Полевошпатовые кристаллические породы

Все относящиеся сюда горпые породы можно разбить на два больших отдела: кислые полевошпатовые породы и основные; представителями первых могут служить гранит и гнейс, вторых—типичные диориты, диабаз, долерито-базальты и пр.; первые содержат в себе более кислый полевой шпат и свободный кварц, вторые—более основной шпат и обыкновенно лишены кварца; и те и другие породы занимают на земной поверхности и внутри нашей планеты огромные пространства.

Кислые породы—гранит и гнейс. Существенными составными частями этих пород служат ортоклаз, кварц и слюда. Правда, в этих породах весьма нередко попадаются и другие минералы, каковы олигоклаз, гранит, серный колчедан и пр., но все они то встречаются, то нет, а поэтому мой формы в недеятельное, бедное водою состояние и объясняет нам, между про мим, образование окаменелостей и таких горных пород, где кварц является цементом связывающим отдельные частицы других минералов.

Полевые иепаты. Сюда относится большая группа минералов, состоящих из кре мпскислоты, глинозема, щелочей (К₂0, Na, 0) пли щелочных земель (CaO, MgO).

Различают три главных рода полевых шпатов: 1) калийные, представитель—орто клаз; 2) натровые—альбит; 3) известковые—анортит; кроме того, в природе существую нолевые шпаты, представляющие нам соединения натровых шпатов с известковыми, каковы андезин, лабрадор и другие.

Нормальный состав всех этих минералов такой:

Химический состав полевых шпатов, заключающих одновременно натр и известь, позволяет считать их за смесь альбита и анортита, в известной пропорции.

Наибольшее влияние оказывает на шпаты серная кислота, затем соляная, причем скорость разложения зависит, главным образом, от состава шпата. Легче всего разрушается известковый шпат, труднее всего—калийный, натровый же занимает среднее между ними место. Но наибольший интерес представляет для нас действие угольной кислоты, так как в природе разложение силикатов происходит, главным образом, под влиянием этой последней. В этом отношении все нолевые шпаты разбиваются на две крайние группы: и+елочные и щелочноземельные.

Первые, при действии углекислоты, дают, с одной стороны, растворимые в воде кремнекислые щелочи, а с другой—кремнекислый глинозем; и действительно, вода ключей, вытекающих из пород, образованных щелочными полевыми шпатами, окрашивается обыкновенно в бурый цвет при просачивании через торф, что происходит от образования темпоцветных перегнойнокислых щелочей.

Полевые шпаты второй группы, под влиянием углекислоты, будут разлагаться в другом направлении: известь и магнезия дадут нерастворимые в воде углекислые соли; кремнекислота же, отвечающая им в неразложенном шпате, выделится в аморфном мелкораздробленном виде, способная к химической деятельности. Но избыток углекислоты в воде может растворить вышеназванные углекислые земли, которые, таким образом, и будут упесены из сферы разложения силиката. Ключи, вытекающие из пород, содержащих известковые полевые шпаты, вполне подтверждают указанный выше процесс: вода их жестка, не мылится и даст значительную накипь в паровых котлах, что указывает на значительное содержание в ней углекислых щелочных земель.

Понятно, лабрадор, олигоклаз и андезин дадут при действии той же СО_а продукты, смешанные: кремнекислые щелочи, щелочные земли, кремнекислый глинозем и аморфный кремнезем.

Чистая вода, хотя и производит такое же разложение, но скорость его должна быть значительно меньше, да кроме того, без угольной кислот^ изменение щелочиозси считаются случайными примесями. Из многочисленных анализов этих пород известно, что граниты вообще имеют такой состав (табл. 3).

ТАБЛИЦА 3.

Состав гранитов [в %].

мольных половых шпатов не могло бы дойти до конца, так как продукты этого процесса— едкие щелочные земли—очень медленно уносились бы атмосферными подами.

Напомним здесь, что чистая пода при 100° почти вовсе не растворяет еще полепошпатопого порошка, но в Паппновом котле при 125° жидкость делается уже вам°тно щелочною, при 150°—сильно, а еще сильнее при 220; при этом в растворе получается отношение окиси калия к кремнекис.готе, выражаемое формулою K₂04Si0₂. Понятно, в природе, при обыкновенной температуре, тот же процесс может совершаться только при весьма медленном пыпетривании.

