Пещера мечты. Пещера судьбы

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, то полости залиты ими до потолка. А сплошная водяная среда — штука однородная, и если из нее что-то растет, то с одинаковой скоростью на всех поверхностях. В термальной пещере в принципе не может образоваться никаких выделяющихся в ландшафте кустов. Устойчивая привычка в каждом необычной формы кусте видеть гидротермальное вмешательство — примерно то же самое, что нынешняя мода винить НЛО во всем, что не есть понятно немедленно и без напряжения мозгов. Впрочем, сейчас вместо гидротермальной появилось еще две моды того же типа — во всем, что лень понять, винить радиоактивность или аэрозоли, но до этой хохмы мы еще доберемся.

* * *

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.

Собственно механизм зарождения классического геликтита понятен не совсем. Кроме, правда, частного случая — геликтита-шпоры, о котором чуть ниже. Но дальнейшее — красиво и просто. Пакет из трех-пяти параллельных сферолитов, между ними — очень тонкий канальчик. По канальчику идет раствор, растекаясь капиллярной пленкой вокруг устья. Опять срабатывают свойства кальцита. Точка (точнее, кольцо) окончательного испарения — снаружи, а вот кольцо максимальной потери углекислого газа — еще внутри устьевой воронки. Соответственно вектора тяги пленки и скорейшего роста не совпадают, и вот это-то несовпадение начинает творить чудеса. Вектора роста наклонены к оси — значит, канал удержится узким, пакет останется слитным, капиллярные силы — достаточными для подачи раствора. Совсем же канальчик сомкнуться не может — некуда углекислому газу выходить. Вектора тяги пленки наружу — значит геликтит «чувствует» близость препятствий. И начинает от них плавно уклоняться (или скользить по их поверхности). Попала случайная песчинка в канал — сферолиты прекрасно умеют делиться, и — геликтит ветвится. А самая изюминка — в том, что принудительное питание по этому канальчику вовсе не обязательно. Стоит геликтиту начать расти — и дальше создаваемая им капиллярность сама будет подсасывать воду с поверхности в канал. Так, в зале имени Морозова известны громадные геликтиты, по полметра длиной, которые в принципе не могут иметь принудительного питания — потому, что растут на рыхлом глиняном полу. Система не только самоорганизующаяся, но и самоподдерживающаяся.

А вот с зарождением — повторюсь, что понятно только для «шпор». Последние — это геликтиты, растущие на трубчатых сталактитах — макаронах. И здесь механизм нагляден и ясен. Каждая макаронина монокристаллична, а значит — всегда имеет трещины спайности. И вот на пересечении пары таких трещин и начинает расти шпора. Само пересечение — всегда бугорок, дающий возможность испарения. Четыре чуть сдвинутых друг относительно друга блока вокруг — «затравки», на которых начинается рост в сторону максимума испарения. То есть — в двойниковой [30] позиции по отношению к исходному сталактиту. Еще до того, как может начаться ветвление образующегося кристалликтита — на первых миллиметрах — происходят два события сразу. «Отмирает» один из четырех кристаллов — потому, что система из трех устойчивее (вспомните никогда не качающиеся трехногие табуретки). И — накопившиеся к острию примеси начинают расщеплять кристаллы в сферолиты. Геликтит готов к труду и обороне.

30

Двойникование — процесс, при котором кристаллическая решетка как бы отражается относительно определенной плоскости и кристалл начинает расти по двум главным направлениям сразу, ограняясь двумя головками.

* * *

Итак, наша следующая остановка — в той эпохе, когда пещера высохла уже настолько, что воды нет даже в пленках — она держится только в глубине тонких пор вмещающей породы. И вот теперь — вслед за льдинками заберегов, утесами сталагмитов, кустами кораллитов — наступает пора каменных цветов — антолитов. Других ассоциаций нет. Более общий русский термин «выцветы», английский «gypsum flowers», международные «antholites» и «anthodites», множество других на всех языках — все происходят от одного корня. И обозначают класс агрегатов, растущих непосредственно в порах и как бы выдавливающихся из них. Характеризующихся отсутствием конкурентного отбора между кристаллами (одна пора — один кристалл), а также тем, что рост происходит не на конце, торчащем из субстрата, а на конце, который утоплен внутри.

Разумеется, антолиты возможны только из достаточно растворимых минералов — гипса, эпсомита, тенардита, селитры. [31] Количество раствора, помещающееся в тонкой поре, просто не может удержать столько, скажем, кальцита, чтобы его хватило на что-нибудь видимое глазу.

Объяснить на словах, что такое антолит — примерно то же самое, что объяснить, что такое стакан (да простят меня Стругацкие за плагиат, но другого сравнения просто невозможно придумать). Нужно смотреть фотографию. А вкратце — это группа пучков из сросшихся нитевидных кристаллов, причем каждый пучок растет отдельно, заворачиваясь во что-то типа бараньего рога или, что более похоже, — лепестка лилии. Причем обычно он заворачивается в сторону от общего центра антолита, и с тем более крутым завитком, чем дальше от центра он находится, Получается чрезвычайно похоже именно на цветок именно лилии — круто завернутые внешние лепестки, слабее завернутые внутренние, и даже тычинки в центре — центральные пучки растут почти прямыми. И тычинки даже могут быть с «пыльниками» — прилипшими к кончикам пучков выломанными из материнской породы кусочками (вспомните про рост основанием!). Идея здесь опять же проще валенка — рост в различных порах идет с различной скоростью, причем, как правило, скорость роста довольно равномерно падает при удалении от центра. А нитевидные кристаллы в пучках между собой срастаются, и такая неравномерность «выдавливания» приводит либо к закручиванию, либо даже к расщеплению пучков. Совсем прямые они просто невозможны. Точно так же как невозможно из тюбика с зубной пастой выдавить ровную палочку — из-за неоднородности давления она обязательно закрутится.

31

Гипс — водный сульфат кальция, эпсомит — водный сульфат магния, тенардит — безводный сульфат натрия, селитра — смесь нитратов щелочных и щелочноземельных металлов.