борнео и в Бразилии. Очень немногие были найдены в Соединенных Штатах, причем только одно местонахождение дает их в исходной материнской породе. Это Мерфрисборо (шт. Арканзас, где их добывают в разрушающемся перидотите (темной лаве, преимущественно состоящей из перидота), который был внедрен сквозь осадочные породы этого региона. Эта матрица похожа на «синюю землю», матрицу алмазов Южной Африки, которая встречается в «трубках», представляющих собой жерла древних вулканов. Американские алмазы имеют небольшие размеры, в среднем значительно меньше трети карата по весу, что не позволяет отдельным алмазам иметь большую ценность. Время от времени в разных частях света находили особенно крупные алмазы, причем крупнейшим из них является алмаз «Куллинан», найденный на алмазном руднике «Премьер» в Южной Африке. Он весил 3025 каратов, или около фунта с четвертью, и оценивался более чем в 3 000 000 долларов. Он был преподнесен в дар королю Эдуарду VII, который велел огранить его в 11 бриллиантов, четыре из которых крупнее любого другого до сих пор найденного алмаза. Другие знаменитые алмазы, такие как «Кохинур» (106 каратов, найден в Индии в 1304 году), «Регент» (136 каратов, также найденный в Индии), «Орлов» (193 карата, вставленный в глаз индийского идола), «Звезда Южной Бразилии» (125 каратов, крупнейший из когда-либо найденных в Бразилии), синий алмаз «Хоуп» и т. д., во многих случаях окутаны романтическими и интересными историями. Хотя на протяжении веков алмазы были высоко ценимыми драгоценными камнями, к огранке и полировке для усиления их блеска стали прибегать лишь в сравнительно недавние времена. Это делается путем шлифования отражающих граней на исходном камне с помощью дисков из железа или олова, в которые внедрена алмазная пыль. Алмазная крошка, а также мутные или несовершенные алмазы используются для изготовления инструментов для резки стекла, буровых коронок и т. д. Фосфор Элемент фосфор при обычных температурах представляет собой почти бесцветное, слабо-желтое твердое вещество блестящего вида и восковой консистенции. В природе он в чистом виде не встречается, а всегда входит в состав какого-либо из своих соединений. Он имеет огромное значение для человека, поскольку является одним из необходимых элементов для роста растений, а также для высших животных, так как требуется для костей и, в определенной степени, для нервной ткани. Первоначально он содержится во всех магматических породах. Часть фосфора удаляется путем выщелачивания и переносится в другие регионы и в море. Из этого распределения он попадает в осадочные породы, а при их изменении под воздействием тепла — в метаморфические породы. Таким образом, он имеет широкое, хотя и отнюдь не равномерное распространение. Почвы, образующиеся в результате разрушения этих пород, вероятно, все содержат некоторое количество фосфора; но там, где наблюдается бурный рост растений, он вскоре начинает истощаться и должен возобновляться. По этой причине использование фосфатов приобрело первостепенное значение в сельском хозяйстве. Обладание залежами пород, содержащих фосфор, приобрело международное значение. Соединенные Штаты особенно удачливы в этом отношении и производят более 25% мировых запасов фосфатов. Почти весь фосфор извлекается либо из фосфатных минералов, наиболее важным из которых является апатит, либо из некристаллических и нечистых смесей фосфатных минералов и других веществ, рассматриваемых в разделе об осадочных фосфатах. Апатит Ca₅F(PO₄)₃ Табл. 49 Встречается в кристаллах, конкреционных стяжениях или в пластовых массах; твердость — 5; удельный вес — 3,2; цвет красновато-коричневый или зеленый, редко белый или бесцветный; блеск стеклянный; полупрозрачен на тонких краях. Апатит встречается в виде шестиугольных призматических кристаллов, обычно с концами, усеченными базальной плоскостью, и с одной или несколькими сериями пирамидальных граней между призмой и базальной плоскостью. Кристаллы варьируются по размеру от крошечных до более чем фута в диаметре. Имеется лишь одна спайность — базальная. Кристаллическая форма, спайность и твердость позволят легко определить этот минерал. Апатит обычно ассоциируется с магматическими или сильно метаморфизованными породами, такими как граниты, гнейсы и кристаллические известняки. Хотя фосфорная кислота апатита весьма желательна для использования в удобрениях, кристаллы встречаются в недостаточном количестве, чтобы быть коммерчески доступными, и для этой цели прибегают к некристаллическим фосфатным породам. Кристаллы апатита находят в Норвиче и Болтоне (шт. Массачусетс), Росси и Эденвилле (шт. Нью-Йорк), Сукасанни и Хардстауне (шт. Нью-Джерси), Лейпервилле (шт. Пенсильвания), Уилмингтоне (шт. Делавер) и т. д. Темплтон в Канаде, пожалуй, является наиболее известным местонахождением прекрасного апатита. Бирюза H₅[Al(OH)₂]Cu(OH)(PO₄)₄ Встречается в прожилках и корочках; твердость — 6; удельный вес — 2,7; цвет голубовато-зеленый; черта (цвет порошка) синяя; блеск восковой; просвечивает до непрозрачного на тонких краях. В этой стране этот сложный фосфат алюминия и меди встречается в виде прожилков и пятен в вулканических породах, а в Персидском регионе происходит из метаморфических пород. Для персов это был волшебный камень, защищающий владельца от травм, а среди индейцев пуэбло он считался имеющим религиозное значение для отпугивания зла. Лучшая бирюза поступает из Персии, но она была найдена в нескольких пунктах на территории Соединенных Штатов, например в Лос-Серрильос и горах Барро (шт. Нью-Мексико), в округе Мохаве (шт. Аризона), в округе Сан-Бернардино (шт. Калифорния), в Неваде и Колорадо. Фтор При обычных температурах элемент фтор представляет собой бесцветный газ, который не удавалось получить в чистом виде до 1888 года, поскольку его нельзя было удерживать в сосудах из стекла, золота, платины и т. д. В то время он был получен и хранился в сосуде, состоящем из сплава платины и иридия. Его наиболее важным соединением является плавиковая кислота, дымящаяся жидкость, которая в основном используется для травления или растворения стекла. Он входит в состав нескольких минералов, таких как турмалин, бирюза и т. д., но единственный минерал, используемый для получения плавиковой кислоты — это флюорит. Флюорит CaF₂ Табл. 50 Плавиковый шпат Встречается в кристаллах и легко раскалывающихся массах; твердость — 4; удельный вес — 3,2; бесцветный или какого-либо оттенка фиолетового, зеленого, желтого или розового; блеск стеклянный; прозрачен на тонких краях. Флюорит обычно встречается в виде красивых кубических кристаллов, часто со скошенными ребрами и углами меньшими гранями, а иногда в виде двойников, которые кажутся проросшими друг сквозь друга. Имеется совершенная спайность параллельно каждой из граней октаэдра, которые часто, как показано на иллюстрации на Таблице 50 , проявляются в виде трещин, срезающих углы. Поскольку флюорит теряет вес и цвет при нагревании, делается вывод, что цвета обусловлены присутствием углеводородных соединений. Красный и зеленый флюорит при нагревании выше 212° F становится фосфоресцирующим, что можно заметить, если нагреть его таким образом, выставить на свет, а затем унести в темноту. Флюорит довольно часто является нерудным минералом (gangue mineral), ассоциирующимся с металлическими рудами, а также нередко встречается с топазом, апатитом и др. Как правило, именно в таких местах он, судя по всему, отлагался из горячих паров, поднимающихся из магматических очагов. Это единственный сколько-нибудь распространенный минерал, из которого можно получить фтор, и он используется для получения плавиковой кислоты и других химических соединений этого элемента. Однако гораздо большую важность он имеет в качестве флюса при выплавке руд железа, серебра, свинца и меди. В промышленности он находит применение при изготовлении апохроматических линз, недорогих ювелирных изделий и электродов для дуговых ламп с пламенем. Флюорит широко распространен, причем некоторыми из более известных местностей являются Трамбулл и Плимут (шт. Коннектикут), Росси и озеро Маскалонж (шт. Нью-Йорк), округ Галлатин (шт. Иллинойс), Тандер-Бей на Верхнем озере, Миссури и др. Галит NaCl Табл. 50 Соль Встречается в кристаллах, а также в легко раскалывающихся и зернистых массах; твердость — 2,5; удельный вес — 2,1; от бесцветного до белого; блеск стеклянный; прозрачен на тонких краях. Галит — это обычная соль, встречающаяся в кубических кристаллах с совершенной кубической спайностью. Его форма, твердость, вкус и растворимость в воде облегчают его определение. Галит является наиболее распространенной солью в морской воде, составляя около 2,5% от общего количества растворенных твердых веществ, равного 3,5%. Он также является преобладающей, если не главной солью в растворе в водах внутренних озер, таких как Большое Соленое озеро или Мертвое море: в первом содержится 20% галита, а во втором — 8%, хотя общее количество растворенных твердых веществ в воде Мертвого моря больше, чем в Большом Соленом озере. Крупные соляные отложения в основном являются результатом испарения воды в заливах или изолированных частях бывших океанов; соль, гипс и т. д., оставленные высыхающим морем, оказались погребенными под более поздними осадками. Другие скопления соли свидетельствуют об исчезновении древних озер. Существуют также любопытные «соляные купола» Луизианы и Техаса, которые представляют собой огромные, грубо округлые подземные массы соли, уходящие на пока еще неизвестную глубину. Считается, что они образовались в результате того, что массы соли из некоторого глубокого материнского пласта проталкивались вверх сквозь вышележащие толщи посредством пластичного течения. По мере подъема осадочные породы выгибались в виде куполов. Некоторые из этих куполов в настоящее время служат важными источниками каменной соли. Существуют обширные пласты соли под частями Нью-Йорка, Мичигана, Огайо, Оклахомы, Канзаса и др., которые в основном разрабатываются путем бурения скважин в соляной пласт с последующей подачей горячей воды для растворения соли. Образовавшийся соляной раствор выкачивается на поверхность, а соль извлекается путем выпаривания в чанах. В процессе этого могут образовываться скелетные кристаллы соли с вогнутыми гранями, но в природе кристаллы представляют собой неизменно сплошные кубы. Борацит Mg₇Cl₂B₁₆O₃₀ Встречается в мелких кристаллах или зернистых массах; твердость кристаллов — 7, масс — 4,5; удельный вес — 3; от бесцветного до белого; блеск стеклянный; прозрачен до полупрозрачного на тонких краях. Мелкие кристаллы, ассоциирующиеся с солью и гипсом, встречаются в пластах и корочках, образующихся в результате высыхания щелочных озер, особенно в Неваде и южной Калифорнии. Кристаллы ромбические, но выглядят как идеальные кубы со скошенными ребрами и срезанной частью углов. Они плохо растворяются в воде, но быстро переходят в раствор в соляной кислоте. Колеманиты Ca₂B₆O₁₁ + 5H₂O Встречается в кристаллах или плотных массах; твердость — 4,5; удельный вес — 2,4; от бесцветного до белого; блеск стеклянный; полупрозрачен на тонких краях. Кристаллы колеманита, если они встречаются, моноклинные; однако обычно колеманит представляет собой пластовое отложение, образовавшееся в результате высыхания соленого озера. Он был впервые обнаружен в Долине Смерти (шт. Калифорния) в 1882 году, затем недалеко от Даггетта (шт. Калифорния), а с тех пор — в нескольких аналогичных местах в Неваде и Орегоне. Отложения имеют различную степень чистоты, причем колеманит смешан с разным количеством грязи. Сегодня этот минерал является главным источником буры, которая используется в медицине, косметике, цветных глазурях, эмалях и в качестве консерванта. Бура NaB₄O₇ + 10H₂O Встречается в кристаллах или в виде порошкообразных корочек; твердость — 2; удельный вес — 1,7; от бесцветного до белого; блеск стеклянный; полупрозрачен на тонких краях. Кристаллы крошечные и моноклинные, причем этот минерал обычно получается путем выпаривания соленых вод таких озер, как Клир-Лейк и Боракс-Лейк в южной Калифорнии, или из грязей солончаков, таких как Серлс-Боракс-Марш в Калифорнии. Первоначально большая часть нашей буры поступала из большого соленого озера в Тибете, но теперь большая ее часть добывается из колеманита. Бура растворима в воде, придавая ей сладковатый вкус. Сера S Табл. 51 Встречается в кристаллах, корочках или плотных массах; твердость — 2; удельный вес — 2; цвет желтый; черта желтая; блеск жирный; полупрозрачна на тонких краях. Помимо многочисленных соединений, таких как сульфиды металлов (пирит, галенит, сфалерит и др.) и сульфаты (гипс, барит, англезит и др.), сера встречается в природе в элементарной форме. В этом случае она может находиться в виде кристаллов, которые являются ромбическими и обычно имеют форму октаэдров с усеченными верхним и нижним концами либо базальной плоскостью, либо нижним октаэдром, либо обоими сразу. Однако корочки и плотные массы являются гораздо более распространенным способом нахождения. Корочки встречаются главным образом вблизи вулканических областей, где сера поднималась из расплавленных лав в виде возгона (сублимата) и при остывании отлагалась в трещинах или на прилегающих поверхностях. Нерегулярные массы серы часто обнаруживаются там, где сульфидные минералы, такие как пирит или галенит, разложились таким образом, что сера осталась на месте. Обширные залежи серы обычно ассоциируются с гипсом и считаются результатом воздействия воды, содержащей битуминозные вещества, на гипс, в результате которого кальций и кислород удаляются в виде извести, а сера остается. Наконец, многие воды переносят в растворе сульфаты, из которых сера может осаждаться определенными серными бактериями, образуя таким образом корочки на дне водоемов или озер. Сера используется для производства спичек, пороха, фейерверков, инсектицидов, в медицине, для вулканизации каучука и т. д. Она широко распространена, однако большая часть современной мировой добычи приходится на месторождения, связанные с «соляными куполами» Техаса и Луизианы. Многие из них перекрыты «шапкой» из гипса и ангидрита, которая часто содержит элементарную серу. В нее бурят скважины, и серу расплавляют путем нагнетания горячего пара. Затем эта расплавленная сера откачивается на поверхность и разливается в формы. Некоторыми из наиболее известных местностей являются Сульфурдейл (шт. Юта), Коди и Термополис (шт. Вайоминг), округ Санта-Барбара (шт. Калифорния), округ Гумбольдт (шт. Невада), а также окрестности горячих источников Йеллоустонского национального парка. Лед H₂O Табл. 51 вода Встречается в твердом виде (лед, снег и иней) или в жидком (вода); твердость — 2; удельный вес — 0,92; от бесцветного до белого; блеск алмазный; прозрачен на тонких краях. Хотя мы редко воспринимаем лед и его жидкую форму — воду — как минерал, тем не менее он является таковым и, пожалуй, самым важным из всех минералов, а также самым распространенным. Лед плавится при 32° F и испаряется при 212° F, после чего называется паром. Поскольку он столь распространен и находится в жидком состоянии при обычных температурах, он действует как растворитель для множества других минералов и поэтому является агентом, с помощью которого они переносятся с места на место и отлагаются заново в жилах и пластах. Вода не только выступает в роли транспортного агента для растворенных минералов, но и является агентом эрозии и выветривания. Водяной пар медленно испаряется при контакте с воздухом при всех температурах выше точки замерзания и поэтому постепенно поднимается с поверхности моря, озер или влажной почвы в воздух, где он накапливался бы до насыщения воздуха, если бы воздух оставался неподвижным и имел постоянную температуру. Воздух может удерживать определенное количество водяного пара, которое составляет, например, 17 граммов на кубический метр при температуре 68° F, но при 59° F он может удерживать только 12½ граммов, а при 50° F — всего 9 граммов. Таким образом, воздух более или менее полностью насыщен при более высоких температурах, а при понижении температуры воздух не может удерживать все поглощенное им количество, и оно осаждается в виде росы, дождя или снега, чаще всего в виде дождя. Когда дождь выпадает, он механически уносит и более или менее медленно переносит в другие места частицы горных пород, являясь тем самым агентом эрозии; а когда его движение замедляется, например при попадании в тихую воду озера или моря, он сбрасывает механически переносимый осадок и формирует осадочные отложения. Другой очень важной и уникальной особенностью воды является то, что при замерзании она расширяется примерно на ¹/₁₁ своего прежнего объема, в результате чего лед плавает, а также везде, где вода в трещинах замерзает, трещины увеличиваются. В тех местах, где такое замерзание и таяние происходит неоднократно в течение года, разрушение горных пород происходит быстро. Это едва ли подходящее место для полного обсуждения воды, но ее действие в качестве растворителя, механическое воздействие, а также процессы замерзания, таяния и испарения составляют основу значительной части изучения геологии. Когда вода кристаллизуется, например при образовании льда, она принадлежит к гексагональной системе. Она склонна к двойникованию, и снежинка состоит из большого числа сросшихся кристаллов, каждый из которых расходится по отношению к другому под углом 60°. Когда лед образуется в воздухе или на поверхности воды, он формирует эти сложные и красивые множественные двойники, из которых здесь упоминается лишь пара. Под поверхностью гексагональные кристаллы растут вниз в воду параллельно друг другу, создавая волокнистую структуру, которая весьма отчетливо заметна, когда лед «рыхлый» (гнилой). В это время поверхности призм разъединяются, поскольку молекулы покидают кристалл в порядке, обратном тому, в котором они с ним соединились. Иней на болотистой или губчатой почве часто прекрасно демонстрирует этот волокнистый рост. ГЛАВА IV ГОРНЫЕ ПОРОДЫ В широком смысле горная порода — это существенная часть земной коры, включающая как рыхлый материал (песок, грязь или вулканический пепел), так и плотные и твердые массы (песчаник и гранит). Горные породы представляют собой агрегаты минералов: либо нескольких минералов, сгруппированных вместе (как слюда, кварц и полевой шпат, образующие гранит), либо больших количеств одного минерала (как зерна кварца, образующие песчаник). Горные породы наиболее удобно классифицировать по способу их происхождения на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические горные породы — это те, которые затвердели из расплавленной магмы (лавы, граниты и т. д.). Осадочные горные породы представляют собой скопления обломков или зерен, происходящих из различных источников (обычно в результате выветривания других пород) и отложенных такими агентами, как вода, ветер и организмы. Метаморфические породы — это те, которые изначально были либо магматическими, либо осадочными, но изменились под воздействием тепла, давления и воды, так что их первичный характер изменился, часто до такой степени, что стал неоразличимым. Горные породы, однажды образовавшиеся любым из вышеуказанных способов, постоянно меняют свой характер под воздействием различных природных процессов. Те из них, что обнажены на поверхности, разрушаются в ходе выветривания, и обломки переносятся ветром или водой, чтобы накопиться в другом месте в виде осадочных пород. Породы, погребенные глубоко под поверхностью, подвергаются воздействию высоких температур и давления недр Земли и таким образом метаморфизуются. Например, гранит, обнаженный на поверхности, медленно выветривается: одни его части уносятся дождевой водой в растворе, другие, менее растворимые, остаются в виде зерен кварца, слюды или каолина. Они переносятся водой и сортируются: более тонкий каолин переносится в стоячие и глубокие воды, а кварц и слюда накапливаются на какой-нибудь низменности в виде песка. Этот песок со временем цементируется в песчаник, а позже постепенно погребается под поверхностью. Если он окажется погребенным глубоко, то ощутит влияние внутренней температуры, которая возрастает по мере погружения из расчета один градус Фаренгейта на каждые 50 футов. Если это происходит в регионе, где протекают процессы складкообразования и горообразования, материал под складками расплавится (из-за снятия давления, которое позволит высокой температуре свободно действовать) и превратится в магматическую горную породу, либо выйдя на поверхность в виде лавы, либо оставаясь под поверхностью и образуя гранит или аналогичную породу. В то же время осадочный материал, не расплавленный, но находящийся достаточно близко к расплавленному материалу, чтобы испытать его влияние, подвергнется метаморфизму — в данном случае превратится в кварцит. Значительная доля интереса и пользы от изучения горных пород проистекает из понимания, которое они дают об истории той или иной конкретной части земной коры, где они встречаются. Магматические горные породы Магматические горные породы — это те, которые образовались из расплавленного материала, что предполагает температуры около 1300° C; или, если в исходном материале присутствует вода, достаточно температур порядка 800° C. Учитывая увеличение температуры на один градус каждые 50 футов вглубь, это означает, что горные породы находились на глубине от 5 до 10 миль под поверхностью. Хотя на таких глубинах температура должна быть достаточно высокой для плавления горных пород, огромное давление вышележащих пород, судя по всему, сохраняет их в твердом состоянии; ведь мы знаем, что центр Земли твердый, о чем свидетельствуют различные наблюдения, такие как скорость прохождения сейсмических волн через Землю, отсутствие приливных эффектов и т. д. Тем не менее, есть все основания полагать, что если снять давление с горных пород, находящихся на глубине от пяти до десяти миль под поверхностью, на этих глубинах хватит тепла, чтобы расплавить их. Когда земная кора сминается в складки, например при формировании горных хребтов, области под сводами или восходящими складками освобождаются от давления. Тогда те горные породы, которые находятся под сводами и освобождаются от давления, переходят в расплавленное состояние. Расплавленная магма может подняться и заполнить пространство под сводом, где она снова будет остывать очень медленно; или же, если во время складкообразования происходит трещинообразование, часть расплавленного материала может быть выжжена через трещины и излиться на поверхность в виде лавы. Другой областью, где давление может локально сбрасываться, является область разломов, где земная кора разбита на блоки, между которыми происходят подвижки: одни наклоняются в одну сторону, другие в другую, третьи поднимаются. Здесь также возникают зоны сброшенного давления, и образуются расплавленные магмы, часть которых застывает на месте, а другие поднимаются к поверхности. Расплавленный материал называется магмой , а когда он достигает поверхности, огромные количества водяного пара и других газов улетучиваются; либо эти газы могут улетучиваться даже из магм, не достигающих поверхности, поднимаясь сквозь трещины. Проходя через трещины, эти горячие пары охлаждаются и могут отлагать часть или все свои растворенные соединения в трещине, образуя жилы. Лава — это магма за вычетом паров. Магмы сильно различаются от места к месту, что указывает на то, что они образуются локально и не поступают из какого-либо общего внутреннего резервуара, как иногда предполагалось. Когда расплавленные магмы вырываются на поверхность, они называются экструзивными , а по мере их растекания слоем это образование называется покровом . Этот подъем и излияние могут происходить спокойно, и время от времени одно излияние может следовать за другим, образуя покров за покровом. Или же после одного излияния давление снизу может на время прекратиться, позволяя лаве затвердеть и образовать пробку или покрышку над отверстием. Прежде чем новая лава сможет подняться, эту пробку необходимо удалить. Обычно это происходит взрывным образом: залегающая ниже лава с возрастающим давлением расширяющихся газов в конце концов создает достаточную силу, чтобы пробка была прорвана или раздроблена и выброшена тысячами обломков в воздух, как это произошло на горе Пеле на острове Мартиника в 1902 году. Выброшенные в воздух обломки часто называют вулканическим пеплом, хотя это неудачное название для них, так как они не были сожжены. В случае если расплавленные магмы под зонами сброшенного давления не