Опьмы Форхгаммера, искусственно получавшего различные соединения К₂0 с Si0₂, показали, что силикат K₂04Si0₂ растворим в воде, что и даст право предполагать отсутствие свободной крсмнскислотм в продуктах выветривания щелочных полевых шпатов. Принимая для кремнекислого глинозема формулу AI₂0₃2Si0_a, можно на основании вышеуказанных фактов дать и формулу той реакции выветривания нолевых шпатов, которая совершается в природе:

Прибавим к сказанному, что (по Зенфту) естественные полевые шпаты растворимы также, до известной степени, и в весьма распространенном в природе гуминокислом кали.

Слюда. Слюды представляют сопсргаепно обособленную группу, резко характеривующуюся сильно выраженною спайностью и совершенной упругостью; тем не менее, состав их чрезвычайно непостоянен, как это и видно из следующих анализов слюд.

	Черная слюда из Везувия.	Слюда из Портленда.	Слюда из Палсберга.
SI02…	40,91.	35,61.	38,50.
TiOz…	—.	1.46.	—.
ai2o3…	17,79.	20,03.
:	3 1 .03	0,13 21,85.	3,78.
СаО…	0,3.	—.	3.2.
МпО…	—.	0,19.	21,4.
MgO…	19,04.	5,23.	15,01.
К20…	9,96.	9,69.
Na20…	—.	0,52.
Ы20…	—.	0,93.	—.
Н20…	—.	1,87.	1, 6.
V…	—.	0.76.	—.
?С1…	—.	Следы.	—.

Различают две главных разновидности слюд: калийную, где после Si0₂ главную роль играет К₂0, и магнезиальную, где господствующим основанием является MgO.

Довольно частое нахождение в продуктах (кварцевые пески) окончательного выветривания листочков слюд, а равно и известная трудность растворения их в кпелоПрибавим здесь, что всю опись магния, встречающуюся в данных породах, принято относить к слюде, в которой данного основания имеется от 10 до 25%; такой слюды в гранитах находится от 2 до 8%. Это и даст пам возможность вычислить количество балласта, образующегося при выветривании гранитов, так как слюда, равно как и кварц, почти неизменяемы.

Приводить особо состав гнейса нет нужды, так как он весьма близок к составу гранита, существенная же разница между этими породами заключается в слоистости гнейсов, для нас несущественной.

Основные породы (типичный диорит, диабаз, долеритобазальт и др.).

Сюда относятся такие полевошпатовые породы, существенными составными частями которых являются плагиоклаз и какой-либо авгитовороговообманковый минерал и реже оливин (базальты); все они поэтому содержат закись железа. Непостоянство этих пород так велико, что, например, содержание железа колеблется в них от долей процента до 16% и более, причем какой-нибудь зависимости между другими составными частями пе замечается.

Помещаем здесь (по Майеру) среднее процентное содержание составных частей главнейших из основных пород (диорит, базальт, долсрит).

ТАБЛИЦА 4.

тах, согласно говорят за малую изменяемость их под влпяиисм атмосферных деятелей. Во всяком случае, при разложении слюд продукты их должны быть те же, что и у полевых шпатов, содержащих щелочи п щелочные земли.

Авгиты и роговые обманки имеют состав чрезвычайно близкий: по Раммсльсбсргу это бнепликаты, в составе которых допускают следующие комбинации:

Помещаем здесь состав некоторых роговых обманок и авгитов. Роговая обманка: Si0₂—55—60%; А1*0,—до 14; MgO—4—20; СаО—13—23; FcO-O—10; немного К₂0 и Na₂0 и пр.

Авгит: Si0₂—45—51; А1₂0₃ до 8; СаО—18—23; MgO—от 13 до 16% и некоторая часть FeO и пр.

