Волшебство и минералы

– Так нашли Курскую аномалию? – догадалась Таня.

– Да, совершенно верно. Ещё в 18 веке заметили, что магнитная стрелка плохо, неправильно себя ведёт около города Курск. Было высказано предположение, что такое поведение связано с залежами железной руды. Но геологи отрицали такую возможность: ведь там равнина, древние архейские горные породы, а руды, как правило, добывают в горах… Огромный вклад в исследование Курской магнитной аномалии внёс профессор Московского университета Эрнест Егорович Лейст. Он был уверен, что в этом месте – сказочные запасы железа, но после того, как пробурили скважину глубиной 200 метров и ничего не нашли, все от него отвернулись. А он продолжал исследования на свой страх и риск… К сожалению, железную руду там обнаружили лишь в 20 веке, уже после смерти учёного. Если бы Лейст сделал в своё время скважину на несколько метров поглубже, слава открытия самого большого месторождения железа по праву принадлежала бы ему, – старушка вытерла глаза ленточкой от бескозырки. – Там сейчас добывают руду открытым способом. Но не так, как в древности – лопатой и киркой. Огромными бульдозерами счищают почву с травой и деревьями и верхний слой осадочных пород, затем огромные экскаваторы зачерпывают руду ковшами и нагружают могучие карьерные самосвалы грузоподъёмностью тонн в двести… Так из месторождения получается огромная яма – карьер. И не только на равнине, как около Курска. На Урале была целая гора Магнитная, так её уже всю срыли и вместо горы там теперь впадина… В таких карьерах скапливается дождевая вода и вода из родников и получаются прекрасные места для купания. Но вернёмся к магнитам, точнее, поговорим о вулканах.

10. Дрейф материков

– Во время извержения вулканов изливается огненная лава. Она содержит, кроме всего прочего, железо и другие вещества, имеющие магнитные свойства. Пока лава горячая и жидкая, она намагничивается магнитным полем Земли, как будто множество стрелок компаса внутри неё дружно поворачиваются в направлении на север. Потом лава застывает и «запоминает» это направление. Эти замершие в камне компасные стрелки приоткрыли древние тайны Земли. Они подкрепили теорию немецкого геолога А́льфреда Ве́генера о дрейфе материков.

– А что значит «дрейфь»? – спросил Ваня.

– Не «дрейфь», а дрейф, – поправила его старушка. – Это означает медленное движение под действием каких-нибудь внешних сил. Ветра, например, или течения…

– А почему же говорят «не дрейфь»? – удивился мальчик. – «Не двигайся», что ли?

– «Не дрейфь» – это разговорное выражение, означает оно «не трусь» и к дрейфу материков не имеет никакого отношения, – отрезала старушка.

Большая карта полушарий сменила на столе глобус.

– Альфред Вегенер высказал предположение о медленном движении материков по поверхности Земли. В пользу его теории говорило удивительное сходство береговых линий Южной Америки и Африки. Смотрите: как будто два куска мозаики раздвинули и получилась южная часть Атлантического океана. Кроме сходства берегов за Вегенера говорило и внутреннее строение материков, и одинаковые следы оледенения, и сходство древних животных и растений. Он сделал предположение, что нынешние материки когда-то образовывали один гигантский кусок суши – Пангею. Этот гигант раскололся на части-материки, которые расползлись в разные стороны и заняли свои сегодняшние места. Но Вегенер не сумел объяснить, какие такие могучие силы могли двигать материки, и его теория была отвергнута. Только через полвека новые открытия заставили к ней вернуться.

Старушка поправила на голове панамку.

– Положение застывших в древних камнях магнитных стрелок показало, что магнитные полюса Земли медленно смещаются. Учёные даже вычертили линию, по которой двигались полюса в прошлом. Но выяснилась удивительная вещь: данные, полученные на разных материках, дали различные линии движения полюсов. Но ведь Северный полюс у Земли, как и у любого магнита, ровно один! Он не мог двигаться по нескольким направлениям сразу! Совместить все линии можно, только если предположить, что в давние времена материки занимали другое положение! И вот учёные стали пробовать передвинуть куски суши так, чтобы совпали линии движения полюсов, полученные по горным породам Африки, Америки, Австралии… Как будто они снова стали детьми и складывали кусочки гигантской мозаики. Конечно, кроме магнитных данных было привлечено ещё множество соображений. Получилась удивительная картина. Ещё не забыли про палеозой?

