«Полевой определитель обычных горных пород и минералов»

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.