достигают поверхности, они называются интрузивными . Такие магмы могут оставаться в пространстве под горной складкой или нагнетаться в трещины на пути к поверхности. Когда магма внедряется в более или менее вертикальные трещины и там застывает, а в дальнейшем обнажается в результате эрозии, такие образования называются дайками . Иногда магмы поднимаются частично к поверхности, а затем прокладывают себе путь между двумя горизонтальными слоями пород и там затвердевают. В этом случае после обнажения они называются силлом . Скалы Палисейдс вдоль реки Гудзон представляют собой обнаженный край силла. В других случаях расплавленные магмы могут подниматься и растекаться между двумя горизонтальными слоями, но поступать быстрее, чем успевают распространяться в горизонтальном направлении. Тогда магма принимает форму полусферы, а вышележащие слои пород выгибаются над ней в виде купола. Такая масса называется лакколитом . Во всех этих случаях масса магматической породы обнаруживается только тогда, когда вышележащие породы подвергаются размыву. Огромная масса расплавленной магмы под сводами горных хребтов просто медленно остывает, превращаясь в породу гранитного типа. Эти массы обнажаются, когда тысячи футов вышележащих пород смываются эрозией. Если обнажившиеся массы имеют протяженность всего в несколько миль, они называются штоками, а если они достигают многих миль в длину и ширину, то называются батолитами и очень характерны для центральной части горных хребтов. Во всех вышеперечисленных случаях внешняя часть расплавленной массы остывает первой и образует оболочку вокруг остального объема. Эта оболочка определяет размеры массы. По мере того как остывание продвигается вглубь, порода также затвердевает, а поскольку все горные породы при остывании уменьшаются в объеме, возникают трещины, разделяющие массу на более мелкие куски. Обычно в этих трещинах нет никакой закономерности, и масса делится на блоки диаметром от шести дюймов до трех футов. Однако в некоторых случаях, особенно в силлах и лакколитах, где остывание происходит медленнее, усадка может сопровождаться регулярной системой трещин, которые ограничивают породу более или менее правильными шестиугольными колоннами. Скалы Палисейдс и Башня Дьявола в Вайоминге (см. Таблицу 52 ) демонстрируют эту структуру. Башня Дьявола представляет собой остаток лакколита, весь объем которого, за исключением центрального ядра, был стерт эрозией. Все перечисленные термины не имеют никакого отношения к составу, а относятся исключительно к условиям залегания. Хотя магматические горные породы классифицируются по их составу, скорость их остывания имеет большое значение для их текстуры, и с текстурой связаны определенные названия. Например, когда расплавленная лава остывает очень быстро, у кристаллов нет времени на формирование, и получающаяся порода становится стекловатой или некристаллической. Если остывание происходит медленно, как в крупных телах, у кристаллов есть время сформироваться и вырасти до значительных размеров, как в гранитах. Между этими крайними вариантами могут встречаться все промежуточные типы; одна из классификаций магматических пород отражает скорость их остывания с помощью следующих терминов. Стекловатые — лавы, остывшие настолько быстро, что в них отсутствует отчетливая кристаллизация (например, обсидиан, смоляной камень и др.). Плотные, или фельзитовые — лавы, остывшие менее быстро, так что кристаллы успели сформироваться, но они слишком малы, чтобы их можно было идентифицировать невооруженным глазом (например, фельзит или базальт). Порфировые — магмы, при затвердевании которых один минерал кристаллизовался в первую очередь, и его кристаллы выросли до значительных размеров, в то время как остальные остались мелкими. Гранитные (гранитоидные) — магмы, затвердевшие медленно, так что все минералы полностью закристаллизовались, а слагающие их кристаллы достаточно велики, чтобы их можно было легко распознать, как в граните. Обломочные (фрагментарные) — термин, применяемый к обломкам, образовавшимся в результате взрывных извержений магматических пород. Эти обломки могут быть рыхлыми или сцементированными. Типичным примером является вулканический пепел. Пористые — термин, применяемый к лаве вблизи верхней поверхности, которая заполнена газовыми пустотами (например, пемза). Миндалекаменные (амигдалоидные) — термин, применяемый к пористым лавам, когда полости заполнились другими минералами, такими как кальцит или некоторые цеолиты. При определении породы сначала решите, является ли она магматической, осадочной или метаморфической. Магматический характер узнается по тому, что она либо стекловатая, либо состоит из масс кристаллов, расположенных беспорядочно, причем в ней нет ни слоистости, ни пластовости. КЛАССИФИКАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД Texture Excess of light colored minerals Excess of dark colored minerals Glassy obsidian, perlite, pumice, pitchstone scorias, trachylyte, basalt-obsidian Feldspar orthoclase Feldspar Plagioclase No feldspar Mica and/or hornblende and/or augite Mica and/or hornblende with pyroxene augite and/or hornblende and/or mica +quartz -quartz +quartz -quartz +olivine -olivine +olivine -olivine Dense rhyolite trachite dacite (felsite) andesite (felsite) basalt augitite or hornblendite Porphyritic rhyolite-porphyry trachite-porphyry dacite-porphyry andesite-porphyry basalt-porphyry augitite-porphyry Granitoid granite syenite quartz-diorite diorite olivine-gabbro gabbro peridotite pyroxenite Fragmental rhyolite, tuff or breccia trachite, tuff or breccia Dacite, tuff or breccia andesite tuff or breccia Basalt tuffs and breccias Определив породу как магматическую, обратитесь к ключу на странице 177 и определите, какой тип текстуры в ней присутствует. Если порода стекловатая, ее цвет, блеск и тип сложения помогут ее идентифицировать. Если порода кристаллическая, сначала установите, присутствует ли полевой шпат, и если да, то какого типа; затем определите темный минерал и, наконец, наличие кварца или оливина. В плотных породах присутствие кварца можно определить, проверив твердость, поскольку ни один из других компонентов магматических пород не обладает столь высокой твердостью. Например, если обнаруживается, что порода состоит из ортоклаза, роговой обманки и кварца, а ее текстура гранитоидная, это гранит; или если порода состоит из плагиоклазового полевого шпата и пироксена любого рода, это габбро и т. д. Гранит Табл. 53 Сочетание ортоклазового полевого шпата (или микроклина), кварца и слюды, роговой обманки или авгита называется гранитом, если текстура достаточно крупнозернистая, чтобы отдельные минералы можно было распознать невооруженным глазом. Порода имеет светлую окраску из-за преобладания полевого шпата и кварца. Могут присутствовать акцессорные минералы, такие как апатит, циркон, берилл или магнетит. Разновидности гранита различаются в зависимости от присутствующего темного минерала. Когда это мусковит, это мусковитовый гранит ; когда это биотит — биотитовый гранит ; если это роговая обманка — роговообманковый гранит и т. д. Размер кристаллов в граните сильно варьируется. Когда они достигают в диаметре ¹/₁₂ дюйма, порода называется мелкозернистой; от ¹/₁₂ до ¼ дюйма — среднезернистой; при больших размерах — крупнозернистой. В некоторых случаях кристаллы могут превышать фут в диаметре, что известно как гигантский гранит . Изначально гранит представлял собой огромную массу расплавленной магмы, остывавшей очень медленно, будучи внедренной или выдавленной в виде крупных штоков или батолитов под вышележащими породами, которые служили одеялом, предотвращающим быстрое остывание. Эти вышележащие породы, в свою очередь, подвергались воздействию тепла и метаморфизовались. Гранит с наибольшей вероятностью образуется под горными складками; так что после того, как горы подвергаются более или менее полному размыву, крупные массы гранита выходят на поверхность, обозначая оси хребтов; и даже после того, как горы полностью стираются, гранит остается, напоминая о местах, где они стояли. В самой гранитном массиве часто встречаются жилы и дайки, которые, вероятно, образовались в результате усадки остывающего гранита и заполнены другим, обычно более крупнозернистым гранитом, известным как пегматит . Этот пегматит образовался из остаточного магматического материала, так что, поскольку некоторые элементы уже закристаллизовались, гранит в этих дайках имеет иной состав. Чрезвычайная крупнозернистость этих пегматитов, судя по всему, обусловлена характером минерализующих агентов, оставшихся в дайках. В некоторых из таких пегматитов полевой шпат и кварц срослись настолько тесно, что при раскалывании по плоскости спайности полевого шпата кварц выглядит как клинописные знаки; такой разновидности дано название графический гранит (см. Таблицу 53 ). При выветривании гранита полевой шпат разрушается в первую очередь, со временем превращаясь в карбонаты, кварц и каолин. Темные минералы лишь ненамного менее восприимчивы и распадаются на карбонаты, оксиды железа и каолин. Исходный кварц остается неизменным. Из этих продуктов карбонаты, часть оксида железа и немного кварца уносятся в растворе. Каолин и часть оксида железа находятся в виде мелких частиц и переносятся водой до тех пор, пока она не попадает в озера или море. Кварц остается в виде более крупных зерен, которые переносятся медленнее и отлагаются в более грубых или тонких песчаных и гравийных отложениях. Граниты широко используются в качестве строительного камня, поскольку они легко поддаются обработке во всех направлениях и обладают высокой прочностью и красотой. Цвет во многом зависит от цвета полевого шпата, который может быть белым или розовым, в каковых случаях гранит будет иметь серый или розовый оттенок. Граниты встречаются по всей Новой Англии, на плато Пидмонт, в регионе Верхнего озера, в Блэк-Хиллз, Скалистых горах, Сьерра-Неваде и т. д. Сиенит Табл. 54 Сочетание ортоклаза и слюды, роговой обманки или авгита представляет собой сиенит, причем текстура достаточно крупнозернистая, чтобы отдельные минералы можно было различить невооруженным глазом. Он отличается от гранита отсутствием кварца. Сиенит — это светлая порода с преобладанием полевого шпата. В качестве акцессорных минералов в нем могут встречаться такие минералы, как апатит, циркон или магнетит. Вышеописанное представляет собой идеальный сиенит, но обычно в нем присутствует и некоторое количество плагиоклазового полевого шпата. Если он встречается в таких количествах, что почти равен ортоклазовому полевому шпату, порода называется монцонитом ; если он преобладает, порода становится диоритом. Присутствие кварца превратило бы эту породу в гранит. Такая сложная порода имеет свою типовую форму, и при изменении пропорций слагающих минералов она постепенно переходит в другие типы. Подобно граниту, сиенит является интрузивной породой, которая встречается в штоках и батолитах вдоль осей нынешних или прошлых горных хребтов. Исходная магма поднималась под горными складками, где медленно остывала, подвергая метаморфизму соседние породы. Как и гранит, он обнажился лишь после того, как долгий период эрозии удалил вышележащие слои пород. Сиениты не так обильны, как граниты, но они встречаются в Белых горах, недалеко от Литл-Рока (шт. Арканзас), в округе Кастер (шт. Колорадо) и др. Кварцевый диорит Сочетание плагиоклазового полевого шпата, кварца и слюды или роговой обманки образует кварцевый диорит, иногда называемый тоналитом . Вышеописанное представляет собой типичный кварцевый диорит, но обычно в нем присутствует некоторое количество ортоклаза, который, если его количество равно плагиоклазовому полевому шпату, превращает породу в монцонит; а если он преобладает, то делает породу гранитом. Кварцевый диорит имеет более темную окраску, чем две предыдущие породы, причем темные минералы примерно так же обильны, как и светлые, такие как полевой шпат и кварц. По этой причине его вес также несколько больше. Подобно другим, это интрузивная порода, встречающаяся в штоках и батолитах и указывающая на огромные массы магмы, выдавленные под горные складки и обнажившиеся только после того, как вышележащие породы были разрушены выветриванием. Это отнюдь не распространенный тип пород, однако он встречается в Белчертауне (шт. Массачусетс), Пикскилле (шт. Нью-Йорк), в Йеллоустонском национальном парке и т. д. Диорит Плагиоклазовый полевой шпат с роговой обманкой, слюдой или с тем и другим вместе известен как диорит. Он отличается от кварцевого диорита отсутствием кварца. В нем обычно содержится немного авгита, но если его количество равно роговой обманке или превышает ее, порода становится габбро. В диорите также может присутствовать небольшое количество ортоклаза, не выводящее породу из класса диоритов, но если полевой шпат ортоклаз начинает преобладать, то порода становится сиенитом. Таким образом, во всех направлениях наблюдается постепенный переход к другим группам. В небольших количествах в качестве акцессорных минералов часто встречаются апатит, магнетит, циркон и сфен (титанит). Как правило, роговая обманка преобладает над полевым шпатом, поэтому порода имеет темную окраску. Диориты залегают примерно так же, как граниты — в виде штоков, батолитов или даек, — и часто ассоциируются с гранитами и габбро. Они представляют собой крупные интрузивные массы, связанные с горообразованием, и, подобно предыдущим породам, остывали далеко под поверхностью и обнажились лишь после того, как огромные толщи вышележащих пород были разрушены выветриванием. Пикскилл (шт. Нью-Йорк), никелевый район Садбери в Канаде, гора Дэвидсон над жилой Комсток в Неваде и др. являются типичными местами нахождения диорита. Оливиновое габбро Сочетание плагиоклазового полевого шпата с авгитом (или любым из пироксенов) и оливином образует оливиновое габбро. Полевой шпат обычно представляет собой одну из разновидностей с высоким содержанием кальция, такую как лабрадор; поскольку темные минералы преобладают, порода имеет темную окраску. Это интрузивная порода, обычно залегающая в виде даек или штоков, где она затвердела далеко под поверхностью и обнажилась только после выветривания вышележащих пород. Это отнюдь не распространенный тип пород, но он встречается в регионе Верхнего озера и близ озера Берч (шт. Миннесота). Габбро Табл. 54 Плагиоклазовый полевой шпат с любым из пироксенов, чаще всего с авгитом, представляет собой габбро. Существует широкий диапазон относительных пропорций двух минералов, составляющих габбро. На одном конце ряда находятся породы, состоящие полностью или почти полностью из плагиоклазового полевого шпата, которые известны как анортозиты и встречаются в некоторых частях высоких гор Адирондака, таких как гора Марси, в нескольких местах в восточной Канаде и т. д. Затем идут типичные габбро, в которых полевой шпат и авгит представлены более или менее одинаково. На другом конце располагаются те габбро, в которых преобладает пироксен (в наиболее заметных случаях полевой шпат полностью отсутствует, и порода называется пироксенитом). Когда пироксеном в габбро является энстатит или гиперстен (обычно последний), габбро часто называют норитом . Магнетит, биотит и роговая обманка могут в небольших количествах присутствовать в качестве акцессорных минералов. Габбро — распространенная интрузивная порода, встречающаяся в штоках, батолитах и дайках и часто сильно варьирующая в различных частях массива. Подобно граниту, эта масса затвердела далеко под поверхностью под какой-нибудь горной складкой и обнажилась только в результате выветривания слоев вышележащих пород. Габбро очень похожи на диориты, но отличаются тем, что темным минералом в них является один из пироксенов, а не амфибол или слюда. Они широко распространены и встречаются в Белых горах, близ Пикскилла (шт. Нью-Йорк), Балтимора (шт. Мэриленд), вокруг Верхнего озера, в Вайомингских и Скалистых горах и др. Перидотит Порода, состоящая из оливина и авгита (или любого из пироксенов), называется перидотитом. Поскольку она не содержит полевого шпата, а и авгит, и оливин имеют темно-зеленую или черную окраску, эти породы всегда окрашены в темно-зеленый или черный цвет и обладают значительным весом. Они обычно довольно крупнокристаллические. Перидотит обычно ассоциируется с габбро, образуя дайки, отходящие от основного массива габбро. Гораздо реже он встречается самостоятельно, образуя интрузивную массу. В небольших количествах в качестве акцессорных минералов могут присутствовать роговая обманка и слюда. В целом это довольно редкие горные породы, образующие дайки, которые связаны с массивами или батолитами габбро. Перидотит встречается около Балтимора (Мэриленд), в округе Кастер (Колорадо), в Кентукки и т. д. Пироксенит Это крайний представитель среди крупнокристаллических магматических горных пород, представляющий собой целую массу, состоящую из одного минерала, причем из какой-либо группы пироксенов. Если минерал может быть точно определен, породу можно назвать еще более определенно. Например, если он полностью состоит из авгита, то порода будет называться авгититом. Подобно предыдущим породам, пироксенит является интрузивной горной породой, обычно встречающейся в дайках, связанных с габбро, и представляет собой обособление одного минерала из габбро и его затвердевание в одной точке. В качестве второстепенных минералов могут присутствовать роговая обманка, магнетит и пирротин. Это не частая горная порода, но она иллюстрирует тот факт, что все возможные комбинации действительно происходят, если обстоятельства этому способствовали. Она встречается около Балтимора (Мэриленд), Уэбстера (Северная Каролина) и в Монтане. Риолит Это сочетание ортоклазового полевого шпата, кварца и роговой обманки, слюды или авгита, в котором кристаллы имеют столь малый размер, что их невозможно идентифицировать невооруженным глазом. По составу он соответствует граниту, но имеет гораздо более тонкую текстуру. Он отличается от трахита тем, что содержит кварц, в то время как последний его не имеет. Это обычно можно определить, проверив твердость, так как ни один из других минералов не имеет твердости 7. Гораздо труднее отличить его от дацита, который отличается лишь тем, что вместо ортоклаза содержит плагиоклазовый полевой шпат, и только микроскоп позволяет сделать это различие. Там, где различие провести невозможно, эти светлые лавы часто называют фельзитом. Риолит обычно представляет собой эффузивную лаву, залегающую в виде покровов, но иногда он бывает интрузивным, залегая в виде силлов, даек и лакколитов. Во всех этих случаях лава застывала настолько быстро, что кристаллы получались крошечными, и различим лишь общий эффект кристаллической структуры. Риолиты могут встречаться с порфировой структурой, и в этом случае присутствие более крупных кристаллов полевого шпата поможет определить, являются ли они ортоклазом или нет, что облегчает определение. Цвет риолитов зеленый, красный или серый, неизменно отчетливых светлых оттенков. Риолиты широко распространены в западных штатах, таких как Блэк-Хиллс, Йеллоустонский парк, Колорадо, Невада, Калифорния и т. д. Трахит Сочетание ортоклазового полевого шпата со слюдой, роговой обманкой или авгитом называется трахитом, если текстура плотная. Обычно это эффузивная лава светлого цвета (зеленая, красная или серая), соответствующая по составу сиениту. Ее можно отличить от риолита по отсутствию кварца и, следовательно, по отсутствию признаков твердости выше 5,5; однако ее трудно отличить от андезита, который отличается лишь тем, что вместо ортоклаза содержит плагиоклазовый полевой шпат. Иногда она встречается с порфировой структурой, и в этом случае кристаллы полевого шпата обычно достаточно велики, чтобы их можно было различить. Трахиты не распространены в Америке, но некоторые из них встречаются в горах Блэк-Хиллс в Южной Дакоте, в округе Кастер (Колорадо) и в Монтане. Дацит Соединение плагиоклазового полевого шпата, кварца и роговой обманки или слюды называется дацитом, если текстура плотная. Это эффузивная лава, встречающаяся главным образом в виде покровов и даек. По составу она соответствует кварцевому диориту. Поскольку текстура плотная, дацит трудно отличить от риолита, так как оба содержат кварц и различаются лишь характером полевого шпата, поэтому весьма распространено использование термина фельзит, который не проводит различия между ними, а лишь указывает на то, что порода плотная, светлая и эффузивная. Когда же текстура является порфировой, что случается часто, и крупные кристаллы представлены полевыми шпатами, то точное определение становится довольно простым. Дациты встречаются довольно часто: на пике Макклелланд (Невада), в районе Эврика (Невада), на пике Лассен (Калифорния), на горе Сепулкре в Йеллоустонском парке и т. д. Андезит Соединение плагиоклазового полевого шпата со слюдой, роговой обманкой или авгитом образует андезит, если текстура плотная. Отсутствие кварца и, следовательно, минералов с твердостью выше 5,5 позволяет отличать андезит от дацита или риолита, но эту породу трудно отличить от трахита, который отличается лишь тем, что вместо плагиоклаза содержит ортоклазовый полевой шпат. Когда текстура порфировая и крупные кристаллы представлены полевыми шпатами, это различие провести легко. Свое название андезит получил от того, что является характерной лавой Андских гор, и представляет собой самую распространенную из всех излиянных светлых лав, являясь лавой сотен потоков по всему западу Соединенных Штатов. Соединение плагиоклазового полевого шпата и биотита является наиболее распространенным типом. Плагиоклаз с роговой обманкой или авгитом встречается реже, и когда они все же присутствуют, их обычно называют роговообманковым андезитом или авгитовым андезитом. В качестве второстепенных минералов могут присутствовать магнетит, апатит и циркон. Лавы гор Худ, Шаста, Ренье и других вулканических пиков Каскадного хребта, лавы в Эврике и Комстоке в Неваде, в Йеллоустонском национальном парке, а также порфиры многих пиков в Колорадо, таких как горы Генри и др., представляющие собой обнаженные интрузивные лакколиты, — все это андезиты, как и многие другие. Базальт Сочетание плагиоклазового полевого шпата с оливином и авгитом (или любым другим пироксеном) образует тяжелую породу темного цвета, от черного до темно-коричневого, которая при плотной или порфировой текстуре называется базальтом. Она обычно содержит больше или меньше магнетита в качестве второстепенного минерала; более того, магнетит может быть настолько обильным, что становится составной частью породы. Этот магнетит создает проблемы для каждого, кто пытается использовать компас на базальтовых породах или вблизи них. Это эффузивные или интрузивные породы, соответствующие по составу габбро. Базальты относятся к числу наиболее распространенных магматических горных пород и в просторечии называются «траппами», широко используемыми в качестве дорожного балласта благодаря своей прочности, которая во многом обусловлена плотной текстурой. Побережье Новой Англии испещрено дайками базальта, а через Адирондакские и Белые горы проходит множество таких даек. Вершины таких гор, как хребет Холиок, хребет Том, хребет Талкотт, Ист-Рок и Уэст-Рок в Нью-Хейвене и др., представляют собой сплошные базальтовые покровы. Горы Плисейдс, Первый Вачунг и Второй Вачунг в Нью-Джерси — это силлы базальта. Регион Верхнего озера изрезан базальтовыми дайками. Величайшее из всех лавовых полей — Колумбийское плато, занимающее площадь более 200 000 квадратных миль на реках Снейк и Колумбия в Орегоне, Вашингтоне и Айдахо, полностью сложено базальтом. То же самое наблюдается повсюду в Неваде, Нью-Мексико и Калифорнии. Порфир Табл. 55 Этот термин должным образом относится исключительно к текстуре, указывая на лаву, которая застыла таким образом, что один минерал кристаллизовался из магмы первым и вырос до более крупных размеров, в то время как масса материала образовала крошечные кристаллы, в которые вкраплены более крупные. Крупные кристаллы технически известны как фенокристы. Окружающая масса крошечных кристаллов называется матриксом. Такая порфировая структура особенно характерна для лав, излившихся в больших массах, и для интрузивных лав в таких местах, как силлы и лакколиты. Сегодня термин порфир имеет вышеуказанное точное значение. Это сильно искаженное слово, которое имело самые разные значения. В прошлом оно сначала использовалось для обозначения лав вообще, затем стало применяться к лавам, извергнутым