Николай Федоровский - По горам и пустыням Средней Азии
Первый раз мы попали в район песков, проезжая из Ташкента в Ашхабад. Мы сделали остановку на станции Репетек. Выйдя из вагона, мы сразу оказались окруженными песками. Одна только полоска линии железной дороги была свободна от песчаных гряд. Песок струйчатыми массами лежал под ногами. Это была песчаная «рябь» от ветра. Увязая почти по щиколотку, мы бродили по окрестностям станции. Нам хотелось найти знаменитый репетекский гипс. Гипс — сернокислый кальций — образуется из холодных водных растворов. Любой ручей, речка, подземные и артезианские воды содержат значительные количества водной окиси кальция, легко растворимой в воде. Достоинство воды, ее пригодность для питья и употребления в быту определяются степенью ее жесткости. Говорят обычно: «жесткая вода». Слишком жесткая вода негодна для питья.
Жесткость придает воде растворенная в ней водная окись кальция, которая легко обнаруживается, если мы пропустим через воду ток углекислоты: из раствора выпадает углекислый кальций. На опытах, проводимых на лекциях по химии, такое выпадение легко видеть простым глазом. Как только углекислота начинает проходить через прозрачную воду, содержащую углекислый кальций, вода в стаканчике мутнеет от бесчисленного количества кристалликов углекислого кальция, осаждающихся на дно. Если же в воду, содержащую водную окись кальция, прилить серной кислоты, то кальций соединяется с серой и кислородом и дает плохо растворимое в воде соединение сернокислого кальция, встречаемого в природе в виде минерала гипса.
Следовательно, образование гипса в природе может происходить в самые разнообразные геологические эпохи вплоть до настоящего времени: надо только, чтобы в воде присутствовали соли кальция и серная кислота. Гипс кристаллизуется в виде очень эффектных кристаллов, иногда соединенных в целые группы, розеткообразных сростков, часто в виде двойных кристаллов, напоминающих ласточкин хвост.
В пустынях, благодаря капиллярным свойствам песка, который очень легко насыщается водою, почвенные воды на небольшой глубине часто проникают до самой поверхности, как бы вытягиваемые песком. Пески — это область восходящих растворов. В тех местах, где к этим водам примешиваются соединения серы, очень легко в гуще песка начинает образовываться гипс. В момент своего образования твердеющий минерал начинает захватывать частицы песка; в результате получаются кристаллы, которые иногда на 50% состоят из песка. Такими образованиями особенно славится станция Репетек. Репетекские песчаные гипсы достигают большой величины. Иногда сростки кристаллов достигают полуметра и больше. Эти кристаллы украшают коллекции крупнейших музеев.
Мы бродили по пескам вокруг станции и, действительно, то там, то сям обнаруживали выросшие кристаллы гипса. Мы набрали их за несколько часов порядочное количество.
Рис. 21. На границе пустыни Кара-Кумы.
Минералогия пустыни очень своеобразна. В тропических и субтропических пустынях, к которым относятся среднеазиатские Кара-Кумы, самым главным геологическим фактором являются солнечные лучи, но, как говорит академик А. Е. Ферсман, посетивший несколько раз Кара-Кумы, есть огромные различия, которые в области химизма создают непроходимую пропасть между пустынным режимом разных широт. В знойных субтропических пустынях мы должны считаться с рядом важнейших факторов геохимического порядка: огромной дневной инсоляцией (солнечным нагревом), ускоренным темпом химических реакций и, наконец, характерным для пустыни направлением почвенных растворов — из глубины к поверхности.
Первый фактор — инсоляция — воем хорошо известен. Достигая 75—80 °С в жаркие дни, нагрев создает в верхних частях земной поверхности настоящие термальные условия, значение которых тем более важно, что высокий солнечный нагрев не всегда сменяется холодными ночами; так, например, в Туркмении ряд ночей летом давал среднюю температуру в 42 °С, благодаря чему песок не успевал охладиться. Даже в условиях зимней поездки мы наблюдали в Кара-Кумах значение дневной инсоляции при значительных, однако, колебаниях температуры: ночью к восходу солнца температура воздуха опускалась до минус 7 °С, днем начиналось быстрое потепление и уже к 2—3 часам дня, по измерению Д. И. Щербакова, песок нагревался до 30 °С. И это в конце ноября месяца! Даже в апреле В. А. Обручев отмечал температуру песка в 63 °С.
Повышенное нагревание вызывает огромную интенсивность химических процессов, ускорение их течения и перемещает направление реакций в сторону, отвечающую высокотемпературным условиям. Отсюда, в этих условиях равновесия, получается ряд таких минеральных тел, которые мы не привыкли видеть среди нормальных образований земной поверхности, а скорее среди типичных горячих жильных растворов. Все, что подвергается влиянию атмосферных факторов, быстро изменяется. Химизм распада и поверхностного разрушения идет до конца. Намечается резкое разделение на продукты химически стойкие — кварц, кальцит — и на продукты измененные и изменяемые. Последние оказываются в более подвижном состоянии, чем первые; одни из них, как частицы каолина из разложенных полевых шпатов или выцветы солей, легко уносятся ветром, другие дают растворяемые соли и, разделяя судьбу пустынных вод, инфильтруются в глубину или смываются в пониженные области (озера, шоры, такыры).
Таким образом главная роль солнца заключается в расслоении механических продуктов пустыни на химически устойчивую часть, создающую основу пустыни, и на подвижную, которая накапливается в строго определенных ее участках.
Другая особенность геохимических процессов пустыни заключается в направлении циркуляции тех растворов, которые наблюдаются в верхних горизонтах своеобразных песчаных и глинистых образований, формирующих облик пустыни. Конечно, после обильных осадков наблюдается нормальное проникновение воды и растворенных веществ с поверхности в глубину, но и этот ход процесса, как мы наблюдали в Кара-Кумах, протекает далеко не так, как в наших широтах. В самых песках влага дождя проникает не глубоко: своеобразными капиллярными силами влага удерживается между частицами, сохраняясь в определенных горизонтах.
Особенно замечательна судьба воды, падающей на такыр[10]. Здесь проникновение воды в глубину почти невозможно: замазанная поверхность такыра этому препятствует, и вода может держаться, как в озере, 2—3 дня; но зато колоссальное количество воды устремляется в какие-либо случайные или искусственные впадины или поглощается околотакырными песками. Те же капиллярные силы — влагоемкость песка — не позволяют этим водам проникнуть далеко, и они сохраняются в виде своеобразных песочных водоемов, из которых извлекают воду колодцы туркменов.
