Минералы окиси кремния
Из окислов земной коры наиболее распространена окись кремния. Так, широко встречающаяся горная порода гранит, кроме силикатов — минералов соединений окиси кремния, содержит кварц, представляющий собой чистейшую окись кремния. Кварц кристаллизуется из магмы, богатой окисью кремния. В дальнейшем, в процессе выветривания гранитов, силикаты переходят в каолин и другие глинистые минералы, а кварц освобождается и дает осадочные накопления — различные рыхлые пески и песчаники.
Как показал опыт, кварц легко растворяется водой, особенно если в ней есть щелочи и она находится под небольшим давлением. Охлаждаясь, водные растворы окиси кремния выделяют последнюю. При этом образуются или свободные кристаллы кварца, или агрегаты, целиком выполняющие трещину, по которой двигаются растворы. Большинство рудных жил, содержащих медные свинцовоцинковые минералы и золото, сложены в основном кварцем. Рудные минералы в них только относительно редко вкраплены.
Близ дневной поверхности вещество окиси кремния кристаллизуется в форме тонковолокнистых натечных агрегатов, называемых халцедоном. По характеру окраски и форме натеков среди них различают большое количество поделочных разностей. Иногда в толще пород и в трещинах на самой дневной поверхности окись кремния выпадает в виде неокристаллизованного аморфного геля (студня) — опала. Кристаллический кварц из водных растворов способен цементировать различные осадочные породы и замещать их. При этом образуются плотные яшмовые породы.
Если в жиле, выполненной кварцем, остается пустота, то в ней могут выкристаллизоваться прекрасные столбчатые, иногда совершенно прозрачные кварцевые кристаллы — так называемый горный хрусталь. В доисторические времена это был, пожалуй, самый распространенный прозрачный драгоценный камень. Кроме того, кварц может быть окрашен в различные цвета: темно-серый, дымчатый (его часто неправильно называют дымчатым топазом), желтый — цитрин, красновато-фиолетовый — аметист. В пегматитовых жилах встречается и розовый кварц.
Каждый минерал окиси кремния имеет свои условия генезиса, закономерности размещения в природе и особенности использования в ювелирном деле.
Горным хрусталем называются прозрачные кристаллы низкотемпературного кварца (окись кремния SiO2). Оба термина — и кварц, и горный хрусталь — часто используются как синонимы. Удельный вес горного хрусталя как всякого кварца 2,65. Твердость 7. Показатель преломления 1,55. Образует тригональные кристаллы с характерной вертикальной осью, при повороте вокруг которой кристалл полностью повторит сам себя 3 раза. Однако главными гранями кристалла обычно является призма, образующая правильный шестигранник. Если кристалл кварца растет не очень правильно, то форма его может быть различной.
Из современных учебников минералогии
Кристалл (горный хрусталь) образуется действием сильного холода, по крайней мере оный там только находится, где наиболее смерзается зимних снегов. А что он есть лед, сие достоверно, от того греки так его и называли. С востока получаем мы также и сей камень потому, что индийскому кристаллу ни который не предпочитается. Родится также и в Азии; худший около Алабанды и Орози и в соседственных горах, также в Кипре. Но похваляют и тот, который находится в хребтах Альпийских гор в Европе.
Но Судин утверждает, что оный не иначе родится как в местах, лежащих на полдень, что и справедливо, ибо он не находится в водянистых местах, хотя бы страна была бы весьма холодная и хотя бы реки до дна замерзали. Потребно, чтоб сие происходило от небесной влаги и от малого снегу; чего ради он жару не терпит и употребляется только на сосуды для холодных напитков.
...Почему он родится шестисторонний, тому трудна найти причину, тем более что концы неодинаковый вид имеют и гладкость боков столь совершенна, что того никаким искусством произвести не можно.
...Мы достоверно утвердить можем, что он родится в утесах Альпийских и в столь недоступных местах, что большею частью добывают его вися на веревке.
Кай Плиний Секунд. Естественная история ископаемых тел / Пер. В. Севергина. СПб., 1819, с. 115, 117
С горным хрусталем я познакомился очень давно. На Кавказе еще в старом Тифлисе во многих домах можно было увидеть довольно красивые друзы (сростки кристаллов) горного хрусталя. Все они привозились главным образом из поселка Казбек. В этом районе до революции был довольно широко распространен сбор кристаллов кварца. Местные жители выискивали в горах кварцевые жилы с кристаллами, а затем выламывали их. Эти друзы шли на продажу. Большие рынки устраивались около духанов — ресторанов, где останавливались проезжавшие по Военно-Грузинской дороге экипажи. Добыча кварцевых друз вручную — очень тяжелый труд, да и заработок небольшой, но других средств к существованию крестьянина-горца в те времена не было.
