книги из ГПНТБ / Жилинский, Г. Б. Искусственные минералы

Если мы обратимся к недрам Казахстана — редкост­ ным по комплексу запасов различных видов полезных ископаемых, то увидим следующее.

Наиболее ценным из зеленоцветных драгоценных камней является изумруд — минерал, состоящий из кремния, алюминия и окиси бериллия. А. И. Куприн писал о нем: «Он зелен, чист и нежен, как трава весен­ няя, и когда смотришь на него долго, то светлеет серд­ це». Изумруды встречаются на оловорудных месторож­ дениях Центрального Казахстана и Калбы, но они ред­ ки, размеры кристаллов малы, а качество низкое.

Топаз — прозрачный, бесцветный, винно-желтый, зеленоватый, голубой, розовый минерал с сильным стек­ лянным блеском. Является фторосиликатом алюминия. Его прекрасно ограненные кристаллы используются ювелирами. В нашей республике известно месторож­ дение голубых топазов на Южном Куу (Центральный Казахстан), в значительных количествах они встре­ чаются в рудах Акчатау, Караобы, Майкуля, Шалгии, Нураталды и других месторождений, но, к сожалению, размеры их кристаллов также малы.

Турмалины — сложные по составу минералы (сили­ каты бора и алюминия с различным содержанием желе­ за, магния, кальция и щелочных металлов). А. Е. Ферс­ ман отмечал, что именно «этому камню старые ураль­ ские горщики подарили имя «самоцветы» и долго зна­ ли его только под этим именем, как бы выделяя из обширной семьи «узорчатого камня» этот особо бога­ тый красками камень, насыщенный всеми цветами ра­ дуги».

Разнообразны цвета турмалинов: густо-черные, бу­ рые, желтые, зеленые, синие, розовые, красные, мали­ новые и бесцветные. Благодаря отличному двойному светопреломлению некоторые турмалины используются для изготовления специальных оптических приборов

10

редкометальных месторождениях Казахстана. Флюо­ рит часто бывает окрашен в голубой, фиолетовый, зеленый и желтый цвета. Окрашенные его разности иногда используются в ювелирном деле как полудра­ гоценные камни. Флюорит обладает интересным свой­ ством — флюоресценцией. Если кусочек минерала поместить в темную комнату, то можно увидеть яркое «лунное» свечение, исходящее от этого камня. Жилы с крупными кристаллами оптического флюорита найдены на месторождениях Казахстана.

Исландский шпат — совершенно прозрачные кри­ сталлы кальцита, которым сложены все известняки — те самые, что обжигаются на известь. Характеризуется тем, что удваивает рассматриваемый через него ри­ сунок. Известен в месторождениях Северного Прибал­ хашья.

Слюды (группа сложных по составу минералов: алюмосиликатов щелочей, магния и железа) — ценный электроизоляционный материал. Белая слюда, или мусковит в древней Руси применялась для застекления окон. Иностранцы, впервые увидевшие такие окна в древней Москве, назвали эту слюду «мусковитом». В Казахстане известны многочисленные месторожде­ ния, где в небольших количествах встречается муско­ вит. Однако он низкого качества. Таковы проявления ельчатого мусковита в Тарбагатае, Калбе и Мугоджарах.

Но уже обнаружен и высококачественный крупно­ пластинчатый мусковит в Кокчетавской области, Мугоджарах.

Месторождение темных слюд, одной из разновидно­ стей которых является флогопит, открыто опять-таки в Кокчетавской области.

Малахит (водная углекислая соль меди) как краси­ вый декоративный камень был известен еще в древно­

12

сти. Наряду с лучшими драгоценными камнями он употреблялся для изготовления бус, серег, вставок для колец, шкатулок. Вспомните «Малахитовую шкатул­ ку» П. В. Бажова. В природных условиях в наше время малахит встречается крайне редко. Минерал называется вымирающим. Это связано с тем, что он образуется в результате выветривания первичных минералов на медных месторождениях под воздействием поверхност­ ных вод и воздуха, содержащих углекислоту. Посколь­ ку большинство медных месторождений в наш высоко­ развитый технический век уже отработано на сотни метров, то и запасы малахита во всем мире практиче­ ски исчерпаны. Они могут пополниться, если будут открыты новые медные месторождения вблизи поверх­ ности земли.

В Казахстане малахит когда-то встречался в боль­ шом количестве на поверхности месторождений Джез­ казгана и Коунрада. В виде маленьких натечных почковидных образований его находят и сейчас на мно­ гих неразрабатываемых рудопроявлениях меди в Цент­ ральном Казахстане, Чингизе, Рудном Алтае, Мугоджарах. Минерал этот ценится ювелирами.