до третичного периода, то есть ко всем древним лавовым покровам. Эта идея вскоре оказалась неверной, поскольку лавы имеют одинаковый состав независимо от того, являются ли они древними или недавними. На Западе это слово сегодня часто используется в разговорной речи для обозначения практически каждого вида магматических пород, залегающих в виде покровов или даек, если они тем или иным образом связаны с месторождениями полезных ископаемых. Когда состав породы с порфировой текстурой может быть определен, название, обусловленное составом, соединяется с названием, обусловленным текстурой, образуя такие термины, как трахитовый порфир, базальтовый порфир и т. д. Туф Туф — термин, который не следует путать с туфом (tufa) на странице 215 — это название, используемое для обозначения более мелких обломочных продуктов вулканических извержений, которые также часто называют «вулканическим пеплом», однако слово «пепел» создает ложное впечатление, будто порода является остатком чего-то сгоревшего, и поэтому является неудачным термином. При первом извержении туф представляет собой рыхлый материал, но обычно он вскоре цементируется, образуя более или менее прочную массу породы, за которой сохраняется название туфа. В некоторых случаях, находясь еще в рыхлом состоянии, он переносится течениями на расстояние и отлагается в виде более или менее отсортированных и слоистых пластов; а более мелкий туф часто переносится ветрами и отлагается на значительное расстояние от источника в так называемых «пепловых пластах». В обоих этих случаях к туфу добавляются осадочные характеристики и присутствует слоистость, характерная для осадочных отложений. Эти перенесенные пласты туфа на самом деле являются осадочными, но поскольку материал претерпевает небольшие изменения, о них упоминается здесь и больше не повторяется. Эти пласты туфа вовсе не редкость в осадочных отложениях третичного возраста в регионе Скалистых гор. Более крупный материал вулканических извержений обычно относится к категории брекчий. Брекчия Этот термин используется для описания крупных обломочных продуктов вулканических извержений. Он также используется в разделе, посвященном осадочным горным породам, в широком смысле для включения всех угловатых неокатанных обломочных материалов как магматического, так и осадочного происхождения. По этой причине при работе с магматическими горными породами принято обозначать обломки в соответствии с их составом, создавая такие термины, как трахитовая брекчия, риолитовая брекчия и т. д. Будучи еще рыхлыми (а также даже после цементирования в пласты породы), меньшие обломки размером от пшеничного зерна до дюйма или двух в диаметре принято называть лапилями; более крупные обломки размером от двух дюймов до фута или около того в диаметре — бомбами; а самые крупные массы весом зачастую в тонну — вулканическими блоками. Обсидиан Табл. 55 Лавы, остывшие настолько быстро, что кристаллы не успели сформироваться, имеют стеклянный вид и называются обсидианом. Если цвет темный из-за присутствия большого количества элементов, образующих темные минералы, эта лава называется базальтовым обсидианом. Обсидиан характеризуется стеклянной текстурой, твердостью около 6 и раковистым изломом, названным так потому, что его поверхность отмечена рядами концентрических гребней, отчасти похожих на линии роста на раковине. Обсидианы сильно различаются по цвету, но обычно они имеют красный или зеленый до черного цвета и просвечивают на тонких краях. Будучи стекловатыми, все обсидианы содержат зародыши кристаллов, которые выглядят как пылинки, плавающие в стеклянной матрице, или же в них могут присутствовать несколько более крупных кристаллов, часто расположенных линиями течения. Почти все крупные массы обсидиана имеют полосы или слои каменистого материала, где в ограниченной степени началась кристаллизация. Вблизи верхней поверхности обсидианы обычно содержат рассеянные газовые полости, которые могут быть маленькими и редкими либо крупными и многочисленными. Действительно, полости могут быть настолько многочисленными, что начинают преобладать и придавать породе ноздреватый вид. В этом случае, если полости мелкие и более или менее однородные, порода называется пемзой; если они крупнее — шлаком. Если, как часто бывает, когда лава древняя и погребена под другими горными породами, полости заполнены каким-либо вторичным минералом, лава называется миндалекаменной породой. Обсидиан встречается во многих местах, особенно там, где есть недавние вулканы; самыми известными местами являются обсидиановые скалы в Йеллоустонском парке, скалы близ озера Моно в Калифорнии и многие другие места в Скалистых горах, Сьерра-Неваде и Каскадных горах. Питчстоун (смоляной камень) Он очень похож по внешнему виду на обсидиан, но отличается тем, что стекловидный материал содержит от пяти до десяти процентов воды, наиболее очевидным следствием чего является то, что блеск становится смолистым, а не стеклянным, как характерно для обсидиана. Цвета обычно красный, зеленый или коричневый. Питчстоун ассоциируется с недавними вулканами, и некоторые прекрасные образцы были получены из Силвер-Клиффс (Колорадо), а также из различных частей Нью-Мексико и Невады. Перлит, жемчужный камень Перлит — это стекловатая лава, содержащая от двух до четырех процентов воды, которая при остывании растрескалась на многочисленные округлые массы с концентрической структурой, напоминающей слои луковицы. Шлак Во время остывания лавы происходит постоянный выход газов, главным образом водяного пара, и по мере их подъема через расплавленную массу они образуют вблизи верхней поверхности полости, причем верхняя часть часто становится пенистой. Если эта часть быстро затвердевает, так что газовые полости сохраняются, образуется шлак. Когда газовые полости малы и равномерно распределены, порода называется пемзой и часто используется в качестве абразивного средства. Когда полости крупные и нерегулярные, обычно используется термин шлак. Расплавленные лавы могут образовывать различные структуры в зависимости от условий их остывания: стекая через трещины или с кровли пещер, которые часто образуются там, где расплавленная лава вырывается из затвердевшей оболочки, они формируют сталактиты, сталагмиты и т. д. Очень жидкая лава вулканов Гавайских островов может даже раздуваться ветром в тонкие нити, известные как «волосы Пеле». Присутствие газовых полостей настолько характерно для верхней поверхности излившихся лав, что при работе с более древними лавами, ныне погребенными под другими горными породами, этот факт помогает определить, является ли масса покровом, а не силлом; поскольку в случае силла лава внедрялась между слоями осадочных пород, и тяжесть вышележащих пород не позволяла пару выходить наружу, поэтому верхняя поверхность силлов не имеет пористой структуры. Миндалекаменная порода Табл. 56 Когда верхняя поверхность лавы заполнена пузырьками пара, и эта лава оказывается погребенной под другими горными породами, просачивающиеся воды медленно привносят такие минералы, как кварц, кальцит и цеолиты, и заполняют полости. Такая порода известна как миндалекаменная. Ее часто путают с порфиром; однако при внимательном рассмотрении можно заметить, что контуры газовых полостей округлые, в то время как контуры кристалла, подобного фенокристу, всегда угловатые. Это станет очевидным, если сравнить миндалекаменную породу на Плате 56 с порфиром на Плате 55. Осадочные горные породы К этому классу принадлежат все горные породы, отложенные водой или ветром либо являющиеся результатом органических отложений. Они включают в себя как рыхлый материал, вроде песка или глины, так и те же материалы, сцементированные в более или менее плотные горные породы, такие как песчаник или сланцевая глина. До тех пор пока материал не претерпел изменений по сравнению с тем состоянием, в котором он был отложен, порода называется осадочной. В целом материал, из которого состоят эти горные породы, происходит от выветривания и дезинтеграции других пород. Это не относится к органическим отложениям, для каждого типа которых существует свой особый способ образования. Чтобы проиллюстрировать типичное формирование осадочных пород, мы можем рассмотреть судьбу гранита при его обнажении. Поверхность немедленно подвергается воздействию перепадов температур, мороза и дождя. Различные минералы гранита расширяются и сжимаются при каждом изменении температуры, но каждый компонентный минерал имеет свой коэффициент теплового расширения, так что между минералами быстро образуются микроскопические трещины. Вода проникает в эти трещины и начинает растворять минералы. Полевой шпат подвергается наибольшему разрушению: часть его растворяется и уносится, небольшая часть превращается в кварц, а подавляющая часть — в каолин. Темный минерал также разрушается и частично растворяется, а частично превращается в каолин и оксиды железа. Кварц почти полностью устойчив к растворению. Из этих продуктов каолин и оксиды железа уносятся далеко и отлагаются в стоячей воде. Кварц и, возможно, часть темного минерала тяжелее, уносятся медленнее и отлагаются в виде песка. Это происходит с гранитом везде, но в регионах с заморозками этот процесс значительно ускоряется, так как вода проникает в трещины и при каждом замерзании расширяется, быстро увеличивая их ширину, что сильно облегчает проникновение и движение воды в породе. Подобным же образом любая исходная порода будет дезинтегрироваться, а остаток после уноса растворимой части превратится в песок, глину или ил. Частицы кварца, каолина и извести, по отдельности или в смеси, рыхлые или более или менее сцементированные, с сопутствующими примесями, составляют основную массу осадочных пород. Они обычно располагаются слоями различной толщины в том виде, в каком они были отложены водой или ветром. Точно так же слоистые накопления, представляющие собой либо продукты жизнедеятельности растений или животных, либо части самих растений и животных, считаются осадочными, как, например, уголь, мел, нефть и т. д. Классификация осадочных пород Inorganic origin: 1. Coarse fragmentary material resulting from weathering talus 2. The same fragmentary material cemented breccia 3. Unsorted material resulting from rock weathering soil 4. Coarse fragments rounded by the action of water and wind gravel 5. The same material cemented conglomerate 6. Finer material deposited by water or wind sand 7. The same material cemented sandstone 8. The finest material, mostly kaolin, deposited by water clay 9. The finest material, deposited by wind loess 10. The same material cemented shale 11. Fine particles of lime, pure or impure marl 12. The same material cemented limestone 13. Unassorted material left by the glacial ice till 14. The same material cemented tillite Organic Origin: 15. Limes made from shells, etc. coquina, chalk, coral rock, etc. 16. Silica from the shells of plants, etc. diatomaceous earth, etc. 17. Carbon from plants peat, lignite, coal, etc. 18. Hydrocarbons from animals petroleum, asphalt, amber, etc. 19. Phosphates from animals guano, phosphate rock, etc. Осыпь Там, где выветривание очень активно, особенно на крутых горных склонах или у их подножия, накапливается масса рыхлых угловатых обломков. Этот материал называется осыпью — термин, который относится исключительно к физическим свойствам материала и вовсе не к его составу. Если выветривание продолжается, эти обломки будут и дальше распадаться на одну из мелкозернистых пород, которые вода может унести и отложить в другом месте. В осыпях наблюдается слабая слоистость или ее полное отсутствие. Если осыпь не уносится, а цементируется на месте своего образования, получающаяся масса называется брекчией, но это происходит не слишком часто. Брекчия Табл. 58 Термин брекчия используется для охвата всех тех горных пород, которые состоят из угловатых обломков любого состава крупнее песка, сцементированных в сплошную массу любым цементирующим веществом. Здесь этот термин используется в своем широком значении по сравнению с тем, как он применялся для магматических пород. Брекчии могут возникать в результате цементации осыпей, но чаще распад материала на угловатые обломки был обусловлен другими причинами, такими как дробливание вдоль плоскости разлома или движения, связанные с горообразованием. В таких случаях брекчия имеет ограниченное распространение, но может неоднократно встречаться в одной и той же местности. Известняк, который был раздроблен, а затем снова сцементирован, часто образует породу, хорошо поддающуюся полировке и используемую в ряде мест в качестве поделочного камня вместо мрамора; фактически в торговых кругах он часто идет под названием «мрамор». Брекчия, изображенная на Плате 58, представляет собой именно такой известняк. Почва На большей части земной поверхности имеется покров из обломков горных пород — продукта выветривания, часть которого является несортированной, а часть отсортирована водой или ветром. Все это называется почвой. Это вечно движущийся покров, образующийся в результате разрушения подстилающих горных пород, к которому местами примешаны слои обломков пород, принесенных издалека потоками. Некоторые почвы представляют собой обломки пород, которые были перенесены до самого океана и отложены на дне моря, а теперь оказались выше уровня моря из-за поднятия морского дна. Поскольку подстилающие породы различаются по составу и существуют участки с перенесенным материалом, очевидно, что состав почв должен варьировать от места к месту как по составу, так и по текстуре. Почвы варьируют от самых тонких, состоящих главным образом из глины, до грубых, состоящих из песка, гравия или даже валунов. Глина, самый мелкозернистый вид почвы, состоит из частиц диаметром всего около ¹/₁₀₀₀ миллиметра, для создания веса в один грамм потребовалось бы 720 триллионов (720 000 миллиардов) таких частиц. Однако обычные почвы содержат около 2–5 миллионов частиц на грамм. Средний удельный вес почвы с обычным количеством гумуса составляет от 2,55 до 2,75. Однако в данном случае удельный вес имеет меньшее значение, чем объемный вес. Кубический фут воды весит 62½ фунта, а почвы — от 75 до 80 фунтов, причем крайние значения составляют 30 фунтов для торфянистой почвы и 110 фунтов для известкового песка. Термины «тяжелый» и «легкий», используемые в сельском хозяйстве, не относятся к объемному весу, так как глина, которая фактически является относительно легкой (70–75 фунтов на кубический фут), классифицируется как «тяжелая» почва; в то время как песок, имеющий гораздо больший фактический вес, классифицируется как «легкая» почва. Эти термины в том виде, в каком они используются в сельском хозяйстве, относятся к легкости обработки почв и их проницаемости для корней растений. Почву обычно делят на верхний слой более темного цвета, называемый пахотным слоем (или дерниной), и нижний слой более светлого цвета, называемый подпочвой. Присутствие гумуса, образующегося в результате разложения растительных и животных остатков, является фактором, который затемняет цвет и отличает пахотный слой; таким образом, этот слой представляет собой комплекс неорганических частиц горных пород плюс большее или меньшее количество гумуса, коллоидных соединений, бактерий, живых растений и животных. Подпочва состоит главным образом из частиц горных пород. Различия между этими двумя слоями стираются в засушливых почвах, а часто и в заболоченных районах. Именно с этим слоем почвы работает вода каждого дождя и паводка, захватывая часть его и унося шаг за шагом к морю. Хотя количество перемещенного в любой отдельный день материала невелико, сумма всей переносимой почвы огромна, причем крупная река ежегодно переносит невероятные объемы. Например, Миссисипи ежегодно откладывает в Мексиканском заливе 476 900 000 метрических тонн (2204 фунта в метрической тонне), из которых около трети находится в растворенном состоянии. При такой скорости требуется от 7000 до 9000 лет, чтобы удалить слой толщиной в фут со всего водосборного бассейна. Это значительно медленнее, чем в случае некоторых других рек. В то время как с поверхности почвы происходит постоянный унос, она непрерывно возобновляется снизу за счет выветривающего действия воды, воздуха и температуры. Гравий Гравий представляет собой массу рыхлых обломков горных пород, окатанных водой и отложенных со слабой сортировкой или без нее, так что более крупные и более мелкие гальки и песок встречаются вместе. Это осадок, отложенный сравнительно быстротекущей водой во внутренних озерах или вдоль подверженных штормам морских берегов. Там, где бурный поток попадает в спокойную воду, например при впадении в озеро, он быстро сбрасывает свой крупный материал в виде гравия, обычно образуя таким образом дельту. Гравий также встречается в руслах рек, где по какой-либо причине скорость течения замедляется. Во время недавнего ледникового периода ледниковый щит принес огромные массы несортированного материала, который отложился в виде тилла или моренок. Большая часть его затем была подхвачена текучей водой и перемещена на большие или меньшие расстояния, так что по всей оледенелой территории севера и востока Соединенных Штатов имеется необычайно большое количество галечных отложений. Все гравии отложены водой и обычно более или менее отчетливо демонстрируют слоистую или пластовую структуру. Размер составляющих гравий галек варьирует от крупных валунов до мелкого песка, причем мелкие гравии переходят в более крупный песок, а граница между гравием и песком проводится примерно по размеру горошины: более крупное является гравием, более мелкое — песком. Гравий широко используется в качестве балласта для железных дорог и при строительстве шоссе из-за своей склонности хорошо уплотняться, в то время как твердая галька сопротивляется износу. Он также широко используется в бетонных работах, хорошо связываясь с цементом и позволяя увеличить его расход в три-пять раз. Конгломерат Табл. 58 Конгломераты состоят из окатанной гальки и песка различных размеров, сцементированных в плотную горную породу. Галька может достигать размеров валунов, но вся она в разной степени окатана водой и перенесена на некоторое расстояние. Галька может быть одинакового состава или представлять собой разнообразие горных пород. Когда галька целиком или почти целиком относится к одному типу, получающийся конгломерат называется кварцевым конгломератом, известняковым конгломератом, гнейсовым конгломератом и т. д. Точно так же цементирующий материал различается по видам, причем кремнезем, кальцит и оксид железа являются наиболее распространенными. Цвет будет зависеть как от составляющей гальки, так и от цемента, причем иногда доминирует одно, а иногда другое. Существуют некоторые кварцевые и известняковые конгломераты, которые поддаются резке и полировке для создания очень красивого камня. Конгломераты представляют собой сцементированные гравии и всегда указывают на водное происхождение, весьма часто на дельту древней реки или наступление моря на сушу; поэтому они приобрели важное значение для геологов при интерпретации прошлых событий. Песок Песок представляет собой массу мелких частиц горных пород размером от горошины до ¹/₅₀₀ дюйма в диаметре. Материал может представлять собой породу любого типа или смесь двух или более видов. Песок может быть результатом разрушения более древних пород в точке его нынешнего обнаружения, и в этом случае зерна имеют форму, которую они имели в исходной породе; но чаще песчаные зерна переносились на большие или меньшие расстояния и в процессе этого в разной степени окатывались. Те пески, которые лежат там же, где они образовались, называются остаточными, и такой песок обычно состоит из смеси угловатых зерен — одних более твердых, других более мягких, таких как кварц, полевой шпат, слюда и роговая обманка, — перемешанных друг с другом. Там, где песок транспортировался, сохранились только более устойчивые минералы, такие как кварц, магнетит, касситерит и т. д., с которыми временами присутствуют более редкие минералы, такие как золото, платина, гранаты или топаз. Такие пески известны как золотоносные, топазоносные и т. д. Пески из разных местностей сильно различаются. Реки собирают частицы горных пород и сортируют их в соответствии с размером, который вода, движущаяся с заданной скоростью, способна перенести. Когда вода замедляется, она сбрасывает все частицы крупнее тех, с которыми новый уровень скорости может справиться. Зерна песка из русла реки обычно более или менее угловаты. Чем дальше они переносятся, тем сильнее они ударяются друг о друга и окатываются; так что после того, как они попадают в море, а затем выбрасываются на пляжи, они оказываются хорошо окатанными, особенно более крупные зерна. Поскольку воздух менее вязкий, чем вода, песок, переносимый ветром, окатан еще сильнее; так что пустынные пески демонстрируют наиболее полную окатанность и даже отполированы, и это справедливо даже для более мелких зерен. Именно перевеянные ветром или пустынные пески так плавно пересыпаются в песочных часах. Между угловатыми остаточными песками и отполированными пустынными песками существуют, конечно, все промежуточные варианты. Ледниковые пески являются угловатыми или «острыми» почти до степени, характерной для остаточных песков; а пески озерных побережий занимают промежуточное положение между речными и морскими песками по степени окатанности. Пески, состоящие из частиц извести (известковые пески), менее устойчивы к износу, чем кварцевые. В регионах с «мягкой» водой (свободной от извести) они долго не сохраняются, так как растворяются; но в известняковом регионе с «жесткой» водой (насыщенной известью) зерна растворяются не так быстро и могут накапливаться в пласты большой мощности, как во Флориде. Вдоль некоторых океанских берегов встречаются «зеленые пески», представляющие собой обычные кварцевые пески, смешанные с темно-зеленым минералом глауконитом, который представляет собой силикат калия и железа, образующийся на дне океана в результате воздействия разлагающихся остатков животных на железистые глины и калиевые силикаты, подобные полевому шпату. Это особенно характерно для некоторых песков вдоль побережья Нью-Джерси. Местами, особенно в руслах рек, встречаются «зыбучие пески». Это отложения мелкого песка, смешанного со значительным количеством глины и насыщенного водой, так что он не выдерживает вес человека или животного. Многое из того, что идет под названием зыбучего песка, представляет собой жидкий ил, покрытый тонким слоем песка. Песок используется для самых разных коммерческих целей и при этом получает различные торговые наименования; например, «стекольный песок» — это чистый, бесцветный или белый кварцевый песок, используемый в качестве одного из компонентов при производстве стекла. Он должен быть свободен от примесей, так как они окрашивают стекло, и большая часть песка, используемого для этой цели, представляет собой кварц, измельченный до состояния мелкого песка. «Формовочный песок» — это довольно мелкозернистый кварцевый песок с небольшой, но строго определенной примесью глины, который используется для изготовления форм для отливок в литейных цехах. «Полировальный песок» состоит из угловатых обломков кварца, обычно из речных русел или ледниковых отложений, либо даже из измельченного кварца, и используется для резки и полировки мрамора, для наждачной бумаги, а также для полировки дерева и более мягких камней. Существует множество других специальных применений, таких как строительство, балласт, фильтры, печи и т. д., в которых используется кварцевый песок, при необходимости просеиваемый для получения нужных размеров. Песчаник Когда песок любого рода сцементирован так, что образует плотную горную породу, он называется песчаником, который сильно варьирует в зависимости от размера, цвета и состава зерен, а также от вида и количества цемента. Когда размер зерен превышает размер горошины, песчаник переходит в конгломерат; когда он меньше ¹/₅₀₀ дюйма, особенно при смешивании с глиной, он переходит в сланцевую глину. Существуют все степени прочности, обусловленные количеством и видом цемента: от тех, которые имеют мало цемента или не имеют его вовсе, но являются компактными в результате давления вышележащих пород, до тех, в которых цемент заполнил все попоространство. В целом между песчаными зернами имеется значительное пространство, поэтому песчаник поглощает большое количество воды — до 25% своего объема. Во влажном климате с заморозками это делает многие песчаники