Пещера мечты. Пещера судьбы
Шрифт:
Заговорив о капиллярных силах и силах кристаллизации, мы органично дошли до той стадии в развитии пещеры, когда вода уже не течет и не капает — теперь она вся связана капиллярными силами в тонкие пленки, тем самым — практически не подчиняясь силе тяготения.
И вот здесь возникают, пожалуй, наиболее эффектные агрегаты — кораллиты и кристалликтиты. Механизм их роста — один из наиболее показательных, и он даже легко моделируется в домашних условиях (естественно, на более растворимых веществах). В наше время выращивание дома кораллитов и кристалликтитов из какого-нибудь медного купороса было весьма популярным школьным развлечением. Медленно испаряющаяся капиллярная пленка имеет очень своеобразную структуру массопереноса, управляемую законами физики испарения. Как известно, испарение с поверхности идет
А что есть растущий кристалл? Тоже выступ, причем даже более острый. Да еще и снабженный не менее острыми ребрами по бокам. Опять обратная связь. И — на каждом гребешке, на каждом камешке расцветает ветвистый кустик — кристалликтит. С очень своеобразной конкурентной схемой, при которой выживают кристаллы, растущие с выступов в сторону самого свободного пространства. И «кустик» здесь — не аллегория, а именно аналогия. Ровно такую же геометрию конкуренции между ветвями имеет и самый настоящий живой куст какой-нибудь черники. И тоже на кочке растет. Природа едина и подчиняется одним и тем же законам физики.
Если кристаллы расщепляются, то вместо кристалликтитов растут несколько более распространенные кораллиты, более похожие на виноградные грозди. Несмотря на столь различный вид, при внимательном рассмотрении можно убедиться, что геометрическая схема у них в точности такая же.
Две ветви кораллитового или кристалликтитового куста никогда не срастаются — при их сближении получается вогнутость, в которой испарение блокировано. Словом, и в этом каменный куст ведет себя чрезвычайно похоже на обычный, живой. У того тоже там, где ветви начинают стеснять друг друга, их рост прекращается, а глобально куст растет именно собирая воду с окрестностей и испаряя ее. У морских кораллов, давших название этим агрегатам, сходства с ними как раз меньше: коралл берет материал для постройки из окружающей воды, и потому форма и поведение у него контролируются совсем другими законами.
Отдельность ветвей в кораллитах и кристалликтитах может доводить до членовредительства. Как-то раз в Хайдаркане мы отбирали по пещеркам, вскрываемым рудником, материал для музея. И — Витя Слетов, лежащий под низким потолком с роскошными кораллитами, — подозвал меня, попросив тюкнуть молотком по кустику, который он придерживал. Кустик, разумеется, откололся по самой тонкой ножке, которая оказалась гораздо глубже, чем Витя предполагал. Придавленного стокилограммовым «кустиком» Витю пришлось освобождать втроем. А потом — еще и чинить автобус. Так как Бартенев, на которого в итоге взвалили рюкзак с сим экспонатом, выйдя из штольни, так разогнался с пригорка, что не смог вовремя остановиться. Повезло, что хоть развернуться успел перед впечатыванием в крыло автобуса — иначе окончилось бы существенно хуже.
Кажется, уже образовалась некоторая традиция: в каждом разделе немного поиздеваться над недавними заблуждениями. Продолжим сие приятное и небесполезное развлечение, тем более, что кристалликтиты такую возможность подбрасывают, причем — шикарную. Особенно — Хайдарканские, на которых выпасались многие поколения подрастающих геологов и минералогов.
Понимание реальной роли гидротерм в образовании разнообразных натеков, описанной в начале главы, пришло в процессе интеллектуальной дуэли Степанова с множеством оппонентов. На тему именно Хайдарканских кристалликтитов. И, что самое существенное — как раз эта дуэль и сподвигла Степанова на углубленное изучение процессов кристаллизации в пещерах.