Аширит — силикат меди изумрудно-зеленого цвета совершенной огранки. Он известен с 1780 года как «медный изумруд». Однако как самоцвет обладает не­ достаточной твердостью. Это очень редкий минерал и нигде, кроме Казахстана, в СССР не встречен. В респуб­ лике он найден на месторождении Алтынтобе, вблизи Караганды. Используется как редкий драгоценный ка­ мень, неотличимый иной раз от изумруда.

В легенде о происхождении названия этого минера­ ла говорится, что когда-то предприимчивый аксакал по имени Ашир первым догадался собирать «изумруд» и продавать его на рынке города Омска. Скоро молва о новом минерале разнеслась по всей России. Заинтересо-

13

вались им и геологи. Они-то и назвали минерал по име­ ни аксакала — аширитом.

Как видим, несмотря на большой перечень мине­ ральных образований, встречаемых в Казахстане, запа­ сы их крайне ограничены. А в них остро нуждается народное хозяйство нашей страны и в дальнейшем эта потребность будет возрастать.

А. Е. Ферсман писал, что надо перестать смотреть на драгоценный камень как на элемент богатства, праздной роскоши, тщеславного самоукрашения. В этой роли он долго выступал в истории человечества, допол­ няя роль золота и серебра. Его подлинное значение в материальной культуре народов измеряется не денеж­ ной ценностью, а замечательными свойствами и тем практическим значением, которое заставило еще на за­ ре человеческой культуры смотреть на самоцветы как на воплощение полезного и прекрасного в природе.

ДОЛГИЙ ПУТЬ ПОЗНАНИЯ

Находясь среди природы, человек не мог не исполь­ зовать окружающие его минеральные богатства. Ка­ менный век, бронзовый век, железный век, век алюми­ ния и титана, атомный век — вот вехи освоения чело­ веком природных богатств. Это путь от каменных нако­ нечников для стрел, копий и топоров до современных воздушных лайнеров, космических аппаратов и атом­ ных реакторов.

Изучение минеральных образований земли тесно связано с развитием минерально-сырьевой базы об­ щества.

14

Гениальный русский ученый М. В. Ломоносов учил : «Металлы и минералы сами во двор не придут, требуют глаз и рук к своему прииску... Пойдем же нынче по своему отечеству... Дорога будет не скучна, в которой, хотя и не везде, сокровища нас встречать станут, одна­ ко везде мы увидим минералы, в обществе потребные, которых промыслы могут принести нам не последнюю прибыль...».

Впоследствии необходимость расширения уже на­ метившейся базы для постоянно развивающейся метал­ лургии черных, цветных и редких металлов, источни­ ков топлива и строительных материалов вызвала появление различных методов изучения горных пород, слагающих земную кору. Изучение их происхождения (петрографические исследования) способствовало по­ знанию природы возникновения изверженных, вулка­ нических и осадочных пород. Были получены данные об условиях образования и особенностях распределения в недрах определенных видов минерального сырья. В частности, это относится к месторождениям цветных, черных, благородных и редких металлов и драгоцен­ ных минералов. Установлено, что последние обычно являются незначительными примесями (второстепен­ ными редкими минералами) в изверженных породах и связанных с ними по происхождению жилах кварца, кальцита, других минералов, образовавшихся в глу­ бинных и приповерхностных горизонтах земли. Это позволило уточнить условия образования большинства минералов и привело к открытию новых месторожде­ ний редких кристаллических минералов.

Но нужны были все новые и новые кладовые земных богатств, необходимые для современных от­ раслей народного хозяйства, развивающейся новейшей техники. Тогда ученые обратили внимание на то, что все минералы являются продуктами естественных

15

химических процессов, происходящих в недрах земли, так называемых геохимических процессов. Их изучает геохимия — наука о поведении химических элементов

иих атомов в природных условиях, то есть она рас­ сматривает закономерности распределения различных элементов и условия образования минералов. Геохи­ мия — наука молодая. Ее основоположниками в нашей стране явились выдающиеся ученые В. И. Вернадский

иА. Е. Ферсман. Вот что писал А. Е. Ферсман в одной из последних своих работ: «Более ста лет тому назад было сказано слово «Геохимия», но настоящая гео­ химическая наука родилась лишь в последние 30 лет, в годы новых бурных исследований; и на этом пути особую роль играла и играет сейчас советская наука, которая смело идет вперед, развивая новые отрасли знания и в своих достижениях и устремлениях сочетая теорию с практикой».