непригодными для использования в качестве строительного камня, поскольку они склонны к шелушению или откалыванию, что видно на примере «коричневого камня», столь широко используемого в Нью-Йорке. Песчаники обычно представляют собой слоистые горные породы, относительно легко поддающиеся разработке в карьерах, и большинство из них не настолько прочно сцементированы, чтобы их нельзя было легко обрабатывать или придавать им форму камнедобытчиком; поэтому определенные песчаники пользуются большой популярностью в качестве строительного камня или для отделки зданий, где они не слишком подвержены воздействию погодных условий. Песчаник получает самые разные названия в зависимости от цемента. Кремнистый песчаник цементируется кремнеземом и обычно очень тверд. Известковистый песчаник цементируется известью и обычно довольно мягок. Железистый песчаник цементируется одним из оксидов железа. Глинистый песчаник скрепляется глинистыми примесями и обычно является как мягким, так и нежелательного цвета. В зависимости от состава также выделяется ряд разновидностей. Аркоз — это песчаник, состоящий из зерен кварца и полевого шпата, обычно происходящий от разрушения гранита и не перенесенный на большое расстояние. Граувакка — это песчаник, состоящий из кварца, полевого шпата и некоторого другого минерала, например роговой обманки-авгита и т. д., также происходящий от разрушения гранитов и не перенесенный далеко. Грит (крупнозернистый песчаник) — термин, применяемый к грубому песчанику, состоящему из угловатых обломков кварца и в значительной степени используемому для жерновов. Плитняк — это тонкослоистый песчаник, часто содержащий слюду, который легко и равномерно раскалывается вдоль плоскостей напластования, так что его можно добывать в виде крупных плит. Он широко использовался для тротуаров до появления бетона. Тесаный камень (фристаун) — это толстослоистый песчаник умеренной твердости, названный так потому, что он легко и одинаково хорошо обрабатывается во всех направлениях. Глина Глина — это термин, используемый для описания массы мелких частиц, наиболее заметным свойством которых является пластичность во влажном состоянии. Глины варьируют от масс чистого каолина до масс каолина и родственных минералов, смешанных с 60% примесей, которыми могут быть песок, известь, оксиды железа и т. д. Частицы тонкой глины имеют размер около ¹/₁₀₀₀ миллиметра в диаметре, в то время как примеси могут быть и обычно бывают более крупного размера, вплоть до размеров песчаных зерен. Все глины имеют вторичное происхождение и являются результатом выветривания, особенно полевых шпатов, хотя глины могут также возникать в результате выветривания серпентинов, габбро и т. д. В некоторых случаях после выветривания полевого шпата или известняков глина может оставаться прямо там, где она образовалась, в виде остаточного отложения; однако, будучи столь мелкозернистой, она обычно переносится дождевой водой или ветром и отлагается где-нибудь в другом месте в виде осадочного пласта. Спокойные воды озера являются благоприятными местами для таких отложений, и многие глинистые пласты представляют собой бывшие озерные дна. Нечистые глины часто отлагаются на пойме вялотекущих рек. В пресной воде оседание глины происходит очень медленно и требует дней, а при высокой тонкости — недель, прежде чем вода полностью просветлеет. В соленой воде глина, однако, как бы коагулирует, частицы собираются в крошечные шарики, которые быстро оседают, так что вода вскоре становится прозрачной. По способу происхождения глины классифицируются как остаточные, осадочные, морские, болотные, озерные, пойменные, эоловые и т. д. Но когда рассматривается их применение, составляется совершенно другая классификация, основанная главным образом на их составе, и мы говорим о фарфоровых глинах (каолинах), огнеупорных глинах, глинах для дорожного кирпича, глинах для канализационных труб, гончарных, кирпичных, гамбо и глазурных глинах. Каолины, или фарфоровые глины, представляют собой остаточные глины, обычно образующиеся в результате разрушения пегматитовых даек. Они должны быть белыми при обжиге, свободными от оксидов железа и обладать достаточной пластичностью. Значительная часть фарфоровой глины получается путем измельчения полевого шпата. Шамотные (или комовые) глины — это осадочные глины, которые остаются белыми при обжиге, обычно очень пластичны и свободны от оксидов железа. Они в основном используются при изготовлении различных видов фарфора. Огнеупорные глины могут содержать или не содержать оксиды железа, но они должны быть свободны или почти свободны от плавящих материалов, таких как известь, магнезия и щелочи (соединения натрия и калия). Они могут быть более или менее пластичными, причем существенным качеством является их способность выдерживать высокие температуры без плавления. Крепнезем (в виде песка) имеет тенденцию снижать огнеупорные качества, так что в остальном подходящая глина при наличии в ней песка превращается в худшем случае в огнеупорную глину второго сорта. В районах добычи угля принято называть те пласты глины, которые залегают либо над углем, либо под ним, «огнеупорной глиной»; однако это неудачное название, поскольку, хотя некоторые из них являются истинными огнеупорными глинами, большинство из них таковыми не являются. Гончарные глины содержат значительное количество песка и до пяти процентов плавящих материалов. Они должны быть достаточно пластичными для легкой обработки, а затем обжигаться до плотного черепка при сравнительно низких температурах. Глины для канализационных труб должны быть пластичными и содержать значительное количество плавящего материала, поскольку предполагается, что поверхность трубы остекловывается при обжиге. Кирпичные глины — это низкосортные глины, сильно различающиеся по составу. Главными требованиями являются то, чтобы они легко формовались и твердо запекались при относительно низких температурах с минимально возможным короблением и растрескиванием. Поскольку большинство глин усаживается как при сушке на воздухе, так и при обжиге, при замешивании глины добавляется песок. Цвет главным образом обусловлен присутствием примесей железа. Если присутствуют оксиды железа и мало извести или она отсутствует, кирпич при обжиге приобретает красный цвет, но если имеется избыток извести по сравнению с оксидами железа, он обжигается до кремового или палевого цвета, который при остекловывании становится зеленым. Глины для дорожного кирпича варьируют от поверхностных глин до полуогнеупорных глин, причем часто используется сланцевая глина. Существенным компонентом является достаточное количество плавящего материала, чтобы кирпичи начинали остекловываться или плавиться при не слишком высоких температурах. Глазурные глины — это глины с высоким процентом плавящего материала, так что при обжиге при умеренных температурах поверхность плавится в стекловидную коричневую или зеленую глазурь. Саман (адоб) — это нечистая известковая глина, широко используемая на западе Соединенных Штатов для изготовления кирпичей солнечной сушки. Гамбо — это термин, применяемый к мелкозернистым пластичным глинам, которые слишком сильно усаживаются при обжиге, чтобы быть полезными в производстве. Их можно обжигать для получения отличного балласта для железных дорог и шоссе. Они особенно распространены в Средне-Западных штатах. Лесс Это название дается мелкозернистому однородному глиноподобному материалу, представляющему собой смесь глины, мелких угловатых обломков песка, чешуек слюды и большего или меньшего количества известкового вещества. Он обычно не имеет слоистости и раскалывается по вертикали, так что при эрозии образует крутые обрывы. Лесс покрывает обширные площади в долине Миссисипи, в долине Рейна и в Северном и Центральном Китае. Одни считают его скоплением пыли в тех регионах, где преобладающие ветры имели уменьшенную скорость и где трава или другая растительность служила для улавливания и удержания материала; другие считают его речным и озерным отложением; а третьи полагают, что он обязан своим происхождением сочетанию двух факторов: ветра и паводка. Автор склоняется к первой из высказанных точек зрения. Сланцевая глина (сланец) Табл. 59 Когда чистые или загрязненные глины или лесс консолидируются, все они объединяются под названием сланцевой глины. Она обычно обладает слоистой или пластовой структурой, что позволяет раскалывать ее на тонкие слои. Из всех осадочных пород сланцевая глина является наиболее распространенной и может встречаться во всех местах, где могла бы находиться глина, но наиболее широко распространенной сланцевой глиной является та, которая сформировала морское дно прошлых времен и является более или менее известковистой, подобно образцу на Плате 59, в котором все еще видны кусочки раковин. Сланцевая глина имеет такое же широкое разнообразие состава, как и глина, причем различные типы обозначаются в соответствии с присутствующей примесью, а именно: глинистый сланец, состоящий главным образом из глины, песчанистый сланец, сланец с большей или меньшей примесью песка, известковистый сланец, или сланец с большей или меньшей примесью извести, железистый сланец, или сланец с соединениями железа в качестве примесей, битуминозный сланец, или окрашенный в черный цвет из-за присутствия органического вещества, остатков растений или животных. Не представляя никакой ценности в качестве строительного материала, сланцевая глина может быть измельчена или растерта и использована в качестве заменителя любой соответствующей глины, и таким образом многие производители используют сланец при изготовлении огнеупорных изделий, кирпича, черепицы и т. д. Марль Там, где известняки или раковины любого рода были измельчены и смешаны с большим или меньшим количеством примесей, особенно глины, образующаяся неконсолидированная масса известна как марль. Она обычно связана с морскими отложениями и представляет собой более мелкий детрит, который осел на дне океана в некотором удалении от берега, то есть за пределами песчаных и илистых отложений. Обнаружение марли обычно указывает на недавно поднятое морское дно. Она очень характерна для южных прибрежных штатов — от Мериленда до Техаса. Известняк Любая масса марля или агрегат известковых раковин, кораллов и т. д., которая сцементировалась, известна как известняк. Он может содержать и обычно содержит широкий спектр примесей, главными из которых являются глина, песок, оксиды железа и битуминозные вещества, такие как остатки растений или животных. Чистый известняк имеет белый цвет, но из-за примесей он варьирует от серого, зеленого, коричневого до черного и даже красного, хотя последний встречается реже. Его легко идентифицировать по присутствию карбоната кальция, который вскипает в соляной кислоте. Чаще всего он представляет собой отложения на дне древних океанов на относительно больших глубинах, но существует также широкий спектр известняков, которые образовались в пресной воде. Известняк часто обжигают при температурах чуть выше 900 °C, при этом углекислый газ улетучивается, а остается оксид кальция, или известь. При смешивании с водой он образует гидроксид кальция, или гашеную известь, которую смешивают с песком для придания ей прочности и используют в качестве строительного раствора. При контакте с воздухом гашеная известь отдает воду, поглощает из воздуха углекислый газ и снова превращается в карбонат кальция с его первоначальной твердостью. Известняк также используется в качестве одного из компонентов во всех цементах. Он также широко применяется в качестве строительного камня, который, однако, во влажном климате страдает от растворения извести дождевой водой, но очень хорошо зарекомендовал себя в сухом климате. Разновидности известняка в основном различаются по их происхождению, некоторые из них приведены ниже. Озерный известняк (Bog Lime) представляет собой белый известковый порошкообразный осадок на дне водоемов в известняковых регионах, осадок, выпавший в осадок из раствора под воздействием обитающих в водоемах растений. Ракушечник (Coquina) (Табл. 59) — это горная родина, образованная путем довольно рыхлой цементации раковин и обломков раковин. Он особенно характерек для тропических регионов и очень обилен недалеко от Сент-Огастина, штат Флорида, где его резали и до сих пор режут на блоки и используют в качестве строительного камня. В этом мягком климате он сохранился очень хорошо. Мел (Chalk) (Табл. 60) — это мягкий мелкозернистый известняк, образовавшийся в океане в результате скопления мириадов крошечных раковин фораминифер — одноклеточных животных, ведущих либо плавающий образ жизни у поверхности моря, либо ползающий образ жизни на дне. Мел состоит в основном из раковин планктонных фораминифер, которые после гибели животных опускались на дно и там накапливались, в основном на глубинах 600 футов и более. Когда масса неконсолидированных раковин поднимается драгой с глубин от 50 до 2000 морских саженей, она известна как фораминиферовый ил (Foramenifera ooze). Меловые пласты являются свидетельством поднятого морского дна. После консолидации, если он чистый или почти чистый, он образует белый мел, и пласты могут иметь значительную мощность, как в случае со знаменитыми скалами близ Дувра по обе стороны Ла-Манша. Одна из самых известных лекций Хаксли — это лекция о меле, вошедшая в его сборник «Эссе и популярные проповеди» (Essays and Lay Sermons). Коралловый рифовый камень (Coral Rock) образуется путем цементации обломков кораллов. Связующим материалом, как и в большинстве пород, является известь; и эта разновидность породы связана с коралловыми рифами прошлого или настоящего. Одним из лучших примеров этого являются «Доломитовые Альпы» в Тироле. Коралловый камень, как и ракушечник, разрезали на блоки и использовали в качестве строительного камня, как на Бермудских островах. Кримноидный известняк (Encrinal Limestone) (Табл. 60) — это горная порода, образованная путем цементации фрагментов скелета морских лилий (криноидей). Эти животные принадлежат к группе иглокожих и в настоящее время вымерли, за исключением нескольких так называемых «морских лилий». Это были животные с центральным ртом, окруженным длинными, членистыми, гибкими руками, количество которых кратно пяти, а под ним находилось небольшое тело, заключенное в известковые пластинки, и все это располагалось на вершине длинного членистого стебля. Они жили в море и в более ранние геологические эпохи, должно быть, были очень многочисленны, так как их остатки местами настолько обычны, что составляют целые пласты известняка. Гидравлический известняк — это мелкозернистый, плотный, желтоватый известняк с содержанием песка от 13 до 17% и некоторым количеством глины, который при обжиге при температуре немного выше той, что используется при обжиге извести, дает продукт, который, хотя и не столь прочен, как портландцемент, тем не менее подобно ему твердеет под водой. Литографический известняк — это очень мелкозернистый, плотный известняк с примесями глины, причем благодаря тонкости зерна он пригоден для изготовления каменных пластин, используемых в литографической печати. На плитах из этого известняка рисунки наносятся в зеркальном отображении специальным карандашом. Затем плиту обрабатывают кислотой: те участки, которые не защищены рисунком, вытравливаются, а точки, защищенные рисунком, остаются в виде низкого рельефа. С этой плиты затем можно печатать изображения. Травертин — это общее название, применяемое к известковым отложениям из пресноводных озер или ручьев, выпавшим в осадок в результате охлаждения или испарения. Некоторые травертины пористые, а другие плотные; одни белые, а другие окрашены, часто красиво, примесями в воде. Пористые отложения травертина, образовавшиеся на траве или других подобных субстратах, известны как туф или известковый синтер (calc sinter). Такие массы широко распространены вокруг Каледонии, штат Нью-Йорк, Мамонтовых горячих источников в Йеллоустонском парке и т. д. Ониксовый мрамор — это плотный травертин, обычно образующийся в результате отложения извести из воды источников. Он часто имеет полосчатую окраску из-за присутствия примесей в воде в один период времени и их отсутствия в другие периоды. Тилли Тилли представляет собой неконсолидированную массу валунов, гальки, песка и мелкой глины — несортированный материал, оставленный ледниками при их таянии. Валуны и галька, хотя и имеют следы некоторого износа, не такие округлые, как те, которые переносились водными потоками, а имеют более или менее угловатую форму; и некоторые из них отполированы или покрыты штрихами с одной стороны там, где во время вмороженности в лед они терлись о дно. Одним из самых недавних геологических событий в Америке было распространение ледяного щита, покрывающего теперь Гренландию, на север и северо-восток Северной Америки до тех пор, пока он не дошел на юге до северного Нью-Джерси, реки Огайо и реки Миссури, а на западе — до Скалистых гор, но не затронул Великий Бассейн, Каскадные горы или Аляску. Эта огромная масса льда толщиной в тысячи футов двигалась из двух центров, расположенных по обе стороны Гудзонова залива, соскребая рыхлую почву и соскабливая обнаженные поверхности подстилающих пород. Весь этот материал она переносила на юг до тех пор, пока таяние по ее нижнему краю не сравнялось со скоростью ее наступания. Когда таяние опережало наступание, ледниковый щит отступал. На южном пределе наступания этот детрит сбрасывался, образуя либо длинные гряды (морены), либо, по мере отступления льда, более толстые или более тонкие слои. Этот отложенный детрит и есть тилл. Почва, и особенно подпочва во всех регионах, некогда покрытых ледниковым щитом, очень сильно состоит из этого тилла; там, где он не нарушен, его часто называют «твердым грунтом» (hardpan). При смешивании тилла с гумусом он превращается в суглинок. Эта смесь материалов, варьирующаяся от мелкопорошкообразных продуктов ледникового перемалывания до крупных валунов, которые он подобрал и перенес на юг, характерна для этой и любой другой оледенелой страны. Когда этот район был заселен, валуны и камни мешали земледелию, их собирали и складывали в каменные стены, которые являются одной из первых особенностей, бросающихся в глаза. Тиллит Когда тилл уплотняется в твердую горную породу, он называется тиллитом. В ряде случаев его находили глубоко погребенным под более молодыми осадочными породами, что свидетельствует о существовании других ледниковых периодов помимо последнего, который оставил тилл. Угольная серия Не учитывая второстепенные компоненты, растения в основном состоят из целлюлозы, которая представляет собой комбинацию углерода, водорода и кислорода (C₆H₁₀O₅). Если нагревать ее на воздухе, где много кислорода, она распадается или сгорает, образуя углекислый газ и воду; но если нагревание происходит в условиях исключения кислорода, как в печи, водород и кислород улетучиваются, а углерод остается в виде древесного угля. В природе происходят аналогичные реакции, но медленнее. Растительное вещество, подвергающееся воздействию воздуха, распадается на углекислый газ и воду, и твердого остатка не остается. Однако если растительное вещество находится под водой, что более или менее полностью исключает воздух, включая содержащийся в нем кислород, то распад все же происходит, но образующимися продуктами являются вода (H₂O), болотный газ (СН₄) и некоторое количество углекислого газа (СО₂), причем значительная часть углерода остается и накапливается. Таким образом, в болотах, топях и прудах, где накапливается мертвая растительность, особенно та, что растет в воде, окисление происходит неполно; в результате на дне постепенно накапливается слой от бурого до черного цвета, известный как торф. Растительные остатки постоянно добавляются, и этот слой может вырасти до нескольких футов в толщину. Разложение неполное, и некоторое количество кислорода и водорода сохраняется, но углерод находится в постоянно возрастающем соотношении и в пропорции, значительно превышающей его содержание в целлюлозе. В холодном северном климате сфагновый мох является наиболее эффективным растением, образующим торф, но в умеренном и тропическом климате мох заменяется листьями, ветками, стволами деревьев, кустарников и лиан. Если эти торфяники погребены под слоем или слоями осадков, особенно глины, торф оказывается запечатанным, и окисление практически полностью прекращается. Под давлением вышележащих пластов торф становится все более плотным и приобретает темно-бурый или черный цвет. Тогда он известен как бурый уголь (лигнит). Если этот лигнит погребен еще глубже и, следовательно, подвергается большему давлению и воздействию в течение более длительного времени, он превращается в еще более плотный черный каменный уголь (bituminous coal). На этом процесс останавливается, если к уже действующим силам не добавляются новые факторы. Следующий этап в ряду изменений, образующих уголь, связан с гороеобразованием. В случае, если пласты породы, содержащие угольные пласты, оказываются смятыми в складки, а это предполагает по крайней мере умеренное повышение температуры, битуминозный уголь превращается в антрацит, который еще плотнее и настолько тверд, что раскалывается с образованием раковистого излома. Изменение может пойти еще на шаг дальше, если породы, между которыми залегают угольные пласты, подвергаются воздействию столь высоких температур, которые сопровождают метаморфизм. Тогда весь сопутствующий водород, кислород и влага улетучиваются, и остается только углерод, который в этом случае называется графитом. Происходят все промежуточные стадии между специально выделенными этапами. Ниже представлены лишь этапы ряда изменений. Торф Торф представляет собой массу неконсолидированного растительного вещества, накопившегося под водой, в которой исходные растительные остатки все еще различимы, по крайней мере частично. Он содержит большое количество воды, поэтому перед использованием в качестве топлива его режут на блоки, которые складывают и оставляют на некоторое время сохнуть перед использованием. Он горит длинным пламенем и с большим количеством дыма. Наша страна настолько богата другими видами топлива, что до сих пор торф использовался мало. Лигнит (бурый уголь) Лигнит более плотный, чем торф, и находится на некоторой глубине под слоями глины или песчаника. Он имеет темно-бурый или черный цвет и все еще сохраняет довольно четкие следы растений, из которых он образовался. Он также обычно содержит значительное количество влаги, и при ее высыхании склонен сильно крошиться, поэтому нежелательно подвергать его сильному обращению или перевозить на большие расстояния перед использованием. Он имеет неплохую теплотворную способность и довольно широко используется; однако крайне желательно найти метод, с помощью которого можно было бы обрабатывать лигнит для получения его побочных продуктов и в то же время делать его более плотным, чтобы он не крошился при обращении, неизбежном при его использовании в топках. В нашей стране имеются обширные залежи лигнита в Северной и Южной Дакоте, Монтане, Вайоминге, Колорадо, Нью-Мексико, Техасе, Луизиане и Миссисипи. Каменный уголь (битуминозный уголь, мягкий уголь) Этот тип угля является плотным, черного цвета и легко ломается, но крошится не так сильно, как лигнит. Он содержит значительное количество воды и все еще имеет в своем составе соединения водорода и кислорода. Каменный уголь является продуктом растительных остатков, которые сохранялись в течение длительных периодов (миллионы лет), будучи изолированными от воздуха вышележащими пластами пород. Под действием давления он стал плотным, и почти все следы исходных растений исчезли. Каменный уголь — наше самое распространенное топливо, встречающееся по всему миру в пластах толщиной от менее чем дюйма до более чем пятнадцати футов. Соединенные Штаты исключительно счастливы наличием обильных и легкодоступных залежей этого типа угля в Пенсильвании, Западной Вирджинии, Огайо, Кентукки, Теннесси, Индиане, Иллинойсе, Мичигане, Айове, Миссури, Канзасе, Небраске, Техасе, Юте и Колорадо. Летучие компоненты (соединения водорода и кислорода) каменного угля могут быть удалены путем нагревания угля в закрытых печах, и оставшаяся масса известна как кокс, представляющий собой практически чистый углерод. Это дистилляция, и печи, в которых это делается без попытки улавливания летучих продуктов, называются печами безуглеродного обжига (или патентными печами / кучными печами), тогда как более современные печи, улавливающие