Борис Сребродольский - Жемчуг

• Название: Жемчуг
• Автор: Борис Сребродольский
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

Задолго до нашей эры человек научился ценить красоту жемчуга. Однако природа жемчуга долгое время оставалась неизвестной. Его называли окаменелой слезой, затвердевшей росой, дождевой каплей. О том, что собой представляет жемчуг, как образуется, растет, изменяется, и рассказывает эта книга. Читатель познакомится также с вопросами искусственного выращивания, с обработкой и применением самоцвета.

---

Хорошая коллекция «подземного жемчуга» из Кизеловской пещеры находится в геологическом музее Пермского университета.

Интересны «пещерные жемчужины», найденные в горных выработках Роздольского серного месторождения (Предкарпатье). Они обнаружены в неглубоких (до 1 см) лунках на дне карманообразных углублений в трещиноватых серосодержащих известняках. Дно и пологие борта лунок, напоминающих небольшие блюдца, выстланы тонким слоем рыхлого мелкозернистого кальцита. Форма «жемчужин» сферическая или близкая к ней, поверхность слегка шероховатая, цвет снежно-белый до серого, размеры не превышают 5 мм. В крупных глубоких лунках встречаются одна-две «жемчужины», в мелких — до 10, но величиной чуть больше булавочной головки. Самые крупные из них располагаются в центре углублений, а мелкие — у бортов.

Характерной особенностью строения роздольских «жемчужин» является их пустотелость. Все они состоят только из оболочки и этим очень напоминают обычные безъядерные жемчужины. Однако в отличие от последних полость внутри таких «жемчужин» занимает до половины их объема. Толщина оболочки достигает 1,5 мм. Она сложена мелкозернистым кальцитом, местами содержащим примесь темного органического вещества и глинистого материала. Чередование светлых и темных слойков обусловливает концентрическое строение оболочки. Светлые слойки состоят из более крупных зерен кальцита, чем темные.

Исследованные «жемчужины» по сравнению с ранее описанными образованиями растут быстрее. Их особенно много после дождей, способствующих капежу вод, просачивающихся через известняковую толщу и насыщающихся при этом углекислой известью. Отлагается карбонат кальция не на посторонних предметах, а вокруг пузырьков воздуха, образующихся на поверхности раствора в лунке при капеже. При интенсивном просачивании вод формирование «жемчужин» можно наблюдать визуально. Этот процесс легко прервать, разрушив воздушный пузырек. Сухие «пещерные жемчужины» очень хрупкие и от легкого прикосновения распадаются на тонкие корочки.

«Пещерный жемчуг» известен также в Крыму, Карпатах, на Урале и в ряде других карстовых районов. В Крыму и Карпатах скопления «пещерного жемчуга» (оолитов и пизолитов) обнаружены на глубине от 0 до 135 м. Спелеологи В. Н. Дублянский и Л. П. Задорожная [1970] выделяют среди них три генетические группы. Оолиты и пизолиты первой группы формируются в мелких (2—20 см) слабопроточных ванночках, второй — в глубоких проточных ванночках, третьей — в нишах сильно фильтрующихся закарстованных трещин и в водобойных ямках. Условия «подземного жемчугообразования» следующие: температурный интервал колебания воздуха 2,5—11,3°С, его влажность 93—99%, температура воды в застойных ванночках 5,2—7,8° С, в проточных 8,4—10° С; воды характеризуются гидрокарбонатнокальциевым составом и минерализацией от 290 до 350 мг/л.

«Подземные жемчужины» первой группы имеют овальную форму и средние размеры от 5,2 до 10,7 мм. С повышением температуры воды в ванночках величина «жемчужин» увеличивается. Поверхность их обычно шероховата. Оолиты второй группы характеризуются сферической формой и средними размерами 7—13 мм. Поверхность их гладкая, как бы отполированная. В расширениях закарстованных трещин в условиях активного стока вод происходит совместное образование оолитов и пизолитов. Из 16 185 таких «жемчужин», найденных в пещере Бездонной, 51% имеют размеры 0,1—0,5 мм, 34,7% — 0,5—1 мм, 10,9% — 1—2 мм, 0,7% — более 2 мм. Окраска их молочно-белая, желтая, коричневая.

Ядро «пещерных жемчужин» состоит из кусочков известняка, зерен кварца, комочков глины, остатков беспозвоночных (моллюски) и позвоночных (косточки птиц и летучих мышей, зубы грызунов) животных. Концентрические слои представлены кальцитом, содержание его в отдельных образованиях достигает 97%. В крупных (14—16 мм) «жемчужинах» число слоев составляет 180—200, в более мелких (5—6 мм) — не превышает 60—70. Толщина слоев изменяется от 0,01 до 0,1 мм. В. Н. Дублянский и А. А. Ломаев [1980] отмечают, что количество концентрических оболочек не определяет возраста оолитов, а скорее свидетельствует о внесезонной смене условий формирования. По данным указанных авторов, оолиты и пизолиты полигенетичны. Они сформировались при «старении» первоначально коллоидного сгустка или путем нарастания карбонатного материала на затравку. Возраст пещерных образований Крыма по радиоуглеродному методу 5—40 тыс. лет.

