Фарфоровый камень

В быту мы постоянно пользуемся изделиями из фарфора — фарфоровой чайной и столовой посудой, электроизоляционными материалами (роликами, пробками, штепселями, выключателями). Без фарфора невозможно развитие современной электротехники, так как он является наиболее прочным и дешевым электроизолятором. Огромное количество изоляторного фарфора требуется для передачи электрической энергии по проводам, для монтажа электростанций и машин, рождающих электрический ток.

Наши лаборатории и химические заводы не могут обойтись без специальной фарфоровой посуды и других изделий из фарфора, стойких против химического воздействия кислот и щелочей. Фарфор в настоящее время— действительно универсальный материал для самых разнообразных отраслей промышленности.

Читатель может спросить, какое отношение имеет все это к Карелии, которая до сих пор не выпустила ни одной фарфоровой чашки или тарелки, ни одного изолятора? Отношение, как увидим ниже, прямое и непосредственное. Карелия обладает огромными ресурсами керамического сырья для фарфоровой промышленности и вот уже десятки лет является его главным поставщиком в Советском Союзе.

Что такое фарфор и из чего его изготовляют?

Современный фарфор изготовляется из трех основных видов минерального сырья: из пластичной белой фарфоровой глины — каолина, молотого кварца и минерала из группы алюмосиликатов — полевого шпата, или фарфорового камня, как его называли в старину. Каждый из минералов входит в состав фарфоровых масс примерно в одинаковых количествах. Кварц и полевой шпат предварительно измельчаются и смешиваются с каолином.
Смесь всех трех минералов с водой образует пластичное тесто. Из него легко формируются изделия, которые затем сушат, обжигают и обычно покрывают глазурью.
Каолин придает массе пластичность, кварц улучшает ее свойства, а полевой шпат играет роль плавня (флюса) для цементирования частиц каолина и кварца после обжига изделий. В результате обжига получается крепкий фарфоровый черепок; возникающие в нем поры заполняются сравнительно легкоплавким полевым шпатом.

Таким образом, полевой шпат имеет решающее значение для получения твердого, не пористого фарфора с его современными техническими свойствами электроизолирующего, огнеупорного, кислотоупорного и щелочеустойчивого материала. Благодаря своей плавкости полевой шпат находит применение в производстве стойких глазурей для фарфоровых изделий, используется при изготовлении разного рода эмалей, точильных, наждачных и карборундовых кругов (абразивная промышленность) в качестве минеральной связки.
До Октябрьской революции русская фарфоровая промышленность получала полевой шпат из Швеции и Норвегии. За годы Советской власти Карелия на 80—90 процентов стала снабжать фарфоровые заводы страны первоклассным полевым шпатом.

Где же в Карелии встречаются керамические минералы — полевой шпат и кварц?
Если внимательно присмотреться к любой гранитной породе в ее скальных выходах, например, в Приладожье, на восточном берегу Онежского озера и в других местах, то можно увидеть, что гранит состоит главным образом из двух минералов: розового, красного или белого полевого шпата в форме кристаллов — зерен размером до 2—3 сантиметров в поперечнике — и зерен серого, дымчатого, иногда голубоватого и даже черного кварца. Остальные минералы (черная слюда — биотит, белая слюда — мусковит, черная роговая обманка и нр.) играют подчиненную роль в составе гранита; они всегда содержат большое количество окислов железа, в то время как в полевом шпате и кварце их не больше десятых и даже сотых долей процента.
Химический анализ гранитов показывает, что большинство из них содержит 2—3 процента окислов железа, а фарфоровая промышленность для своих белых изделий нс допускает этого вредного соединения больше 0,15—0,2 процента. Читателю, вероятно, приходилось замечать различие в окраске фарфоровой посуды: одни изделия поражают своей снежной белизной, другие имеют сероватую, желтоватую, грязно-серую неприятную для глаза окраску. Все это объясняется наличием железистых примесей в исходном материале — полевом шпате н кварце.

Высокое содержание железа в керамических минералах понижает и электроизоляционные свойства фарфора. Поэтому из обыкновенного гранита нельзя получить даже грязно-серого фарфора самых низких сортов из-за очень высокого содержания в нем железа.
Чистый белый фарфор с незначительным содержанием железа получается из своеобразных разновидностей гранитных пород, которые в геологии получили название гранитных пегматитов (от греческого слова« пег-ма» — сплоченность, крепкая связь).
Благодаря присутствию растворенных в гранитной магме парообразных и газообразных веществ (воды, углекислоты, бора, фтора и других), она становится менее вязкой, более подвижной и текучей. При огромных горных давлениях внутри земной коры расплав гранитной магмы выжимается через трещины в каменной оболочке ближе к поверхности Земли. Внедрившись между другими горными породами, он затвердевает и превращается в кристаллическую породу — гранит.

Остывание гранитного расплава происходит, конечно, не сразу, г постепенно. Внутренняя часть очага еще долго остается жидкой. Пары и газы, не имея выхода через образовавшуюся гранитную корку, постепенно скопляются в этом остаточном расплаве, увеличивая его текучесть и давление. Большой концентрации достигают пары воды в остаточном пегматитовом расплаве, и эта так называемая газо-водная гранитная магма при благоприятных условиях может быть выжата ближе к поверхности Земли. Юна застывает в форме жильных тел гранитного же состава в трещинах вышележащих пород. Таким образом образуются гранитные пегматитовые жилы п создаются месторождения, богатые чистыми керамическими минералами — полевым шпатом и кварцем. Пегматитовые гранитные жилы и служат почти единственным источником этих минералов для фарфоровой промышленности.
В Карелии процесс заполнения трещин пегматитовым гранитным расплавом шел несколько иначе. В большей части разведанных здесь и хорошо вскрытых промышленных пегматитовых жил до сих пор не удалось установить прямой связи их с родоначальными гранитами: ни разу не было обнаружено жилок-проводников, по которым приходил из гранитных очагов расплавленный материал к пегматитовым телам. Можно предполагать, что в трещину будущей пегматитовой жилы выжимался подвижный расплав гранитного состава через посредство гранитизированных гнейсов, подстилающих пегматитовое жильное тело.

