Александр Ферсман - Путешествие за камнем
Слово «геохимия» еще не было произнесено. Но мы становились геохимиками, вдумываясь и углубляясь в вечные законы химического превращения Земли.[18]
Наконец, третье месторождение, которое мы посещали, было в Подольске. Здесь была громадная каменоломня цементного завода, и здесь еще шире раскрывались перед нами картины химических процессов земной коры.
В известняках шли процессы образования доломита. Возникали целые прослойки окремнелых пород, а среди них тонкими прослоечками, как войлок, лежали пленки палыгорскита, этого замечательного, похожего на тряпку минерала.
Черные юрские глины покрывали древние каменноугольные известняки. Между глинами и известняком возникали свои химические реакции. Ряд замечательных минералов, в том числе и новый гидрат кремнезема – шанявскит, был изучен и описан при этих работах.
В трещинах известняков образовались сталактиты и сталагмиты. Большие натеки украшали стенки этих трещин. И каково было наше удивление, когда в одном месте они оказались окрашенными в зеленый цвет солями никеля! Вскоре мы убедились, что эта окраска вызвана тем, что наверху лежал старый железный лом и в нем, вероятно, были остатки никелевых изделий. Очевидно, наши карбонаты росли за последние десятки лет на глазах самого человека.
С 1910 года началась новая страница нашей деятельности. Только что открытый Народный университет имени Шанявского стал центром минералогической работы любителей. Краеведы и любители камня потянулись в минералогическую лабораторию этого прекрасного учреждения. Именно здесь мы решили создать минералогию Подмосковного края. Сколько замечательных проблем выдвигалось тогда! Как много практических задач вырастало из потребностей Москвы и ее строительства! Но, надо сознаться, что задуманной работы мы не сделали.
Грандиозное московское строительство, канал Москва – Волга, крупнейшие энергоцентрали, использующие торф и бурый уголь, грандиозные химические комбинаты, строительство метрополитена и вокзалов, украшенных подмосковным мрамором, – все это только часть тех минералогических проблем, которые всколыхнула новая Москва, потребовав миллионы тонн строительных и дорожных материалов, флюсов, энергетического и химического сырья.
И в 1933 году, через тридцать лет, мы снова выдвинули эту же проблему – изучение минералогии и геохимии Подмосковного края. Надо знать картину всех тех химических веществ, из которых слагается Центральная Подмосковная котловина. Надо глазом минералога осмотреть все карьеры, каменоломни, месторождения.
Первым объектом, обратившим на себя наше внимание, был фиолетовый минерал ратовкит, описанный впервые в 1813 году Фишером фон Вальдгеймом, профессором Московского университета и основателем Московского общества испытателей природы.
Ратовкит представляет собой фтористый кальций – плавиковый шпат с небольшими следами загрязнения другими солями; он залегает прослоечкой в нижней части Московского яруса каменноугольных известняков в Ратовском овраге в Верейском районе Московской области.
Один из слушателей Университета имени Шанявского серьезно занялся проблемой этого минерала и скоро выяснил, что после фон Вальдгейма ряд геологов описал его в 70-х годах XIX века во многих местах по притокам Волги, рекам Осуга и Вазуза.
Откуда мог взяться здесь этот замечательный минерал, который мы привыкли видеть в горячих рудных жилах, в месторождениях летучих возгонов, поднимающихся из глубин, где остывают гранитные расплавленные очаги? Как представить себе образование этих прослоек, особенно после того, как выяснилось, что ратовкит встречается в серых известняках по реке Кальмиус, недалеко от Азовского моря, что этот же минерал был открыт в таких же известняках на Урале, а позднее – в ряде мест Татарии? Неужели можно допустить, что где-то под громадной спокойной платформой, которую занимает европейская часть Советского Союза, когда-то бурлили расплавленные массы, дыхание которых поднималось до дна глубоких каменноугольных морей?
Все эти вопросы остались, в сущности, нерешенными. Но когда мы несколько раз в наших экскурсиях присматривались к фиолетовым прослойкам, ярко выделявшимся на фоне белых известняков, когда мы видели, как правильно тянутся они целыми определенными горизонтами вместе с бурым кремнем и зелененькой глиной, тогда мы стали искать причину их происхождения не в древних и глубоких вулканических массах, а в жизнедеятельности морских организмов.