До 1962 г. в нашей стране было известно всего 19 месторождений «пещерного жемчуга», из них два на Урале. Сейчас «жемчуг» найден более чем в десяти уральских пещерах (Сказка, Максимовича, Калкаман-Тишек, Сумган-Кутук, Медвежье Логово, Пропащая Яма, Капова, Кизеловская и др.). Пещера Жемчужная и грот Жемчужный (Дивья пещера) своим названием обязаны находкам в них крупных «пещерных жемчужин». Красивые «жемчужины» встречены на дне Кизеловской пещеры в слое элювиальной глины [Ястребов, 1961]. Это шаровидные, эллипсовидные, бобовидные, иногда слегка сплюснутые горошины белесого или светло-желтого цвета, размером от 0,5 до 1,5 см в поперечнике. Поверхность их матовая, шероховатая, строение концентрически-слоистое. В разрезе наблюдается чередование белых и темных слоев, содержащих примесь органического вещества и полуторных окислов. Иногда «жемчужины» цементируются в своеобразный гроздьевидный агрегат (по 10—20 штук). Состав их в основном кальцитовый (97,03%), из других компонентов выявлены MgCO3(0,56%), Fe2CO3(0,76%), органическое вещество (2,76%), вода (0,46%) и нерастворимый остаток (1,76%) [Максимович, 1955].

За рубежом значительные скопления «пещерного жемчуга» известны в Болгарии, ГДР и Австралии. В Болгарии они обнаружены в 90 пещерах и достаточно хорошо описаны Н. Т. Чолаковым [1964]. В области южноболгарского карста «подземный жемчуг» обилен в пещерах Лепеница, Хралупа, Разньовете, Лакатник; на севере Болгарии — в Градешницкой пещере. Условия образования «жемчуга» в пещерах различны, что сказывается на его форме, размерах и строении. Он имеет сферическую, овальную, линзообразную, цилиндрическую и неправильную форму. Неправильный «жемчуг» полиэдричен. Поверхность его гладкая, обусловленная активным воздействием гидрогеологического фактора, или неровная (шероховатая) до ежеподобной, возникшая в спокойной гидродинамической обстановке. Иногда «подземные жемчужины» имеют неправильную форму с характерными угловатыми отростками. В пещере Лепеница «жемчужины» различаются по внешнему виду. В одних озерцах находятся десятки мелких оолитов и крупных пизолитов, в других — только крупные «жемчужины» более 10 мм в поперечнике. Форма их овальная, сплющенная или эллипсовидная, реже цилиндрическая. В застойных водах образуются небольшие (до 2 мм) ежеподобные и розетковидные оолиты, состоящие из нескольких центров и окруженные общей оболочкой. Цвет «жемчужин» белый, зеленоватый или серый. Длина и диаметр наиболее крупных пизолитов в пещере Ахметьова соответственно 35 и 15, 29 и 9, 27 и 12, 22 и 14 мм. Форма их преимущественно цилиндрическая. Любопытно, что эти «жемчужины» образовались в течение одного года.

Независимо от формы все «подземные жемчужины» в разрезе состоят из небольшого ядра и наросших на него концентрических карбонатных слотов. Характер облекания ядра определяет форму пещерного образования. Слойки имеют кальцитовый состав. В одном и том же слое встречаются различные по внешнему виду зерна. Чаще на ядре нарастают сравнительно крупные призматические зерна кальцита, затем по мере роста «жемчужины» величина зерен постепенно уменьшается. Самые последние слойки часто образованы скрытокристаллическим (порошковатым) кальцитом, содержащим примесь глинистого вещества, гидроокислов железа или кристалликов пирита. Радиально-волокнистое строение «жемчужин» наблюдается редко.

На территории ГДР в пещере Рюбеланд в Гарце обнаружены желтовато-коричневые «жемчужины» величиной до 2,5 см [Arnold, 1981]. В шахте, пройденной в Рудных горах, встречено более 2 тыс. «жемчужин», желтоватый цвет которых объясняется примесью солей окисного железа. Условия образования их следующие: температура в горных выработках 6,7° С, дебит капежа 0,9 л/ч, pH воды 7,57, минерализация 561,3 мг/л.

В Австралии кальцитовые оолиты и пизолиты наиболее детально изучены из пещеры Ангела на полуострове Морнингтон [Максимович, 1955]. Их особенно много (до 2,5 тыс.) в карманообразных углублениях в известняках, где наблюдается капеж воды. Температура воздуха в пещере 16,7° С, а воды 14,4° С; вода имеет гидрокарбонатный состав, ее минерализация достигает 395 мг/л.

Основным фактором, обусловливающим образование «пещерного жемчуга», является капеж воды и ее движение в мелких водоемчиках, способствующих перемещению в них зародышей будущих «жемчужин» и облеканию их при этом выпадающим из раствора карбонатом кальция.

Из вышеизложенного следует, что «пещерный жемчуг» имеет много общих черт с обычным жемчугом. Черты сходства проявляются прежде всего в строении жемчужин, в их концентрически-скорлуповатом и радиальноволокнистом сложении. Формирование жемчужин происходит путем медленного облекания посторонних частиц тонкими слоями карбоната кальция. Характерная особенность описанных образований состоит в периодичности отложения карбонатного вещества. Удивительной особенностью обоих типов жемчужин следует считать тот факт, что они иногда на 95% состоят из карбоната кальция. Отличия между обычным и «пещерным жемчугом» обусловлены условиями их формирования. Арагонит, из которого состоят обычные жемчужины, является редкой в неживой природе модификацией углекислого кальция. Для его образования небиологическим путем требуются достаточно специфические условия. Различная минеральная форма карбоната кальция в обоих типах жемчужин вряд ли оказывает существенное влияние на соотношение в них изотопов углерода. Несколько большее обогащение обычного жемчуга «легким» изотопом углерода по сравнению с «пещерным жемчугом» происходит благодаря биологическому фракционированию изотопов моллюском. Такое фракционирование реализуется через метаболизм веществ в клетках, органах и других системах организма.