Не всегда известняки образуются из скелетов отмерших организмов. Некоторые плотные и довольно однородные разности возникают из выпавшего в осадок карбоната (СаСО3) химическим путем. Весьма своеобразные известняки химического происхождения формируются в пещерах — сталактиты и сталагмиты. За несколько последних десятилетий спелеологами открыты многочисленные сталактитовые пещеры в различных горных районах мира. Причудливые натеки известняка, особенно подсвеченные цветным освещением, создают впечатление волшебных замков и других сказочных картин. У нас в стране наибольшей известностью пользуются Кунгурская пещера в Пермской области на Урале и Новоафонская пещера на Кавказе. Открытие Новоафонской пещеры было отмечено Государственной премией СССР. Вход в пещеру находится на горе Иверской. Теперь со стороны Нового Афона в горе пробит туннель для электропоездов, доставляющих туристов легко и удобно прямо к чудесам подземного мира.
Породы, образовавшиеся из химических осадков, имеют широкое распространение в земной коре. С одним из их представителей Вы встречаетесь ежедневно, сидя за обеденным столом. Речь идет о поваренной соли (NaCl). Хемогенные породы чаще всего образуются на водоемах при выпадении солей в осадок.
Огромные запасы солей установлены в раннепалеозойских (кембрийских) породах Восточной Сибири. Здесь толщина соленосных отложений местами превышает 1 000 м, а площадь их распространения измеряется многими тысячами квадратных километров. Довольно трудно представить себе накопление такой огромной массы солей в высыхающем морском бассейне. Некоторыми учеными предполагается возможность проникновения соли в эти отложения из недр земли.
К этой же группе хемогенных осадочных пород относятся гипсовые, фосфатные, некоторые железистые (образующиеся обычно в прибрежной зоне) и глауконитовые породы. У солей отмечаются три замечательных свойства, имеющих для геолога большое значение — плохая проницаемость, хорошая растворимость и пластичность. Вследствие плохой проницаемости соленосные породы очень часто выполняют роль покрышек в ловушках для нефти и газа. Хорошая растворимость в природных водах приводит иногда к образованию пещер наподобие сталактитовых. В соляных пещерах, в отличие от сталактитовых, можно увидеть изумительную природную настенную роспись. Накопление солей в осадке не происходило монотонно. Очень часто тонкие прослои чистой белой соли чередуются с глинизированными темными прослоями, окрашенными примесями в голубые, рыжие и красные тона. Впоследствии слои сминались, образуя самые невероятные, как правило, плавные фигуры. В некоторых случаях на стенах пещер образуются вторичные мелкие кристаллики солей. Войдя в такую пещеру с электрическим фонариком, посетитель буквально ослепляется тысячами отблесков от поверхностей кристаллов.
Хорошая растворимость солей при сохранении плохой проницаемости может быть использована для создания в таких породах больших емкостей при малой затрате труда. В США, например, такие искусственные емкости используются для хранения запасов нефти. Действительно, это значительно проще, дешевле и безопаснее, чем строительство крупных металлических резервуаров. Впрочем, не всегда. На юге штата Луизиана велись разработки соли вблизи озера Пегнер. Озеро большое, свыше 500 гектаров, хотя и мелкое (около 1 м). Местное население его использовало для отдыха и рыбалки. Из шахты, заложенной на берегу, были проведены штольни (горизонтальные шахты), в которых для поддержания кровли использовались столбы соляной породы. В 1986 г. нефтяная компания «Тексако» поставила на воде разведочную скважину. Пройдя четыреста метров, скважина наткнулась на штольню. Вода из озера хлынула вниз, размыла соляные столбы, и кровля рухнула. Через час на месте исчезнувшего озера образовалась огромная воронка.
Свойство пластичности у солей проявляется на больших глубинах (несколько километров). Неравномерная нагрузка вышележащих пород на пласты соли вызывает их перемещение. Пласты сужаются в одном месте (месте оттока) и расширяются в другом. Сужение, вплоть до полного пережатия, наблюдается на более глубоких участках, где мощность и вес перекрывающих пород больше. На приподнятых участках образуются вздутия. Иногда соль находит в перекрывающих породах ослабленное место (например, трещину) и прорывается вверх. Так возникают соляные штоки.
