Друзья, мы продолжаем проект совместно с Институтом Карпинского. В нашей рубрике мы смотрим на Эрмитаж и его экспонаты с точки зрения геологии.
Это самая распространённая магматическая горная порода на поверхности Земли. Однако основная её масса скрыта от прямого наблюдения, поскольку она выстилает океаническое дно. Её извергают подводные вулканы, ей сложены срединно-океанические хребты и вулканические острова. В новом выпуске «Эрмитажной геологии» предлагаем вам поближе познакомиться с базальтом и выполненной из него гири для взвешивания серебра и золота.
Происхождение названия «базальт» не вполне ясно. Оно восходит к латинскому basaltes, засвидетельствованному у Плиния Старшего в «Естественной истории» как название твёрдого тёмного камня из Эфиопии. В этимологических словарях это слово иногда сопоставляют с древнегреческими βάσανος (basanos) и βασανίτης (basanites) – «пробный камень», использовавшийся для проверки благородных металлов.
На континентах базальты могут слагать гигантские толщи, формирующие так называемые базальтовые плато. Примерами служат Деканские траппы в Индии, Сибирские траппы в России, плато реки Колумбия в США, а ещё обширные базальтовые провинции в Бразилии, Южной Африке, Израиле и Сирии. Помимо Земли, базальты широко представлены и на других телах Солнечной системы: по данным дистанционных исследований, ими может быть покрыто около 80 % поверхности Венеры, из базальтов состоят лунные моря, они также встречаются на Марсе.
Расскажут про дрейф континентов
Эти горные породы имеют тёмный цвет, обусловленный высоким содержанием магния и железа. Основными минералами базальтов являются плагиоклазы, пироксены и оливин. Как правило, их структура плотная и очень мелкозернистая, но встречаются и порфировые разновидности, то есть породы с отдельными крупными кристаллами оливина или плагиоклаза, вкраплёнными в тонкозернистую основную массу.
Если базальтовый расплав содержит растворённые газы под высоким давлением, то при подъёме к поверхности и снижении давления они выделяются в виде пузырьков. После застывания лавы эти небольшие полости могут заполняться цеолитами, кальцитом или кварцем. Такие пустоты, содержащие более поздние минералы, называются миндалинами, а сама порода – миндалекаменным базальтом.
Для геологов базальты представляют особый интерес, поскольку они образуются при частичном плавлении материала верхней мантии. Поднимаясь к поверхности, базальтовый расплав может захватывать нерасплавленные обломки мантии – ксенолиты. Это название происходит от древнегреческих слов ξένος (xénos) – «чужой, инородный» и λίθος (líthos) – «камень». Изучение ксенолитов даёт одну из немногих возможностей прямого исследования мантийного вещества, а химический состав базальтов служит ключом к пониманию глубинных процессов в недрах Земли.
Помимо главных породообразующих минералов, в базальтах присутствуют и акцессорные (второстепенные) – например, магнетит, ульвошпинель и ильменит. Они содержат железо и обладают магнитными свойствами. Кристаллизуясь, эти минералы фиксируют направление магнитного поля Земли, что используется в палеомагнитных исследованиях и позволяет реконструировать дрейф континентов.
Спокойные извержения
Температура плавления горной породы составляет от 1000 до 1200 градусов Цельсия. Базальтовая лава текуча, так как обладает низкой вязкостью. Поэтому извержения часто протекают спокойно, потоки движутся быстро и могут покрывать огромные площади до полного остывания. Этим базальтовая лава принципиально отличается от риолитовой, вязкой и густой: нередко она закупоривает вулканическое жерло и подводящие каналы, что приводит к взрывным катастрофическим извержениям.
Форма и текстура базальта многое говорят геологу об условиях извержения. При остывании и уменьшении объёма мощных лавовых покровов возникает система вертикальных контракционных трещин, разбивающих толщу на многоугольные, чаще близкие к шестиугольным, столбики. Если охлаждение происходит быстро, то трещины частые, а столбики – тонкие, как карандаши. При медленном охлаждении возникают гигантские колонны – как на знаменитой Дороге гигантов в Северной Ирландии, где базальтовые столбы образуют подобие лестницы, уходящей в море.
