Текст книги "По страницам каменных летописей"
Автор книги: Сергей Шер
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 8 страниц)
Все эти и еще много других редких металлов добывают в разных местах нашей большой страны, там, где в горных кряжах обнажены очаги застывшей магмы, давшие пегматитовые жилы. Ильменский хребет только один из таких участков. Сокровища его особенно обильны, а минералы пегматитов здесь особенно красивы и чудесны.
Но при застывании гранитной магмы подземные сокровища собираются не только в пегматитовых жилах.
Железные горы Урала
В обрывистых берегах небольшой речки Тагила среди густых хвойных лесов в конце XVII века был сыскан «камень-магнит». Образцы этого камня отправили сначала в Москву, а потом на испытание к «иноземным мастерам» – в Ригу и Амстердам. Мастера признали «камень-магнит» доброй рудой, из которой можно «пушки плавить».
Прошло некоторое время, и около залежей руды у подножия горы Высокой был построен чугуноплавильный завод. Когда работа на заводе шла полным ходом, в 40 верстах от него была открыта вторая «железная гора» Урала, названная Благодатью, а в конце XVIII века южнее, среди Орских степей, открыли и третью по счету гору Магнитную.
Руды, слагающие «железные горы» Урала, – одни из лучших железных руд в мире. Недаром еще почти 250 лет назад рудознатцы доносили царю Петру, что «железо уральское не хуже свейского». «Свейское», то есть шведское, железо славилось тогда на весь мир.
Мало были похожи разработки железных руд в старину на современные рудники. Известный путешественник академик Петр Паллас, побывав в конце XVIII века на разработках железных руд на горе Высокой, писал: «По большей части собирают ныне около горы поверх лежащую руду, и как ее без труда доставать можно, то и употребляют к сей работе детей мужеска и женска полу, с платою по три копейки за день. Душ до четырехсот стараются с охотою ежедневно быть в работе». С утра до глубокой ночи таскали худенькие фабричные ребятишки в разбитых грязных корзинах, а то и просто в подолах тяжелые куски руды.
В наши дни для разработки железных руд Урала заложены огромные карьеры. Особенно большой карьер и один из величайших во всем мире металлургических заводов расположен у горы Магнитной. Сильные взрывчатые вещества вскрывают здесь залежи железной руды. Экскаваторы грузят отбитую взрывами руду в вагоны. Длинные железнодорожные составы непрерывно курсируют по уступам гигантского карьера. Из Уральского «камня-магнита» выплавляют чугун, сталь, железо. Многие сотни тысяч тонн этого чудесного камня уже превратились в блестящие лемехи плугов, быстроходные станки, бесконечные полосы рельсов и еще тысячи необходимых нам предметов.
Как же образовались залежи «камня-магнита», который в геологии называется минералом магнетитом?
Образование магнетитовых залежей, так же как и образование пегматитовых жил, связано со сложным процессом застывания гранитной магмы. Но залежи образовались не из самого застывающего расплава. Они возникли в результате сложных химических реакций газов, которые выделялись из расплавленной магмы, с окружающими их горными породами.
Много различных условий необходимо для того, чтобы образовались огромные скопления магнетита. Они появляются только там, где магма внедрялась в богатые железом горные породы, где слои этих пород были разбиты многочисленными трещинами, где из магмы выделялись в больших количествах пары и газы. Все это должны учитывать геологи, чтобы понимать, по каким законам располагаются в глубинах Земли руды, чтобы предсказывать, где можно встретить богатые месторождения. Горячее дыхание гранитной магмы, сложные взаимодействия ее с окружающими горными породами приводят не только к образованию железных руд. Так возникают в земных недрах и многие месторождения меди, металла сверхтвердых сплавов – вольфрама и другие подземные богатства.
Чудесные нитки и другие сокровища черных камней Урала
До сих пор мы с вами говорили о подземных сокровищах, образовавшихся при застывании белых, серых или розовых гранитов. Граниты относятся к группе изверженных горных пород, которые из-за большого содержания в них кремнекислоты назвали кислыми. Но ученые пришли к выводу, что в земных недрах существует не одна, несколько, во всяком случае две магмы, различные по составу. Каждая из них образует при застывании свои группы горных пород, свои полезные ископаемые.
