Мраморы сильно различаются по цвету в зависимости от примесей. Чистый мрамор — белый. Углеродистый материал в исходном известняке в процессе метаморфизма превращается в графит и делает мрамор черным, однако обычно он проявляется в виде полос или пятен, а не какого-то однородного цвета. Сплошь черный «мрамор» обычно представляет собой известняк. Присутствие железа окрашивает мрамор в красный или розовый цвет. Хлорит делает его зеленым и т. д.
В мраморах обычны различные сопутствующие минералы, такие как слюда, пироксен, амфибол, гроссуляр из группы гранатов, магнетит, шпинель, пирит и т. д., причем этот длинный список можно продолжать.
Благодаря тому, что мрамор легко режется во всех направлениях и хорошо полируется, он широко используется в качестве строительного камня. Во влажном климате Соединенных Штатов он страдает от того, что растворяется дождевой водой при использовании на внешней стороне зданий, но для внутренней отделки он дает потрясающие эстетические эффекты.
Крупнейшие мраморные карьеры разработаны в Вермонте, Массачусетсе, Нью-Йорке, Пенсильвании, Джорджии, Алабаме, Колорадо, Калифорнии и Вашингтоне.
Стеатит Горшечный камень
Стеатит — это порода, состоящая в основном из талька, который связан с большими или меньшими примесями, такими как слюда, тремолит, энстатит, кварц, магнетит и др. Он встречается в метаморфических породах и вместе с ними и представляет собой породу, видоизмененную путем гидратации из метаморфического предшественника. Вероятно, сначала это был тремолитовый или энстатитовый сланец, в котором, после того как метаморфическая порода попала в зону существования грунтовых вод, тремолит или энстатит превратились в тальк, а примеси остались почти такими же, какими были изначально.
Он имеет голубовато-серый или зеленый цвет, часто достаточно мягок, чтобы резаться ножом, и обладает жирным на ощупь свойством. Он очень устойчив к теплу и кислотам, по каковой причине оказался весьма полезным в коммерческих целях при изготовлении очажных камней, моечных ванн и задних стенок каминов, а в измельченном виде — при производстве определенных смазочных материалов. Индейцы в доколумбову эпоху использовали легкость, с которой он поддается резке, для изготовления из него больших горшков для хранения жидкостей, которые сегодня являются одними из величайших сокровищ в коллекциях индейских древностей. Они также вырезали из горшечного камня курительные трубки, различные украшения и амулеты.
Он встречается в Вермонте, Массачусетсе, Нью-Йорке, Нью-Джерси, Пенсильвании, Мэриленде, Вирджинии, Северной Каролине, Джорджии и Калифорнии.
Серпентинит Табл. 67
Чистый серпентин представляет собой водный силикат магния, как описано среди минералов на странице 138. Серпентинитовая порода представляет собой серпентин с большими или меньшими примесями, такими как пироксен, амфибол, оливин, магнетит, хромит, кальцит, магнезит и др. Она часто также содержит слюду и такие гранаты, как пироп, в качестве сопутствующих минералов. Серпентинит, как и стеатит, всегда встречается в метаморфических породах и вместе с ними и изначально был метаморфической породой, но впоследствии изменился в результате гидратации своих силикатов при попадании в зону наличия грунтовых вод. В первом случае это был какой-то сланец, глина и доломит, которые подверглись метаморфизму до амфиболитового или пироксенового сланца. Когда он подвергся воздействию грунтовых вод, минералы амфибола или пироксена превратились в серпентин, в результате чего образовалась порода, состоящая в основном из серпентина, но сохранившая примеси, которые находились в метаморфической породе, и, возможно, пополнившаяся теми амфиболами и пироксенами, которые не изменились в процессе гидратации. Вышеописанное является наиболее распространенным типом серпентинитовой породы. Она может образовываться и иногда образуется аналогичным образом из магматического предшественника путем гидратации его силикатных минералов. В последнем случае серпентин был бы не видоизмененной метаморфической породой, а видоизмененной магматической. Это случай, когда такая порода, как диорит или габбро, подвергается воздействию грунтовых вод, и присутствующий пироксен превращается в серпентин. Образованный таким образом серпентинит был бы весьма нечистым.
Серпентинитовая порода используется в качестве поделочного камня для внутренней отделки, поскольку она хорошо полируется и имеет приятные цвета — различные оттенки зеленого. Однако она решительно мягка и выдерживает очень слабое атмосферное воздействие, а также испещрена трещинами, что затрудняет извлечение крупных плит.