Вернемся теперь к самим пегматитовым жилам и их характеристике.
Кто бывал в районе Чуиииского и Черпоречепского заливов Белого моря, в окрестностях Лоухского и Пу-лонгских озер в северной Карелии или па северном побережье Ладожского озера, тот не мог не встретиться с этими жильными образованиями.
Там, где коренные скальные породы выходят из-под плаща ледниковых наносов и обнажены, пегматитовые жилы легко распознаются прежде всего по своей более светлой, чем у других пород, окраске (белой, розовой пли красной). Они резко выделяются па фоне темпоок-рашеииых, вмещающих эти жилы пород. Присматриваясь к таким жильным телам, легко убедиться, что в них преобладают белые или светлоокрашенные минералы— полевые шпаты и кварц, составляющие главную массу жилы; темноцветных минералов в жилах значительно меньше. В отличие от гранитов пегматит сложен более крупными кристаллами основных и второстепенных минералов. Выделения чистого кварца в жилах местами достигают 3—5 метров в поперечнике.
Очень характерны для гранитных пегматитов срастания двух главных минералов (полевого шпата и кварца), похожие на еврейские письмена или иероглифы древних египетских и вавилонских надписей. Угловатые тонкие кристаллы серого кварца врастают в полевой шпат, образуя оригинальную «письменную» структуру. Сама порода с таким строением называется «еврейским камнем», или «письменным гранитом».
Химический анализ и общий минеральный состав жильных пегматитов показывают их полное сходство с нормальными гранитами.
Наукой установлено, что пегматитовые жилы действительно родственны но своему происхождению гранитам и составляют, как говорят геологи, их жильную фацию.

Несмотря па незначительные размеры жильных тел, пегматиты являются ценнейшим источником керамических минералов. Путем простой ручной разработки после взрывных работ па руднике из них можно получать чистый кусковой полевой шпат и жильный кварц для самых качественных фарфоровых изделий, чего невозможно достигнуть при разработке гранитных массивов. Пегматиты, содержащие большое количество окислов железа (свыше 0.5 процента), могут быть дешево превращены в первосортное керамическое сырье на специальных пегматитовых помольных заводах. Здесь пегматит измельчается в муку, из которой электромагнитами извлекаются все вредные железосодержащие минералы (слюда, гранат, турмалин, роговая обманка и др.).

Автору этой книги посчастливилось найти в Карелии в 1928 году очень крупную жилу (им. Чкалова), скрытую под вековым лесом, выросшим на ледниковых наносах на горе у Амбарной губы Чупипского залива. Вплоть до 1941 года это пегматитовое тело являлось основным источником снабжения полевым шпатом и пегматитом отечественных фарфоровых заводов.

В послевоенный период были открыты в Приладожье еще более мощные пегматитовые месторождения. В настоящее время эта база всесоюзного значения в районе города Ппткярапты промышленно осваивается, и при ней планируется создать пегматитовый помольно-обогатительный завод для выпуска стандартного фарфорового сырья—пегматитовой муки. Нет никакого сомнения, что в ближайшие годы будут выявлены в Карелии новые пегматитовые месторождения, богатые высококачественным керамическим сырьем.

Полевые шпаты по своей химической природе относятся к группе алюмосиликатных минералов, то есть соединений, богатых алюминием, кремнием, кислородом, а также щелочными элементами (калием и натрием). В пегматитовых жилах Карелии чаще всего встречается богатый калием полевой шпат микроклин, реже — известково-натровые полевые шпаты.
Полевые шпаты отличаются светлой окраской: микроклин имеет розовый, реже белый цвет, известково-натровый полевой шпат — всегда белый.
Все полевые шпаты при ударе молотком раскалываются по двум направлениям на куски с ровными гладкими поверхностями. Это их свойство называется «спайностью».

Полевые шпаты отличаются значительной твердостью. Они с трудом царапаются стальным перочинным ножом. На поверхности микроклина всегда заметны вросшие в него короткие белые линзочки натрового полевого шпата. У других полевых шпатов таких врост-ков никогда не встречается.
Характерной особенностью известково-натровых шпатов является очень топкая штриховка на одной из поверхностей спайности, чего нет у микроклина. В фарфоровом производстве лучшим считается калиевый полевой шпат, а для художественного фарфора — известково-натровый.
Второй керамический минерал пегматитовых жил — кварц — также легко отличить от других минералов: он тверже нолевых шпатов (царапает их) и многих других минералов, при расколе не дает ровных поверхностей, то есть не обладает спайностью. Поверхность его иногда раковистая. Кварц в жилах или бесцветный, или молочно-белый, иногда розовый или светло-буроватый (дымчатый). Нередко в осколках он бывает прозрачным.

Карелия обладает огромным количеством пегматитовых жил, а следовательно, и запасом фарфорового камня. Одних только крупных жил зарегистрировано более 1000. Например, жила Большое Тэдипо у станции Полярный Круг имеет длину 390 метров и ширину 20—35 метров. Пегматитовое тело Серая Горка (Лянсинмяки) на северном берегу Ладожского озера занимает огромную площадь в 13 000 квадратных метров.