побочные продукты, называются печами с улавливанием побочных продуктов. Тонна каменного угля, обработанная в типичной печи с улавливанием побочных продуктов, дает в среднем 1410 фунтов кокса, 7,1 галлона дегтя, 18,9 фунтов сульфата аммония и т. д., 2,4 галлона легких масел, 10 440 кубических футов осветительного газа, причем примерно половина последнего используется для обеспечения тепла для дистилляции. На основе производимого таким образом дегтя строится индустрия каменноугольных красителей. Толуол, бензол и т. д. получаются из легких масел; а половина производимого газа пригодна для бытового освещения и т. д. Кокс пользуется спросом, так как он является превосходным топливом для плавки железных руд, железа и стали, и его производят независимо от того, используются ли побочные продукты. Получаемый таким образом кокс твердый, чистый и ячеистый; но по какой-то пока неизвестной причине далеко не каждый каменный уголь дает кокс с такой пористой структурой. Последние известны как «неспекающиеся» и малопригодны для сталелитейной промышленности. Каннельский уголь (Бохед) Это плотная разновидность неспекающегося каменного угля с матовым блеском и раковистым изломом. Он содержит самую большую долю летучих углеводородных соединений среди всех разновидностей угля, так что когда запасы нефти и природного газа истощатся, он станет одним из важных источников получения заменителей. Каннельские угли встречаются в Огайо, Индиане и восточном Кентукки. Своей особой жирной природой этот каннельский уголь обязан материалу, из которого он происходит: предполагается, что он образовался в результате скопления спор липидодендронов (чешуйчатых деревьев) и их превращения в желеподобные массы бактериями в пресноводных болотах тех древних времен. Антрацит (твердый уголь) Антрацитовый уголь твердый, черный, имеет блеск и раскалывается с образованием раковистого излома. Он содержит лишь низкий процент летучих веществ и поэтому горит коротким пламенем и с меньшим количеством дыма, чем другие угли. Он всегда связан со складчатыми породами и, судя по всему, образовался в результате совместного воздействия давления и более высоких температур, сопровождавших горообразование. Тем не менее температура была недостаточно высокой, чтобы метаморфизовать вмещающие породы. Большая часть нашего антрацита поступает из северо-восточной Пенсильвании. Карбонит Карбонит — это природный кокс. Он встречается в угольных пластах, пересеченных дайками или интрузиями магматических пород, причем уголь подвергся коксованию в результате природных процессов. Он не является ячеистым, в отличие от искусственного кокса, по каковой причине непригоден в качестве топлива. Некоторое количество карбонита обнаруживается в угольном бассейне Серрильос в Нью-Мексико, в Колорадо и Вирджинии. Гагат Гагат — это плотная разновидность лигнита, ископаемая древесина черного цвета, которая хорошо полируется и легко режется в различные декоративные формы. Он используется для изготовления украшений с глубокой древности: бусины из гагата находят в раннем бронзовом веке в Англии, причем сырье, вероятно, происходило с побережья Йоркшира, откуда главный источник поставляет его и по сей день. В Швейцарии и Бельгии он использовался еще раньше — вплоть до палеолита. Тогда гагат, по-видимому, обладал талисманной ценностью и носился для защиты владельца. Около 700 г. н. э. из гагата стали изготавливать кресты и четки, причем этот обычай зародился в Уитбийском аббатстве, а материал добывался поблизости, благодаря чему он стал известен как «уитбийский гагат», а в XVIII веке приобрел огромную популярность. В последние годы он используется в основном для траурных украшений. Янтарь (Табл. 61) Янтарь — это смола, выделявшаяся хвойными деревьями и окаменевшая. Он связан с пластами лигнита среднетретичного возраста. Обычно он имеет бледно-желтый цвет, но иногда с красноватым или коричневатым оттенком, более или менее прозрачен. Он встречается в виде округлых нерегулярных желваков весом до десяти фунтов, хотя большинство кусков меньше; его в основном собирают вдоль определенных побережий, куда его выбрасывают волны. С самых ранних времен янтарь вымывался на берега Балтийского моря, и уже в каменном веке люди использовали его для украшений и амулетов. Его находили среди останков пещерных людей Швейцарии, в ассирийских и египетских руинах доисторической эпохи, а также в Микенах в доисторических греческих гробницах; первое письменное упоминание о нем содержится у Гомера, а греческое название янтаря — elektron, от которого происходит наше слово «электричество». Все эти находки представляли собой балтийский янтарь, который, несомненно, собирали и которым торговали те древние люди. Даже по сей день многие люди зарабатывают на жизнь тем, что во время отлива ездят вдоль берега и ищут выброшенный волнами янтарь. Еще в 1860 году немецкие геологи пришли к выводу, что источником янтаря должны быть пласты лигнита, выходящие на поверхность ниже уровня моря, и начали добычу янтаря с неплохим успехом, так что сегодня различают два типа балтийского янтаря: «морской камень», который выбрасывает на берег, и «шахтный камень», добываемый из шахт. Помимо Балтийского региона, он встречается вдоль берегов Адриатического моря, Сицилии, Франции, Китая, а иногда и в Северной Америке. Некоторые куски янтаря находят с заключенными в них насекомыми, сохранившимися так идеально, будто их собрали вчера. Очевидно, они увязли в смоле, пока та была еще вязкой, и полностью погрузились в нее до окаменения. Нефтяная серия Определенные осадочные породы содержат большие или меньшие количества природного газа, нефти, минерального дегтя и асфальта. Это соединения углерода и водорода, или углеводороды, варьирующиеся от газов до твердых тел, причем каждое представляет собой смесь двух или более углеводородных соединений. Сырая нефть может иметь либо парафиновое, либо асфальтовое основание: в первом случае после удаления газа, бензина, керосина и т. д. путем дистилляции твердым остатком будет парафин, как в большинстве сырых нефтей Пенсильвании; во втором случае твердым остатком будет асфальт, как в большинстве сырых нефтей Калифорнии и Техаса. В случае парафинового ряда все соединения принадлежат к парафиновой группе, тогда как асфальт обусловлен присутствием, в дополнение к парафиновой группе, некоторых углеводородов бензинового ряда. Нефть залегает в песках и сланцах, которые первоначально отлагались на дне древних морей, причем сланцы обычно служат истинным источником нефти. Нефть некогда была жирной частью тел животных (возможно, в какой-то степени и растений) и выделялась при разложении в результате деятельности бактерий. Образующаяся таким образом нефть находится в виде крошечных капель, обладающих большим сродством к глине. После освобождения бактериями капли нефти в мутной воде прикрепляются к частицам глины, и по мере оседания глины нефть увлекается вниз, причем в конечном итоге они образуют битуминозный сланец. В чистой воде или в движущейся воде капли нефти поднимаются к поверхности и в конечном итоге улетучиваются в воздух. Нефть может оставаться рассредоточенной по сланцам, и в этом случае мы имеем нефтеносные сланцы, содержание нефти в которых иногда достигает 20%. Если бы в слое сланца толщиной 1500 футов содержалась лишь одна тысячная доля процента нефти, это составило бы 750 000 баррелей на квадратную милю, что равносильно богатой добыче из скважин. Когда количество нефти в сланце составляет три процента или более, он пригоден для промышленного использования. Существуют крупные участки нефтеносных пород в Нью-Йорке, Пенсильвании, Огайо, Индиане и вплоть до тихоокеанского побережья, причем в некоторых из них нефти так много, что от удара молотком они начинают пахнуть нефтью. В случае, если эти нефтеносные сланцы подверглись сильной нагрузке вышележащих пород и сжатию, нефть могла быть более или менее полностью выжата из них. Тогда соединившиеся капли образовали жидкость, которая сместилась из сланца и устремилась туда, где смогла найти свободные пространства. Песчаники часто предоставляли свое поровое пространство и по мере заполнении пропитывались нефтью. Если песчаники сообщались с воздухом или если от них к поверхности тянулись трещины, нефть выходила на поверхность и испарялась в воздух. Но в тех случаях, когда песчаник (или другие проницаемые породы) был перекрыт непроницаемым слоем, подобным плотному сланцу или глине, нефть удерживалась под покрывающим слоем породы. Сырая нефть легче воды; поэтому, когда в породах присутствовали природный газ, нефть и вода, газ располагался наверху, нефть — под ним, а вода — внизу. Имея это в виду, легко понять, что в слабоскладчатых или волнистых пластах пород газ и нефть оказывались зажаты под поднятыми складками и куполами. Это составляет основу поисков нефти. Если нефтеносные пласты опустились достаточно глубоко под поверхность, чтобы подвергнуться воздействию высоких температур земных недр, или находились вблизи очагов вулканической деятельности, нефть, разумеется, подверглась природной перегонке, и сохранились в лучшем случае лишь остатки, такие как парафин или асфальт. По этой причине обнаружить нефть в магматических или метаморфических породах невозможно. Природный газ Природный газ является самой легкой фракцией сырой нефти и состоит в основном из болотного газа («рудничный газ», СН₄) наряду с другими легкими углеводородами, такими как этан (С₂Н₆), этилен (С₂Н₄), а также некоторым количеством углекислого газа и оксида углерода. Он бесцветен, не имеет запаха и горит светящимся пламенем. В смеси с воздухом взрывоопасен. Он встречается в осадочных породах, в основном в песчаниках, как вместе с нефтью, так и без нее. Обычно он находится под значительным давлением и вырывается с большой силой везде, где есть отверстие. Со временем весь газ выходит через отверстие или скважину, и тогда скважина «иссякает». Если под природным газом залегает нефть, скважина может превратиться в «нефтяную скважину», из которой нефть можно откачивать до ее полного истощения. Об окончании запасов нефти обычно свидетельствует появление воды в скважине. Природный газ в основном ассоциируется с нефтяными районами, такими как Пенсильвания, Огайо, Иллинойс, Техас, Калифорния и др. Сырая нефть (Табл. 61) Нефть представляет собой смесь парафиновых соединений — от газов через бензин, керосин, смазочные масла и вазелин до парафина. В некоторых сырых нефтях присутствует также примесь соединений бензинового ряда, и в этом случае после отгонки всех летучих соединений остается асфальт. Различные компоненты нефти можно разделить путем нагревания сырой нефти в закрытых резервуарах и отвода различных веществ при соответствующих температурах. Нефть залегает в осадочных породах морского происхождения, обычно в породах, которые также содержат раковины тех животных, мягкие части которых образовали нефть. Чтобы сохраниться в течение миллионов лет, прошедших с момента образования нефти, нефтеносные пласты должны были быть покрыты каким-либо непроницаемым слоем породы, под куполами и антиклиналями которого нефть залегает с тех пор. Когда такой купол или антиклинальная складка просверливаются скважиной, выделившаяся нефть устремляется к поверхности с большим или меньшим напором в зависимости от давления. Скважины могут фонтанировать в течение 20 лет, иногда дольше, иногда гораздо меньше. Те из них, которые фонтанируют с наибольшим давлением, обычно относительно недолговечны, порой работая всего год или два. Когда эта легкодоступная нефть исчерпывается, появляется еще больший запас, получаемый путем перегонки битуминозных сланцев. Нефть никогда не встречается в магматических или метаморфических породах, но обнаруживается либо в песчаниках, либо в сланцах в местах, благоприятных для ее скопления, на всем протяжении этой великой полосы древних морских дней, простирающейся от Аппалачских гор до Скалистых гор, а также в Великом Бассейне между Скалистыми горами и хребтом Сьерра-Невада, а также к западу от Сьерра-Невады. Битум Там, где нефть просочилась через поры в породах или через трещины и вышла на земную поверхность, более легкие компоненты под воздействием воздуха испарились и улетучились, оставив более или менее твердый остаток, известный как битум. Если выход происходил через трещину, битум мог накапливаться в ней до ее заполнении, образуя жильный битум. Либо же выход был настолько быстрым, что нефть образовала лужу или озеро, с поверхности которого происходило испарение. Со временем из такой лужи выделяются газы и летучие соединения, и остается лишь осадок, образующий смоляное озеро, подобное озеру Ла-Бреа близ Лос-Анджелеса, или асфальтовое озеро, подобное тому, что находится на острове Тринидад. Из-за своей различной твердости и состава некоторые из этих битумов получили специальные названия, такие как: Альбертит — черный битум с ярким блеском на изломах, твердостью от 1 до 2 и удельный весом чуть больше 1. Грахамит — черный битум, хрупкий, но обладающий матовым блеском, твердостью 2 и удельным весом 1,15. Гильсонит (уинтаит) — черный битум с ярким блеском и раковистым изломом, твердостью от 2 до 2½ и удельным весом 1,06. Мальта — полужидкий вязкий природный битум, получивший значительное распространение в Калифорнии. Перечисленные разновидности битума внешне очень похожи на уголь, но легко отличаются по своей легкости (вес составляет примерно половину веса угля) и по тому факту, что при умеренном нагревании они плавлятся и превращаются в густую жидкость, похожую на деготь. Гуано Гуано представляет собой скопление экскрементов птиц (или других животных, например летучих мышей) в регионах, настолько сухих, что, несмотря на растворимость, они не выщелачиваются и не смываются. Оно также может содержать часть костей и мумифицированных тушек птиц, погибших на месте. Крупнейшие из этих залежей находятся на нескольких небольших островах у самого западного побережья Перу и в настоящее время «эксплуатируются» перуанским правительством. В нашей стране нет настоящих залежей гуано, за исключением небольших скоплений гуано летучих мышей в некоторых пещерах Кентукки и Техаса, но они недостаточно велики, чтобы иметь промышленное значение. Фосфорит (фосфатная порода) Фосфорит — это порода, состоящая в основном из фосфата кальция вместе с различными примесями, такими как глина и известь. Он встречается в виде пластов, нерегулярных масс или в виде конкреционных нодулей в известняке или песке. Пластовые разновидности залегают в более древних осадочных породах, в которых содержание фосфатов колеблется от небольшого процента до 85%. В конечном итоге фосфат происходил либо из экскрементов животных, либо в результате бактериального разложения трупов и костей животных. Во всех пластах справедливо, по-видимому, то, что в первом случае фосфат отлагался в виде рассеянного осадка в морских отложениях, как правило, известняках. Позднее под воздействием воды, выщелачивающей породы, фосфат растворялся, а затем повторно отлагался в другом месте в более концентрированном виде. Это может происходить либо в подстилающих песчаниках, но чаще в известняках, замещая исходную известь. В этих вторичных отложениях, если фосфат отложился в полостях, образующийся фосфат будет иметь форму конкреционных масс. В случае залежей Флориды и Каролины эти нодули освободились от вмещающей матрицы и были перенесены по руслам рек, оставшись в виде гальки в речных песках. Пластовые месторождения сосредоточены главным образом в Кентукки и Айдахо. Промышленное применение таких фосфоритов заключается, разумеется, в производстве удобрений. Диатомовая земля (Табл. 62) Диатомеи — это крошечные одноклеточные растения, живущие в неисчислимых миллионах в пресной и соленой воде. Каждая диатомея строит вокруг себя две створки, которые подходят друг к другу, как крышка и коробка коробочки для пилюль, и каждая створка удивительно орнаментирована. Створки состоят из кремнезема опалового типа. По размерам диатомеи варьируют от ¹/₅₀₀₀ дюйма в диаметре до размера булавочной головки и живут в таком количестве, что в обычных поверхностных водах их насчитываются сотни в кварте, а там, где они бурно размножаются — до 250 000 в кварте. Когда растения погибают или для размножения сбрасывают панцири, эти панцири падают на дно водоема или моря и там накапливаются, часто образуя слой толщиной от нескольких дюймов до сотен футов в крайних случаях. Если эта масса крошечных раковин не консолидирована, она известна как диатомовая земля; если же они сцементированы, она называется триполитом, названным так потому, что первые использовавшиеся в промышленности образцы происходили из Триполи. Поскольку панцири крошечные, имеют одинаковый размер и твердость 6, диатомовая земля используется для производства самого разнообразного полировального сырья, чистящих мыл, зубных паст, в качестве наполнителя в определенных видах бумаги, при производстве жидкого стекла, в качестве абсорбента для нитроглицерина и в качестве уплотнителя в изоляционных составах, где в противном случае использовался бы асбест. Месторождения пресноводных диатомей встречаются по всему миру в Соединенных Штатах, обычно в виде тонких слоев ограниченного распространения, особенно в Массачусетсе, Нью-Йорке, Мичигане и т. д. Морские отложения диатомей имеют гораздо более крупные масштабы: в округах Энн-Арундел, Калверт и Чарльз в штате Мэриленд имеются пласты диатомей мощностью до 25 или 30 футов. В округе Санта-Барбара, штат Калифорния, есть один пласт мощностью 2400 футов и другой — 4700 футов, помимо множества других меньших по размеру. Огромное былое богатство жизни, на которое указывают эти мощные залежи, можно представить, если вспомнить, что для получения унции веса требуется около 120 000 000 экземпляров. Они воспроизводятся в среднем примерно раз в пять дней, так что от одной-единственной диатомеи потенциальное потомство при благоприятных условиях составило бы более 16 000 000 за четыре месяца или более 60 тонн за год. Таков порядок потенциального прироста животных или растений, какими бы малыми они ни были, если скорость размножения высока. Метаморфические породы Осадочная или магматическая порода, измененная в результате совместного воздействия тепла, давления и химического воздействия, становится метаморфической породой. Этот процесс по сути заключается в том, что пласты пород подпадают под влияние температур, сопряженных с формированием гранита или лав. Тот материал, который расплавляется фактически, становится магматической породой, но рядом с действительно расплавленными массами находятся другие породы, которые не плавятся, но в зависимости от температуры изменяются в большей или меньшей степени, и это метаморфические породы. На некотором удалении от расплавленных масс изменения незначительны, но вблизи магматических очагов происходят масштабные изменения. Хотя порода вблизи центра нагрева не плавится полностью, она может размягчиться (что обычно и происходит), и в этом случае галька, зерна или даже кристаллы становятся мягкими и пластичными и под воздействием огромного давления сплющиваются, придавая породе после ее остывания полосчатый вид. При этих высоких температурах вода в породе, а также некоторые другие вещества испаряются, и горячий пар и газы выступают активными агентами множества химических превращений. В некоторых случаях такие материалы, как глина, превращаются в слюды, хлорит и т. д.; в других случаях элементы минерала сегрегируют, и в метаморфической породе появляются крупные кристаллы, такие как гранаты, ставролиты и т. д. При изучении пласта породы как вблизи расплавленной массы, так и вдали от нее обнаруживаются все степени изменения. Например, на расстоянии конгломерат может быть неизмененным; несколько ближе к расплавленной массе тепло и пар могли размягчить (но не расплавить) гальку, после чего давление сплющило ее так, будто она была тестом; а ближе всего к расплавленной массе очертания гальки утрачиваются, сохраняется лишь слоистый эффект, и многие материалы превращаются в новые минералы, такие как слюда, гранаты и т. д., но слоистая структура при этом сохраняется. Одним из последствий воздействия тепла и давления является уплощение составляющих частиц породы, так что она имеет тенденцию раскалываться в направлении, перпендикулярном направлению давления, подобно тому как частицы муки размягчаются и сплющиваются под давлением валика, а затем при выпечке коржа он раскалывается или расщепляется перпендикулярно направлению, в котором давление оказывалось валиком. Эту тенденцию к раскалыванию не следует путать ни с полосчатостью, характерной для осадочных пород, ни со спайностью, характерной для минералов. Она не имеет ничего общего ни с тем, как частицы первоначально отлагались, ни с их спайностью; она обусловлена давлением и напоминает растрескивание коржа для пирога, являясь неровной и чешуйчатой. Это обозначается как сланцеватость (schistosity), если она нерегулярная, и как кливаж (slaty cleavage), если она регулярная. Сланцеватость относится к чешуйчатому способу раскалывания на тонкие чешуйки, как в слюдяных сланцах. Сланцеватый кливаж более правильный, что объясняется тем, что материал, из которого сделан сланец, представляет собой мелкие частицы глины одинакового размера. Метаморфические породы обычно в разной степени смяты в складки, поскольку они всегда связаны с горообразованием. Эти крупные складки имеют большие размеры — от ста футов до нескольких миль в поперечнике. Такие складки могут также возникать в осадочных или даже магматических породах и просто отражают главные линии течения или перемещения земной коры. В дополнение к этому наблюдается мелкая складчатость или плойчатость, которая характерна только для метаморфических пород. Когда породы нагревались из-за близости к расплавленным магматическим массам, они неизбежно расширялись, но будучи обремененными толстыми слоями других пород, не имеют возможности смещаться по вертикали, поэтому пласты сминаются, образуя мелкие складки размером от доли дюйма до нескольких футов в поперечнике. Такое смятие в складки, которое очень заметно, особенно там, где в породе присутствуют полосы кварцита, полностью характерно для метаморфических пород. Его можно наблюдать на множестве пород вокруг Нью-Йорка, по всей Новой Англии и в любом другом метаморфическом регионе. На табл. 63 представлена фотография такой смятой породы, сглаженной ледниковым льдом. Метаморфические породы труднее всего поддаются определению и пониманию среди всех пород, поскольку степень испытанных ими изменений максимальна, но по этой же причине они представляют наибольший интерес, так как агенты, вызванные ими изменения, относятся к числу наиболее драматических явлений в природе. От одного места к другому отдельный пласт метаморфической породы изменяется в зависимости от большей или меньшей степени нагрева, которому он подвергался, образуя серию родственных пород того же состава, но с разной степенью изменения. По этой причине при наименовании метаморфических пород называется тип, от которого идут переходы в одном или нескольких направлениях — как в зависимости от состава, так и в зависимости от величины вовлеченного тепла. Если удается проследить данный пласт метаморфической породы из одного места в другое, это представляет большой интерес, так как благодаря этому обнаруживается множество вариаций типа — как тех, которые обусловлены разной степенью нагрева, так и тех, которые связаны с локальными изменениями состава исходной породы. Необходимо иметь в виду еще одно обстоятельство. Когда порода подвергается метаморфизму, высокие температуры либо удаляют всю воду, либо вода расходуется на образование некоторых сложных минералов. Когда такая метаморфическая порода впоследствии оказывается близко к поверхности и подвергается воздействию грунтовых вод, просачивающихся вниз с поверхности в породы, несколько минералов, образовавшихся при высоких температурах, поглощают эту воду и образуют новые минералы, такие как серпентин, хлорит и т. д. Они всегда связаны с метаморфическими образованиями и были ими, но с тех пор подверглись гидратации, образовав минералы, вовсе не характерные для высоких температур. Ниже показано соотношение осадочных и магматических пород с их метаморфическими эквивалентами. Loose sediment Consolidated sediment Metamorphic equivalent gravel conglomerate gneiss sand (quartz) sandstone quartzite mud (sand and clay) shale schist clay shale slate or phyllite marl limestone marble peat bituminous coal anthracite