Серпентинитовая порода довольно часто встречается в метаморфическом поясе Новой Англии и Пидмонтского плато, а также в некоторых западных штатах, особенно в Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне.
Офиолит Офикальцит
Это название дается мраморам, которые испещрены прожилками и пятнами серпентина. Они представляют собой смесь зеленого серпентина и белого или почти белого кальцита, магнезита или доломита в различных пропорциях.
Офикальцит встречается в метаморфических породах и вместе с ними и представляет собой нечистый известняк, который подверглся метаморфизму: известь превратилась в мрамор, а примеси — в такие силикаты, как пироксен, амфибол или оливин. Затем эта метаморфическая порода попала в зону грунтовых вод, и силикатные минералы в результате гидратации превратились в серпентин. Таким образом, офикальцит является метаморфической породой, в которой впоследствии произошли вторичные химические изменения. В нем может присутствовать широкий спектр сопутствующих минералов, таких как магнетит, хромит, пироп из группы гранатов, оливин и т. д. Верд-антик — это торговое наименование одного из офиолитов.
Хотя офикальцит не обилен, на него имеется хороший спрос в качестве поделочного камня для внутренних работ, поскольку он хорошо полируется и красив; с другой стороны, он не выдерживает атмосферных воздействий, так как кальцит растворим, а в нем самом имеется множество трещин и разломов, что затрудняет получение крупных плит.
Он встречается в Квебеке (Канада), в Зеленых горах штата Вермонт и в Адирондакских горах.
ГЛАВА V РАЗНЫЕ ПОРДЫ
Существует несколько пород, которые не вписываются ни в одну из трех описанных групп, таких как конкреции, жеоды, метеориты и т. д., и они собраны здесь. Имеется также один тип породы, который на самом деле относится к минералам, но с первого взгляда может быть так не распознан, а именно — материал, заполняющий трещины. Последние иногда называют «жильными породами», но на самом деле они представляют собой массивные отложения одного, двух или более минералов и при обнаружении должны относиться к минералам.
Конкреции
В осадочных породах часто встречаются включения, отличные по своей природе от вмещающей породы. По форме они обычно округлые, нодулярные, сферические, дискоидальные, овальные, уплощенные, вытянутые или кольцеобразные, либо представляют собой комбинации вышеперечисленного, образуя зачастую причудливые и фантастические формы. По размеру они варьируют от доли дюйма до нескольких футов в поперечнике. При расколе они могут обнаруживать ядро, вокруг которого сформировались более или менее концентрические слои, либо ни ядро, ни концентрическая структура могут быть не видны. Слоистая структура вмещающей породы в некоторых случаях продолжается прямо сквозь нодулярную массу. Эти структуры называются конкрециями, и их образование во всех случаях по меньшей мере обусловлено сходными реакциями.
В целом конкреции отличаются по составу от вмещающей породы, но обычно состоят из какого-либо из ее компонентов-примесей: извести в глинах или кремнезема в известняках, оксида железа в песчанике и т. д. По-видимому, они возникли в результате растворения второстепенного минерала с последующим его осаждением вокруг какого-либо центра или ядра. Во многих случаях ядро имеет органическое происхождение, например лист, раковина, кость и т. д., так что при расколе конкреции в ее центре будет обнаружен идеальный отпечаток листа, раковина моллюска или кость высшего животного, а иногда и целый скелет. Опять же, ядро может быть неорганическим, как песчинка; в других же случаях ядро обнаружить не удается, хотя вначале оно, вероятно, существовало. Произошедшее чем-то напоминает случай с сопутствующими минералами в магматических и метаморфических породах. Был отложен слой осадка, включавший в себя тут и там нечто чужеродное для основного потока породы. Позже, когда сквозь эту породу просачивается вода, пропитанная, например, известью, она доходит до точки, где разлагается лист. Продукты разложения листа отличаются от того, что уже присутствует в растворе, и могут осаждать часть извести в этой окрестности. До тех пор пока продолжается разложение листа, осаждение в этой области будет продолжаться и увеличивать размер конкреции. Подобного рода действие объясняет многие конкреции, особенно те, которые связаны с органическими остатками. В некоторых других случаях, где нет ядра, как, например, кремень в мелу, произошло следующее: небольшие количества кремнезема в извести растворились, а затем вокруг некоторого центра происходило постоянное добавление все большего количества некристаллического кремнезема, пока не накопилась масса кремня. Может существовать значительное разнообразие способов объяснения различных конкреций, но во всех случаях растворы одного минерала вступали в контакт с растворами иного рода, что приводило к осаждению вокруг центра.