Как известно, кислоты мало действуют на естественные авгиты и роговые обманки; правда, Бишоф указывает, что данные реагенты могут растворять и непрокаленный авгит, по, по мнению Мора, взятые при атом авгиты с Лаахерского озера уже раньше были подвергнуты действию вулканического огня. Во всяком случае продукты разложения авгитов и роговых обманок, иод влиянием атмосферных агентов, должны быть схожи с продуктами разложения щелочноземельных полевых шпатов, причем, кроКак и следовало ожидать, полевошпатово-кристаллические породы того и другого отдела неодинаково относятся к выветриванию, а следовательно, и к образованию почв. Главнейшие минералы, образующие породы первого отдела, выветриваясь, дают каолин, кварцевый песок, слюду, выдерживающую очень долго действие атмосферных деятелей, и—растворимые в воде щелочные силикаты, которые со временем и уносятся просасывающеюся через почву водою.

Существенно иной характер обнаруживают, при выветривании, породы второго отдела, содержащие в себе известково-натристые полевые шпаты К авгптово-роговообманковые минералы: они, при действии углекислоты и воздуха, дают в окончательном результате углекислые известь и магнезию, аморфный кремнезем, каолин и окись железа. Присутствие аморфной подвижной Si0₂ заставляет ожидать образования здесь вторичных силикатов—цеолитов, которые, как известно, играют весьма видную роль в экономии почвы при питании растений.

Впрочем, как всюду в природе, так и здесь, было бы трудно положить резкую грань между продуктами выветривания тех и других пород. Оно и понятно: граниты и гнейсы нередко содержат в себе известь, закись железа и магнезию, а основные породы—кварц, а поэтому из них и должны получаться почвы среднего характера. Следовательно, разница может существовать, главным образом, только количественная; кроме того, время, необходимое для разрушения гранитов и базальтов, например, далеко не одинаково: вторые обыкновенно встречаются на земной поверхности уже значительно разрушенными, между тем как первые часто едва только начали изменяться за тот же промежуток времени. Это зависит прежде всего от химического характера ортоклаза, который значительно труднее разлагается, чем плагиоклаз или авгитовые минералы; кроме того, здесь ме углекислых щелочных земель, кремнекислоты и глины при пыветриоанни рассматриваемых здесь минералов, получаются еще углекислая закись железа и марганца, которые, окисляясь, могут дать начало образованию бурой окиси железа и других минералов.

Цеолиты—это подпые полевые пшаты, довольно непостоянного состава. Для примера возьмем здесьанальцим и шабазит: химический состав первого Na₂0Al₃0₃4Si0₂2H₂0. второго CaOAljOaGSiOaSHjO и Ca0Al₂0₃2Si0₂4H₂0, причем часть СаО замещается небольшим количеством K_tO и Na_aO. Относительно влияния воды и углекислоты на цеолиты необходимо сказать то же самое, что было изложено и при полевых шпатах; разница будет заключаться единственно во времени разложения, так как цеолиты значительно менее противостоят химическим агентам. Так, соляная и серная кислоты легко разрушают их, причем продукты разложения, понятно, будут идентичны с полевошпатовыми. Как сказано, состав цеолитов значительно изменчив: они могут терять воду при высушивании и вновь се присоединять во влажном воздухе; помещенные в растворы солей калия, они могут менять свой кальций на калий н пр.; этим именно и объясняют поглощение почвою солей калия и др.

Каолин представляет из себя водный кремнекислый глинозем—главнейшая составная часть глин; впрочем, это последнее •соединение неопределенного состава: наиболее часто встречается каолин формулы Al₂0₃2Si0₂2 H₂0, но найдены также каолины вида Al₂0₃2Si0₂3H₂0, 2AI₂0₃3Si0₂2 H₂0, Al₂0₃4Si0₂3H₂0 и другие. Чистым этот минерал встречается довольно редко: обыкновенно к нему примешаны известь, железо, магнезия, кварцевый песок, обломки слюды и других силикатов. Эта-то смесь и носит название глины. От действия вод и угольной кислоты каолин не изменяется, он может только вымываться.