– Нет-нет! – воскликнула Таня. – Я помню: средний палец – палеозой, безымянный – мезозой и мизинчик – кайнозой!

– Я тоже помню! – насупился Ваня.

– Молодцы, – одобрительно кивнула старушка. – В конце палеозоя и начале мезозоя вся земная суша была одним материком. Его-то и назвали Пангея, что в переводе с греческого означает «вся земля». Затем Пангея раскололась на два материка. Северный назвали Лавразией, а южный – Гондваной.

– А, Гондвана! Которую порвали кимберлитовые трубки с алмазами! – воскликнул Ваня.

– Ах, какие памятливые детки! – умилилась старушка. – В Гондване были части, которые потом раздвинулись и образовали Южную Америку, Африку, Австралию и Антарктиду. Кроме того, один треугольный кусочек Гондваны, отколовшись, направился на северо-восток. Разогнавшись, этот остров столкнулся с Лавразией и стал полуостровом Индостан. В месте их столкновения вздыбились самые высокие горы Земли – Гималаи. Лавразия к этому моменту тоже успела расколоться на Северную Америку и несколько кусков, образовавших впоследствии самый большой теперешний материк – Евразию. Всё это происходило в мезозое и начале кайнозоя. Вот как много рассказала людям магнитная летопись Земли.

– А сейчас материки движутся? То есть, дрейфуют? – спросил Ваня.

– А как же! Чем так сильно нынешнее время отличается от начала кайнозоя? Правда, они движутся медленно: всего по нескольку сантиметров в год. Но магнитные камни не только приоткрыли некоторые тайны, но и задали новые загадки. Например, оказалось, что время от времени магнитные полюса Земли меняются местами: Северный полюс становится Южным и наоборот. После такой смены полюсов уже не возникает путаницы: на севере оказывается Северный магнитный полюс, а на юге – Южный. Как будто магнитное поле сделало кувырок… Только этот «кувырок» не очень быстрый: он может тянуться несколько сотен и даже тысяч лет.

– А часто это бывает? – встревожилась Таня.

– Нет, не очень часто. Последний раз магнитные полюса менялись местами почти миллион лет назад…

– В чём же здесь загадка? – удивился Ваня.

– Ах, какие невнимательные детки! Да ведь никто не знает точно, во-первых, откуда у Земли взялось магнитное поле (есть только предположения), и, во-вторых, почему же оно «кувыркается»! Про кувырки даже предположений серьёзных нет!

– Но железо – это не драгоценности… Даже магнитное… Хотя, конечно, без него не обойтись, – задумчиво сказала Таня.

– А что вы скажете о небесном железе? Оно – невероятно ценное! – воскликнула старушка. Перед ней на столе оказался крупный камень с металлическим блеском на многочисленных сколах.

– Почему же оно небесное? Разве на небе есть железо? – удивился Ваня.

– Ну, конечно, это только древние люди думали, что оно небесное. На самом деле это космическое железо. Почти тысяча тонн камней падает из космоса на Землю каждый год.

– А, так это обыкновенный метеорит! – догадался Ваня.

– Ах, какой знающий мальчик! – похвалила его старушка. – Метеориты, конечно, бывают не только железные, и не чисто железные, а вместе с никелем…

– Как ядро у Земли? – перебила её Таня.

– Верно! Какие памятливые детки! – вновь изумилась старушка. – Уже давно подмечено, что небесные камни помогают изучать то, что у Земли внутри. Так вот, в космосе, в отличие от Земли, нет воды и кислорода в свободном виде. Поэтому железо не может там заржаветь и падает к нам в своём первозданном состоянии. Такой чистый металл грех было бы не использовать. Известно, что многие метеориты служили людям для изготовления разнообразных предметов. Например, один кузнец нашёл железо-каменную глыбу в тайге около своей деревни. Ну, и, конечно, стал её использовать для своих кузнецовских дел. Но академик Пе́тер Симо́н Палла́с, разобравшись с тем, что этот камень слишком ценный, чтобы делать из него плуги и подковы, отправил метеорит в Санкт-Петербург, в знаменитый музей Кунсткамеру… В честь этого академика похожие небесные камни стали называть палласитами. Не всегда люди видят, как падает метеорит, потому что это чаще всего случается над безлюдными районами. Но однажды удалось наблюдать целый метеоритный дождь! 12 февраля 1947 года над западными отрогами Сихоте-Алинского хребта (это на Дальнем Востоке России) выпало более шести тысяч камней общим весом более 100 тонн! И это было почти чистое железо!