При подводных извержениях или при стекании лавового потока в море базальтовая лава застывает не гладким потоком, а характерными округлыми формами – образуются так называемые подушечные лавы. Механизм их формирования напоминает последовательное надувание пузырей: поверхность жидкой лавы мгновенно охлаждается при контакте с водой. Под этой коркой лава остаётся жидкой и продолжает поступать. Под напором свежей порции расплава корка раздувается в округлый пузырь – лавовую подушку. При нарастании внутреннего давления корка лопается в наиболее слабом месте – обычно снизу. Из разрыва вытекает новая порция жидкой лавы, и процесс повторяется. Размер лавовых подушек может достигать нескольких метров. Подушечная текстура, обнаруженная в древних базальтах, служит для геологов бесспорным доказательством того, что извержение происходило под водой.
Магматические горные породы, в том числе базальты, использовались древними цивилизациями для строительства, мощения дорог, изготовления статуй, монументов и саркофагов. Эти породы твёрды и трудно поддаются обработке, но изделия из них исключительно долговечны.
Розеттский камень
Долгое время считалось, что знаменитый Розеттский камень изготовлен из базальта, и такое представление до сих пор встречается в популярной литературе. Розеттский камень, найденный в Египте в 1799 году, сейчас хранится в Британском музее. Он представляет собой фрагмент каменной стелы с указом о Птолемее V (правившем с 204 по 180 год до н. э.). Текст указа высечен трижды: иероглифическим письмом, демотическим письмом и на древнегреческом языке. Иероглифы использовались в сакральных и официальных текстах, демотическое письмо – в повседневной жизни, а древнегреческий был языком греко-македонских правителей Египта. Благодаря этому Розеттский камень сыграл ключевую роль в расшифровке египетских иероглифов.
Современный петрографический анализ показал, что на самом деле Розеттский камень высечен из гранодиорита – глубинной магматической породы, близкой к граниту. Но базальт действительно широко использовался в древности, и один из необычных предметов из этой горной породы хранится в коллекции Государственного Эрмитажа.
Уникальная гиря
Это каменная гиря для взвешивания серебра эпохи Ахеменидов, выполненная в форме усечённой пирамиды с округлыми краями. На трёх её сторонах вырезаны клинописные тексты на эламском, древнеперсидском и аккадском языках, а четвёртая грань остаётся пустой. Сверху заметно небольшое углубление – след от крепления при обработке камня.
Впервые эту гирю описал французский дипломат и исследователь Жозеф Артур Гобино во время поездки в Иран, где она хранилась в городе Махан, в мавзолее Шаха Ниматуллы Вали – философа, поэта и основателя суфийского братства. В Санкт-Петербург гиря попала в 1907 году благодаря Александру Яковлевичу Миллеру, российскому дипломату и востоковеду.
Прорисовку эламской, древнеперсидской и аккадской надписи на гире, их транслитерацию и перевод выполнил немецкий ассириолог Франц Генрих Вайсбах. Эти тексты содержат титулы царя Дария I – правителя, при котором в Персидской державе была упорядочена система мер и весов. Весовые единицы Дарий привязал к вавилонскому сиклю (шекелю, 8,33 г), кроме того, он ввёл новую весовую единицу – каршу (karša), равную десяти сиклям.
Всего известно шесть подобных гирь. Масса эрмитажного экспоната – 2222,425 г – на первый взгляд не связана напрямую с целым числом сиклей. Интересно, что на самой гире её вес не указан, хотя на таких предметах это обычно делалось.
Наиболее убедительное объяснение предложил Франц Вайсбах в 1910 году. Он исходил из того, что в Ахеменидском Иране долго сохранялось стабильное соотношение цен на золото и серебро – 1 к 13⅓. При таком соотношении стоимость 2 карш (то есть 20 сиклей) золота равна стоимости 26⅔ карши (266⅔ сиклей) серебра. Следовательно, данная гиря использовалась для взвешивания серебра, эквивалентного по стоимости золоту массой в 2 карши (то есть 20 сиклей). Наличие подобного предмета указывает на то, что при Дарии I проводились финансовые операции по пересчёту золота в серебро. Отсутствие пояснительной надписи говорит о том, что назначение такой гири было понятно её пользователям без дополнительных указаний.
Увидеть уникальную базальтовую гирю можно в Эрмитаже (зал № 86 в Главном музейном комплексе), а подробнее познакомиться с базальтами и другими магматическими породами – в Геологоразведочном музее Института Карпинского.