to graphite coarse igneous rocks such as granite, syenite, etc. gneiss fine igneous rocks such as trachite, rhyolite, etc. schist При изучении прошлой истории любого региона многое делается на основе этого ряда эквивалентов. Обнаружение известняка, например, указывает на то, что данный район в свое время находился под водой на значительной глубине, то есть от 100 до 1000 футов, но не на глубинах океанского дна, достигающих десятков тысяч футов. Мрамор указывает на то же самое, и так можно продолжать для всех этих типов пород. Гнейс (Табл. 64) Гнейс — старое слово, использовавшееся саксонскими горняками, и часто употребляется очень вольно. Здесь оно используется в своем структурном смысле, и гнейс можно определить как полосчатую метаморфическую породу, происходящую либо из осадочной, либо из магматической породы, состоящую из полевого шпата, кварца и слюды или роговой обманки и имеющую достаточно крупнозернистую структуру, чтобы составляющие минералы можно было определить визуально. Он соответствует граниту или какой-либо осадочной породе, такой как гравий или конгломерат. Под воздействием давления все гнейсы приобретают полосчатость, а исходные составляющие частицы или кристаллы искажаются. Линии полосчатости могут быть длинными или короткими, прямыми, изогнутыми или искривленными. Когда полосчатость не бросается в глаза, гнейс приближается к граниту. Когда полосчатость тонкая и структура кажется чешуйчатой, гнейс приближается к сланцу. Цвет варьирует в зависимости от составляющих минералов — от почти белого через красный, серый, коричневый или зеленый до почти черного. На табл. 64 показан один гнейс, находящийся на менее продвинутой стадии, где галька просто сплющена, а матрица частично изменена в слюдистые минералы, и второй гнейс, зашедший настолько далеко, что все исходные компоненты изменились в другие минералы и сохранилась лишь полосчатая структура. Последнему типу потребовалось бы лишь немного больше тепла, чтобы завершить плавление и превратить его в гранит. Гнейсы очень плотные и имеют малое поровое пространство или вообще не имеют его. Они твердые, прочные и хорошо сопротивляются выветриванию, поэтому широко используются в качестве строительного камня; однако они хуже гранита для этих целей, так как легче раскалываются в одном направлении и поэтому не поддаются столь равномерной обработке, как гранит. Существует множество разновидностей гнейсов, основанных на их происхождении, составе или структуре: Granite-gneiss is one derived by metamorphism from granite. Syenite-gneiss is one derived by metamorphism from syenite. Diorite-gneiss is one derived by metamorphism from diorite. Gabbro-gneiss is one derived by metamorphism from gabbro. Biotite-gneiss is one composed of quartz, feldspar and biotite. Muscovite-gneiss is one composed of quartz, feldspar and muscovite. Hornblende-gneiss is one composed of quartz, feldspar and hornblende. Banded-gneiss is one in which the banded structure shows clearly. Foliated-gneiss is one in which there is thin irregular layering. Augen-gneiss is one which has concretionary lumps scattered through it. Гнейсы широко распространены по всей Новой Англии, на большей части Канады, на плато Пидмонт, в регионе Верхнего озера, в Скалистых горах, в хребтах Сьерра-Невада и Каскадных горах. Кварцит Кварцит — это метаморфизованный песок или песчаник, часто переходящий в один из них. Это твердая компактная кристаллическая порода, раскалывающаяся с образованием занозистого или раковистого излома. От песчаника он отличается практически полным отсутствием порового пространства, большей твердостью и кристаллической структурой. На практике его можно отличить по тому факту, что песчаник при расколе разделяется между песчинками, тогда как кварцит ломается по самим зернам. Некоторые кварциты состоят почти из чистого кварца, но другие содержат примеси глины, извести или железа, которые присутствовали в исходном песчанике. При метаморфизме они преобразуются в такие сопутствующие минералы, как полевой шпат, слюда, кианит, магнетит, гематит, кальцит, графит и т. д. В чистом виде цвет кварцита белый, но под воздействием этих сопутствующих минералов он может изменяться на красный, желтый или зеленый. Из-за трудности обработки кварциты мало используются в строительстве, хотя они очень долговечны. В дробленом виде они часто служат отличным балластом для дорог или заполнителем для бетонных работ. Чистые разновидности иногда измельчают и используют в производстве стекла. В зависимости от сопутствующего минерала можно выделить следующие разновидности: хлоритовый кварцит, слюдистый кварцит, полевошпатовый кварцит и т. д. Кварциты широко распространены в Новой Англии, в пределах Пидмонтского плато и метаморфического региона Верхнего озера, а также во многих западных районах. Сланец Табл. 65 Сланец — термин широкого употребления, но здесь он используется в своем структурном значении. Он включает те метаморфические породы, которые являются рассланцованными или состоят из тонких чешуйчатых слоев, более или менее похожих друг на друга. Основные минералы различимы невооруженным глазом. В целом в сланцах отсутствует полевой шпат, но существуют некоторые особые случаи, когда он может присутствовать. Кварц является обильным компонентом сланцев; наряду с ним присутствует один или несколько минералов следующих групп: слюда, хлорит, тальк, амфибол или пироксен. Часто также присутствуют сопутствующие минералы, такие как гранат, ставролит, турмалин, пирит, магнетит и т. д. Все сланцы обладают сланцеватой структурой и раскалываются в одном направлении по более или менее гладкой, хотя зачастую и неровной поверхности. Перпендикулярно этой поверхности они ломаются с большим или меньшим трудом и с бахромчатым краем. По мере укрупнения зерна сланцы могут переходить в гнейсы, теряя свою чешуйчатую структуру; с другой стороны, по мере того как составляющие минералы становятся мельче и настолько малы, что их трудно распознать, сланцы могут переходить в глинистые сланцы (филлиты или аргиллиты). Разновидности сланцев выделяются на основе минерала, ассоциированного с кварцем, например: слюдистый сланец, хлоритовый сланец, роговообманковый сланец, тальковый сланец и т. д. Цвет также обусловлен составляющими минералами, помимо кварца, и варьирует в широких пределах: слюдистые сланцы бывают от белого до коричневого или почти черного цвета, хлоритовые сланцы — каких-либо оттенков зеленого, роговообманковые сланцы — от темно-зеленого до черного, тальковые сланцы — белые, бледно-зеленые, желтоватые или серые и т. д. Сланцы встречаются повсеместно в тех же регионах, что и гнейсы с кварцитами, т. е. в Новой Англии (особенно хорошие обнажения сланцев наблюдаются вокруг Нью-Йорка), в районе Верхнего озера, в Скалистых горах и т. д. Помимо этих регионов, где они залегают в коренном залегании, валуны сланцев встречаются по всей территории оледенения в восточных и северных Соединенных Штатах. Глинистый сланец Глинистый сланец — это метаморфическая порода, которая раскалывается на тонкие или толстые плитки и состоит из зерен, настолько мелких, что их невозможно различить невооруженным глазом. Кливаж является результатом давления во время метаморфизма и не имеет ничего общего с напластованием или стратификацией осадочной породы, из которой она образовалась. Исходные плоскости напластования могут проявляться в виде полос, часто более или менее складчатых и пересекающих кливаж под любым углом. Если эти полосы напластования обильны или очень заметны, они могут сделать сланец непригодным для коммерческого использования. Сланцеватый кливаж может быть весьма совершенным и гладким, так что порода раскалывается на тонкие пластины, и в этом случае она часто используется в качестве кровельного сланца; однако подавляющее большинство сланцев имеет кливаж, недостаточно гладкий или совершенный для такого применения. Глинистые сланцы являются метаморфическими эквивалентами аргиллитов и илов и отражают результат воздействия огромного давления, но при меньшей температуре, чем та, которая связана со сланцами или филлитами, и, следовательно, с меньшим изменением исходных минеральных зерен. Цвет варьирует от серого через красный, зеленый и пурпурный до черного. Серые и черный цвета обусловлены присутствием большего или меньшего количества углеродистого материала в исходной породе, причем углеродистые соединения превратились в графит. Красные и пурпурные оттенки обусловлены присутствием оксидов железа, а зеленый — присутствием хлорита. Хотя частицы глинистого сланца настолько малы, что их невозможно различить невооруженным глазом, использование тонких шлифов под микроскопом показывает, что сланец состоит в основном из кварца и слюды с широким набором сопутствующих минералов, таких как хлорит, полевой шпат, магнетит, гематит, пирит, кальцит, графит и др. В зависимости от преобладающих составляющих сланцы можно подразделять на глинисто-сланцевые (аргиллиты), битуминозные сланцы, известковистые сланцы, кремнистые сланцы и т. д. Глинистый сланец встречается то тут, то там в метаморфических областях Новой Англии, Пидмонтского плато, региона Верхнего озера, а также во многих местах на западе. Филлит Табл. 66 Филлит — легко раскалывающаяся, мелкочешуйчатая слюдистая порода однородного состава, занимающая промежуточное положение между глинистым сланцем и слюдяным сланцем. В данном случае чешуйки слюды достаточно велики, чтобы их можно было различить глазом, но большую часть остального материала можно идентифицировать только с помощью микроскопа. Он в основном состоит из кварца и серицита. Филлит представляет собой степень метаморфизма большую, чем для глинистого сланца, но меньшую, чем для сланца; и он может переходить в любую из этих пород. В качестве сопутствующих минералов могут присутствовать гранаты, пирит и т. д. Цвет варьирует от почти белого до черного, и он обычно встречается в тех же местах, что и глинистые сланцы. Мрамор Табл. 66 Это широкий термин, включающий все те породы, которые состоят в основном из карбоната кальция (известняки) или его смеси с карбонатом магния (доломит), являющиеся кристаллическими или имеющие зернистую структуру в результате метаморфизма. Для метаморфизации известняка требуется меньше тепла, и по этой причине мраморы имеют более кристаллическую структуру, чем большинство метаморфических пород; кроме того, у них нет склонности раскалываться или расщепляться, столь характерной для большинства метаморфических пород. Типичная сланцеватость появляется только тогда, когда присутствует большое количество слюды. В коммерческих целях термин «мрамор» используется для обозначения как истинного мрамора, так и тех известняков, которые поддаются хорошей полировке; однако в этой книге и с геологической точки зрения ни одна порода не является мрамором, если она не обладает кристаллической структурой. Мраморы сильно различаются по цвету в зависимости от примесей. Чистый мрамор — белый. Углеродистый материал в исходном известняке в процессе метаморфизма превращается в графит и делает мрамор черным, однако обычно он проявляется в виде полос или пятен, а не какого-то однородного цвета. Сплошь черный «мрамор» обычно представляет собой известняк. Присутствие железа окрашивает мрамор в красный или розовый цвет. Хлорит делает его зеленым и т. д. В мраморах обычны различные сопутствующие минералы, такие как слюда, пироксен, амфибол, гроссуляр из группы гранатов, магнетит, шпинель, пирит и т. д., причем этот длинный список можно продолжать. Благодаря тому, что мрамор легко режется во всех направлениях и хорошо полируется, он широко используется в качестве строительного камня. Во влажном климате Соединенных Штатов он страдает от того, что растворяется дождевой водой при использовании на внешней стороне зданий, но для внутренней отделки он дает потрясающие эстетические эффекты. Крупнейшие мраморные карьеры разработаны в Вермонте, Массачусетсе, Нью-Йорке, Пенсильвании, Джорджии, Алабаме, Колорадо, Калифорнии и Вашингтоне. Стеатит Горшечный камень Стеатит — это порода, состоящая в основном из талька, который связан с большими или меньшими примесями, такими как слюда, тремолит, энстатит, кварц, магнетит и др. Он встречается в метаморфических породах и вместе с ними и представляет собой породу, видоизмененную путем гидратации из метаморфического предшественника. Вероятно, сначала это был тремолитовый или энстатитовый сланец, в котором, после того как метаморфическая порода попала в зону существования грунтовых вод, тремолит или энстатит превратились в тальк, а примеси остались почти такими же, какими были изначально. Он имеет голубовато-серый или зеленый цвет, часто достаточно мягок, чтобы резаться ножом, и обладает жирным на ощупь свойством. Он очень устойчив к теплу и кислотам, по каковой причине оказался весьма полезным в коммерческих целях при изготовлении очажных камней, моечных ванн и задних стенок каминов, а в измельченном виде — при производстве определенных смазочных материалов. Индейцы в доколумбову эпоху использовали легкость, с которой он поддается резке, для изготовления из него больших горшков для хранения жидкостей, которые сегодня являются одними из величайших сокровищ в коллекциях индейских древностей. Они также вырезали из горшечного камня курительные трубки, различные украшения и амулеты. Он встречается в Вермонте, Массачусетсе, Нью-Йорке, Нью-Джерси, Пенсильвании, Мэриленде, Вирджинии, Северной Каролине, Джорджии и Калифорнии. Серпентинит Табл. 67 Чистый серпентин представляет собой водный силикат магния, как описано среди минералов на странице 138. Серпентинитовая порода представляет собой серпентин с большими или меньшими примесями, такими как пироксен, амфибол, оливин, магнетит, хромит, кальцит, магнезит и др. Она часто также содержит слюду и такие гранаты, как пироп, в качестве сопутствующих минералов. Серпентинит, как и стеатит, всегда встречается в метаморфических породах и вместе с ними и изначально был метаморфической породой, но впоследствии изменился в результате гидратации своих силикатов при попадании в зону наличия грунтовых вод. В первом случае это был какой-то сланец, глина и доломит, которые подверглись метаморфизму до амфиболитового или пироксенового сланца. Когда он подвергся воздействию грунтовых вод, минералы амфибола или пироксена превратились в серпентин, в результате чего образовалась порода, состоящая в основном из серпентина, но сохранившая примеси, которые находились в метаморфической породе, и, возможно, пополнившаяся теми амфиболами и пироксенами, которые не изменились в процессе гидратации. Вышеописанное является наиболее распространенным типом серпентинитовой породы. Она может образовываться и иногда образуется аналогичным образом из магматического предшественника путем гидратации его силикатных минералов. В последнем случае серпентин был бы не видоизмененной метаморфической породой, а видоизмененной магматической. Это случай, когда такая порода, как диорит или габбро, подвергается воздействию грунтовых вод, и присутствующий пироксен превращается в серпентин. Образованный таким образом серпентинит был бы весьма нечистым. Серпентинитовая порода используется в качестве поделочного камня для внутренней отделки, поскольку она хорошо полируется и имеет приятные цвета — различные оттенки зеленого. Однако она решительно мягка и выдерживает очень слабое атмосферное воздействие, а также испещрена трещинами, что затрудняет извлечение крупных плит. Серпентинитовая порода довольно часто встречается в метаморфическом поясе Новой Англии и Пидмонтского плато, а также в некоторых западных штатах, особенно в Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне. Офиолит Офикальцит Это название дается мраморам, которые испещрены прожилками и пятнами серпентина. Они представляют собой смесь зеленого серпентина и белого или почти белого кальцита, магнезита или доломита в различных пропорциях. Офикальцит встречается в метаморфических породах и вместе с ними и представляет собой нечистый известняк, который подверглся метаморфизму: известь превратилась в мрамор, а примеси — в такие силикаты, как пироксен, амфибол или оливин. Затем эта метаморфическая порода попала в зону грунтовых вод, и силикатные минералы в результате гидратации превратились в серпентин. Таким образом, офикальцит является метаморфической породой, в которой впоследствии произошли вторичные химические изменения. В нем может присутствовать широкий спектр сопутствующих минералов, таких как магнетит, хромит, пироп из группы гранатов, оливин и т. д. Верд-антик — это торговое наименование одного из офиолитов. Хотя офикальцит не обилен, на него имеется хороший спрос в качестве поделочного камня для внутренних работ, поскольку он хорошо полируется и красив; с другой стороны, он не выдерживает атмосферных воздействий, так как кальцит растворим, а в нем самом имеется множество трещин и разломов, что затрудняет получение крупных плит. Он встречается в Квебеке (Канада), в Зеленых горах штата Вермонт и в Адирондакских горах. ГЛАВА V РАЗНЫЕ ПОРДЫ Существует несколько пород, которые не вписываются ни в одну из трех описанных групп, таких как конкреции, жеоды, метеориты и т. д., и они собраны здесь. Имеется также один тип породы, который на самом деле относится к минералам, но с первого взгляда может быть так не распознан, а именно — материал, заполняющий трещины. Последние иногда называют «жильными породами», но на самом деле они представляют собой массивные отложения одного, двух или более минералов и при обнаружении должны относиться к минералам. Конкреции В осадочных породах часто встречаются включения, отличные по своей природе от вмещающей породы. По форме они обычно округлые, нодулярные, сферические, дискоидальные, овальные, уплощенные, вытянутые или кольцеобразные, либо представляют собой комбинации вышеперечисленного, образуя зачастую причудливые и фантастические формы. По размеру они варьируют от доли дюйма до нескольких футов в поперечнике. При расколе они могут обнаруживать ядро, вокруг которого сформировались более или менее концентрические слои, либо ни ядро, ни концентрическая структура могут быть не видны. Слоистая структура вмещающей породы в некоторых случаях продолжается прямо сквозь нодулярную массу. Эти структуры называются конкрециями, и их образование во всех случаях по меньшей мере обусловлено сходными реакциями. В целом конкреции отличаются по составу от вмещающей породы, но обычно состоят из какого-либо из ее компонентов-примесей: извести в глинах или кремнезема в известняках, оксида железа в песчанике и т. д. По-видимому, они возникли в результате растворения второстепенного минерала с последующим его осаждением вокруг какого-либо центра или ядра. Во многих случаях ядро имеет органическое происхождение, например лист, раковина, кость и т. д., так что при расколе конкреции в ее центре будет обнаружен идеальный отпечаток листа, раковина моллюска или кость высшего животного, а иногда и целый скелет. Опять же, ядро может быть неорганическим, как песчинка; в других же случаях ядро обнаружить не удается, хотя вначале оно, вероятно, существовало. Произошедшее чем-то напоминает случай с сопутствующими минералами в магматических и метаморфических породах. Был отложен слой осадка, включавший в себя тут и там нечто чужеродное для основного потока породы. Позже, когда сквозь эту породу просачивается вода, пропитанная, например, известью, она доходит до точки, где разлагается лист. Продукты разложения листа отличаются от того, что уже присутствует в растворе, и могут осаждать часть извести в этой окрестности. До тех пор пока продолжается разложение листа, осаждение в этой области будет продолжаться и увеличивать размер конкреции. Подобного рода действие объясняет многие конкреции, особенно те, которые связаны с органическими остатками. В некоторых других случаях, где нет ядра, как, например, кремень в мелу, произошло следующее: небольшие количества кремнезема в извести растворились, а затем вокруг некоторого центра происходило постоянное добавление все большего количества некристаллического кремнезема, пока не накопилась масса кремня. Может существовать значительное разнообразие способов объяснения различных конкреций, но во всех случаях растворы одного минерала вступали в контакт с растворами иного рода, что приводило к осаждению вокруг центра. Глиняные конкреции Табл. 68 Из всех конкреций эти, пожалуй, наиболее распространены; они встречаются в глинах всех типов и во многих регионах. Они состоят из извести, осажденной вокруг какого-либо ядра из постороннего вещества. Формы сильно варьируют — обычно это диски, уплощенные овалы или даже кольца, однако практически во всех случаях уплощенные. Это указывает на то, что вода двигалась сквозь глину в одних слоях свободнее, чем в других. Часто глиняные конкреции встречаются настолько обильно, что две или более из них срослись, образуя фантастические формы, иногда напоминающие животных и всевозможные воображаемые, но не имеющие отношения к делу объекты. По мере роста глиняных конкреций глина не оттеснялась в стороны, а включалась внутрь конкреции; так что при растворении конкреции в кислоте она выделяет не только известь, ради которой она существует, но и большое количество глины. Глиняные конкреции встречаются в глинах практически повсеместно, обычно залегая в определенных пластах и отсутствуя в других. Известковые конкреции Они встречаются в основном в глинистых сланцах с высоким содержанием глины в качестве примесей и характерны для более древних геологических формаций, особенно древних морских дна. В качестве ядра у них нередко выступает какая-либо раковина, рыбья кость или лист, которые при расколе конкреции обнаруживают прекрасно сохранившуюся часть животного или растения, захороненного миллионы лет назад. Известковая конкреция тесно связана с глиняной конкрецией и по сути представляет собой глиняную конкрецию, которая была погребена так долго, что окружающая матрица превратилась в глинистый сланец, а не осталась глиной. Одно из самых известных мест нахождения этих известковых конкреций — Мейзон-Крик в штате Ильиной, где тысячи таких конкреций были собраны и расколоты для изучения заключенных в них органических остатков. Наиболее распространенными находками являются листья папоротников, подобные изображенному на таблице 68. Но примерно в одном случае из тысячи они заключают в себе паука или насекомое, а в одном случае из десяти тысяч — скелет земноводного, что представляет особый интерес, поскольку здесь были найдены остатки самых первых наземных животных. Эти остатки были заключены в данные конкреции в каменноугольный период, вероятно, 50 000 000 лет назад, и после столь долгого интервала все твердые части сохранились столь же хорошо, как и сразу после заключения в конкрецию. Известковые конкреции варьируют по размеру от менее чем дюйма до нескольких футов в поперечнике. Они не ограничиваются глинистыми сланцами, а иногда встречаются и в песчаниках, причем и в этом случае обычно имеют в качестве ядра либо раковину, либо кость или кости какого-либо животного. Их можно обнаружить повсеместно в известняковом поясе, от Аппалачских гор до Скалистых гор, в Большом Бассейне или на Тихоокеанском побережье. Их часто принимают за черепах и другие объекты. Во многих случаях, когда сообщается о головах или телах животных, «окаменевших со всей плотью», речь идет об одной из таких конкреций, которая имеет форму, достаточно похожую на описываемую часть тела, чтобы воображение достроило остальное. Септаририи Табл. 69 Септаририи — это известковые конкреции, которые после своего формирования усохли и развили серию трещин, проходящих через них в самых разных направлениях; впоследствии эти трещины были заполнены различными минералами, такими как кальцит, доломит и сидерит. Они образуют серию прожилках, пересекающих конкрецию в виде некоего подобия сети. Септаририи в основном имеют значительные размеры: от шести дюймов до нескольких футов в поперечнике. Они характерны для глинистых сланцев древних морских дна, особенно девонского возраста в Нью-Йорке и Пенсильвании, а также мелового возраста в Вайоминге, Монтане и Дакоте. Кремнистые конкреции Кремнезем в известняках часто сегрегируется в нодулярные массы разного размера, образуя конкреции кремня. Такие массы росли в известняке и в процессе роста либо оттесняли, либо растворяли соседний известняк, так что кремниевый желвак представляет собой чистый кремнезем. Они особенно характерны для меловых пластов и древних