Общая более высокая плотность решетки жадеита ведет за собой очень большие физико-химические последствия. Оказывается, что при относительно малых давлениях, как те, которые господствуют на дневной поверхности, устойчив натриевый полевой шпат — альбит, а при больших давлениях, господствующих в недрах земных глубин, устойчив жадеит.
В прошлом веке об этом только догадывались, сопоставляя химические составы двух горных пород базальта — лавы многих вулканов — горной породы, очень широко распространенной на дневной поверхности и встречающейся иногда среди самых глубинных горных пород, и очень редкой горной породы — эклогита. Химический состав этих пород практически одинаков, но минеральный состав различен. Базальт слагается главным образом из известково-натриевого полевого шпата и пироксена, но не жадеитового, а нормального известково-магниевого, а эклогит полевого шпата не содержит совсем, его слагают только жадеитовый пироксен и гранат, иногда к ним присоединяется кварц. Предполагалось, что алюминий и натрий (и отчасти кальций) из разрушающегося при больших давлениях плагиоклаза входили в жадеит, а железо, магний и оставшийся кальций переходили в гранат; в оба минерала обязательно входит кремнезем, и только его остатки, если таковые сохраняются на месте, выпадают в виде кварца. Имея анализы эклогита и базальта, с помощью арифметики можно показать большую вероятность такого перехода. При этом из-за значительно большей плотности минералов эклогита происходит очень большой (в несколько процентов) выигрыш объема. Эклогит значительно компактнее, чем базальт с тем же количеством вещества.
Долгое время это было только догадкой, но в 60-х годах нынешнего столетия, когда техника позволила создать давления в первые десятки тысяч атмосфер и одновременно поднять температуру испытуемого образца до тех температур, когда уже может идти перестройка кристаллической решетки, а это обычно четыре-пять и более сотен градусов Цельсия, удалось показать полную реальность перехода альбит — жадеит.
Мне с моими друзьями геологами и физиками неоднократно приходилось проводить подобные эксперименты. Особенно запомнился мне один. Для эксперимента взяли мы образец полевого шпата из древних жил Карелии. Основу образца составлял калиевый полевой шпат с прекрасной двойниковой решеткой — типичный «микроклин», и в нем были многочисленные мелкие червеобразные вростки альбита. Это обычно в древних полевых шпатах, и такие вростки носят название пертитовых вростков, а весь полевошпатовый кристалл именуется пертитом. Название это было присвоено полевому шпату еще до того, как минералы начали изучать под микроскопом. Итак, кристалл пертита был подвергнут высокой температуре и высокому давлению. Когда удалось посмотреть на этот образец под микроскопом, то оказалось, что кристалл микроклина полностью сохранился, а вместо пертитовых вростков, которые были низкопреломляющими и казались совершенно ровными, видны были высокопреломляющие жадеитовые кристаллы, которые резко выступали на ровном фоне микроклина — под давлением альбит перешел в жадеит.
Первое месторождение жадеита в Советском Союзе открыла геолог В. Н. Москалева на севере озера Балхаш[15]. Сейчас оно стало основным в добыче этого драгоценного камня. Вскоре после того, как было открыто жадеитовое месторождение, происходило совещание геологов в городе Балхаш, примерно в 100–150 км от месторождения. Конечно, на совещании оказалось много геологов, желавших посмотреть жадеит. Вела экскурсии сама В. Н. Москалева. Тогда месторождение еще не было вскрыто, и удалось посмотреть только отполированные солнцем и песком, пронумерованные глыбы жадеита, которые выступали на общем фоне слагающего здесь местность змеевика, и несколько пегматитовых жил, секущих змеевик. В качестве интересного объекта,В. Н. Москалева обратила внимание на залегающий в центре пегматитовой жилы кварцевый блок, который имел совершенно необычный облик. Он весь был пронизан мельчайшими включениями и поэтому только полупрозрачен и однороден, внешне он напоминал кусок льда. Этот кварц под названием «льдистый» кварц начали добывать вместе с жадеитом и применять в различных поделках.