Процессу продвижения соли способствует ее меньший удельный вес по сравнению с окружающими осадочными породами. Поднимаясь вверх, соляной шток приподнимает и дробит часть перекрывающих пород, в соляных куполах формируются многочисленные разрывы. Очень часто на поверхности у прорванного штока образуются соляные озера, например Эльтон. Как и в рифовых массивах, ловушки для нефти существуют не только в приподнятых частях купола, но и по бокам штока. В нашей стране нефтегазоносные районы с залежами нефти, связанными с соляными куполами, известны на равнинах Северного Прикаспия и на Украине. Такие же районы установлены в Западной Европе, Северной Америке и других местах.
Обычно обстановка, благоприятная для накопления солей, оказывается подходящей и для накопления гипсоносных и ангидритовых толщ.
Гипс представляет собой сульфат кальция в соединении с водой (CaSO4×2H2O), кристаллизуется в виде тонких и толстых столбиков. Сросшиеся кристаллы напоминают ласточкин хвост. Этот минерал широко используется в строительной промышленности. С гипсом тесно связан взаимными переходами другой минерал — ангидрит — обезвоженный гипс (CaSO4), поэтому в зависимости от природной обстановки оба минерала легко переходят один в другой. Ангидрит бывает белого, желтоватого или розоватого оттенка, но чаще всего слегка голубоватый. Плотные образцы легко поддаются обработке, и это их свойство используется для изготовления различных поделок.
Мы забыли о нашем образце глины, принесенном с поляны. Рассмотрим его. Глины имеют самое широкое распространение в природе, они состоят из настолько мелких зерен различных минералов, что их просто невозможно рассмотреть и опознать в приготовленном шлифе под обычным микроскопом. Размер частиц менее одной сотой доли миллиметра. Для изучения глин используются электронные микроскопы, дающие увеличение в десятки и сотни тысяч раз, и некоторые другие методы (термический и рентгеноструктурный анализы). Известны три основные группы минералов, образующие глины: каолиниты, монтмориллониты и гидрослюды. Новообразование глин за счет химических процессов сближает их с группой уже рассмотренных хемогенных пород. Глинистые осадки накапливаются только в спокойной среде: в море — ниже уровня действия волн, на суше — во впадинах рельефа, озерах, старицах рек и др. Глины обладают многими очень интересными свойствами, такими, как пластичность, огнеупорность, способность поглощать и удерживать различные вещества (адсорбция). Эти и другие свойства используются человеком с незапамятных времен и весьма разнообразно.
Гончарное искусство — приготовление изделий из обожженной глины — одно из самых древних в истории человечества. Оно было известно в Месопотамии по крайней мере за 4 тыс., в Греции, Иране и Средней Азии за 2 тыс. лет до н. э. Изготовленная керамическая посуда и другие изделия обычно украшаются цветным орнаментом. Кустарный гончарный промысел существует повсеместно до сих пор. Наверное, и у читателя в квартире найдется несколько красивых гончарных изделий.
В XII–XIII вв. в Европу из Китая стали проникать керамические изделия, имеющие белый цвет, звонкие, просвечивающиеся в тонком слое, — фарфоровые. Даже осколки этого искусственного камня высоко ценились. Многие ученые и алхимики тех времен пытались открыть секрет приготовления фарфора, но все безуспешно. В XIII в. известный итальянский путешественник Марко Поло проник в Китай и прожил там 17 лет (вернулся в 1295 г.). Марко Поло, рискуя жизнью, пытался проникнуть в тайну изготовления и обжига фарфора. Но добытые с таким трудом сведения оказались бесполезными. Лишь в XVI в. в Европе начали производить белую керамику — мягкий фарфор — не очень белый, мягкий, хрупкий и незвенящий — отдаленное подобие китайского фарфора. Для изготовления фарфора используют пластичную огнеупорную глину— каолин, полевой шпат и кварц. Европейцам не хватало каолина, название которому дано по хребту Као-Лин в Китае, где глина для производства фарфора добывалась по крайней мере уже в VIVI! вв. Каолинит образуется из полевых шпатов и других силикатов при выветривании в условиях теплого и влажного климата.