Гранитная магма была сильно нагретой. Об этом убедительно говорят глубокие изменения в породах, окружающих массивы гранитов. Они преобразованы до неузнаваемости, перекристаллизовались и превратились в метаморфические породы (роговики). Петрографы пришли к выводу, что гранитная магма закончила кристаллизацию при температуре около
600—700 °С.
Нередко в массивах гранитов встречаются обломки чужеродных пород — ксенолиты. Они привлекают пристальное внимание исследователей, так как дают возможность заглянуть в недра Земли. По ксенолитам можно судить о горных породах, через которые прошла магма и обломки которых захватила с собой. Особый интерес вызывают граниты, переполненные закономерно расположенными ксенолитами. Полосатость гранитов и удлинение ксенолитов изменяются определенным образом от места к месту, намечая положение древних слоистых толщ, часто сложно изогнутых.; Через гранит как бы «просвечивают» древние, ранее существовавшие до них горные породы. Просвечивающие структуры говорят о том, что гранитная магма застывала на месте своего образования, не успев переместиться в более высокие горизонты земной коры.
Но граниты образуются не только из магмы. Еще в середине XIX в. родились идеи о немагматическом происхождении гранитов. Теперь известно, что немагматические граниты широко распространены в древнейших участках земной коры, сложенных докембрийскими гнейсами и сланцами. Здесь гранитные породы тесно переплетаются с метаморфическими, образуя сложные породы — мигматиты. Увеличение гранитного материала приводит к тому, что мигматиты становятся неяснополосчаты-ми и переходят в граниты с расплывчатыми остатками первичных пород.
Вещество немагматического гранита никогда не было жидким, на его месте находился инородный материал, который в твердом состоянии превратился в гранит. Процесс преобразования негранитного вещества в гранит называетсягранитизацией или трансформацией, поэтому сторонников такого взгляда называют трансформистами.
Они установили, что характерные минералы гранитов — калиевый шпат и плагиоклаз, богатый натрием,— иногда образуются в песчаниках, сланцах и даже в таких однообразных по составу породах, как кварциты. Это на первый взгляд странное явление — наличие крупных правильных кристаллов, никогда не образующихся в осадочных породах,— объясняется переработкой их вещества газами и растворами, поднимавшимися из недр Земли. Газы и растворы пропитали песчаники, сланцы и другие негранитные породы и образовали в них крупные кристаллы калиевого шпата и плагиоклаза. Так возникли горные породы, очень похожие на магматические граниты.
И все же немагматические граниты по ряду признаков отличаются от магматических. Наблюдая их взаимоотношения с окружающими породами, мы заметим, что они не внедрялись в них и не изменяли их. В шлифах под микроскопом видно, что очертания зерен минералов неправильные, без характерных для них контуров. И это понятно, ведь гранитизированные породы возникли в твердом состоянии, а слагающие их минералы кристаллизовались не в определенной последовательности, как в магме, а одновременно.
Как мы видим, граниты вызывают очень большой научный интерес. Вместе с тем они играют немалую роль в жизни человека. С гранитами связаны месторождения золота, серебра, вольфрама, молибдена, олова и многих других ценных металлов. В последнее время выяснилось, что и сам гранит может использоваться как руда редких элементов. Тончайшие спектральные и химические анализы показали, что в гранитах содержатся почти все элементы таблицы Менделеева. Известно, что в одном кубическом километре гранита находится урана 10000 т, ниобия 84 000 т. Еще 20—25 лет назад мысль о добыче редких элементов из гранита могла показаться фантастической. Но в наше время техника позволяет выделить из гранита минералы редких элементов, и поэтому гранит стал кладовой малораспространенных элементов. В Бразилии из гранита получают тантал, в Африке ниобий, а в недалеком будущем гранит станет обычной комплексной рудой. Из минералов-примесей будут получать редкие элементы, а оставшиеся после обогащения полевой шпат и кварц найдут широкое применение как сырье для изготовления разнообразной керамики и стекла.
При застывании гранитной магмы не сразу возникает каменный массив. Сначала с краев появляется твердая оболочка, она постепенно разрастается внутрь и «оттесняет» к середине остаток гранитного расплава. Меняется при этом и сам расплав, в нем становится все больше газов (ведь они почти не входят в состав выкристаллизовавшихся минералов). Так образуется легкоподвижный расплав, богатый парами и газами. В одних случаях он остается на месте и застывает среди гранитов. В других случаях расплав покидает массив и застывает в окружающих породах в виде жил и линз. Так из остаточной гранитной магмы образуется особая порода — пегматит, состоящая главным образом из полевого шпата и кварца.
Интересно, что всем пегматитам свойственны некоторые общие особенности. Прежде всего, эти породы всегда крупнозернистые и даже гигантозернистые. Нередко кристаллы полевого шпата прорастают кристаллами кварца клиновидной формы, напоминая клинопись древних народов. Именно этой особенностью объясняются другие названия пегматитов — «письменный», «еврейский» и «рунический» камень.
