Kā ir ar Žila Verna grāmatu «Ceļojums uz Zemes centru»? Patiešām, zinātniskās fantastikas rakstnieki savos romānos ir ceļojuši uz mūsu planētas kodolu. Taču stingrie ģeofiziķi mums nav atstājuši ne mazāko iespēju ieraudzīt to apbrīnojamo un krāsaino pasauli, kas Žila Verna romāna varoņiem pavērās zem zemes.
Tomēr mēs jau esam sapratuši, ka mums nav vajadzības doties tik dziļi. Galu galā mēs meklējam mums nepieciešamās vielas, un to ir pilnīgi pietiekami daudz Zemes garozā, kas ir diezgan plāna no pieciem kilometriem okeānā līdz septiņdesmit kilometriem kalnos. Un mēs ļoti labi protam rakt un urbt.
No kā ir veidota Zeme?
Viņi apgalvo, ka gandrīz visi Mendeļejeva tabulas elementi ir atrodami Zemē. Ja ne visi, tad deviņdesmit noteikti. Zinātnieki pat ir aprēķinājuši, cik daudz dažādu elementu atomu ir ietilpuši Zemes būvniecībā. Tas ir tik liels skaitlis, ka tam pat nav nosaukuma. Paņem papīra lapu, uzraksti vieninieku un tam pievieno 50 nulles. Iegūsiet skaitli, kas nevar iekļauties vienā piezīmju bloka lapas rindiņā. Ko mums stāsta šis garais, čūskai līdzīgais skaitlis? To, ka uz Zemes ir ne tikai daudz atomu, bet fantastiski daudz atomu.
Kas ir šie atomi? Trešdaļa no tiem ir dzelzs atomi, vēl gandrīz trešdaļa ir skābekļa atomi, sestā daļa ir silīcija, astotā daļa ir magnija, divpadsmitā daļa ir sēra, niķeļa, kalcija un alumīnija atomi. Un pārējiem elementiem ir palikusi viena simtā daļa. Tāds ir visu mūsu planētas elementu sastāvs. Taču mūs ar jums interesē tikai Zemes garoza, kas veido tikai vienu divsimtdaļu no Zemes masas. Lai gan tas ir daudz, ņemot vērā mūsu planētas milzīgo svaru.
No kā sastāv Zemes garoza? Šeit ēdienkarte ir bagātāka un daudzveidīgāka.
Astoņpadsmit elementi skābeklis (O) un silīcijs (Si), alumīnijs (Al) un dzelzs (Fe), kalcijs (Ca) un nātrijs (Na), kālijs (K) un magnijs (Mg), ūdeņradis (H) un titāns (Ti), ogleklis (C) un hlors (Cl), fosfors (P) un sērs (S), slāpeklis (N) un mangāns (Mn), fluors (F) un bārijs (Ba) veido 99,8% Zemes garozas masas. Visvairāk ir skābekļa (puse no Zemes garozas masas) un silīcija (ceturtā daļa). Un kur ir zelts, sudrabs un platīns mūsu tik dārgie un iemīļotie metāli? Arī tie tur ir. Tomēr kopā ar pārējiem desmitiem elementu tie veido tikai vienu piecsimtdaļu no Zemes garozas masas.
Protams, visi šie elementi nav izvietoti atsevišķās kastēs, pudelēs un kastītēs ar attiecīgām etiķetēm, kā tas būtu jādara reālā ķīmisko reaģentu noliktavā. Elementi tīrā veidā, t. i., vienkāršu vielu veidā, zemē sastopami ļoti reti. Piemēram, zelts, kura sarežģītus, mazus un lielus lietņus var aplūkot mineraloģijas muzejos. Vai dzeltens sērs vaskainos kristālos. Un tad ir ogleklis dimantu veidā, kas veido brīnišķīgus caurspīdīgus dimantus, spīdīgu melnu un pelēku grafītu vai melnus ogļu slāņus. Būtībā Zemes ieži sastāv no oksīdiem tā ķīmiķi sauc elementu savienojumus ar skābekli dažādās attiecībās. Tāpēc Zemes garozā ir visvairāk skābekļa.
Un bez oksīdiem Zemes ieži satur arī dažādus sāļus tā ķīmiķi sauc metālu atomu savienojumus ar citiem elementiem. Piemēram, mūsu galda sāls, nātrija hlorīds, vai pirīts, dzelzs sulfīds, kas spīd akmeņos ar zeltainām dzīslām un bieži mulsina zelta meklētājus tas izskatās ļoti līdzīgi.
Un ir arī sarežģītāki sāļi, kas satur metāla, skābekļa un kāda cita elementa atomus, piemēram, kalcija karbonāts jeb baltais mīkstais krīts, ar kuru skolotājs raksta uz tāfeles. Arī tas ir dabīgs akmens, kas sastāv no kalcija, oglekļa un skābekļa atomiem proporcijā 1:1:3. Lai īsāk pierakstītu šīs vielas sastāvu, ķīmiķi izmanto šādu paņēmienu: viņi rindā uzraksta elementu simbolus, bet blakus, tieši zem tiem, to relatīvo daudzumu vielā. Izrādās: Ca1C1O3 vai, vēl vienkāršāk, CaCO3. Īsi un vienkārši. To sauc par vielas ķīmisko formulu.