Казбекские кристаллы кварца обычно представляли собой хорошо ограненные молочно-белые или совсем прозрачные призмы. Кристаллов толще 1—1,5 см видеть не приходилось, но длина их могла достигать 3—5 см. В 20-е годы я тщательнейшим образом обследовал подножие Казбека и сланцевую Шат-гору, а также горы в ущелье Терека и по его правому притоку Черной Арагве. Оказалось, что кварцевые жилы распространены вообще широко, особенно часто встречались друзы кварца. Правда, хороших образцов мне не попадалось. Впрочем, я их и не очень-то искал: тогда мне кварц казался малоинтересным минералом. Другое дело — альбит. В старой кавказской минералогической литературе указывалось, что в казбекских кварцевых жилах можно обнаружить мелкие кристаллы альбита; причем здесь минерал исключительно чист и почти не содержит кальциевой частицы. (Этот альбит даже был использован при составлении диаграммы, служащей для определения полевых шпатов.)
Если любители камня захотят совершить путешествие в район Казбека, чтобы найти кварц или альбит, то для этого не нужно забираться далеко в горы. Достаточно пройти по правому берегу Черной Арагвы, чтобы встретить осыпи сланца с кварцевыми жилами. В их обломках можно найти пустоты, стенки которых усеяны кварцевыми, а изредка и альбитовыми кристаллами.
Кварцевые жилы с прекрасными кристаллами наблюдаются вдоль всего Главного Кавказского хребта: в Сванетии, Осетии, в верховьях Терека и Ардона, в горных частях Чечено-Ингушетии и Дагестана, и везде они залегают в древнейших глинистых сланцах. Приуроченность кварцевых жил к однотипным сланцам и отсутствие какой-либо связи между кварцевыми жилами и магматическими породами первоначально вызывали у геологов большое недоумение. Но проведенные в дальнейшем исследования позволили установить причину этого. Оказалось, что кварцевые жилы Центрального Кавказа относятся к так называемым альпийским. Образовались они при опускании сланцев в толщу земной коры на довольно большую глубину. За счет минералов глин здесь формировались слюды, при этом в трещины породы выделялось некоторое количество воды (минералы глин богаче водой, чем слюда). Поскольку давление и температура были довольно значительные, вода растворяла вещество вмещающих пород, и в первую очередь окись кремния, которой богаты сланцы. При последующем подъеме и охлаждении эти растворенные вещества выпадали в виде жил, выполненных преимущественно кварцем, но есть и альбит, а также немного хлорита. Именно такой характер образования жил был впервые установлен в Альпах, отсюда и название «альпийские».
Еще в давние времена кварц для поделок и ювелирных украшений европейцы добывали, видимо, из альпийских жил. Но, возможно, часть прозрачных кристаллов собиралась и по рекам, куда такие кристаллы попадали при размыве сланца с жилами кварца. Мне приходилось находить прозрачные галечки кварца на Кавказе в речных отложениях.
В России крупные кристаллы кварца впервые были обнаружены на Урале. Об одном из них рассказывается в книге А. Ушакова (1862): «Кристалл, находящийся в музее Горного института, имеющий в высоту 36, а в ширину 28 дюймов, который весит около 60 пудов, оценен в 285 руб.; этот гигант горный хрусталь находился долгое время в Екатеринбурге, где он заменял тумбу перед одним домом, а потом был доставлен в кабинет его императорского величества, откуда уже передан в 1822 г. в Горный институт».
Рис. 1. Кристаллы кварца (по А. Е. Карякину, 1967)
слева — идеальные: справа — природные
Уральские месторождения похожи на кавказские, однако метаморфизм уральских толщ, вмещающих кварцевые кристаллы, был сильнее кавказских, а значит, растворы, отлагавшие кварц, были более концентрированными и горячими. На Урале встречаются и магматические породы, связанные с кварцевыми жилами, что указывает на большую, чем на Кавказе, высокотемпературность кварцевых жил.