Рождение многих богатств связано с темно-зелеными или черными изверженными горными породами, относящимися к группе, которую геологи назвали ультраосновной. Эти породы застыли из расплава, обогащенного железом, магнием и кальцием и бедного кремнием.
Рассказ о полезных ископаемых, образование которых связано с ультраосновными породами, я начну с описания… ниток. Эти нитки особенные. Они крепче стальной проволоки, не горят в огне, не пропускают электрического тока. Их не разъедают кислоты. Из этих необычных ниток можно выткать прочную, несгораемую материю и тончайшие, подобные батистовым, платки. Такие платки не надо стирать, чтобы очистить, достаточно бросить их в огонь, и вся грязь выгорит, платок станет снежно-белым.
«Горный лен» – асбест.
Что же это за замечательные нитки?
Сделаны они не изо льна, хлопка или шерсти, а из камня. Называется камень асбестом. По-древнегречески это означает «несгораемый».
Асбест это камень, который даже руками легко расщепить на длинные, тонкие волокна. Недаром называют его «горным льном», а раньше называли «каменным шелком» или «каменной куделью».
Применяют этот замечательный камень в самых разнообразных отраслях техники.
Видали ли вы когда-нибудь «кладбища» старых паровозов? Из-под ободранной железной обшивки видны на паровозных котлах светло-серые асбестовые матрацы. Они не дают быстро охлаждаться котлам. Из асбестовой материи шьют костюмы и шланги для пожарных, мешки для перевозки почты. Они не сгорают в самом жарком пламени.
Родина асбеста – Урал. Месторождения его были известны там уже в середине XVIII века, около двухсот лет назад. Искусные мастерицы изготовляли из него несгораемые холсты и даже бумагу.
Асбест образуется при воздействии на ультраосновные горные породы горячих подземных вод. Выходов ультраосновных пород на земную поверхность очень мало. Только в немногих местах удается встретить геологам черные тяжелые камни. Они выяснили, что магма, давшая ультраосновные породы, поднималась к земной поверхности с большой глубины. Появляются эти породы поэтому только там, где в земной коре проходят глубокие разломы – трещины. От берегов современного Ледовитого океана к степям Мангышлака на несколько тысяч километров протягивается такой разлом на Урале. Поэтому именно здесь сосредоточены выходы ультраосновных пород, здесь же расположены и месторождения асбеста.
Не только происхождение асбеста связано с ультра-основными породами. Ближайшим «родственником» асбеста является другой камень с не менее чудесными свойствами. Это – тальк, самый мягкий из всех существующих камней. Он, так же как и асбест, образуется при воздействии на ультраосновные породы горячих подземных вод.
Тальк состоит не из тоненьких волокон, как асбест, а из мельчайших чешуек. Они легко скользят одна по другой, и поэтому тальк мягкий и жирный на ощупь. Из этого камня приготовляют снежно-белую пудру, Применяет тальк и в технике; чтобы изготовить белую, гладкую бумагу, резину, многие краски и еще десятки других полезных вещей, трудно обойтись без талька.
Кроме асбеста и талька с их необычными, совсем не «каменными» свойствами, среди выходов на поверхность земли черных, тяжелых камней геологи находят еще и другие подземные богатства.
В 1766 году русский академик Леман открыл на Урале новый минерал оранжево-красного цвета. Он назвал его «красной сибирской свинцовой рудой». Долго химики не могли выяснить состав этого минерала. Только спустя 30 лет французскому химику Вокелену удалось установить в «красной сибирской свинцовой руде» присутствие нового, неизвестного до тех пор металла. Так как соли этого металла были ярко окрашены, металл был назван хромием или хромом, что по-русски значит «цветной». Употреблялся хром долгое время только для изготовления различных красок.
Природных соединений хрома довольно много. Наиболее распространенным из них оказалась не «красная сибирская руда», а хромит – соединение хрома с железом и кислородом. Хромит – невзрачный черный минерал. Встречается он в виде небольших кристалликов в ультраосновных породах. Иногда кристаллики сливаются вместе и образуют крупные скопления.