– Страшновато, когда с неба падают камни! – поёжилась Таня.

– Хм! Поэтому люди и предпочитают подбирать камни с земли… Но там нет чистого железа, ведь это не благородный металл! Люди добывают железную руду – магнитный, красный или бурый железняк. Это соединения железа с кислородом и водой. Само слово «руда» происходит от слов «рыжий», «ржавый». Для того, чтобы превратить руду в железо, её везут на металлургический комбинат и там обрабатывают сложным и долгим способом… Потому как железные самородки земного происхождения – это поистине уникальное явление! Их гораздо меньше, чем золотых самородков и даже меньше, чем железных метеоритов. Известно всего несколько мест на земле, где можно встретить железный самородок: например, около немецкого городка Ка́ссель и на острове Диско около Гренландии… Найти самородок любого неблагородного металла – очень большая удача… Например, алюминиевый самородок.

11. Алюминий

На столике перед старушкой оказался маленький серебристый самолётик, а на её голове – шлем как у лётчика. Она провела пальчиком по крылу.

– Алюминий – неблагородный металл, но зато – летающий. Потому что он очень лёгкий! Если ядро у нашей планеты состоит, в основном, из железа, то в земной коре самый распространённый металл – алюминий, его там в полтора раза больше, чем железа. Но самородный алюминий – это крайняя редкость. Только в конце 20 века в породах Сибирской платформы были найдены алюминиевые самородки. Но это ниточки длиной всего в полмиллиметра… Самое интересное, что похожие самородки нашли в лунном грунте! Ведь на Землю доставлено уже несколько сот килограммов лунных камней… В основном, конечно, алюминий встречается в виде соединений. Самое известное из них – обыкновенная глина. Примеси железа, как я уже говорила, окрашивают её в разные охристые цвета: бурый, коричневый, оранжевый и так далее. Но встречается и чисто белая глина, из которой делают фарфоровую и фаянсовую посуду…

– Но ведь самолёты делают не из глины! – воскликнул Ваня.

– Ах, совершенно верно! – согласилась старушка. – Но получить металлический алюминий – дело не простое. Если золото и серебро, медь и железо люди применяют уже много тысячелетий, то с металлом алюминием они хорошо знакомы совсем с недавнего времени. Хотя… хотя археологам удавалось находить украшения из алюминия, и это невероятная редкость и большая загадка! Достоверно известно, что лишь в 19 веке знаменитый физик Ганс Христиан Эрсте́д смог получить немного чистого алюминия. Это был сложный и дорогой способ. Алюминий стоил ненамного дешевле золота. Поэтому долгое время этот металл использовали только для изготовления предметов роскоши. Например, какие-то умельцы из золота, алюминия и драгоценных камней сделали погремушку для сына французского императора Наполеона III, – старушка с неодобрением покачала головой. – Так было, пока молодой американский химик Чарльз Мартин Холл не сделал выдающееся открытие: он нашёл дешёвый способ восстанавливать алюминий из руды с помощью электричества. Первые алюминиевые шарики, полученные Холлом, хранятся сейчас в музее.

– Неужели алюминий делают из глины? – засомневалась Таня.

– Ну, не совсем. Главное сырьё для получения алюминия – бокситы. Название этой горной породы происходит от имени живописной деревушки Бо, что находится на юге Франции. Бокситы, кроме алюминия, содержат и другие вещества, например, железо, которое может окрашивать эти камни в бурый и коричневый цвет. Образование бокситов происходит путём выветривания горных пород в жарком и влажном климате, поэтому большинство месторождений расположено в тропических странах: в Африке, Австралии, Южной Америке…

– Как это: «путём выветривания»? Ветер, что ли, их выдувает? – удивился Ваня.