Глиняные конкреции Табл. 68
Из всех конкреций эти, пожалуй, наиболее распространены; они встречаются в глинах всех типов и во многих регионах. Они состоят из извести, осажденной вокруг какого-либо ядра из постороннего вещества. Формы сильно варьируют — обычно это диски, уплощенные овалы или даже кольца, однако практически во всех случаях уплощенные. Это указывает на то, что вода двигалась сквозь глину в одних слоях свободнее, чем в других. Часто глиняные конкреции встречаются настолько обильно, что две или более из них срослись, образуя фантастические формы, иногда напоминающие животных и всевозможные воображаемые, но не имеющие отношения к делу объекты. По мере роста глиняных конкреций глина не оттеснялась в стороны, а включалась внутрь конкреции; так что при растворении конкреции в кислоте она выделяет не только известь, ради которой она существует, но и большое количество глины.
Глиняные конкреции встречаются в глинах практически повсеместно, обычно залегая в определенных пластах и отсутствуя в других.
Известковые конкреции
Они встречаются в основном в глинистых сланцах с высоким содержанием глины в качестве примесей и характерны для более древних геологических формаций, особенно древних морских дна. В качестве ядра у них нередко выступает какая-либо раковина, рыбья кость или лист, которые при расколе конкреции обнаруживают прекрасно сохранившуюся часть животного или растения, захороненного миллионы лет назад. Известковая конкреция тесно связана с глиняной конкрецией и по сути представляет собой глиняную конкрецию, которая была погребена так долго, что окружающая матрица превратилась в глинистый сланец, а не осталась глиной.
Одно из самых известных мест нахождения этих известковых конкреций — Мейзон-Крик в штате Ильиной, где тысячи таких конкреций были собраны и расколоты для изучения заключенных в них органических остатков. Наиболее распространенными находками являются листья папоротников, подобные изображенному на таблице 68. Но примерно в одном случае из тысячи они заключают в себе паука или насекомое, а в одном случае из десяти тысяч — скелет земноводного, что представляет особый интерес, поскольку здесь были найдены остатки самых первых наземных животных. Эти остатки были заключены в данные конкреции в каменноугольный период, вероятно, 50 000 000 лет назад, и после столь долгого интервала все твердые части сохранились столь же хорошо, как и сразу после заключения в конкрецию. Известковые конкреции варьируют по размеру от менее чем дюйма до нескольких футов в поперечнике. Они не ограничиваются глинистыми сланцами, а иногда встречаются и в песчаниках, причем и в этом случае обычно имеют в качестве ядра либо раковину, либо кость или кости какого-либо животного.
Их можно обнаружить повсеместно в известняковом поясе, от Аппалачских гор до Скалистых гор, в Большом Бассейне или на Тихоокеанском побережье. Их часто принимают за черепах и другие объекты. Во многих случаях, когда сообщается о головах или телах животных, «окаменевших со всей плотью», речь идет об одной из таких конкреций, которая имеет форму, достаточно похожую на описываемую часть тела, чтобы воображение достроило остальное.
Септаририи Табл. 69
Септаририи — это известковые конкреции, которые после своего формирования усохли и развили серию трещин, проходящих через них в самых разных направлениях; впоследствии эти трещины были заполнены различными минералами, такими как кальцит, доломит и сидерит. Они образуют серию прожилках, пересекающих конкрецию в виде некоего подобия сети. Септаририи в основном имеют значительные размеры: от шести дюймов до нескольких футов в поперечнике. Они характерны для глинистых сланцев древних морских дна, особенно девонского возраста в Нью-Йорке и Пенсильвании, а также мелового возраста в Вайоминге, Монтане и Дакоте.
Кремнистые конкреции
Кремнезем в известняках часто сегрегируется в нодулярные массы разного размера, образуя конкреции кремня. Такие массы росли в известняке и в процессе роста либо оттесняли, либо растворяли соседний известняк, так что кремниевый желвак представляет собой чистый кремнезем. Они особенно характерны для меловых пластов и древних известняков, образовавшихся на дне моря, таких как гельдербергский известняк в Нью-Йорке, Пенсильвании, Огайо и др. Если сделать тонкие шлифы этих кремней и изучить их под микроскопом, все еще можно распознать множество остатков раковин растений и животных. Ядро находят редко, но в некоторых случаях в желваке имеется окаменелость, вокруг которой несомненно сформировалась конкреция. Спикулы губок, раковины диатомей и радиолярий, по-видимому, внесли наибольший вклад в материал, из которого формируются кремнистые конкреции. В дополнение к кремнезему в этих желваках часто заключены роговые челюсти различных морских червей и множество шиповатых шариков, родство которых до сих пор неизвестно.