Кристаллы некоторых минералов в пегматитах в длину нередко достигают нескольких десятков сантиметров, а иногда и более метра. Так, в пегматитах Северной Карелии, разрабатываемых для извлечения из них полевого шпата как керамического сырья, длина кристаллов кварца достигает 1,5 м. В норвежских пегматитах были встречены кристаллы калиевого шпата длиной до 10 м и массой около 100 т. В начале прошлого века в Ильменских горах на Урале нашли настолько огромный кристалл калиевого шпата, что в нем заложили каменоломню.
Размер пегматитовых жил, линз и скоплений неправильной формы гораздо меньше гранитных массивов. Лишь в некоторых случаях, например в бассейне р. Мамы в Восточной Сибири, встречаются крупные массивы в несколько квадратных километров, состоящие из пегматитов. Но пегматиты здесь не «чистые>, а как бы пропитывают граниты и гнейсы.
К пегматитам издавна приковано внимание геологов и минералогов, потому что некоторые минералы и химические элементы, очень редкие гости в гранитах, в пегматитах как бы «сконцентрированы» и могут образовать богатую рудуг Особый интерес вызывают минералы с редкими землями или радиоактивными элементами. Это, например, ортит, в котором содержание элементов редких земель достигает 3%. Можно также упомянуть минералы бериллия, лития и ряда других элементов, которые обычно отсутствуют в гранитах и других магматических породах. Все это позволяет считать пегматиты продуктами затвердевания не самой магмы, а ее остатка, обогащенного газами. О большой роли газов в пегматитовом расплаве говорят встречающиеся в пегматитах минералы, содержащие различные летучие вещества. Это фтор- и борсодержащий турмалин, топаз (в его состав непременно входят фтор и вода), слюда (ее обязательной составной частью служит вода) и ряд других минералов. Образование пегматитовых жил происходило при температуре 500—700 °С, т. е. несколько ниже, чем гранитов.
Пегматиты имеют исключительную промышленную ценность. Из них добывают слюду, полевой шпат, горный хрусталь, различные драгоценные камни и в том числе изумруд, аквамарин, рубин, сапфир, топаз, аметист и др. Полевой шпат некоторых пегматитов очень красив и используется как поделочный камень. Это так называемый амазонский камень, или амазонит,— голубовато-зеленая разновидность калиевого шпата. С давних пор он получил заслуженную известность в камнерезном деле, а художественно-декоративные изделия из этого поистине чудесного камня всегда привлекали к себе большое внимание.
Амазонит в России стал известен в 1784 г., когда на Южном Урале в Ильменских горах обнаружили пегматитовые жилы с зеленым камнем. Минерал с необыкновенно приятной окраской быстро завоевал симпатии любителей декоративного камня и стал одним из важнейших поделочных камней. В Государственном Эрмитаже в Ленинграде хранятся великолепные вазы, столешницы и другие изделия из уральского амазо-нита, сделанные умельцами Петергофской гранильной фабрики.
Амазонит относится к малораспространенным минералам. В нашей стране месторождения амазонита, кроме Ильменских гор, найдены на Кольском полуострове, в Прибайкалье, Казахстане и Средней Азии. До сих пор остается загадкой цвет амазоннта. Более семидесяти лет назад академик В. И. Вернадский обнаружил в амазоните Ильменских гор высокую концентрацию рубидия (до 3,12 % Rb2O), и с того времени многие ученые считали, что присутствие именно этого элемента вызывает окраску минерала. Но в последние десятилетия неоднократно устанавливалось, что рубидий в значительных количествах встречается и в неокрашенных полевых шпатах. Вместе с тем в некоторых амазонитах его почти нет. Значит, окраска зеленого полевого шпата не обязательно связана с рубидием.
Затем минералоги обратили внимание на то, что при прокаливании голубовато-зеленый цвет амазонского камня исчезает и минерал приобретает невыразительную белую, светло-желтую или светло-серую окраску. Потом выяснилось, что обесцвеченному амазониту можно возвратить прежнюю окраску под влиянием рентгеновских лучей.
Пожалуй, ближе всего к разгадке окраски стоит Б. М. Шма-кин. Он предполагает, что зеленая окраска минерала вызвана двумя причинами: особенностями строения кристаллов и значительным количеством элементов-примесей, прежде всего рубидия, свинца, цезия и таллия. Дело в том, что внутреннее строение амазонита максимально упорядоченное. А это значит, что ионы кремния, алюминия, калия и кислорода в кристаллической решетке расположены самым плотным образом. Когда же элементы-примеси захватили места элементов-«хозяев» и, отличаясь от них своими размерами, нарушили энергетику кристаллов—появилась характерная окраска амазонита.