– Ах, я же забыла вам объяснить! Это всё возраст! – расстроилась старушка. – Помните, я рассказывала вам о россыпных месторождениях? Когда разнообразные силы природы разрушают горные породы? Такое разрушение и называют выветриванием, хотя этим трудным делом занимается не только ветер, но и солнце, вода, ледники и даже корни деревьев и трав.

– А как же из бокситов делают алюминий?

– Из бокситов сначала выделяют глинозём – соединение алюминия с кислородом. А вот из глинозёма уже восстанавливают алюминий. Для получения одной тонны этого металла нужно примерно 17 тысяч киловатт-часов электроэнергии!

– Это очень много? – заинтересовалась Таня.

– Порядочно! Одной тонны алюминия хватит на два небольших самолёта…

– Нет, я про киловатт-часы, – уточнила девочка.

– Семья из четырёх человек потратит столько электричества лет, наверное, за пять… Но обшивку самолётов из чистого алюминия не делают: он слишком мягкий. Поэтому из него изготавливают электрические провода, серебряную краску и фольгу для шоколадок и лазерных дисков. Для фюзеляжей самолётов и корпусов дирижаблей используют сплав алюминия с небольшим количеством меди и магния. Он называется дюралюминий по имени немецкого города Дю́рен, где было налажено его производство. Дюралюминий прочнее алюминия в пять раз! К сожалению, дюралюминиевые детали нельзя сваривать, как, скажем, стальные, поэтому их соединяют заклёпками… Фирма «Юнкерс» изготовила первый цельнометаллический самолёт с фюзеляжем из дюралюминия. А до этого самолёты делали из фанеры и парусины… Их даже называли этажерками. Как только пилоты отваживались на них летать! Ох, и смелые же были люди! А в России тогда сделали немного другой сплав алюминия и назвали его кольчугалюминий. Но слово «кольчугалюминий» происходит не от слова «кольчуга», как можно было бы подумать, а от названия города Кольчугино, где его изготовляли. Из кольчугалюминия построили экспериментальный самолёт в знаменитом конструкторском бюро Андрея Николаевича Туполева. Но вернёмся к глинозёму. Он знаменит не только тем, что из него добывают летающий металл – алюминий.

12. Корунд

На столе перед старушкой появились разноцветные полупрозрачные камни, а на её голове – тонкий золотой ободок с красным «глазком».

– Когда говорится «глинозём», то сразу представляется глинистая земля. Но нельзя судить минерал только по названию, как и человека по одежде! Глинозём, это несложное соединение алюминия с кислородом, может принимать восхитительные формы! Вот один из самых удивительных камней: корунд!

Старушка повертела в руках желтоватый камешек.

– Корунд по твёрдости уступает только алмазу: у алмаза твёрдость по Моосу – десять, а у корунда – девять! Это означает, что корунд можно поцарапать только алмазом, а все остальные камни на нём ни щербинки не оставят, он сам их исцарапает! Кристаллы корунда образуются, например, при медленном остывании магматических пород…

– Каких пород? – переспросил Ваня.

– Магматические горные породы образуются при застывании магмы. Магма в переводе с греческого означает «густая мазь», но этой «мазью» и врагу не пожелаешь воспользоваться. Магма – это огненно-жидкий расплав, образующийся на большой глубине в земной коре или в верхней части мантии. Как и почему образуются очаги магмы – точно неизвестно, но, когда таинственно появившаяся магма прорывается на поверхность, её трудно не заметить. Такой прорыв и называют извержением вулкана. Вулкан – это опасная гора. Она стоит как раз над магматическим очагом, в котором бурлит огненный расплав. Магма, поднимаясь по жерлу вулкана, теряет некоторые летучие вещества и превращается в лаву. Раскалённая лава, вытекая из кратера вулкана, движется по его склонам, сжигая всё на своём пути. Постепенно она остывает и затвердевает. Таким образом вулкан всё время как бы «растёт» вширь и немного вверх. А над кратером вулкана стоит столб из дыма, пепла и вулканических газов. Пепла может быть так много, что он начинает мешать полётам самолётов, как было при извержении вулкана Эйяфьятлайокудль.

– Какого вулкана? – переспросила Таня.