На Урале, там, где на поверхность земли выходят ультраосновные породы, добывают ежегодно сотни тысяч тонн хрома – больше, чем в любой другой стране мира. Только ничтожная часть хрома употребляется для производства красок. В современной промышленности хром – это металл твердых нержавеющих сталей и блестящих покрытий. Тонким слоем хрома покрыты сверкающие на солнце, не боящиеся ржавчины щитки на радиаторах автомашин. Из хромовой стали изготовлены резцы, легко снимающие тонкую стружку металлической детали.
Загадки рождения алмаза
На специальной подставке в центре павильона геологии Всесоюзной промышленной выставки помещен не очень заметный с первого взгляда камень. Цвет его темно-зеленый, строение необычное. Он состоит из крепко сцементированных обломочков, то более светлых, то более темных, чем вмещающий их основной фон. Одни обломки остроугольные, другие – слегка округлены и окружены черной каемкой. Если внимательно всмотреться в камень, то в нем можно увидеть редкие вкрапления ярко-красных кристаллов. Называется камень «кимберлит». Это горная порода, в которой заключены алмазы – самые твердые и самые ценные минералы земного шара. Красивые, ограненные человеком кристаллы этого камня называются бриллиантами.
Кимберлит относится к той же группе ультраосновных горных пород, с которой на Урале связаны месторождения хромита и «горного льна» – асбеста. Но в уральских породах алмазов нет, встречаются они только в кимберлитах.
Почему?
Оказывается, все дело в том, как рождались горные породы.
Ультраосновные породы Урала застывали медленно и спокойно на большой глубине. Кимберлиты же застывали вблизи от земной поверхности, и подъем их из глубин земного шара сопровождался гигантскими взрывами.
Много еще загадочного в происхождении кимберлитов и вкрапленных в них алмазов. Геологи не знают, например, взрывалась ли сама насыщенная парами и газами магма, когда она поднималась вверх, или взрыв прокладывал путь магме и не зависел от нее. Когда образовались алмазы? Были ли они вынесены уже в виде кристаллов с большой глубины или рождались при гигантском взрыве, а может быть, возникали каким-либо иным способом? Ответов на все эти вопросы пока еще не получено.
Геологи нашей страны начали изучение кимберлитов всего несколько лет назад. Вы, может быть, удивитесь, почему они не занялись ими ранее, почему уже давно не взялись за решение важных вопросов, связанных с образованием алмазов?
По очень простой причине.
До последнего времени кимберлитов в нашей стране известно не было. Очень мало было у нас и алмазов. Их находили лишь в виде редких кристаллов в песке некоторых рек. Кимберлиты же были известны только в одном месте земного шара – в далекой Африке. Их обнаружили здесь совершенно случайно около девяноста лет назад в небольшом поселке Кимберли, который после находки алмазов в несколько лет стал известен всему миру.
Кимберлиты в Африке слагают большие трубообразные тела с поперечником в несколько километров, уходящие вертикально вниз в земные недра. Во многих из этих тел заложены глубокие шахты, где добывают алмазы. Сотни и тысячи красивых камней расходятся отсюда по всему свету. Алмазы нужны в очень многих отраслях промышленности, они давно перестали служить только для украшений. Сверхтвердые резцы, буры для бурения скважин в земле, машины для волочения проволоки, опоры для стрелок точнейших приборов – все это оснащается алмазами. Неудивительно поэтому, что все страны хотят найти у себя месторождения этих чудесных камней.
Геологам было ясно, что найти большие месторождения алмазов – это значит прежде всего найти кимберлиты. Но где их искать?
Изучили, как залегают кимберлиты в Африке. Оказывается, там они встречаются только в пределах древней платформы – устойчивого участка земной коры, на котором процессы образования гор закончились уже на заре геологической истории. Не часто прорывает магма такие участки земной коры. Обычно здесь располагаются только осадочные горные породы, залегающие ровными горизонтальными слоями. И это неудивительно. Ведь здесь земная кора наиболее мощная. Но зато если уж прорвется магма на древнюю платформу, то всегда с очень большой глубины и нередко со страшными взрывами. При таких условиях и образуются кимберлиты.