За 40—50 лет развития геохимия превратилась в основополагающую геологическую науку, примене­ ние которой в повседневной практике геологических изысканий вызвало значительный прогресс в познании условий образования рудных скоплений (рудопроявлений) полезных ископаемых. Это способствовало по­ вышению надежности геолого-поисковых, геолого­ разведочных работ и привело к открытию многих про­ мышленных месторождений различных видов мине­ рального сырья. С помощью геохимических методов поисков успешно выявляются «слепые» (не выходящие на дневную поверхность) рудные залежи и месторож­ дения, глубоко погребенные под рыхлыми и твердыми образованиями. О самих же геохимических процессах, в результате которых образовался тот или иной мине­ рал, можно судить по косвенным признакам: ореолам рассеивания в коренных породах различных химиче­ ских элементов, но, к сожалению, они не однозначны

16

и зачастую понимаются по-разному. Чтобы находить новые месторождения, геологам уже нельзя полагаться на опыт, интуицию и данные геохимической науки. Настало время точно знать, в каких физико-химиче­ ских и термодинамических условиях образуются место­ рождения. Так определились задачи эксперименталь­ ной минералогии — науки еще более молодой, чем геохимия, но уже завоевавшей прочные позиции.

Анализируя современное состояние науки, ученые приходят к единому мнению, что традиционными методами в естествознании, в том числе и его важной области — геологии, уже невозможно добиться суще­ ственного прогресса, соизмеримого с масштабами и темпами научно-технической революции. Вот почему так резко повысился интерес геологов к новым методам исследования, базирующимся на современных техни­ ческих достижениях радиоэлектроники, кибернетики, ядерной физики, физики твердого тела, механики, вычислительной техники, космонавтики и других отра­ слей знаний. Все это определило развитие новых методов познания геологических процессов, когда-то происходивших в недрах земли.

КЛЮЧ ОТ ПРИРОДНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Эксперимент — это научно поставленный опыт, на­ блюдение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явлений и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Марксистская философия считает, что экспе­ римент, как и производственная деятельность, состав­ ляет важную сторону практики — основы познания

17

и критерия истинности результатов познания. Экспери­ ментальное изучение имеет огромное преимущество перед простым наблюдением, о чем великий физиолог И. П. Павлов говорил: «Наблюдение собирает то, что предлагает природа, опыт же берет от природы то, что он хочет».

Эксперимент дает возможность исследователю ак­ тивно вмешиваться в ход изучаемых процессов. Обычно к опыту прибегают для проверки какой-либо гипотезы, которую он может либо подтвердить, либо опровергнуть. Но в том и другом случаях эксперимент ведет к разви­ тию знаний. Если он подтверждает гипотезу, то укрепляется, а иногда и обогащается новым содержа­ нием ; если опровергает ее — дает материал для новых теоретических построений, более глубоких, на основе которых будут поставлены новые эксперименты.

Для примера возьмем такое явление природы, как залив Кара-Богаз-Гол на Каспийском море. Это уни­ кальное комплексное месторождение солей, продолжа­ ющее формироваться еще и в настоящее время. Полу­ чение нужных стране мирабилита, сульфата натрия, глауберовой соли было предоставлено здесь неуправ­ ляемым силам природы. Многие годы на производстве сказывалось годовое изменение солевого режима зали­ ва и концентрации рассолов морской воды.

Но вот был поставлен эксперимент. Люди сумели воссоздать условия, в которых получается этот минерал: кристаллизаторы воспроизводят кара-богаз- скую зиму, когда из рассолов выпадают кристаллы соли, а жаркие печи — условия пустынного лета, когда происходит основное выделение нужного вида полезно­ го ископаемого. Природа была «смоделирована» без ее капризов и стала подвластна человеку.

Обратимся еще к одному примеру. Рассмотрим пе­

18

ренос металлов гидротермальными газово-жидкими растворами. Долгое время считалось, что гидротермаль­ ные — это истинные, то есть молекулярные растворы. Однако исходя из незначительности возможного насы­ щения таких растворов металлическими элементами, вытекало, что в процессе рудоотложения должны были участвовать целые моря и океаны гидротерм. Такого количества воды в недрах земли нет. Эксперименты по гидротермальному минералообразованию истинных растворов показали, что в этих системах на определен­ ной стадии процесса наблюдаются явления полимери­ зации h комплексообразования и что процесс этот мо­ жет быть замкнутым на протяжении длительного вре­ мени. Была доказана возможность переноса растворами во много раз большего количества металлов и ограни­ ченное участие в гидротермальном минералообразовании воды. Кроме того, изменилось представление о процессе минералообразования: на первом месте ока­ зались не свойства химического родства, а электричес­ кие и магнитные свойства заряженных частиц (ми­ целл).

Сложность эксперимента в геологии состоит в том, что ему свойственны определенные черты ограничен­ ности, присущие научной абстракции. При подготовке эксперимента геологу-исследователю приходится неиз­ бежно прибегать к абстрактному мышлению, то есть отвлекаться от многообразия реальной действительнос­ ти и из огромной совокупности свойств и явлений, на­ блюдаемых в природе, выделять те, которые наиболь­ шим образом влияют на решение поставленных задач.

Каждое месторождение полезного ископаемого — редкостное явление природы. Современные методы исследований и накопленный опыт изучения недр по­ казывают, что для определенных видов и типов горных пород характерны вполне определенные рудопроявле­

19