– Эйя-фьят-лайо-кудль! – гордо выговорила старушка. – Так называется ледник и вулкан под ним на острове Исландия. А в далёкой древности пепел при извержении вулкана Везувий засыпал целый древнеримский город Помпея… В общем, извержение вулкана – это катастрофа для людей, но для нашей планеты – это естественное явление и даже, я бы сказала, полезное явление, без которого не было бы той Земли, которую мы знаем. Что на планете Земля сейчас самое заметное? Конечно, океаны.

– Разве океаны появились из вулканов? Не может быть! – категорически отрезал Ваня. – В вулканах слишком горячо!

Старушка хмыкнула:

– Ах, торопыга! Но без вулканов дело всё-таки не обошлось. Вулканические газы, вырывающиеся из кратера при извержении, состоят, в основном, из паров воды. Предполагают, что когда-то, скорее всего, ещё до архея… Про архей не забыли?

– Не забыли! В архее нет «зои», то есть жизни, – поспешил сказать Ваня, показав свой большой палец.

– Ну, учёные в этом всё-таки немного сомневаются… Так вот, возможно, что ещё до архея из вулканических паров образовывались тучи, которые проливались такими обильными дождями, что вода заполнила впадины на земле и получились океаны… Получается, что вулканы создали океаны, а без океанов, то есть без воды, не было бы на Земле жизни.

– Вулканы – океаны! Даже в рифму! – порадовался Ваня.

– А где находятся вулканы? – поёжилась Таня.

– На древних платформах, лежащих в основаниях материков, вулканов нет: платформы слишком толстые, до мантии, где образуется магма, слишком далеко. А вот на окраинах материков вулканов много. Например, вокруг Тихого океана располагается так называемый Огненный пояс: вулканы окружают этот океан почти сплошным кольцом… Поэтому там и извержения, и землетрясения случаются довольно часто. Но вернёмся к корунду. Магма иногда изливается на поверхность земли и получается, скажем, базальт – крепчайший камень. А иногда она не вырывается на поверхность, застывает в глубине. Так образуется, например, гранит. Когда магма медленно-медленно остывает в глубинах земли, то в ней самой или в окружающей её горной породе могут вырасти вот такие замечательные кристаллы.

Старушка обвела рукой столик.

– Больше всего ценятся цветные разновидности корунда. Вот драгоценный рубин, – старушка подняла вишнёво-красный полупрозрачный камешек. – Это корунд с примесью хрома. Крупные рубины встречаются гораздо реже, чем крупные алмазы, и ценятся дороже. Самый большой рубин весит 459 граммов, это больше двух тысяч карат. Многие рубины, как и алмазы, имеют имена собственные и удивительные, чаще всего трагические, истории.

– А где же добывают рубины? – Таня не могла отвести глаз от сияющих камней.

– Месторождения рубинов известны на всех материках, кроме Антарктиды. Но самые знаменитые находятся в странах Юго-Восточной Азии. Это, конечно, Мьянма, Таиланд, Индия, Шри-Ланка… Рубины добывали там ещё в бронзовом веке! Иногда с рубинами происходят потрясающие приключения. Таков, скажем, «Рубин Тимура». Он принадлежал великому военачальнику и завоевателю, основателю крупнейшего государства в Средней Азии Тимуру Тамерлану, который жил в 14 веке. После его смерти «Рубин Тимура» долго скитался по дворцам и сокровищницам, принадлежал знаменитому астроному Востока Улугбеку и Великому Моголу шаху Джехану, известному постройкой прекраснейшего мавзолея Тадж-Махал в Индии. В конце концов «Рубин Тимура» подарили британской королеве Виктории. Нескоро выяснилось, что этот камень на самом деле не рубин, а красная шпине́ль…

– Красная шинель? – удивлённо переспросил Ваня.

– Не шинель, а шпи-нель. Это довольно редкий минерал, он отличается от рубина своим составом и меньшей твёрдостью (только восемь по шкале Мооса, а у рубина, как у всех корундов – девять). Своё название он получил, возможно, из-за формы кристаллов. По-латински «спине́лла» означает «маленький шип», «колючка». Красную шпинель добывают вместе с рубинами; на глаз их отличить трудно. Шпинель бывает не только красная, как и корунд. Корунд с примесью титана и железа имеет синий цвет и называется сапфиром. Это тоже драгоценный камень. Его оттенки могут быть самые разные: от бледно-голубого до тёмно-василькового. На Руси его называли лазоревым яхонтом… А рубин, кстати, – червчатым яхонтом. Самый большой сапфир весит больше 12 килограммов… Ювелиры же все цветные разновидности корунда, кроме красного, называют сапфирами. Поэтому бывают жёлтые, зелёные, фиолетовые, розовые и совершенно прозрачные сапфиры.