Бурый железняк. Почти повсюду глппы сопровождаются обыкновенно гидратом окиси железа. Напомним здесь читателю, что окись железа встречается в природе или в безводном кристаллическом состоянии (железный блеск и др.), или в аморфном состоянии, в соединении с водою,—в форме разнообразных разностей бурого железняка; эти последние так широко распространены в природе, особенно среди обломочных горных порол, что здесь было бы трудно указать хоть одну из них без гидратного железа. Понятно, что такое соединение не может не играть самой существенной роли и при образоваимеет большое значение также и строение составных минералов: зерна плагиоклаза, как известно, покрыты массою штрихов, по которым и пробираются легко разрушители и способствуют ускорению выветривания. Различие происшедших из этих пород почв, следовательно, должпо выразиться преимущественно в количестве продуктов и в скорости их образования. Помещаемая здесь (по Майеру) табличка (табл. 5) показывает нам, какие должны получиться конечные продукты из гранита (представитель кислых пород) и основных пород, например, диорита, долерита и пр., если будет унесено все, что может быть растворено водою и другими агентами природы.

ТАБЛИЦА 5.

нии почп. Атмосферная вола, обыкновенно содержащая в себе свободный кислород, переводит железный блеск (Fe^O-j) в бурый железняк (Fe_a0₃+nН₃0), а этот последний, — сам по себе пещсстпо трудиорастворнмое,—под влиянием разлагающихся органических веществ, отлает им часть кислорода и превращается, таким образом, в низшую степень окисления—в закись железа, которая, поглотив из почвенной воды С0₂, переходит в FcCOj, уже легко растворимую в углекислой воде. Но если воды, содержащие в растворе углекислую закись железа, выйдут на поверхность и подвергнутся здесь действию воздуха, то закись железа снова окислится и выйдет где-либо в виде бурого железняка.

Известковый шпат. Углекислая известь встречается в природе или в виде отдельных кристаллов (известковый шпат), или в плотных массах (известняки и др.). Нормальный состап его выражается формулой СаС0₃ (С0₂—44%, СаО—50%), но в таком чистом виде он встречается очень редко: обыкновенными примесями его в породах служат углекислая магнезия, окись железа, глинозем, кварцевый песок и остатки нсразложенных силикатов. Содержание углекислой магнезии может достигать до 46,65%, причем такой известняк носит уже название доломита. Углекислая известь мало изменяется при действии чистой воды, но она может растворяться в углекислой воде, причем в раствор переходит значительное количество данной соли. Так, в чистой воде углекислого кальция растворяется только одна часть на 10 000 частей воды, но зато в той же жидкости, насыщенной С0₂, при различном давлении, переходят в раствор •следующие количества СаС0₃:

Из этой таблички видно, между прочим, что растворепие известняков должно увеличиваться вместе с углублением в землю.

Гипс и ангидрит состоят из сернокислой извести, причем первый отличается от второго присутствием воды; данные минералы встречаются или в виде отдельЕсли такое предположение было бы верно, то, конечно, почва, происшедшая из основной горной породы, должна быть более глиниста, чем почва, образованная из гранитов… Правда, часть продуктов разложения всегда остается в почве, вероятно, в форме цеолитов, но эти последние также относятся к глинообразным частям почвы; а так как из основных пород можно ожидать получить большее количество цеолитов, то и выходит, что даже и при допущении того факта, что часть вымываемых водою и углекислотою продуктов не удаляется из образовавшейся почвы, вышеприведенный расчет окажется верным.

В пользу того же предположения должно быть присоедппепо еще и следующее обстоятельство. Как известно, к песку почвы относятся не только кварцевые зерна, но и слюда и другие еще неразложенные силикаты; а так как в граните выветривается только ортоклаз, в основных же породах и плагиоклаз и авгито-роговообманковый минерал, причем оба последние разлагаются легче п скорее ортоклаза, то уже в силу одного этого обстоятельства надо предположить, что в выветривающихся гранитах в каждый данный момент процент песчаных частей будет больше, чем в основных породах.

пых кристаллов или еше чаше зернистыми или жилковатыми массами. Состав гипса CnS0₄-2H₂0, ангидрита CoS0₄. В подсоба соединения растворяются, но процент переходящей в раствор соли зависит от температуры.