Долгие десятилетия никто просто не хотел верить тому, что изумительные по красоте каменные кусты, украшающие многие музеи, могут образоваться как продукты только простейших процессов. И предлагали всякие разные теории о том, что в их образовании виноваты те же горячие растворы, которые откладывали ртутно-сурьмяные руды Хайдарканского месторождения. Хотя для того, чтобы понять полную несостоятельность этих теорий, не требовалось ничего, кроме здравого смысла. Гидротермальные воды — они восходящие, и это значит, что если они есть,
Кораллит-кристалликтитовые формы иногда демонстрируют нам совершенно поразительные примеры самоорганизации минеральных тел. К примеру — комбинированные кустики (мультикораллиты), распространенные по всем северным районам Кап-Кутана. С виду — ничего особенного, хоть и красиво. Кальцитовые кораллиты, обросшие арагонитовыми [28] кристалликтитами, а на самых кончиках — маленькие шарики гидромагнезита. [29] Классическая последовательность выделения нескольких минералов. Только вот почему-то такие мультикораллиты встречаются в Снежной на Кавказе, в Carlsbad Cavern, еще в десятке пещер — и везде последовательность полная. Ни одной «незавершенки». В чем дело?
28
Химически арагонит — то же самое, что кальцит — карбонат кальция. Но кристаллическая решетка другая, причем менее стабильная. Для кристаллизации арагонита необходим один из ряда возможных инициирующих факторов, и в описываемом случае это — присутствие в растворе магния. Который служит катализатором, но сам остается в растворе.
29
Гидратированный карбонат магния.
Да в том, что никакой последовательности на самом деле нет. Растущий мультикораллит взаимодействует со своей питающей средой. Двигающаяся пленка раствора по мере испарения обогащается магнием — и возникают зоны роста трех минералов. От минимума магния у корня куста (кальцит) до максимума у кончиков ветвей (гидромагнезит). А по мере роста — гидромагнезит, «ушедший» от острия, растворяется обратно, вводя магний в цикл. То есть — последовательный рост имеет место в каждой отдельной точке куста, но для куста в целом — рост сугубо одновременен. Опять похоже на биологию? Еще как!
Точно такая же самоорганизация с дифференциацией по магнию вызывает рост и псевдогеликтитов — длинных прямых кальцитовых «палочек» с арагонитовой иглой внутри. Между прочим, проклятье для спелеологов. Сколько «тупиков» в перспективных местах пришлось оставить, только чтобы не ломать сплошные заросли метровых псевдогеликтитов!
Или — арагонитовая «солома», обладающая тем же проклятым свойством расти длинной, красивой, и обязательно — в узостях. Особенности кристаллографии арагонита мы уже отмечали для сталактитов. Здесь — то же самое. Умение расщепленных кристаллов арагонита «подменять» поверхностное питание поровым — и приводит к тому, что из кораллитов «выстреливаются» во все стороны длинные и тонкие сектора-соломины.
Но, конечно, самой вершины в «умении» самоорганизоваться достигают классические геликтиты — вытянутые каменные «палочки», растущие в совершенно произвольных направлениях, причудливо и произвольно изгибающиеся и ветвящиеся. На тему роста которых было сломано рекордное количество копий, и только десять лет назад Слетов, наконец, смог разобраться. Впрочем — не только он. Несколько десятилетий подряд выяснение механизма роста геликтитов и попытки вырастить in vitro хоть один были чрезвычайно популярным видом спорта. Были выдвинуты десятки теорий. Что забавно и вообще-то нетипично для подобных развлечений — так это то, что практически все эти теории оказались верны. Как постепенно стало ясно, геликтитов как таковых нет, а есть несколько десятков типов натеков чрезвычайно различной структуры и с совершенно разными механизмами образования, обладающих весьма близкой внешней формой. Только в Кап-Кутане насчитывается более десяти принципиально разных типа геликтитов. Но речь у нас сейчас — исключительно о классических геликтитах, описанных Слетовым.