Вы уже знаете, что на огромной площади нашей страны располагаются две древние платформы: Русская и Сибирская. На Русской платформе, которую геологи изучили лучше других, магматических пород, прорывающих слоистые толщи, мало. На Сибирской платформе изверженные горные породы распространены очень широко. Правда, большей частью это не ультраосновные породы. Но и в Африке кимберлиты встречаются наряду с изверженными породами другого состава.
Так геологи пришли к выводу, что искать кимберлиты и вкрапленные в них алмазы надо в первую очередь на Сибирской платформе, на огромных таежных просторах между Енисеем и Леной.
Много сотен и даже тысяч километров пришлось советским геологам пройти по берегам таежных рек, по покрытым мхом водоразделам огромной Сибирской платформы, чтобы открыть алмазоносные кимберлиты. Славную страницу в историю советской геологии вписали они этим открытием.
Рядом с изверженными породами определенного состава ищут геологи именно те полезные ископаемые, которые образуются при застывании магмы, давшей эти породы.
Есть и такие полезные ископаемые, связь которых с огненными расплавами является очень сложной и еще не вполне ясной геологам. Одному из них – золоту – будет посвящен следующий рассказ.
Сибирское золото
«Чтоб в Сибири в так студеном климате золотая руда быть могла, об оном сумнение немалое, если токмо рассудить, какого великого жара солнечного и по действу его подземного для произведения сей изячной металли потребно», – так писал в 1736 году в своей книге «Общее географическое описание всея Сибири» Василий Иванович Татищев – один из образованнейших людей и передовых деятелей горного дела своего времени. В XVIII веке многие считали, что родиной золота и драгоценных камней могут быть только жаркие страны. Особенно славилась среди них Индия.
Но примерно через сто лет после того, как Татищев написал о том, что найти золото в Сибири очень маловероятно, оно было там найдено. После этого Сибирь стали считать одной из первых в мире по запасам этого ценного металла.
Главным источником золота в природе являются жилы, сложенные одним из самых распространенных на Земле минералов – кварцем.
Размеры жил очень разнообразны. Некоторые тянутся на километры, а другие всего на несколько десятков метров. Различаются они по толщине: есть жилы в 5—10 сантиметров, а есть и в несколько метров.
Золото вкраплено в кварц в виде кристалликов, «пленочек», «веточек». Обычно они очень небольшие, даже трудно различимые невооруженным глазом, но встречаются и крупные выделения золота, размером в несколько сантиметров в поперечнике. Часто золотинки в кварце располагаются рядом с другими минералами – соединениями свинца, цинка и меди.
При разрушении кварцевых жил золотинки вываливаются из кварца и скапливаются в речном песке – образуются золотоносные россыпи.
Во многих районах золото добывают не из жил, а из россыпей. Большие плавучие экскаваторы – драги вычерпывают песок со дна реки и отмывают от него тяжелые крупинки золота.
Драга, которую вы видите на рисунке, работает на таежной речке Бодайбо, притоке реки Витима, на Ленских золотых приисках. Больше ста лет разрабатывают на этих приисках золотоносные россыпи, но кварцевые жилы, содержащие золото, начали находить здесь только в самое последнее время.
Драга добывает со дна реки золотоносный песок
промывает его и отделяет золото.
По каким законам расположены жилы в недрах Земли? Где их надо искать? Как они образовались? – такие трудные, но интересные вопросы стояли перед нашей геологической экспедицией.
Мы работали в узком, длинном туннеле, который люди провели под землей на многие километры, чтобы осушить разработки россыпей. По этому туннелю течет вода – целая подземная река, мутная и холодная. Но нигде в другом месте невозможно проникнуть в земные недра, и нам приходится идти по этой реке.
Карбидные лампы освещают мокрые, покрытые серой рудничной пылью стены. На наши резиновые костюмы, на записные книжки с кровли падают увесистые холодные капли.
