«Полевой определитель обычных горных пород и минералов»

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.