известняков, образовавшихся на дне моря, таких как гельдербергский известняк в Нью-Йорке, Пенсильвании, Огайо и др. Если сделать тонкие шлифы этих кремней и изучить их под микроскопом, все еще можно распознать множество остатков раковин растений и животных. Ядро находят редко, но в некоторых случаях в желваке имеется окаменелость, вокруг которой несомненно сформировалась конкреция. Спикулы губок, раковины диатомей и радиолярий, по-видимому, внесли наибольший вклад в материал, из которого формируются кремнистые конкреции. В дополнение к кремнезему в этих желваках часто заключены роговые челюсти различных морских червей и множество шиповатых шариков, родство которых до сих пор неизвестно. Конкреции песчаника Существует два типа конкреций песчаника: во-первых, сцементированные известью, и во-вторых, сцементированные оксидом железа. Конкреции, скрепленные известью, особенно характерны для песчаников, отложенных в виде речных отложений — либо в руслах, либо на поймах, а также песчаных отложений эолового происхождения. В этих случаях будет обнаружено, что конкреции формировались главным образом вокруг какого-либо органического ядра, чаще всего вокруг кости или группы костей какого-то древнего животного. В нашей стране они в основном встречаются в засушливых и полузасушливых районах Запада, где современная ветровая эрозия обнажает более твердые части утесов и т. д. Второй тип конкреций песчаника — это тот, в котором цементом чаще всего выступает лимонит, реже — гематит. Эти конкреции менее плотные, чем известковые, и в некоторых случаях лимонит осаждается только на некотором расстоянии от ядра, что привело к образованию полой оболочки, заполненной рыхлым песком. Это особенно характерно для определенных конкреций, обнаруженных в гравии или крупнозернистом песке в районе Мидлтауна (шт. Делавэр). Оолиты В крупных водоемах, таких как море и некоторые крупные озера, мы находим конкреции, которые образовались или все еще формируются вокруг крошечных песчинок, перемещаемых волнами и течениями. В таких случаях образуются не только огромные массы конкреций, но у них очень четко выражена концентрическая слоистость, которая показывает, что они увеличивались в размерах — иногда быстрее, а иногда медленнее. Там, где образовались огромные массы таких конкреций, получающаяся порода выглядит как огромная масса мелких яиц, откуда и произошло название «оолит». Цементом может служить любое из нескольких веществ, но известь, кремнезем и гематит, пожалуй, наиболее распространены. Тут и там встречаются большие или меньшие массы этого оолита. В некоторых случаях создается впечатление, что материал осаждался в результате жизнедеятельности бактерий. Таково, например, вероятно, происхождение клинтонской железной руды — пласта оолитового гематита, простирающегося от штата Нью-Йорк по всей длине Аппалачских гор до Алабамы. Пизолит Табл. 69 Когда конкреции, сформированные точно так же, как и в случае оолита, имеют размер больше горошины, такая порода известна как пизолит. Другие конкреции Хотя они встречаются реже, конкреции могут образовываться и из других веществ. Упоминался гематит: когда конкреции состоят из этого материала, они либо были осаждены бактериями, либо сформировались как лимонит, а кристаллизационная вода последнего минерала была удалена. Марганцевые конкреции обнаруживаются на дне океана на максимальных глубинах и поднимаются на поверхность с помощью дноуглубительных работ. Жеоды Жеоды — это нодули, которые при раскалывании оказываются полыми, а их полость выстлана одним или несколькими минералами. Они представляют собой особый случай минералов в пещере. В первую очередь во вмещающей породе (обычно состоящей из песка или глины) существовала полость. Вода, просачиваясь сквозь вмещающую породу, насыщалась одним или несколькими минералами, а затем, попадая в полость, отлагала минералы либо в виде кристаллов, либо в виде некристаллической массы, выстилающей полость. Таким образом, внутренняя часть часто представляет собой красивый друзовый агрегат торчащих кристаллов либо может состоять просто из слоя за слоем халцедона любого цвета. Прежде чем этот процесс зашел так далеко, чтобы полностью заполнить полость, эрозия выбила эту массу, и она была обнаружена. Жеоду обычно узнают по тому факту, что она слишком легка для сплошной породы, после чего ее можно аккуратно расколоть. Они характерны для определенных формаций, так что, случайно разбив первую из них, другие можно аккуратно вскрыть, чтобы продемонстрировать красоту внутренней части. Жеода, проиллюстрированная на таблице 70, выстлана кристаллами кварца, но неподалеку были найдены многие другие, некоторые из которых имели в качестве выстилки халцедон, а некоторые — яшму. Такие кристаллоносные нодули обычно называют жеодами до тех пор, пока они залегают в более мягкой матрице, так что их легко извлечь, и пока они не достигнут размера трех-четырех футов в поперечнике. Галька Если подобрать гальку в русле ручья, на морском пляже или на открытой равнине, найдется немного форм горных пород, которые рассказывают историю прошлого более полно, чем галька; и любой, кто любит читать историю, записанную в форме, структуре и составе, найдет в гальке одно из самых приятных и в то же время проверочных упражнений. История может быть сложной или простой в зависимости от того, что произошло с материнской породой, к чему добавляется то, что случилось после того, как галька покинула уступ, где она была частью большой массы. Нельзя забывать о том, где была найдена галька и каков характер ее спутников. Такого рода упражнения рекомендуется всем, кто интересуется горными породами. Оно принесет результаты при первой же попытке, а при длительном изучении — еще больше; полнота его выполнения проверит знание смысла горных пород так, как ничто другое. В качестве примера такого рода упражнения возьмем две гальки, проиллюстрированные на таблице 71. Верхняя — это обычная кварцевая галька, подобранная в русле ручья в Новой Англии. Такая галька распространена по всей стране, некогда покрытой ледниковым щитом. Это кристаллический кварц, но отдельные кристаллы неразличимы, и такой кварц типичен для жильного заполнения. Следовательно, он восходит ко времени, когда породы были расколоты трещинами, вероятно, в связи с складчатостью, сопровождавшей горообразование далеко на севере в Канаде. В образовавшиеся трещины просочилась вода, которая выщелачивала прилегающие породы и была насыщена кремнеземом, растворенным из этих пород. В открытой трещине кварц отложился в виде кристаллов, которые росли, в конце концов заполнив трещину и тесня друг друга так, что все грани стерлись. Кварцевая жила была завершена, но она должна была находиться далеко под поверхностью земли. Должно быть, прошло время, тысячи лет, пока в результате выветривания горной системы многие футы вышележащих пород не были удалены и эта жила не вышла на поверхность. Поскольку кварц тверже окружающих пород, жила вскоре стала выступать в виде уступа. Эффект изменений температуры, заключающийся в попеременном расширении и сжатии пород, привел к развитию трещин, в которые проникала вода, а затем разрушение ускорялось за счет расширения, происходящего при замерзании воды; в обнаженных регионах это столь эффективно, поскольку замерзание и оттаивание повторяются очень часто. Наконец, угловатый фрагмент кварца откололся и лежал на поверхности, сопротивляясь растворяющей способности дождя. В данном случае это произошло как раз перед наступанием великого ледникового щита. Когда он дошел до места, где лежал обломок, тот был захвачен вместе со всем остальным рыхлым материалом и отчасти сдвинут перед фронтом льда, но главным образом, вероятно, перенесен вмерзшим в лед и проделал путь в сто, двести, триста, а возможно, и тысячу миль. На это ушло много лет, так как лед двигался всего на несколько футов в день. Наконец, однако, он дошел до точки, где лед таял так же быстро, как и наступал, и наш кварцевый обломок был брошен у фронта ледникового щита вместе с другими огромными массами тилла. Здесь было много воды, частично от таяния льда, а частично от штормов, которые неизбежно возникают там, где наблюдаются столь резкие контрасты температур, какие имели бы место над льдом, с одной стороны, и над голой землей перед льдом — с другой. Бурный поток подхватил наш обломок и отправил его в новое путешествие, ударяясь о другие камни по мере качения вниз по руслу ручья; каждый раз при ударе о другой камень повреждались углы, которые вскоре сглаживались. Так время от времени во время паводка кварцевый обломок, становясь все более округлым при каждом перемещении, двигался вниз по течению, пока не достиг точки, где ручей впадал в озеро. Здесь течение замедлилось, и камень упал на дно вместе с другими более крупными камнями, образовав дельту в устье ручья. Он лежал там до тех пор, пока существовало озеро, и лежал бы до сих пор, но в Новой Англии тектоническое движение земной коры приподняло северный конец озера, и вся вода вытекла. Тогда ручей начал течь по собственной дельте и во время половодья прорезал русло через старую дельту, перенеся гальку еще дальше вниз, пока она не достигла пологого участка, представлявшего собой дно старого озера, и там бросил гальку в ее ложе. И там она была найдена и подобрана, чтобы стать галькой, которая рассказала вышеприведенную историю своей жизни и повторяет ее столько раз, сколько кто-либо посмотрит на нее зрячим взглядом. Вторая галька совсем другая. Она была подобрана в гравийном карьерах вдоль железнодорожной выемки, как раз у подножия горы Тоби в Массачусетсе, и автор много раз использовал ее для проверки своих студентов, чтобы узнать, смогут ли они прочитать историю, которую она рассказывает. Она состоит из двух видов пород: одна — угловатые обломки роговообманкового сланца, другая — мелкозернистый гранит, заполняющий все пространства между обломками сланца, даже в трещинах шириной менее четверти дюйма. Сланец является более древней породой и в своем первоначальном виде представляет собой отложения ила (глины и песка) на дне океана, далеко от берега, где-то к востоку от горы Тоби, возможно, в десяти милях, а может быть, и дальше от места, где она была найдена. Это было еще в раннепалеозойские времена, миллионы лет назад. Этот осадок был погребен под новыми слоями отложений на дне моря и сцементирован в сланцеватую глину. Затем в период горообразования этот регион подвергся складчатости, а осадки изменились под воздействием совместного давления и тепла, причем наш слой породы превратился в роговообманковый сланцевый кристалл (роговообманковый сланцы). После этого должно было пройти значительное время (однако точный срок галька не указывает), прежде чем начался следующий период тектонических нарушений, в ходе которого этот глубокозалегающий сланец подвергся образованию разломов и раскололся на фрагменты по линии разрыва. Этим объясняется наличие угловатых обломков. Затем в образовавшуюся трещину была вдавлена расплавленная магма, которая, будучи достаточно жидкой, чтобы течь и проникать в любое отверстие, не могла быть очень горячей: ведь даже углы обломков сланца не оплавлены и не изменены так, чтобы отличаться от массы сланца. Расплавленная магма остывала довольно медленно, образовав мелкозернистый гранит. Все это должно было происходить далеко под поверхностью, иначе магма остыла бы до фельзита или плотной лавы. Прошло еще немало времени, в течение которого покрывавшая наш кусок породы порода была размыта, так что он смог выйти на поверхность. Как раз в то время, когда он вышел на поверхность, Коннектикутская долина образовалась в результате опускания крупного блока длиной 95 миль и шириной от пятнадцати до двадцати миль на шесть или восемь тысяч футов (вероятно, не за один раз, а по одному-двумстам футам за раз) между двумя меридиональными сбросами. Это произошло в триасовый период. Разумеется, потоки воды начали намывать песок и камни всех размеров в эту впадину. Наша галька была одной из них. Будучи еще угловатым обломком, лежавшим, возможно, в десяти милях к востоку от Коннектикутской долины, ручей привел его в движение, и по мере перекатывания по руслу ручья он обтачивался и округлялся до своей нынешней формы, пока наконец не скатился по водопаду на дно огромной впадины, образовавшейся описанным выше способом. Здесь вместе с другими камнями он образовал часть крупного гравия, наиболее крупного у краев впадины и более мелкого к середине, поскольку материал распределялся по дну долины дальше. Наш камень остался довольно близко к краю и вскоре был погребен под сотнями футов аналогичного материала. Просачивающаяся вода растворила достаточное количество ржавчины, так что она послужила цементом для нижних слоев и сцементировала всю массу в конгломерат. Здесь в течение нескольких миллионов лет покоилась наша галька, пока над ней накапливались песок и гравий и пару слоев лавы, пока впадина не заполнилась и наша галька не оказалась у основания этой массы. Более поздние движения земной коры подняли весь регион целиком на шесть тысяч футов, и эрозия продолжалась еще миллионы лет. Конгломерат и песчаник разрушались быстрее, чем метаморфические породы по обе стороны заполненной долины, в результате чего возникла новая долина — современная Коннектикутская долина. Когда наша галька наконец оказалась близко к поверхности на склоне горы Тоби (холмика из конгломерата, который каким-то образом уцелел и разрушался немного медленнее, чем конгломерат по обе стороны от него), как раз наступил ледниковый период. Великий ледниковый щит прошел по горе, унеся весь рыхлый материал и часть сплошного конгломерата. Это вывело нашу гальку на поверхность, но слишком поздно, чтобы она была перенесена ледником. Тем не менее, как только лед покинул район горы Тоби, пошли дожди, и в ходе дальнейшего выветривания конгломерата цемент, удерживавший нашу гальку на месте, растворился, и она освободилась. Крошечный ручеек тут же покатил ее вниз по склону горы — ручеек настолько маленький, что, когда галька достигла подножия склона, у него уже не хватило сил нести ее дальше. Здесь скопился веерообразный холмик из такой гальки, известный как конус выноса. Она пролежала здесь не более пары тысяч лет, пока Центрально-Вермонтская железная дорога не прорезала в конусе выноса выемку, использовав материал для балласта, и здесь галька была найдена и принесена домой. Метеориты Метеориты едва ли можно назвать обычным явлением, но шанс найти один из них есть всегда, а их научная ценность настолько велика, что ни один из них не должен быть упущен из-за неузнавания. Метеориты являются гостями на Земле из космического пространства, и они приносят нам знания о составе планет и солнечных систем, отличных от нашей собственной. Интересно отметить, что, хотя они принесли нам некоторые комбинации элементов, которые не встречаются на Земле, тем не менее они не принесли ни одного элемента, с которым мы не были бы уже знакомы. В народе их называют «падающими» или «стреляющими звездами», хотя, конечно же, они не являются звездами, а представляют собой лишь небольшие массы материи, которые совершенно невидимы, пока не попадают в атмосферу нашей планеты. В космическом пространстве находится множество небольших (по сравнению с размерами Земли) кусков материи, каждый из которых следует своим одиночным путем вокруг Солнца или блуждает по космосу по траекториям, совершенно не связанным с Солнцем. Время от времени один из них проходит достаточно близко к Земле, чтобы оказаться под воздействием ее притяжения, и тогда устремляется к ней с огромной скоростью — от 20 до 30 миль в секунду. Как только он попадает в атмосферу, даже в очень разреженную атмосферу на высоте пары сотен миль над поверхностью, трение нагревает поверхность метеора до свечения, и по этому свету мы видим так называемую падающую звезду, часто со шлейфом светящейся материи, тянущимся позади. Конечно, используя термин «падающая звезда», мы понимаем, что метеор — это вовсе не звезда, поскольку звезды представляют собой тела размером с наше Солнце, сияющие на расстоянии миллиардов миль. Метеор, проносясь сквозь атмосферу, может полностью сгореть, и ни один крупный фрагмент не достигнет земной поверхности. Светящаяся материя, тянущаяся сзади, представляет собой материал, который расплавился и стекал с основной массы. По мере его окисления и остывания та часть, которая не превратилась в газ, в конечном итоге падает на Землю в виде мелкой пыли. Однако когда метеор действительно падает на Землю, его поверхность все еще горячая, хотя, вероятно, прошло недостаточно времени для того, чтобы много тепла передалось во внутренние слои. Во всяком случае, они не демонстрируют каких-либо изменений, вызванных этой причиной. При падении, а иногда и до него, метеориты раскалываются на два или более кусков. При обнаружении их поверхность всегда несет на себе следы тепла, выделяющегося при трении о воздух при прохождении: поверхность сглажена, покрыта линиями потока и выплавленными ямками и углублениями, а внешняя часть состоит из тонкой корочки, создающей вид, который, будучи однажды увиденным, едва ли может быть с кем-то перепутан. Существует два типа метеоритов: те, которые полностью или преимущественно состоят из железа с некоторым количеством никеля и выглядят как крупные куски железа, и те, которые являются каменными и напоминают гранитный валун. В коллекциях первый тип, то есть железные метеориты, представлен наиболее обильно, поскольку их легче всего распознать при находке. Они состоят из масс железа и никеля с небольшими примесями других элементов и варьируются по размеру: от метеора Кейп-Йорк, упавшего на севере Гренландии в 1894 году, который позже был привезен Пири в Американский музей и весит около 36 тонн, до мелких крупинок размером с зернышко пшеницы. Самым крупным метеоритом, упавшим в Соединенных Штатах, был метеорит Уилламетт весом около 15 тонн, упавший в 19 милях к югу от Портленда, штат Орегон. У этих и всех железных метеоритов железо имеет кристаллическую форму, что легко заметить, если распилить метеорит, отполировать полученную поверхность, а затем протравить ее кислотой, которую наносят и быстро смывают. Каждый метеорит имеет свой особый узор, как показано на таблице 72, и по этим узорам их можно идентифицировать. Метеориты имеют высокую ценность и за ними жадно охотятся некоторые крупные учреждения и коллекционеры. Поскольку кристаллическая структура столь характерна для каждого падения, при обнаружении нового метеорита его обычно распиливают надвое, причем одну часть оставляет у себя нашедший или какое-либо учреждение, а другую часть распиливают на мелкие кусочки размером дюйм или два на сторону и четверть дюйма в толщину, но каждый из них достаточно велик, чтобы демонстрировать характерный узор. Они распространяются главным образом путем продажи другим коллекционерам. Таким образом, крупная коллекция метеоритов состоит из нескольких больших метеоритов и множества мелких фрагментов других метеоритов. Второй тип метеоритов — каменные метеориты. Там, где метеориты были обнаружены в момент падения и подобраны, большинство из них принадлежало к этому типу, так что, вероятно, более половины падающих метеоритов являются каменными. Однако, когда каменный метеорит подвергается выветриванию, требуется совсем немного времени, прежде чем его поверхность размывается, и тогда такой метеорит выглядит как любой другой валун, и, вероятно, большинство из них остаются нераспознанными и потому оказываются утерянными. Из-за своего гораздо большего разнообразия они во многом представляют больший интерес, чем железный тип. Желательно, чтобы каждый был начеку и выискивал метеориты, а в случае их обнаружения желательно сообщить об этом факте в одно из крупных учреждений, занимающихся их сбором, таких как Национальный музей в Вашингтоне или Американский музей в Нью-Йорке. Каждый метеорит должен быть зарегистрирован, даже если его хочется оставить в частной коллекции. Ископаемые остатки В осадочных породах можно обнаружить остатки некоторых животных и растений, живших в то время, когда формировалась порода. В то время как мягкие ткани животных быстро разлагаются, раковины и кости с большой вероятностью могут быть погребены в осадках, и если условия были благоприятными, эти остатки могут сохраниться более или менее полно. На протяжении всех тех миллионов лет, в течение которых осадочные породы формировались в море, в озерах, на речных поймах и в продуваемых ветрами пустынях, жизнь была в изобилии — не меньше, чем сегодня; и наши знания об этой жизни проистекают из этих погребенных ископаемых остатков, так что окаменелости имеют огромное историческое значение. Однако, поскольку в прошлом жило и вымерло в несколько раз больше различных видов животных, чем живет сегодня, изучение ископаемых остатков выделяется в отдельную дисциплину, которая не может быть рассмотрена в этой книге. Если какой-либо собиратель горных пород и минералов случайно обнаружит окаменелости, он открывает для себя новую область, и ему придется обратиться к другим источникам для их идентификации. Общих книг по этой теме немного, но одна или две указаны в списке литературы. Список элементов, используемых для них сокращений и их атомных весов, которые приблизительно равны тому, во сколько раз они тяжелее водорода. Name Oxygen = 16 Aluminium, Al 27 Antimony, Sb 122 Argon, Ar 40 Arsenic, As 75 Barium, Ba 137 Beryllium, Be 9 Bismuth, Bi 209 Boron, B 11 Bromine, Br 80 Cadmium, Cd 112 Cæsium, Cs 132 Calcium, Ca 40 Carbon, C 12 Cerium, Ce 140 Chlorine, Cl 35 Chromium, Cr 52 Cobalt, Co 59 Columbium, Cb 93 Copper, Cu 64 Dysprosium, Dy 162 Erbium, Er 167 Europium, Eu 152 Fluorine, F 19 Gadolinium, Gd 157 Gallium, Ga 70 Germanium, Ge 63 Glucinum, Gl 9 Gold, Au 197 Hafnium, Hf 179 Helium, He 4 Holmium, Ho 165 Hydrogen, H 1 Indium, In 115 Iodine, I 127 Iridium, Ir 193 Iron, Fe 56 Krypton, Kr 84 Lanthanum, La 139 Lead, Pb 207 Lithium, Li 7 Lutecium, Lu 175 Magnesium, Mg 24 Manganese, Mn 55 Mercury, Hg 201 Molybdenum, Mo 96 Neodymium, Nd 144 Neon, Ne 20 Nickel, Ni 59 Nitrogen, N 14 Osmium, Os 190 Oxygen, O 16 Palladium, Pd 107 Phosphorus, P 31 Platinum, Pt 195 Potassium, K 39 Præseodymium, Pr 141 Protoactinium, Pa 231 Radium, Ra 226 Radon, Rn 222 Rhenium, Re 186 Rhodium, Rh 103 Rubidium, Rb 85 Ruthenium, Ru 102 Samarium, Sm 150 Scandium, Sc 45 Selenium, Se 79 Silicon, Si 28 Silver, Ag 108 Sodium, Na 23 Strontium, Sr 88 Sulphur, S 32 Tantalum, Ta 181 Tellurium, Te 128 Terbium, Tb 159 Thallium, Tl 204 Thorium, Th 232 Thulium, Tu 169 Tin, Sn 119 Titanium, Ti 48 Tungsten, W 184 Uranium, U 238 Vanadium, V 51 Xenon, Xe 131 Ytterbium, Yt 173 Yttrium, Y 89 Zinc, Zn 65 Zirconium, Zr 91 Таблица геологического времени Eras Periods and their Duration in Millions of Years Important Physical Events Important Organic Events Cenozoic Quaternary Recent Youthful land forms having high relief formed. Dominance of man. Pleistocene Epoch 2 M.Y. Period of glaciation; four great ice advances. Heidelberg, Neanderthal, and Crô-Magnon man; extinction of large mammals. Tertiary Pliocene Epoch 10 M.Y. Continuing world-wide land elevation. Intermigration of North and South American mammals. Transformation of ape to man. Miocene Epoch 18 M.Y. Cordilleras, Alps, Himalayas formed. Widespread vulcanism-basalt flows in northwestern United States. Culmination of modern types of mammals. Apes appear in Old World. Oligocene Epoch 10 M.Y. Land dominant; seas marginal. Carnivores and ungulates develop into importance. Eocene Epoch 20 M.Y. Extensive sedimentation; seas marginal. Dawn of the dominance of mammals. Reptiles subordinate. Cretaceous 65 M.Y. Widespread epicontinental seas. Laramide revolution at close of period—Rocky Mountains formed. Climax and culmination of reptiles, especially dinosaurs; first flowering plants and grasses. Mesozoic Jurassic 38 M.Y. Continent emergent; shallow seas on western North America. Rise of birds and flying reptiles, first modern trees. Triassic 35 M.Y. Continent emergent; seas marginal. Rise of dinosaurs, cycads, and ammonites. Paleozoic Permian 35 M.Y. World-wide continental uplift and mountain building. Widespread glaciation. Extinction of most Paleozoic fauna and flora. First modern insects. Pennsylvanian 48 M.Y. Continent alternately rising and sinking. Great coal-forming forests, of ferns and seed-ferns. Mississippian 35 M.Y. Low lands and widespread submergence. Culmination of crinoids, numerous sharks. Devonian 40 M.Y. Widespread submergence, local vulcanism. First known land animals, first forests. Silurian 28 M.Y. Widespread submergence, local deserts. First lung fishes and scorpions, abundant corals. Ordovician 65 M.Y. 60% of North America below sea. Climax of invertebrate dominance, first vertebrate. Cambrian 105 M.Y. Widespread submergence. First abundant invertebrate fauna, trilobites dominant. Proterozoic 700 ± M.Y. Long periods of granite intrusion, sedimentation, and mountain building. Bacteria and seaweeds present. Most invertebrates probably present, but remains are lacking. Archeozoic 800 ± M.Y. World-wide intrusive igneous activity; some sediments. Blue-green algae present, primitive one-celled plants and animals probably present. БИБЛИОГРАФИЯ МИНЕРАЛОГИЯ Знакомство с минералогией. Дж. Л. Инглиш, 1936, издательство «Макгроу-Хилл». Начальный учебник по минералогии. Введение в изучение минералов и горных пород. 