Мы проходим мимо серовато-зеленых слоев песчаников, чередующихся со слоями черных глинистых сланцев. Слои лежат не горизонтально, они смяты в складки, разбиты многочисленными трещинами. Но кварцевых жил здесь нет, разве что изредка встретится тоненький, в 1–2 сантиметра, прожилок. Мы идем 100, 200, 300 метров, километр… Двигаться приходится очень медленно. Хотя уровень воды в подземной реке только немного выше колен, но встречное течение очень сильное. Да и не только это замедляет движение. Каждый небольшой участок стенки выработки необходимо тщательно осмотреть, во многих местах замерить залегание слоев, кое-где произвести зарисовки.
Постепенно породы изменяются: в них появляются отдельные бурые точки, затем этих точек становится все больше и больше, и наконец песчаник из зеленого превращается в бурый. Одновременно с этим изменением цвета пород здесь же появляются кварцевые жилы. Белыми полосами пересекают они во всех направлениях выработку. Нам приходится двигаться еще медленнее, чтобы не пропустить ни одной детали соотношений горных пород и жил.
Но в чем дело? Почему распространение кварцевых жил совпало с изменением цвета песчаников?
Два образца камня – зеленый и бурый – совсем не похожи один на другой. Недаром те геологи, которые работали здесь раньше, считали их горными породами, образовавшимися в различное геологическое время.
Только когда мы тщательно изучили их под землей, мы убедились, что это не так. А зимой, исследуя камни под микроскопом и анализируя в лаборатории, мы поняли, что происходило в земных недрах.
Оказывается, сквозь слои зеленых песчаников и черных глинистых сланцев проникали растворы, содержащие в своем составе углекислоту. Эти растворы пропитывали камень, по мельчайшим трещинкам и порам проникали ко всем слагающим его минералам. И в подземной лаборатории начинались сложные химические реакции. Мы не видели их, но, изучая камни, смогли понять то, как они происходили. В результате этих реакций в песчаниках на месте одних минералов постепенно вырастали другие. Поэтому и изменялся цвет камня. При этих же реакциях образовывался и кварц, слагающий жилы. Так было найдено объяснение того, почему жилы сосредоточились там, где расположены бурые песчаники.
Но загадка образования кварцевых жил этим еще далеко не разрешалась. Неясно было еще, откуда взялись углекислые растворы, образовавшие жилы.
Может быть, углекислота выносилась из расплавленных магматических очагов при их застывании? Так считали некоторые геологи.
Для того чтобы выяснить этот вопрос, мы отправились туда, где на поверхность земли выходят граниты. Здесь уже не было подземных выработок, и нам пришлось изучать образцы камней на склонах гор, в обрывах рек и ручьев.
Долго не удавалось нам узнать, что происходит с измененными, пропитанными углекислотой песчаниками, около гранитных массивов. По одну сторону реки выходили на поверхность земли песчаники, а по другую – граниты. Самый интересный для нас участок был скрыт широкой, заболоченной речной долиной.
Время, которое мы отвели для похода к гранитам, подходило к концу. Уже три дня стояла наша маленькая двухместная палатка на берегу реки, которая с таким веселым шумом бежала по тайге и так упорно скрывала под своими наносами интересовавшую нас тайну. Мы уже думали, что придется возвращаться ни с чем. Но наконец мне посчастливилось. В отвалах одной из многих ям, отрытых в тайге медведем, я нашел камни, объяснившие многое. В этих камнях было отчетливо видно, как минералы, образованные поступавшей в песчаники углекислотой, при горячем дыхании гранитной магмы разрушались и замещались другими минералами. Это означало то, что связывать поступление углекислоты и образование кварцевых жил с внедрением гранитной магмы было нельзя.
Где же тогда искать источник углекислоты?
Его можно найти и вне гранитов. На глубине под песчаниками и глинистыми сланцами располагаются мощные слои известняков. Известняки – это как раз такие породы, основную часть которых составляет углекислота. Погруженные при движениях земной коры на большую глубину, они сильно нагревались, выделяя при этом углекислоту, которая поднималась вверх и пропитывала песчаники.