Visas šīs vielas ir cietas, tās spēj veidot dažādu krāsu kristālus, pēc dabas diktāta tās sajaucas, savijas, pārtop viena otrā. Un rezultātā veidojas visdažādākie akmeņi neglītie, parastie, pelēkie vai košie, ar sarežģītiem rakstiem un dzīslām. Vai arī dažādu krāsu caurspīdīgi kristāli, kurus sauc par dārgakmeņiem un pusdārgakmeņiem. Smiltis un oļi pludmalē, slidenais māls uz sabrukušiem ceļiem, akmeņi kalnos, kas krīt zem kājām, tie visi ir sasalušo kristālu kokteilis no vielām, par kurām tikko runājām. Un to visu sauc par minerāliem.
Jūs jautājat, kā mēs to zinām? Nu, pateicoties ģeologiem, mineralogiem un ģeohēmiķiem. Viņi nenogurstoši pēta, kas atrodas zem mūsu kājām. Ģeologi ar mugursomu mugurā un īpašu āmuru rokās ceļo pa pasauli cauri mežiem, kalniem, upju ielejām un tuksnešiem, vācot dažādus neparastus akmeņus un iežu paraugus. Mineralogi un ģeohēmiķi laboratorijās rūpīgi pārbauda paraugus aplūko zīmējumu, pēta akmens spīdumu un lūzumu, pārbauda tā magnētiskās īpašības, rentgena starojumu un ķīmiskos reaģentus, lai noskaidrotu ķīmisko sastāvu un kristālisko struktūru.
Pirmatklājējā tiesības
Manuprāt, «minerāls» ir ļoti skaists franču valodas vārds. Tā sauc visas dabiskās vielas ar noteiktu kristālisku struktūru un īpašībām, kuras izveidojusies daba. Tās ir Zemes garozas, iežu un rūdu sastāvdaļas.
Bet tas ir tas, ko mēs jau zinām. Tas, ko mēs vēl nezinām, ir tas, cik daudz minerālu dabā eksistē. Neviens mineralogs nevar atbildēt uz šo jautājumu. Viņš tikai pateiks, ka pirms divsimt gadiem bija zināmi mazāk nekā simts minerālu, bet šodien ir atklāti vairāk nekā četri tūkstoši. Un katru gadu zinātnieki atrod desmitiem jaunu, rūpīgi tos pēta, nodod savu pētījumu rezultātus zinātniskās sabiedrības tiesai un, ja iznākums ir labvēlīgs, piešķir tiem nosaukumu. Tad jauno minerālu iekļauj oficiālajā katalogā.
No šiem četriem tūkstošiem tikai 2030 minerālu, no kuriem vissvarīgākie ir kvarcs, laukšpats un raga blends, veido lielāko daļu Zemes garozas, bet pārējie ir samērā reti. Ja uz lauku ceļa ar kurpes pirkstgalu paceļat pelēku plakanu oļu, visticamāk, tas ir viens no trim iepriekš minētajiem minerāliem.
Starp citu, no kurienes nāk minerālu nosaukumi? Ir zināms, ka nosaukumus dod vecāki. Un minerālu vecāki ir tie pētnieki, kas tos atklājuši un pētījuši. Senos laikos, pirms vairākiem simtiem gadu, minerālus nosauca pēc vietas, kur tie tika atrasti. Piemēram, topāzs pirmo reizi tika atklāts Sarkanajā jūrā, Topaziona salā, bet haldedons pie tāda paša nosaukuma pilsētas Mazāzijā. Tomēr šo metodi izmanto arī mūsdienu ģeologi. Skaistais minerāls čaroīts, kas tika atklāts tikai nesen, apmēram pirms trīsdesmit gadiem, tika nosaukts Čaras upes vārdā Jakutijas dienvidos.
Bieži vien minerālu nosaukumos «iekodētas» to īpašības, vispirms krāsa: rubīns nozīmē «sarkans», akvamarīns «jūras ūdens krāsa». Taču bieži vien par pamatu nosaukumam kalpoja akmeņu struktūra. Šeit, piemēram, ir laukšpats. Tā kristāliskās struktūras īpatnību dēļ šis akmens var sadalīties plānās plāksnītēs. Tāpēc to sauc par «laukšpatu» no sengrieķu vārda spate plāksne. Vai arī ņemsim hornblendi. Ja šo akmentiņu salauzsim, tas lūzuma vietā izskatīsies pēc zvīņveida raga. No tā arī cēlies nosaukums.
Šodien ir cita mode. Gandrīz 40% visu minerālu nosaukumu ir veidoti no dažādu cilvēku uzvārdiem vai vārdiem. Šo modi 18. gadsimtā ieviesa vācu ģeologs Ābrahāms Verners. Pirmais nosauktais minerāls prehnīts bija viņa darbs. Viņš to nosauca par godu pulkvedim fon Prenam, kurš no Labās cerības zemes raga nogādāja pirmos šī minerāla paraugus.
Sākotnēji šī mode ieviesās ar grūtībām, un tika lietoti tikai nozīmīgu personu vārdi. Piemēram, skaistais akmens aleksandrīts tika nosaukts par godu caram Aleksandram II. Taču tagad daudzos nosaukumos dzirdamas atbalsis no zinātnieku, rakstnieku, filozofu, dzejnieku, kolekcionāru, mākslinieku, politiķu vārdiem Jūs nevarat tos visus saskaitīt. Piemēram, minerāls belovīts nosaukts par godu kristalogrāfam un ģeohēmiķim Nikolajam Vasiļjevičam Belovam, bet biotīts par godu franču fiziķim Žanam Baptistam Bio, kurš pētīja magnētismu un optiku. Akmeņu nosaukumos iemūžināti slavenā Pjēra Kirī, kurš atklāja elementus poloniju un radiju, Antuāna Anrī Bekerēla, kurš atklāja urāna un tā sāļu radioaktivitātes parādību, un daudzu citu cilvēku vārdi.