3-е издание, А. Ф. Роджерс, 1937, издательство «Макгроу-Хилл». Систематическое описание наиболее распространенных минералов. Учебник минералогии Дэна. 4-е издание, переработанное У. Э. Фордом, 1932, издательство «Джон Уайли и сыновья». Подробное описание минералов, их физических свойств и нахождения в природе. Справочник по минералогии. 15-е издание, Э. С. Дэн, переработанное К. С. Хёрлбертом, 1941, издательство «Джон Уайли и сыновья». Учебник по минералогии. МИНЕРАЛЬНАЯ ЭКОНОМИКА, ГЕОПОЛИТИКА Мировые минералы и мировой мир. К. К. Лейт, Дж. В. Фёрнесс и Клеона Льюис, 1943, Брукингский институт. Физические, экономические и политические тенденции в минеральной промышленности. Минералы в мировых делах. Т. С. Ловеринг, 1943, издательство «Прентис-Холл». Минеральный ежегодник. Бюро горных разработок США. Ежегодное издание, содержащее статистические данные о добыче минеральных ресурсов Соединенных Штатов. Отчеты по отдельным минералам или горным породам можно приобрести отдельно. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ Месторождения полезных ископаемых. 4-е издание, В. Линдгрен, 1933, издательство «Макгроу-Хилл». Особенности залегания и происхождение месторождений полезных ископаемых. Элементы инженерной геологии. 2-е издание, Х. Рис и Т. Л. Уотсон, 1947, издательство «Джон Уайли и сыновья». Этот увлекательный нефтяной бизнес. М. В. Болл, 1940, издательство «Боббс-Меррилл». Простое и элементарное описание нефтяной промышленности. Геология угля. О. Штутцер и А. К. Ноэ, 1940, издательство Чикагского университета. ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ Спустившись с небес на землю. Ч. Кронис и В. К. Крумбейн, 1936, издательство Чикагского университета. Введение в геологию, обильно иллюстрированное. Учебник геологии, часть I — Физическая геология. 4-е издание, К. Р. Лонгвелл, А. Кнопф и Р. Ф. Флинт, 1939, издательство «Джон Уайли и сыновья». Стандартный учебник по геологии. Полевая геология. 4-е издание, Ф. Х. Лахи, 1941, издательство «Макгроу-Хилл». Распознавание и интерпретация геологических структур и форм рельефа в полевых условиях, а также методы геологических работ. ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ Книга о драгоценных камнях. Дж. Водиска, 1910, издательство «Г. П. Патнам сонс». Написана для ювелиров, но представляет общий интерес. Любопытные поверья о драгоценных камнях. Дж. Ф. Кунц, 1913, издательство «Липпинкотт». Легенды и истории о минералах-самоцветах. Магия драгоценностей и амулетов. Дж. Ф. Кунц, 1915, издательство «Липпинкотт». Популярная геммология. Р. М. Перл, 1948, издательство «Джон Уайли и сыновья». Научное и промышленное применение драгоценных камней, актуальная информация об их месторождениях и добыче. ИСКОПАЕМЫЕ ОСТАТКИ Введение в изучение ископаемых остатков. Х. В. Шимер, 1933, издательство «Макмиллан». Вводный учебник по ископаемым растениям и животным. Беспозвоночная палеонтология. В. Х. Твенхофел и Р. П. Шрок, 1935, издательство «Макгроу-Хилл». Учебник геологии, часть II — Историческая геология. 4-е издание, Ч. Шухерт и К. О. Данбар, 1941, издательство «Джон Уайли и сыновья». История развития жизни сквозь века. УКАЗАТЕЛЬ A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A Actinolite, 120 Adobe, 210 Agate, 107 Agate, moss, 73, 108 Alabaster, 152 Albertite, 229 Albite, 110, 113, 115 Almandine, 97 Almandite, 122, 123 Aluminum bronze, 74 Aluminum group, 73 Amazon stone, 114 Amber, 223 Amethyst, 104 Amethyst, Oriental, 75 Amianthus, 120 Amphibole group, 119 Amygdoloid, 194 Amygdoloidal, 176 Analcite, 141 Andesite, 113, 187 Andradite, 122, 124 Anglesite, 62 Anhydrite, 149 Anorthite, 110, 113 Anorthosite, 183 Anthracite, 218, 222 Antimony, 81 Antimony, gray, 81 Apatite, 160 Aquamarine, 125 Aragonite, 147 Argentite, 35 Argillite, 242 Arkose, 206 Arsenic group, 78 Arsenopyrite, 79 Asbestos, 120, 140 Augite, 118 Aventurine, 104 Azurite, 46 B Barite, 154 Barium group, 154 Basalt, 188 Batholith, 174 Bauxite, 77 Beryl, 125 Beryl, golden, 125 Beryllium, 125 Bibliography, 270 Biotite, 129, 130 Bitumen, 228 Black jack, 65 Bloodstone, 106 Bog lime, 213 Bombs, 191 Boracite, 164 Borax, 165 Bornite, 41 Brass, 64 Breccia, 191, 198 Brittania metal, 81 Bronze, 38 Bronze Age, 38 Bronzite, 118 Bytownite, 113 C Calamine, 68 Calaverite, 30 Calcite, 144 Calcium, 143 Carbon, 156 Carbonite, 222 Carbuncle, 124 Carnelian, 106 Carnotite, 90 Cassiterite, 93 Cat’s eye, 104 Celestite, 153 Cerargyrite, 37 Cerrusite, 61 Ceylonite, 97 Chalcedony, 104, 106 Chalcocite, 42 Chalcopyrite, 40 Chalcotrichite, 45 Chalk, 213 Chert, 107 Chlorite, 140 Chlorospinel, 98 Chromite, 87 Chromium, 86 Chrysocola, 47 Chrysolite, 134, 140 Chrysoprase, 106 Cinnabar, 91 Cinnamon stone, 123 Citrine, 103 Clay, 207 Clay, ball, 208 Clay, brick, 209 Clay, china, 208 Clay, fire, 208 Clay, paving brick, 209 Clay, sewer-pipe, 209 Clay, slip, 209 Clay, stoneware, 209 Clay stones, 250 Cleavage, 21 Cleavage, slaty, 234 Coal, 217 Coal, bituminous, 212, 220 Coal, cannel, 221 Coal, hard, 222 Coal, soft, 220 Cobalt, 84 Cobalt bloom, 85 Cobalt glance, 85 Cobalt gray ore, 85 Cobaltite, 83 Coke, 220 Colemanite, 165 Collecting, 5, 7 Color, 23 Concretions, 248 Concretions, flint, 253 Concretions, lime, 251 Concretions, other, 255 Concretions, sandstone, 253 Conglomerate, 202 Copper, 37, 39 Copper, blushing, 42 Copper, glance, 42 Copper, grey, 43 Copper, peacock, 42 Copper, plush, 45 Copper, purple, 41 Copper, red, 44 Copper, variegated, 42 Copper, yellow, 40 Coquina, 213 Coral, 146 Coral rock, 214 Corundum, 75 Crude oil, 227 Cryolite, 78 Crystal balls, 101 Crystal formation, 14 Crystal rock, 103 Crystal structure, 11 Crystal systems, 13-18 Cuprite, 44 Cyanite, 128 D Dacite, 187 Dense, 176 Diamond, 157 Diamonds, Matura, 127 Diamonds, slave’s, 133 Diatoms, 231 Dikes, 174 Diorite, 182 Dog-tooth spar, 145 Dolomite, 99 Dry bone, 68 E Earth, diatomaceous, 23 Elements, listed, 267 Emerald, 125 Emerald, Oriental, 75 Emery, 76 Enstatite, 117 Epidote, 134 Equipment, 7 Erubescite, 42 Extrusive, 173 F Feldspar, 110 Feldspar, alkalic, 111 Felsite, 186 Felsitic, 176 Ferromanganese, 70 Flagstone, 207 Flint, 106 Fluorine, 162 Fluorite, 162 Fossils, 266 Fragmental, 176 Franklinite, 69 Freestone, 207 G Gabbro, 183 Galena, 60 Garnet group, 121 Garnet, Sirian, 123 Geodes, 255 German silver, 82 Gilsonite, 229 Glassy, 176 Glucinum, 125 Gneiss, 237 Goethite, 51, 52 Gold, 31 Gold foil, 64 Gold group, 29 Gossan, 50 Granite, 178 Granite, graphic, 179 Granitoid, 176 Graphite, 156, 219 Gravel, 201 Graywacke, 206 Grit, 206 Grossularite, 122, 123 Guano, 230 Gumbo, 210 Gypsum, 150 H Halite, 163 Hardness, 20 Hardpan, 216 Heavy spar, 154 Heliotrope, 106 Hematite, 53 Hemihedral forms, 19 Hercynite, 98 Hexagonal system, 18 Hornblende, 121 Hornstone, 107 Hyacinth, 127 Hypersthene, 118 I Ice, 167 Iceland spar, 145 Ice stone, 78 Ilmenite, 94 Intrusive, 174 Iron, 47 Iron, bog, 50 Iron, chromic, 87 Iron, magnetic, 54 Iron pyrites, 56 Iron, spathic, 55 Iron, specular, 53 Isometric system, 13 J Jacinth, 127 Jargons, 127 Jargoons, 127 Jasper, 106 Jet, 222 K Kaolin, 137, 208 Kaolinite, 137 L Labels, 5 Labradorite, 113, 116 Laccolith, 174 Lapilli, 191 Lava, 173 Lead, 59 Lead glance, 60 Lead, green ore, 63 Lead, white ore, 61 Lepidolite, 129, 130 Lignite, 218, 219 Limestone, 212 Limestone, encrinal, 214 Limestone, hydraulic, 214 Limestone, lithographic, 214 Limonite, 49, 51 Loess, 210 Luster, 23 M Magma, 173 Magnesite, 98 Magnesium group, 96 Magnetite, 54 Malachite, 45 Malanite, 124 Malta, 229 Manganese group, 70 Manganite, 72 Marble, 243 Marble, Suisun, 146 Marcasite, 57 Marl, 211 Mercury, 90 Meteorites, 262 Mica group, 128 Microcline, 113, 114 Millerite, 83 Mineral tables, 25 Minerals, defined, 10 Molybdenite, 81 Molybdenum, 80 Monoclinic system, 17 Monzonite, 181 Morion, 103 Mother-of-pearl, 148 Muscovite, 129 N Natrolite, 142 Natural gas, 227 Needle iron stone, 52 Niccolite, 83 Nickel, copper, 83 Nickel group, 82 O Obsidian, 191 Ochre red, 54 Ochre yellow, 49 Oligoclase, 113, 115 Olivine, 134 Olivine-gabbro, 183 Onyx, 108 Onyx, Californian, 146 Onyx marble, 215 Onyx, Mexican, 146 Oolites, 254 Opal, 108 Opal-agate, 109 Opal, common, 109 Opal, fire, 109 Opal, precious, 109 Ophicalcite, 246 Ophiolite, 246 Orpiment, 80 Orthoclase, 110, 113 Orthorhombic system, 16 P Paste, 103 Pearls, 148 Pearlstone, 193 Peat, 218, 219 Pebbles, 256 Pegmatite, 179 Peridot, 134 Peridotite, 184 Perlite, 193 Petroleum series, 224, 227 Pewter, 60 Phenocrysts, 189 Phlogopite, 129, 131 Phosphate, 160, 230 Phosphorus, 159 Phyllite, 242 Picotite, 97 Pisolite, 255 Pitchstone, 193 Plagioclase, 111 Plasma, 106 Platinum, 95 Plumbago, 156 Porous, 176 Porphyritic, 176 Porphyry, 189 Prase, 104 Prousite, 36 Psilomelane, 72 Pumice, 193 Pyrargyrite, 35 Pyrite, 56 Pyrite, capillary, 83 Pyrite, magnetic, 58 Pyrite, white, 57 Pyritohedron, 56, 318 Pyrolusite, 71 Pyromorphite, 63 Pyrope, 122, 123 Pyroxene group, 116 Pyroxenite, 185 Pyrrhotite, 58 Q Quartz, 100 Quartz-diorite, 181 Quartz, milky, 103 Quartz, rose, 104 Quartz, smoky, 103 Quartzite, 239 Quicksands, 204 Quicksilver, 90 R Radium, 89 Realgar, 80 Rhinestones, 101 Rhodochrosite, 73 Rhyolite 185 Rock, phosphate, 230 Rocks, 170 Rocks, defined, 10 Rocks, igneous, 172 Rocks, igneous, classified, 177 Rocks, metamorphic, 232 Rocks, metamorphic, classified, 236 Rocks, sedimentary, 194 Rocks, sedimentary, classified, 196 Rubicelle, 97 Ruby, 75 Ruby, Balas, 97 Ruby mica, 52 Rutile, 94 S Salt, 163 Sand, 202 Sandstone, 205 Sapphire, 75 Sapphire, Oriental white, 75 Sardonyx, 108 Satin spar, 146 Schist, 240 Schistosity, 234 Scoria, 192, 193 Septeria, 252 Sericite, 130 Serpentine, 139, 245 Shale, 210 Shale, oil-bearing, 225 Sheet, 173 Siderite, 55 Silica, 99 Silicates, 99 Silicon, 99 Sill, 174 Sillimanite, 128 Silver, 34 Silver, dark red, 35 Silver, German, 65 Silver glance, 35 Silver group, 32 Silver, horn, 37 Silver, light red, 36 Silver, ruby, 35 Sinter, 110 Slate, 241 Smalt, 84 Smaltite, 85 Smithsonite, 68 Soapstone, 244 Sodalite, 126 Soil, 198 Solder, 60 Specific gravity, 22 Speigeleisen, 70 Spelter, 64 Spessartite, 122, 123 Sphalerite, 65 Spinel, 97 Spinel-ruby, 97 Stalactites, 146 Stalagmites, 146 Staurolite, 133 Steatite, 244 Stellite, 84, 88 Stibnite, 81 Stilbite, 143 Stock, 174 Streak, 23 Strontianite, 152 Strontium group, 152 Sulphur, 166 Syenite, 180 Sylvanite, 30 T Talc, 138 Talus, 197 Tetragonal system, 15 Tetrahedrite, 43 Tile ore, 45 Till, 215 Tillite, 217 Time chart, 268 Tin, 92 Tin stone, 93 Titanium, 93 Tonalite, 181 Topaz, 131 Topaz, false, 103 Topaz, Oriental, 75 Topaz, Saxon, 132 Topaz, Scotch, 132 Topaz, smoky, 132 Topaz, Spanish, 132 Tourmaline, 135 Trachite, 186 Trap, 188 Travertine, 146, 215 Tremolite, 120 Triclinic system, 18 Tripolite, 110 Tufa, calcareous, 147 Tuff, 190 Tungsten, 87 Turgite, 51 Turquois, 161 Twinning, 19 Type metal, 60 U Uintaite, 229 Uranium, 89 Uvarovite, 122, 123 V Vanadium, 89 Verde antique, 247 Volcanic ash, 190 Volcanic blocks, 191 W Water, 167 White metal, 64 Willemite, 67 Witherite, 153 Wolframite, 88 Wood, agatized, 108 Wood, opalized, 109 Wood, silicified, 108 X Xanthosiderite, 51 Z Zeolites, 141 Zinc, 63 Zinc blende, 65 Zinc red ore, 66 Zinc, ruby, 65 Zincite, 66 Zircon, 127 Фронтиспис Кристаллы турмалина, растущие среди кристаллов полевого шпата в полости в граните, из Париса, шт. Мэн. Таблица 5 Золото в кварце, из Калифорнии Таблица 6 Самородное серебро в кальците Аргентит — черные массы среди белого кварца Таблица 7 Пираргирит в том виде, в каком он предстает после умеренного воздействия света. Кристаллическая форма пираргирита Прустит в том виде, в каком он предстает после умеренного воздействия света Таблица 8 Самородная медь из Мичигана Халькопирит в виде тетраэдров и изредка октаэдра. Таблица 9 Кристаллы халькозина с голубоватым налетом побежалости Кристаллы тетраэдрита Таблица 11 Куприт: красные кристаллы демонстрируют характерный цвет, другие показывают зеленый налет малахита Малахит (зеленый) и азурит (синий) — два минерала показаны вместе так, как они очень часто встречаются в природе Таблица 12 Лимонит Кристаллическая форма, в которой встречается гётит: p — грани призм, b и c — грани, образованные скошением ребер призмы, o — характерная для концов пирамидальная грань Таблица 13 Гематит, клинтонская железная руда, оолитовая Кристаллы сидерита Таблица 15 Кристаллы пирита Марказит в конкреционной форме с лучистой структурой Таблица 17 Галенит в кристаллах Кристаллы пироморфита (зеленые) Таблица 19 Сфалерит: часть кристаллов нормального желтого цвета, а часть с красноватым оттенком. (Белый — доломит) Цинкит Таблица 21 Смитсонит в желтых кристаллах Франклинит в октаэдрических кристаллах Таблица 24 Арсенопирит: показаны кристаллы, сросшиеся так, что они развиты не полностью Реагар в виде, в котором он обычно встречается — в виде порошкообразных налётов Таблица 25 Крупный кристалл антимонита; светлая грань — это та, параллельно которой происходит спайность Никколит в виде прожилка в сланце Таблица 26 Кобальтин, серебристого цвета с розовым оттенком Смальтин, розовый цвет — кобальтовый цвет Таблица 27 Карнотит из юго-западного Колорадо Киноварь Таблица 31 Аметист, однако цвет недостаточно насыщенный для драгоценных камней Яшма с почковидной поверхностью Таблица 32 Полосчатый агат из Бразилии Таблица 33 Обыкновенный опал из Аризоны Кремнистый туф, или гейзерит, из Йеллоустонского национального парка Таблица 35 Группа кристаллов микроклина с Пайкс-Пика, шт. Колорадо Лабрадор, демонстрирующий полисинтетическое двойникование (штриховку) и иризирующую игру цветов Таблица 36 Кристаллическая форма пироксена; a и b — грани призм, m — скошенное ребро между двумя гранями призм Поперечное сечение кристалла пироксена, показывающее линии пересечения двух плоскостей спайности Поперечные сечения пироксенов, показывающие типичные формы кристаллов Кристаллы авгита в кристаллическим известняке Таблица 38 Ромбододекаэдр и 24-гранник, характерные для гранатов Гранат гроссуляр Гранат альмандин Таблица 39 Берилл ювелирного качества Циркон в сиените Таблица 40 Кристаллы кианита в сланце Кристалл слюды, демонстрирующий спайность по базопинакоиду Таблица 41 Типичная для топаза кристаллическая форма Кристалл топаза из Бразилии Типичная кристаллическая форма ставролита в одиночных кристаллах Типичный двойник ставролита Таблица 43 Серпентин Хлорит Таблица 49 Кристаллы апатита в кристаллическом кальците Концы кристаллов апатита, показывающие распространенные типы завершений Таблица 50 Группа кристаллов флюорита Группа кристаллов галита Таблица 61 Янтарь Две бутылки нефти: левая — с парафиновым основанием, правая — с асфальтовым основанием Таблица 65 Слюдяной сланец с гранатами Хлоритовый сланец Таблица 67 Серпентинит, состоящий из серпентина, гематита и некоторого количества кальцита Таблица 1 Основные формы кубической системы Куб Октаэдр Ромбододекаэдр Таблица 2 Основные формы тетрагональной системы Квадратная призма Октаэдр Основные формы ромбической системы Прямоугольная призма Октаэдр Таблица 3 Основные формы моноклинной системы Перекошенная прямоугольная призма Октаэдр Поперечное сечение призмы со скошенными ребрами, в результате чего грани b стираются гранями m и образуется шестигранная призма (псевдогексагональная) Основная форма триклинной системы Таблица 4 Основные формы гексагональной системы Шестигранная призма Дипирамида Ромбоэдр Таблица 10 Тетраэдры, показывающие характерный для тетраэдрита способ нахождения в природе Куб со скошенными ребрами и срезанными углами в форме, характерной для куприта Таблица 30 Два сросшихся или сдвойникованных кристалла кварца Схема типичного кристалла кварца: p — грани призм, l — левый ромбоэдр, r — правый ромбоэдр Кристалл кварца, на котором левый ромбоэдр представлен небольшими гранями, в то время как правый ромбоэдр имеет крупные грани Таблица 14 Кристаллические формы гематита: A — ромбоэдр со скошенными ребрами; B — таблитчатая форма, образующаяся в результате чрезмерного развития двух противолежащих граней o Типичный кристалл магнетита Ромбоэдр, типичный для сидерита Таблица 16 Пиритоэдр Пиритоэдр со скошенными гранями куба на некоторых ребрах, для демонстрации взаимосвязи этих двух форм Таблица 18 Типичные формы церуссита Пирамида, n — грань призмы, m — скошенная призма, p — грань октаэдра и o — ребро граней октаэдра со скосом Простой тип двойникования Полисинтетический двойник, где три кристалла прорастают друг сквозь друга Формы, в которых встречается англезит: l — грань пирамиды, p — грань призмы, o — скошенное вертикальное ребро призмы, m — скошенное горизонтальное ребро призмы, n — дальнейший скос горизонтального ребра призмы. D — таблитчатая, E — призматическая форма Таблица 20 Характерная форма, в которой может встречаться сфалерит: представляющая собой комбинацию d — ромбододекаэдра, o — октаэдра и t — 24-гранника Характерная форма кристаллов цинкита: n — шестигранная призма и p — пирамидальные грани на ней Типичная форма кристалла виллемита: p — призма, r — грани ромбоэдра на конце, ½ r — второй более низкий ромбоэдр Таблица 22 Моховые агаты, показывающие дендритный рост марганцевых минералов, таких как манганит или пиролюзит Кристаллическая форма манганита Таблица 23 Кристаллы зеленого корунда в сиените, из Монтаны Типичные кристаллические формы корунда: A — удлиненная призма со срезанными ромбоэдрическими гранями чередующимися углами, B — таблитчатая призма, C — дипирамида Таблица 28 Касситерит, сдвойникованные кристаллы Кристаллическая форма, в которой как касситерит, так и рутил встречаются в виде простых кристаллов: p — грани призм, m — скос призмы, o — грань октаэдра, n — скос ребра между гранями октаэдра Полисинтетическое двойникование, характерное для рутила Таблица 29 Кристалл шпинели Кристаллические формы, в которых встречается доломит A — форма спайности, ромбоэдр с искривленными гранями B — ромбоэдр со срезанными углами, как он часто встречается в природе C — форма, обнаруживаемая в гипсе или ангидрите Таблица 34 Ортоклаз, осколок по спайности: a и b — плоскости совершенной спайности, c — плоскость несовершенной спайности Кристаллические формы ортоклаза A — простой кристалл B — сдвойникованная форма C — сдвойникованная форма, в которой кристаллы прорастают друг в друга Схема полисинтетического двойника плагиоклазового полевого шпата Таблица 37 Схемы кристаллов амфибола A — типичный кристалл B — поперечное сечение, показывающее пересечение плоскостей спайности C и D — поперечные сечения для демонстрации вариаций очертаний Тремолит в виде шелковистых волокнистых кристаллов. Асбест Кристаллы роговой обманки в кварците Таблица 42 Кристаллы эпидота Типичные формы кристаллов эпидота: p — грани призм, m, n, x и y — скошенные ребра призмы, o — грани октаэдра Типичные формы турмалина A — вид сбоку; B и C — концы для демонстрации завершений; p — грани призм, m — скос ребер призм, r — низкий ромбоэдр на конце, s — противоположный ромбоэдр, b — базальная грань, а остальные грани представляют собой скосы Таблица 48 Группа кристаллов барита Контур типичного таблитчатого кристалла барита Шестигранная дипирамида, состоящая из трех прорастающих друг в друга кристаллов, типичная для витерита и стронцианита Таблица 44 Типичная форма анальцима Типичный кристалл натролита Типичная кристаллическая форма стильбита Сноповидный пучок волокнистых кристаллов, типичный для стильбита Таблица 45 Группа кристаллов кальцита Типичные формы кальцита A — ромбоэдр, образованный спайностью B — ромбоэдрический кристалл, усеченный базальной плоскостью C — скаленоэдр D — скаленоэдр, усеченный ромбоэдром E — скаленоэдр на призме Таблица 46 Типичные формы арагонита A — простой кристалл B — игольчатая форма, сдвойникованная C — поперечное сечение, показывающее, как эта форма может казаться шестигранной Типичная форма кристалла ангидрита Таблица 47 Кусок гипса, вид на поверхность совершенной спайности, с отображением двух других плоскостей спайности в виде линий, пересекающихся под углом 66°. Также показано двойникование Простой кристалл гипса Двойниковые кристаллы гипса Таблица 51 Кристаллы серы Кристаллы льда: верхний — конец шестигранной призмы; два нижних рисунка представляют собой полисинтетические двойники, как в снежинках Таблица 52 Башня Дьявола, Вайоминг — пример магматической горной породы с колончатой структурой, залегающей на осадочных породах. Предоставлено Геологической службой США Таблица 53 Крупнозернистый гранит Письменный гранит (пегматит) Таблица 54 Сиенит Габбро Таблица 55 Базальтовый порфир. Крупные белые кристаллы представляют собой фенокристы плагиоклазового полевого шпата Базальтовый обсидиан Таблица 56 Миндалекаменный диабаз (миндалекаменная порода) Таблица 57 Северный склон Скоттс-Блаффа, Небраска, с обнажениями осадочных песчаников наверху и глин внизу. Тип эрозии характерлен для засушливых регионов. Предоставлено Геологической службой США Таблица 58 Брекчия Конгломерат Таблица 59 Известковистый сланец Ракушечник Таблица 60 Фораминиферы из мела; увеличение примерно в 25 раз Криноидный известняк; фрагменты стеблей, рук и тела морских лилий (криноидей) Таблица 62 A — диатомовая земля, увеличенная в 50 раз B и C — две диатомовые водоросли из вышеуказанных, увеличенные в 250 раз. По Гравеллу, с любезного разрешения журнала Natural History Таблица 63 Метаморфическая горная порода, демонстрирующая искривление слоев вследствие расширения при нагревании Таблица 64 Конгломерат, частично метаморфизованный в гнейс. Обратите внимание на сплющенную гальку и превращение промежуточного материала в чешуйки слюды и т. д. Типичный гнейс Таблица 66 Филлит Белый мрамор с черными прожилками, обусловленными графитом Таблица 68 Глиняные конкреции («глиняные камни»), простые и сложные Линейная конкреция, при раскалывании которой обнаружился отпечаток листа папоротника времен каменноугольного периода Таблица 69 Септария из Сенека-Лейк, шт. Нью-Йорк Пизолит Таблица 70 Жеода, заполненная кристаллами кварца Таблица 71 Кварцевая галька из русла ручья в Новой Англии Галька из сланца и гранита с подножия горы Тоби, шт. Массачусетс Таблица 72 Железоникелевый метеорит весом 23 фунта, упавший в округе Клэйборн, шт. Теннесси Протравленный срез железного метеорита, упавшего в Рид-Сити, округ Оцеола, шт. Мичиган Таблица 73 Каменный метеорит примерно в натуральную величину, упавший в 1875 году в округе Айова, шт. Айова ПОЛЕВЫЕ ОПРЕДЕЛИТЕЛИ ПРИРОДЫ ИЗДАТЕЛЬСТВА «ПАТНАМ» Книги, дополняющие эту Mathews American Wild Flowers American Trees and Shrubs Wild Birds and Their Music Durand Wild Flowers in Homes and Gardens My Wild Flower Garden Common Ferns Lutz Insects Loomis Rocks and Minerals Eliot Birds of the Pacific Coast Armstrong Western Wild Flowers Alexander Birds of the Ocean Anthony North American Mammals Thomas Common Mushrooms Sturgis Birds of the Panama Canal Zone Miner Seashore Life Breder Marine Fishes of the Atlantic Coast Morgan Ponds and Streams Longyear Rocky Mountain Trees and Shrubs Olcott Putnam Field Book of the Skies Beebe Tee-Van The Shore Fishes of Bermuda Schrenkeisen Fresh-Water Fishes of North America North of Mexico Примечания транскриптора Сохранена информация об издании из печатной версии: эта электронная книга находится в общественном достоянии в стране публикации. Только в текстовых версиях текст, набранный курсивом, ограничен _подчеркиваниями_. Беззвучно исправлено несколько опечаток. Воссоздана подпись к изображению (Пизолит) на таблице 69. Сгенерировано изображение обложки на основе элементов из книги.