Из химических свойств рассматриваемых памп минералов можно указать па сравнительно легкую восстановляемостъ их органическими веществами. Пробка, соломинка и тому подобное тело, попав в поду, содержащую гипс, в непродолжительном времени вызывает запах сероводорода, указывающий па процесс восстановления. Это свойство сернокислой извести играет большую роль в экономии природы. При восстановлении получается сернистый кальций, вещество очень растворимое в воде и сильно реагирующее с другими телами; образование колчеданов п других сернистых руд объясняется таким же восстановлением гипса.

Для пополнения вышесказанного приведем здесь таблицу некоторых физических свойств рассмотренных минералов.

	Твердость.	Уд. вес.	Цвет.	Строение.
		2,65.	Бесцветен.	В виде кристаллов п зерен.
		2,59.	Бурый или серый.	Смешанное.
		2,55.	Мясокрасный.	Минерал и виде кристаллов.
	6−6,5.	2,65.	Белый.	Плотное, кристаллы.
		2,6−2,7.	Белый.	Плотное, минерал в кристаллах.
Наметшая соль…		2,25.	Бесцветна.	Зернистое и волокнистое.
Роговая обманна …	5−6.	2,9−3,4.	Бурый с различными оттенками.	Кристаллические массы и отдельные кристаллы.
Авгит…	5−6.	2.8−3,5.	То же.	То же.
Слюда…	2−3.	2,8−3.1.	Зеленоватый или черный.	Гибкие пластинки или листочки.
Известковый пшат.. .		2.6−2,8.	Бесцветен.	Кристаллы или плотные массы.
Гипс …	1,5−2.	2,3.	Бесцветный или белый.	Кристаллические или волокнистые массы.
Ангидрит …	3−3,5.	2,8−3.	Бесцветный или голубой.	Зернистое строение.
Анальцвм …	5,5.	2,1−2,2.	Бесцветен.	Плотное, в виде кристаллов.
Бурый железняк …	5−5,5.	3,4−3,9.	Гвоздично-бурый.	Волокнистое или лучистое.

Чтобы показать, что, действительно, по мере выветриванпя, в более основных породах увеличивается процент глины, приведем здесь три анализа выветривающегося базальта:

ТАБЛИЦА б.

Из данной таблички, между прочим, видно, что количество окиси алюминия увеличилось с 12,2 до 17,9; закись железа перешла в окись и частью, вместе с магнезией, вымылась, щелочи точно так же ушли из сферы разложения базальта; процент Si0₂ мало изменился. Несколько странным кажется здесь только временное увеличение извести, но это обстоятельство возможно приписать образованию каких-нибудь цеолитных минералов, которые заключают в себе известь в преобладающем количестве над магнезией.

Посмотрим теперь, каким изменениям подвергается гранит при переходе в почву. Гранит с берегов Шпрси заключает (по Хазарду) в массивной породе (а) и образовавшейся из нее почве (6) следующие составные части (с—процентное отношение составных частей почвы, минус вода и гумус).

ТАБЛИЦА 7.

	а		с.
Si02…	64,18.	64,06.	72,87.
Л1*03…
Fea03…		16,74.	19,04.
Мп.О,… СЮ…	0,14.	—.	—.
	3.94.	1,52.	1,73.
MgO…	1.8.	1,54.	1.75.
Н, 0…	1,37.	1,23.	1,4.
Na*0…	3,19.	1,19.	1,35.

Таким образом, в граните мы видим увеличение кварца от 64,18% до 72,87%, и некоторое уменьшение глинистой части от 23,47 до 19,04; следовательно, и анализ продуктов выветривания гранита также говорит нам, что образовавшаяся из него почва будет в конце концов менее глиниста, чем образованная породами основными^[1].

По понятным причинам, и в тех и других почвах обыкновенно всегда находятся еще мало выветренные части, которые и дают нам легкое средство узнать их материнские породы.

• [1] Не здесь ли следует искать отпета на вопрос: почему мы находим каолиныв России именно в области лабрадоровых и базальтовых пород?