Занимательная минералогия - Александр Евгеньевич Ферсман

Ученые лишь догадываются о тех породах и минералах, которые встречаются, скажем, на Луне, по падающим на Землю камням; знают минералы мелких космических тел, может быть, комет, но всё это только отрывки знания.

Минералогия Луны, планет, комет и звезд – это еще огромная область будущего, и перед нами стоит задача узнать минералогию глубин Земли и сравнить между собой минералы вселенной…

Вы видите, что наше путешествие к центру Земли увлекло нас к далеким мирам неба, и мы – минералоги земной коры – не в полете фантазии, а в глубоком научном анализе пытаемся проникнуть нашими глазами во всю вселенную. Мы начинаем понемногу понимать весь мир, и нам сейчас кажется, что вся вселенная со всеми своими кометами, звездами, туманностями и планетами построена довольно однообразно. Одни и те же вещества составляют ее основу, двенадцать-пятнадцать химических элементов как бы оказываются главными, а среди них первое место занимают металлы: железо, кремний, магний – и газы: водород, кислород и гелий. Наша Земля лишь кусочек этой вселенной, и ее законы – законы всего мироздания.

Кристалл и его свойства

Чтобы понять, что такое кристалл, мало любоваться красивыми кристаллами кварца и топаза в Минералогическом музее, мало восхищаться зимой звездочками снега на темном фоне нашего рукава, мало наблюдать в сахарном песке сверкающие, как алмаз, маленькие кристаллы сахара – надо самому растить кристаллы, изучать их жизнь.

Давайте займемся этим! Купим в аптеке двести граммов квасцов (простых, белых) и медного купороса, купим два плоских стеклянных стакана – кристаллизатора – и будем заниматься кристаллизацией. Растворим сначала в стакане простой горячей водой соль квасцов, но так, чтобы вода не могла всего растворить, а чтобы на дне еще оставалась соль. Потом охладим воду и заметим, что количество осадка немного увеличилось. Часа через два осторожно сольем наш раствор в кристаллизатор, поставим его на окно и покроем аккуратно бумажкой. То же самое проделаем и с медным купоросом и получим второй раствор – ярко-синий – в другом кристаллизаторе.

На следующее утро мы увидим, что на дне обоих стаканов выпал осадок маленьких кристалликов; одни очень маленькие, другие побольше. Осторожно сольем наши растворы в стаканы, а сами выберем щипчиками наиболее крупные и аккуратные кристаллики, пять-шесть штук, вытрем их мягкой промокательной бумагой. Теперь очистим от мелкого сверкающего осадка оба кристаллизатора, хорошенько вымоем их и вновь вольем в них наши растворы, а потом осторожно щипчиками положим на дно отобранные кристаллики так, чтобы они не касались друг друга. Мы могли бы сделать еще иначе: накануне опустить в раствор ниточку, которая покрылась бы кристалликами; мы могли бы оставить из них только один или два, а затем ниточку снова опустить в наш кристаллизатор так, как это изображено на рисунке.

Через день утром, приподняв бумажку, мы увидим, что кристаллики немного выросли; мы осторожно их повернем на другой бок и снова оставим на день. Так день изо дня они будут расти и увеличиваться. Правда, иногда мы заметим, что вокруг них снова осели маленькие сверкающие кристаллики. Тогда надо почистить стакан, вынуть наших питомцев, всё хорошо промыть, вытереть и снова, налив всё тот же раствор, осторожно положить кристаллики. Так будут расти на наших глазах кристаллы, и мы можем каждый день следить за их ростом и на тысячу ладов менять эти опыты и изучать целый мир явлений кристаллизации.

Кристаллизатор с растущими кристаллами. Один из них подвешен на ниточке

Природные кристаллы разных минералов: корунда, берилла, везувиана, граната, топаза, лейцита

Прежде всего мы подметим, что все кристаллы в одном и том же кристаллизаторе совершенно одинаковы, но вместе с тем кристаллы квасцов совсем не похожи на кристаллы медного купороса.

Мы можем сделать несколько опытов: положим кристаллы чистых белых квасцов в наш кристаллизатор с купоросом. Никакого толку из этого не выйдет: кристаллики или растворятся, или покроются в беспорядке мелкими синими блесточками. Но сделаем опыт иначе: купим в той же аптеке хромовых (красно-фиолетовых) квасцов и по всем правилам нашего искусства будем их кристаллизовать в отдельном кристаллизаторе. Потом опустим в него наши белые кристаллы квасцов, а красные квасцы поместим в белый раствор; получится интересная картина: красно-фиолетовые кристаллы будут продолжать расти и обрастать белым, а белые – наоборот. Можно даже получить полосатые (зонарно окрашенные) кристаллики, поочередно перемещая их.

Можно сделать еще так: прибавить к раствору белых квасцов буры и начать кристаллизацию; кристаллы наших квасцов будут расти, но они будут не совсем похожи на первые.

Мы подметим в них кроме восьми сверкающих граней-плоскостей еще шесть неправильных. Можно прибавлять другие примеси, и наши кристаллики будут каждый раз изменяться в своем внешнем облике.

Обломаем теперь уголок кристалла и положим его в раствор – уголок скоро зарастет, и сам кристалл себя вылечит.

Обломаем у него все углы, обточим ребра, скатаем наш кристаллик в шар и снова опустим в раствор – медленно, но постепенно он зарастет, и в этом случае из него опять-таки вырастет большой кристалл.

Опытный кристаллограф на тысячу разных ладов может менять свои опыты, и каждый раз он будет убеждаться, что целый ряд законов, очень строгих и очень постоянных, управляет миром кристаллов.

На особых точных приборах, называемых гониометрами, он производит измерение таких кристаллов и очень скоро убеждается, что у них, например, величина углов весьма постоянна и что у кристалла квасцов угол его пирамидки, где бы и когда бы мы его ни измеряли, равен очень точно определенному числу градусов: 54 градуса 44 минуты и 8 секунд.

Кристаллограф готовит из кристаллов тонкие пластинки (шлифы) толщиною в сотые доли миллиметра и пропускает через них луч света. В большинстве кристаллов этот луч превращается в два луча с совершенно особыми свойствами. Кристаллограф видит замечательное разнообразие свойств и признаков: один и тот же кристалл в разных своих частях обладает разной твердостью; в одних направлениях он пропускает электричество, в других – нет.

Целый новый мир открывается перед исследователем кристаллов, и постепенно выясняется, что построенное по строгим законам вещество наполняет весь мир.

Ученый любуется не только большими розовыми кристаллами полевых шпатов в гранитах наших набережных – он видит их в микроскопе, когда изучает тонкие пластинки наших известняков или песчаников. Он их подмечает в еще более тонких приборах – рентгеновских аппаратах.

В самой простой глине или в саже дымовых труб и почти