Мы знаем, что фтор, подобно его аналогам – хлору, брому и йоду, – накапливается в ряде органических веществ, извлекающих его из морской воды, где он находится в рассеянном состоянии. И чем больше мы знакомились с этим замечательным минералом, тем более приходилось становиться на сторону биогенной гипотезы, которая сейчас подтверждается новыми находками уже не фиолетового, а белого и желтоватого флюорита, образующего цемент в песчаниках более высоких горизонтов Московского яруса.
Увлечение ратовкитом постепенно привело нас к исследованию более глубоких горизонтов московских отложений, тех слоев, которые лежат в глубине под московским известняком, но выходы которых можно видеть по краям Подмосковной котловины – этой чаши старого каменноугольного моря.
Здесь наше внимание привлекли бурые угли с их разнообразными, сложными и еще совершенно не изученными минералами.
И не столько сам уголь привлекал наше внимание, сколько те конкреции колчеданов, сидерита, сферосидерита и разнообразные глины, которые сопровождают пласты бурого угля не только на юг от Москвы, в районе Тулы и Рязани, но и вдоль всей северо-западной границы каменноугольной чаши, вплоть до города Боровичи, где эти бурые угли уже более ста пятидесяти лет назад обратили на себя внимание как источник топлива. Здесь, в живописной местности около Боровичей, мы провели ряд поисковых работ. На берегах реки Мста были расположены многочисленные шахты, из которых извлекали уголь и сопровождающие его огнеупорные глины и кварцевые пески.
Уже давно было известно, что эти бурые угли скверного качества, что они переполнены мелкими и большими стяжениями железного колчедана. Но каково было наше удивление, когда в одной закопушке мы увидели, что эти конкреции колчедана покрыты серебристо-свинцовым налетом! Это были мельчайшие кристаллики свинцового блеска. Среди них мы позднее встретили и цинковую обманку, и даже медный колчедан, а в больших конкрециях среди пес ков все эти рудные минералы оказались в очень недурных кристаллах.
Таким образом, неожиданно мы открыли не только свинец, цинк и медь, но даже, как показали наши анализы, ничтожные следы серебра и золота.
Снова возникла перед нами задача разгадать происхождение этих интересных минералов. Мы привыкли их видеть, так же как и плавиковый шпат, в горячих рудных жилах, где они осаждаются при температуре в 200–300 и даже 400 °C. Как попали эти металлы в слои угля, образовавшегося из растительных остатков? Может быть, и здесь нужно думать о каких-нибудь химических реакциях, вызванных растительными организмами? Или, может быть, на гниющих остатках растений осаждались ничтожные следы этих металлов из холодных водных растворов земной поверхности? Перед нами был факт, и дальше этого факта шли только догадки.
Глубже и дальше изучали мы каменноугольный бассейн. Нам хотелось уйти в еще более глубокие слои нашей котловины, заняться редкими гидратами алюминия в девонских известняках. Нас привлекали и более высокие горизонты. Мы ездили на Оку, собирали там великолепные кристаллы гипса из пермских отложений, привозили десятки килограммов горной папки и горной кожи – все того же палыгорскита. Мы видели, как весенние воды уносили с собой тряпки и листы этого странного минерала, и находили его запутавшимся в прибрежном кустарнике, вместе с выброшенным рекой хворостом. Постепенно раскрывалась перед нами вся сложная картина химических процессов, которые шли в Подмосковной котловине. Мелководные девонские бассейны сменились здесь глубокими морями карбона. Затем на их осадки легли отложения соляных озер – гипсы и доломиты.
Но на чем же лежит вся эта масса осадков толщиной почти в 2 километра? На что давит эта огромная тяжесть, вызывающая в глубинах давление в десятки атмосфер? Где дно Подмосковной котловины, на котором покоится чаша колыхавшихся почти в течение миллиарда лет океанов, морей и озер?
Геологи пытались теоретически ответить на этот вопрос. Но минералогу и геохимику нужны не только теоретические выводы. Ему нужны реальные факты, реальные объекты, минералы, которые он мог бы посмотреть и подвергнуть анализу.
И вот в 1934 году в Замоскворечье была заложена первая глубокая скважина. Она прошла каменноугольные известняки, осадки песчанистого угленосного яруса и наткнулась на громадные толщи сплошного гипса. Воды, хлынувшие с глубины 700–800 мет ров, оказались насыщенными солью. Эти горячие воды, с температурой примерно в 35 °C, содержали в себе грандиозные количества солей натрия и других металлов; но что самое поразительное, это были настоящие рассолы соляных бассейнов, не только с хлором, но и с бромом и йодом.