Только через несколько лет мне вновь удалось попасть на жадеитовые месторождения, расположенные к северу от Балхаша. Работы по добыче жадеита здесь шли полным ходом, и можно было хорошо их осмотреть. Жадеит, как это было отчетливо видно в карьерах, явно приурочен к пегматитовым жилам. Однако жилы эти весьма необычны, в них нет отчетливого кварцевого ядра и сложены они в центре совершенно бескварцевой породой, состоящей целиком из одного мелкокристаллического альбита. По этому признаку породу можно назвать альбититом; к краям альбитит постепенно переходит в породу, нацело сложенную мелким кристаллом жадеита — жадеититом. Жадеит, сплошной, серовато-белый и только местами, обычно ближе всего к самому краю жилы, окрашен в зеленый цвет разной яркости. Добывается весь жадеит, но особенно внимательно отбираются зеленые, наиболее ценные разности. Вмещающей породой, как уже ранее отмечалось для всех жадеитоносных жил, является серпентин.
Такое оригинальное строение жилы кого угодно может поставить в тупик. А почему здесь образовался жадеит? Ведь, как мы только что рассмотрели, альбит в условиях высоких давлений должен перейти в жадеит, сам же может существовать только тогда, когда эти давления ниже определенного предела. Здесь же оба минерала встречаются рядом. Не могли же давления быть разными в краях жилы и в ее центре. Вся жила безусловно подвергалась одному и тому же давлению, независимо от того, когда имело место это давление: до отвердевания магмы, давшей начало жиле, или после. Почему же жила имеет такой характер? Об этом пока мы можем только гадать, и, может быть, читателям этой книги посчастливится найти точный ответ.
С моей точки зрения, наиболее вероятно следующее объяснение. Как уже отмечалось, вмещающими породами жил являются серпентиниты — породы, очень богатые магнием и бедные кремнекислотой. Кроме того, эти породы всегда содержат некоторые количества хрома, обычно 1–2 %, но иногда и много больше, и тогда их можно рассматривать как хромовые руды. Видимо, в серпентиниты внедрялись обычные гранитные жилы, содержащие кварц, в некоторых жилах в центре даже образовалось крупное кварцевое ядро (выше отмечался «льдистый» кварц). Однако в большинстве случаев внедрившаяся гранитная магма начала реагировать с серпентином, магний вместе с калием и относительно большим количеством кремния дает слюду. Калий и кремний уходили из расплава на соединение с магнием серпентина, а натрий и алюминий оставались на месте. При этом обеднение магматического расплава кремнием и калием было различным в разных частях жилы; из участков жилы, располагавшихся ближе к контакту, они уходили легче, чем из центральных частей. В результате химический состав кристаллизовавшейся магмы в краях жилы был иной, чем в центре, — в центре оставалось больше кремнекислоты.
Это явление весьма подобно распределению сахара в стакане чая, если вы плохо перемешали чай (магма — жидкость очень вязкая и практически не перемешивается). В этом случае последние порции чая слаще, чем первые. Итак, в жиле создалось химическое различие между краями и центром. Далее к обсуждению надо привлечь давление; оно, видимо, было очень близким к переходу альбит — жадеит + коэсит, но все же ниже того давления, где альбит распадается на жадеит и коэсит, поэтому альбит в тех местах жилы, где ему хватало всех необходимых компонентов, мог кристаллизоваться. Однако в краях, где из-за недостатка кремниевой кислоты должен был бы кристаллизоваться не альбит, а нефелин, менее устойчивый, чем альбит, кристаллизовался уже жадеит. Понятен и зеленый цвет краевых частей жадеита, это те места, где в магме растворился серпентин и содержавшийся в нем хром окрасил кристаллы жадеита в зеленый цвет. Хром исключительно сильный краситель, именно им окрашен изумруд, зеленый гранат (уваровит), и даже получаемое сейчас на фабриках зеленое стекло окрашивают хромом.
Давление, требуемое для образования жадеита, очень велико, более десятка тысяч атмосфер, и это может помочь нам понять природу «льдистого» кварца. Под влиянием такого давления кварц претерпевает перекристаллизацию, которая и создала ему такой равномерный «льдистый» облик.
Конечно, изложенное — одна из возможностей, можно сделать и ряд других предположений. Да и в изложенной схеме много неясностей. Можно, в частности, предположить, что жилы гранита внедрялись на малой глубине, здесь получены химические различия краев и центра (это наблюдалось в природе, есть жилы, где в краях — нефелиновый сиенит — порода, бедная кремнеземом, а в центре — альбит), а потом такая жила опустилась па глубину и бедные кремнеземом части перешли в жадеит.