Конкреции песчаника
Существует два типа конкреций песчаника: во-первых, сцементированные известью, и во-вторых, сцементированные оксидом железа. Конкреции, скрепленные известью, особенно характерны для песчаников, отложенных в виде речных отложений — либо в руслах, либо на поймах, а также песчаных отложений эолового происхождения. В этих случаях будет обнаружено, что конкреции формировались главным образом вокруг какого-либо органического ядра, чаще всего вокруг кости или группы костей какого-то древнего животного. В нашей стране они в основном встречаются в засушливых и полузасушливых районах Запада, где современная ветровая эрозия обнажает более твердые части утесов и т. д.
Второй тип конкреций песчаника — это тот, в котором цементом чаще всего выступает лимонит, реже — гематит. Эти конкреции менее плотные, чем известковые, и в некоторых случаях лимонит осаждается только на некотором расстоянии от ядра, что привело к образованию полой оболочки, заполненной рыхлым песком. Это особенно характерно для определенных конкреций, обнаруженных в гравии или крупнозернистом песке в районе Мидлтауна (шт. Делавэр).
Оолиты
В крупных водоемах, таких как море и некоторые крупные озера, мы находим конкреции, которые образовались или все еще формируются вокруг крошечных песчинок, перемещаемых волнами и течениями. В таких случаях образуются не только огромные массы конкреций, но у них очень четко выражена концентрическая слоистость, которая показывает, что они увеличивались в размерах — иногда быстрее, а иногда медленнее. Там, где образовались огромные массы таких конкреций, получающаяся порода выглядит как огромная масса мелких яиц, откуда и произошло название «оолит». Цементом может служить любое из нескольких веществ, но известь, кремнезем и гематит, пожалуй, наиболее распространены. Тут и там встречаются большие или меньшие массы этого оолита. В некоторых случаях создается впечатление, что материал осаждался в результате жизнедеятельности бактерий. Таково, например, вероятно, происхождение клинтонской железной руды — пласта оолитового гематита, простирающегося от штата Нью-Йорк по всей длине Аппалачских гор до Алабамы.
Пизолит Табл. 69
Когда конкреции, сформированные точно так же, как и в случае оолита, имеют размер больше горошины, такая порода известна как пизолит.
Другие конкреции
Хотя они встречаются реже, конкреции могут образовываться и из других веществ. Упоминался гематит: когда конкреции состоят из этого материала, они либо были осаждены бактериями, либо сформировались как лимонит, а кристаллизационная вода последнего минерала была удалена.
Марганцевые конкреции обнаруживаются на дне океана на максимальных глубинах и поднимаются на поверхность с помощью дноуглубительных работ.
Жеоды
Жеоды — это нодули, которые при раскалывании оказываются полыми, а их полость выстлана одним или несколькими минералами. Они представляют собой особый случай минералов в пещере. В первую очередь во вмещающей породе (обычно состоящей из песка или глины) существовала полость. Вода, просачиваясь сквозь вмещающую породу, насыщалась одним или несколькими минералами, а затем, попадая в полость, отлагала минералы либо в виде кристаллов, либо в виде некристаллической массы, выстилающей полость. Таким образом, внутренняя часть часто представляет собой красивый друзовый агрегат торчащих кристаллов либо может состоять просто из слоя за слоем халцедона любого цвета. Прежде чем этот процесс зашел так далеко, чтобы полностью заполнить полость, эрозия выбила эту массу, и она была обнаружена. Жеоду обычно узнают по тому факту, что она слишком легка для сплошной породы, после чего ее можно аккуратно расколоть. Они характерны для определенных формаций, так что, случайно разбив первую из них, другие можно аккуратно вскрыть, чтобы продемонстрировать красоту внутренней части. Жеода, проиллюстрированная на таблице 70, выстлана кристаллами кварца, но неподалеку были найдены многие другие, некоторые из которых имели в качестве выстилки халцедон, а некоторые — яшму. Такие кристаллоносные нодули обычно называют жеодами до тех пор, пока они залегают в более мягкой матрице, так что их легко извлечь, и пока они не достигнут размера трех-четырех футов в поперечнике.