Вот, оказывается, каким сложным путем образовались кварцевые жилы.
Одна часть тайны рождения жил выяснена. Но еще не получен ответ на вопрос о том, откуда и как попало в жилы золото? Почему оно содержится не во всех, а только в некоторых жилах?
Золото из недр Земли выносили растворы, богатые не углекислотой, а серой. Пути, по которым поднимались эти растворы, только еще начинают выясняться. Много предстоит искать, много работать, много исходить таежных троп, чтобы узнать законы поступления в кварцевые жилы золота и научиться безошибочно определять и предсказывать, где под зеленым простором тайги скрыты от человека подземные сокровища.
Много и долго предстоит еще работать геологам и в других местах нашей страны, где встречается золото, потому что единого общего закона для образования всех кварцевых жил не существуем, почти бесконечно разнообразны пути образования природных сокровищ.
Великий круговорот вещества
Перед нами прошли отдельные картины «работы» гигантской подземной лаборатории. Мы видели, как в разных ее «отделах» происходят сложнейшие процессы, рождаются подземные богатства. В вулканических областях на поверхность земли изливается жидкая лава, мощными струями выходят газы, пары, горячие растворы. Под зелеными лесами, каменистыми горами и быстрыми реками в земных глубинах застывают различные изверженные породы.
Многое о работе гигантской подземной лаборатории узнали геологи. Но о некоторых вопросах они могут высказать пока только научные догадки – гипотезы.
Один из самых сложных вопросов, который встает перед учеными, изучающими изверженные горные породы, является вопрос о происхождении самой магмы.
Действительно, всегда ли существовало и существует и откуда берется то расплавленное, огненно-жидкое вещество, при застывании которого образуется все разнообразие изверженных пород?
Еще не так давно, несколько десятилетий тому назад, большинство геологов отвечали на вопрос о том, всегда ли существовала магма, положительно. Расплавленное, еще не успевшее остыть вещество земного шара заполняет недра нашей планеты, – говорили они. Но когда ученые научились глубже проникать своим научным взглядом в недра Земли, они увидели, что это не так. Оказывается, огненная магма «рождается», образуется время от времени в разных участках нашей планеты.
Но из чего образуется магма?
Геологи выяснили, что расплавляется далеко не всегда то вещество, из которого первоначально была сложена Земля. Нередко также расплавляются, превращаются в вязкую, нагретую до многих тысяч градусов огненную массу обычные пески, глины, известняки, которые образовались когда-то на поверхности, а потом при движениях земной коры опустились на глубину. Перед тем как расплавиться, осадочные горные породы проходят сложный и очень длительный путь изменений.
Под влиянием температуры и давления рыхлые породы уплотняются, превращаются в крепкие камни. Затем камни начинают преобразовываться, одни минералы в них заменяются другими. И только на большой глубине, где господствует очень высокая температура, камни наконец становятся жидкими, текучими.
Таким образом, не только изверженные горные породы, разрушаясь, превращаются в рыхлые, насыщенные водой осадки, но и эти осадки через миллионы и сотни миллионов лет вновь могут дать начало изверженным породам.
Чрезвычайно медленный круговорот вещества происходил и непрерывно происходит на нашей планете. В страшных огненных вихрях образуются горные породы. Неумолимое время разрушает их, превращает в отдельные крупинки, в песок, в глину. И вновь затем из песка и глины возникают крепкие, тяжелые камни и огненные расплавы.
Начало этого грандиозного процесса, рождение первого на Земле камня уходит в такое далекое прошлое, что даже геологические документы, которые имеют дело с сотнями миллионов лет, не могут рассказать о нем. Геологи еще не знают, не могут отличить от других горные породы, созданные из первичного вещества Земли.
Труднейшие проблемы стоят перед учеными, проникающими во все более и более глубокие тайны истории нашей планеты. Но сколько зато здесь интересных, манящих перспектив, как увлекателен трудный путь тех, кто познает великие законы природы и открывает на основании этих законов подземные сокровища.