– Какие красивые! Но, наверное, очень дорогие, – вздохнула Таня, перебирая камешки на столе.

– Ах, не всё красивое обязательно дорогое! – назидательно подняла палец старушка и поманила детей в следующую пещеру.

13. Галит

Стены в этой пещере были из полупрозрачных камней, выступающих большими и малыми кубиками. Они были и прозрачные, и розовые, и желтоватые, и голубые, и фиолетовые.

– Это сапфировая комната? – воскликнула Таня.

– Ах, нет, мы ушли от обычных драгоценностей, – сказала старушка, на голове которой появился почему-то поварской колпак. – Эти стены сложены из минерала галита. Он не такой твёрдый, как сапфир. По Моосу – всего два, можно ножом крошить! Чистый галит полупрозрачен, а примеси окрашивают его в разные оттенки. Например, гематит – в розовый и коричневый, глинистые частицы – в серый и так далее. Самым заметным в галите является форма его кристаллов: это правильные кубики. Ну, и, конечно, характерный вкус.

– Вкус? Разве минералы можно есть? – удивился Ваня.

– Да, конечно! Например, съедобную глину… Некоторые камни не только можно, но даже нужно есть! Галит, правда, – это один из немногих минералов, который можно употреблять в пищу в необработанном виде… Попробуйте-ка лизнуть!

Старушка протянула детям горсть маленьких прозрачных кубиков.

Брат с сестрой переглянулись, взяли по кубику и лизнули.

– Солёное! – воскликнула Таня. – Да это же обыкновенная соль!

– Да, – улыбнулась старушка, – галит – это каменная соль. Месторождения галита известны на многих материках. Они образуют залежи в сотни метров толщиной. Галит – это одна из хорошо известных осадочных горных пород.

– Ещё одна порода? – переспросил Ваня.

– Ах, какие невниметельные детки! Про осадочные горные породы я уже упоминала. Если магматические породы попадают в земную кору из глубин Земли, то осадочные – снаружи. Месторождения галита образовывались, когда пересыхали древние моря. Морская вода – солёная. В каждом её литре растворено примерно три столовые ложки соли. В истории Земли было несколько крайне засушливых периодов. Один из них – последний период палеозоя. Это было время великой засухи, когда исчезли многие мелкие моря. Они высыхали постепенно, их вода становилась всё солонее, напоминала всё более и более густой рассол. Из этого рассола и вырастали на дне кристаллы галита: как бы оседали из воды. Потому и называются такие породы осадочными. Так образовались крупнейшие месторождения каменной соли в Северной Америке, Западной и Восточной Европе, в Казахстане. Потом толщи галита занесло песком и камешками… Так что для добычи каменной соли приходится строить шахты. Россыпных месторождений галита не бывает, потому что он слишком хорошо растворяется в воде… Даже загадка про соль есть: «в воде родится, а воды боится». Когда-то соль ценилась на вес золота. Не случайно с ней связано так много поговорок и пословиц. «Хлеб да соль» говорят, и «пуд соли вместе съесть», и «без соли стол кривой», и «без хлеба не сытно, без соли не сладко»…

– Без соли не сладко! – засмеялся Ваня.

– Да, так и говорят, имея в виду, что «не вкусно». Соль люди начали добывать очень давно. Около города Величка в Польше есть соляные копи, где работы были начаты семь веков назад! С тех давних пор вырыли шахты глубиной более пятидесяти этажей и общей протяжённостью более двухсот километров. Теперь туда туристов водят. Для них там из галита сделаны полы и стены, вырублены лестницы, скульптуры, барельефы, люстры, – старушка покачала головой. – Но это отложения более позднего времени, они появились в кайнозое… Тогда тоже были засушливые времена.

Старушка передвинула разноцветные кубики галита на столике.

– Так вот, очень даже несложно сделать такие кристаллы самим, как делала их природа в далёком палеозое или, скажем, кайнозое…