Журнал Наука и жизнь, 2000 № 05

Срез кристалла мориона (черного кварца). Увеличение в два раза. Под ним (отдельные маленькие фотокадры) включения: законсервированные реликты материнского раствора, обнаруженные в этом кристалле. Увеличение в 670 раз. Включения двух типов: трехфазные, то есть те, в которых есть кристаллик галита, жидкость, газовый пузырек, и двухфазные — жидкость и газовый пузырек.

А обычный кварц просто переполнен включениями и потому полностью теряет свою благородную прозрачность и становится молочно-белым. Размеры включений — десятые и сотые доли миллиметра. Под микроскопом удается рассмотреть строение включения. Видны и газовый пузырек, и жидкость, в которой пузырек перемещается. Иногда можно увидеть мельчайшие кристаллики галита, свидетельствующие о том, что состав материнского раствора был сильно соленым. С помощью хитроумного приема нагревания можно приближенно установить, какой была температура раствора, из которого вырос кристалл. А хитрость в том, что при нагревании газовый пузырек и кристалл галита исчезают (растворяются). И происходит это именно при температуре материнского раствора. Иными словами, геологи узнают, какова была температура минералообразующего раствора миллионы лет назад. Это проникновение в тайны миллионолетия надежно проверяется и корректируется в лабораторных условиях, когда в автоклавах выращивают искусственные кристаллы кварца и других минералов.

Подобные микровкпючения встречаются не только в рудных минералах, они есть и в самородном золоте. Анализ микровкпючений из кристаллов золота показал, что их состав преимущественно газовый (СО 2), но иногда встречаются снежно-белые игольчатые кристаллики, в которых содержится фосфор. На стенках вакуолей — крошечных шаровидных пузырьков с микровключениями — обнаружены солевые налеты, содержащие железо, магний, кальций, хлор. Эти соли и газы микровключений показывают, каким сложным был состав растворов, из которых образовались золотые руды.

Различные газожидкие включения в золотоносном кварце (реликты материнского раствора, из которого образовались золотоносные жилы).

Нагревая препараты с микровкпючениями, минералоги определяют температуру, при которой включения приобретают однородность (гомогенизируются) и при какой они взрываются. По этим данным можно рассчитать не только температуру, но и давление в рудообразующих растворах. Так как химический состав включения остается неизменным со времени его консервации в кристалле и, в сущности, идентичен составу древнего материнского раствора, то специалисты получают полное представление о среде, из которой образовались минералы миллионы и даже миллиарды лет назад.

Мы привыкли к тому, что исследование биологических систем, тем более исследование организма, просто немыслимо вне среды их обитания. А вот геологические породы и минералы испокон веков изучались именно вне среды их развития и становления. Значительный прорыв здесь был совершен научной школой профессора МГУ Н. П. Ермакова еще в 60-х годах. Он и его коллеги серьезно занялись изучением микровкпючений, то есть природной среды минералообразования. И тем самым открыли путь для многих новых исследований.

Среди драгоценных камней, таких, как сапфиры, изумруды, аметисты, рубины, особенно высоко ценятся так называемые кристаллы «чистой воды». Это означает, главным образом, то, что в них чрезвычайно мало микровключений. А сородичи этих камней, в которых все то же самое, но много микровключений, — это не аристократы, а плебеи в мире самоцветов.

В лабораторных условиях уже давно изготовляют искусственные драгоценные камни, которые почти невозможно отличить от природных даже с помощью самых тонких методов исследования. Более того, искусственные кристаллы по своему совершенству нередко превосходят природные: они полностью лишены микровключений. Однако цена природных драгоценных камней на целые порядки выше этих абсолютно совершенных, но искусственных собратьев. И оказалось, что твердая уверенность экспертов, пытающихся отличить природный кристалл от искусственного, нередко зиждется только на обнаруженных в кристалле микровключениях. Искусственные кристаллы обычно выращивают в условиях, исключающих образование микровключений во время их роста.

Но ведь в лабораторных условиях сравнительно легко нарушить идеальные условия роста кристалла и получить в нем микровключения, абсолютно идентичные природным. И тогда эксперты окажутся беспомощными. Вполне могут принять искусственный кристалл за природный. И надо полагать, что в мире существует уже немало таких подделок. В утешение их владельцам можно сказать лишь то, что эти подделки, в сущности, конвергентны своим природным аналогам. По химическому составу они абсолютно неотличимы от натуральных камней. А вот по возрасту искусственные камни, разумеется, всегда многократно моложе природных. Поистине, «мои года — мое богатство»! Но определить возраст драгоценного камня лабораторными методами в большинстве случаев трудно, а то и вовсе невозможно.

Кроме реликтовых остатков материнского раствора в минералах различных пород специалисты выявили воду четырех разновидностей: конституционную, кристаллизационную, цеолитную и адсорбционную. Эти воды тоже можно считать каменным соком. Конституционная и кристаллизационная вода входит в кристаллическую решетку кристаллов и может быть выделена при нагревании минералов от 300 до 1000 °C. При этом минерал разрушается. Молекулы адсорбционной воды находятся на поверхности кристаллических частиц или внутри затвердевших гелей (например, в опалах и халцедонах). Эту воду можно удалить при температурах чуть выше 100 °C. Самой интересной оказалась цеолитная вода. Она встречается во многих минералах: в томсоните, сколеците, шабазите, ломонтите, маунтините и других. Цеолитную воду можно удалить из минерала при довольно широком диапазоне температур. При этом минерал не разрушается и после охлаждения может вновь поглощать воду. Но, что особенно ценно, минералы вместо воды легко поглощают двуокись азота, сероводород, аммоний, спирты и другие вещества. Эти свойства цеолитов с большой пользой можно использовать, например, в различных очистных сооружениях. О лечебных свойствах цеолитной воды пока ничего не известно.

К сокам камня можно отнести такое весьма распространенное полезное ископаемое, как нефть, которая нередко буквально сочится из пористых осадочных пород. Большинство современных геологов полагают, что нефть образуется при разложении планктона и другой животной и растительной массы, захороненной в толщах горных пород. Однако у этой теории есть немало серьезных оппонентов. И один из них — Д. И. Менделеев, который высказал предположение, что «под влиянием воды, проникавшей по трещинам в глубинные части Земли и вступавшей в реакцию с расплавленными карбидами металлов, формировались газообразные углеводороды, возгонявшиеся кверху». Из них и формировались месторождения газа и нефти. В лабораторных опытах получение неорганических нефтепродуктов проводилось неоднократно. В последние годы делаются попытки совместить биоорганическую и неорганическую гипотезы происхождения нефти и газа.