Урал и Эбеко
Эти удивительные истории мне рассказывали на Урале различные люди. Пытались даже подтвердить сказанное документами. И самое интересное — они сами верили в эти истории.
Начало рассказов звучит весьма впечатляюще.
Мощный взрыв разорвал безмолвие ночи. Огненными брызгами разлетелись в небо гигантские бомбы, выброшенные из жерла вулкана. Густым пеплом покрылись острова безбрежного Уральского океана четыреста миллионов лет назад. А затем…
Затем мнения расходятся. По одной версии из жерла стала выдавливаться рудная магма. Она вся состояла из сернистых соединений меди и железа. И в доказательство меня подводили к сернистой руде, содержащей медь и железо, и говорили:
— Ну вот, видите, нельзя не верить. Ведь это факт. Руда подтверждает наш рассказ.
По другой версии, после выброса вулканических газов и пепла, по трещинам, образовавшимся вблизи вулкана, стали пульсировать горячие воды. Они несли в своих растворах медь, железо и отлагали сернистую руду в уже сформировавшиеся горные породы.
В доказательство меня подводили к тем же рудным линзам и говорили:
— Ну вот, видите, нельзя не верить. Ведь это факт. И не только руда подтверждает наш рассказ. Вспомните историю вулкана Эбеко.
Что ж, давайте вспомним.
На острове Парамушир, в Курильской дуге, есть два вулкана: Эбеко и Влодавец. Недавно кандидат наук Е. П. Денисов описал то, что происходит там сейчас. Оказывается, из зоны расположения этих вулканов вытекает речка, несущая в море за сутки десятки тонн окислов алюминия и железа.
А газы Эбеко содержат сероводород. В окрестностях вулкана можно встретить источники из чистых соляной и серной кислот, выщелачивающих с глубин медь, железо и другие металлы. Эти растворы и стекают в море.
— Совершенно ясно, — говорили мне рассказчики,— что эти металлы могут не стекать в море, где они бесполезно теряются, а накапливаться в трещинах горных пород или просто на их поверхности.
Когда я робко спрашивал рассказчиков, а где же наши, уральские вулканы, то в ответ встречал недружелюбные взгляды. Либо меня не удостаивали ответом, либо коротко бросали:
— Разве не ясно, что там. где есть вулканические породы, там должны быть и вулканы.
Я видел, что за кажущейся сухостью таких ответов кроется действительное недоумение тех. кто верит в эти гипотезы. И все-таки — где же они, уральские вулканы? Вулканических пород здесь действительно много, но самих древних вулканов, таких, как сейчас на Камчатке, здесь никто не видел.
Более объективные рассказчики пояснили, что события, пережитые Уралом за четыреста-пятьсот миллионов лет, не оставили и следа от древнего рельефа. Все вулканы были разрушены (ведь сколько времени-то прошло!), и- нам надо довольствоваться только наличием вулканических пород.
Другие говорили, что в те времена и вулканы были особенные. Продукты их извержения могли изливаться не через жерло, а по трещинам. А таких трещин-разломов на геологических картах нарисовано геологами очень много.
И вдруг произошло невероятное.
Существенные коррективы
Открытие, сделанное Ольгой Николаевной Щегловой-Бородиной, было потрясающим по простоте и стопроцентной убедительности. Изучая керн, поднятый из одной скважины на Сибайском медноколчеданном месторождении. Ольга Николаевна нашла в руде органические остатки. Вернее, вся руда была сложена из кораллов и пелеципод, изменивших свой облик.
Они состояли не из кальцита, а из медноколчеданной руды. Стало совершенно ясно, что представление о колчеданной магме надо полностью отбросить: в вулкане фауны быть не могло, и тогда и появилась новая гипотеза, согласно которой не обязательно связывать образование колчеданных залежей с вулканами. Насыщенная растворами горячая вода шла не из вулканов, а откуда-то из глубины. Она растворяла известняк, выносила его и на его место отлагала руду.
В доказательство меня приводили на месторождение, показывали ту же колчеданную залежь и говорили:
— Ну вот, видите, нельзя не верить. Ведь это факт. Руда подтверждает наш рас-
— А почему только на Сибайском месторождении в руде сохранилась фауна?
— Ну, знаете, вы слишком многого хотите от природы. Скажите спасибо, что хоть на одном месторождении остались следы фауны.
Есть свой вулкан
И вот свершилось! Впервые за полуторастолетнюю историю изучения Урала нашли вулкан!
Об этом появилась публикация в центральной геологической прессе — в «Известиях Академии наук СССР» (серия геологическая № 1, 1966 год). Опубликовали статью два исследователя: кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник института геологии и геохимии Уральского филиала Академии наук СССР Я. П. Баклаев и А. А. Беляев, по-видимому, работник производства. К статье приложено много химических анализов. фотографий, описаний петрографического состава горных пород. Словом, статья внушительная. Авторы сообщали, что в зоне вулкана ими проведены детальные исследования. Не верить авторам было нельзя.
Судя по описанию, вулкан не поражал размерами. Высотой он был всего метров 50 — 60, при основании вулканического конуса 1 на 2 километра. То есть это даже был не конус, а очень пологое всхолмление.
У вулкана оказалось и жерло, и околожерловое пространство, и лавовый поток. На профилях и схемах все выглядело настолько внушительно, что мы обрадовались: ну, наконец-то. и у нас есть вулкан! Хоть маленький, да свой!
И мы решили посетить этот наш. уральский, вулкан. Расположен он вблизи тракта из Миасса на Верхнеуральск. Нужно около деревни Урляды свернуть к деревне Самарской, проехать километра три — и вулкан как на ладони. После этого можно наслаждаться уральской вулканической экзотикой.
25 июня 1967 года мы разбили палатку в жерле вулкана. Было поздно. Осмотр отложили на утро. Конечно, всю ночь нам снились извержение огненной лавы, раскаленные бомбы и удушающий пепел. Едва проснувшись, мы бодро приступили к исследованиям.
Памятуя о том, что авторы провели «детальные исследования», мы бросились Искать их следы. Но увы! Ни шурфов, ни скважин не заметно на всем пространстве небольшого холмика, который должен был представлять древний уральский вулкан.
Уральские геологи иногда подменяют детальные исследования так называемым «вышагиванием». Этот термин я заимствовал у студентов, которых, вместо геологической съемки, часто заставляют ходить взад и вперед по определенным линиям и фиксировать на плане все. что встречается на пути.
Здесь «детальные исследования» также были заменены таким способом картирования.
Нет слов, такой прием мы все используем довольно часто. Но здесь шла речь о принципиальных вопросах уральской геологии! Можно было бы и пробурить скважины или хотя бы пробить шурфы.
И вот мы тоже стали «вышагивать». На нашем пути встречались глыбы горных пород, выходящие довольно редко из скрытой дерном поверхности холма.
То, чего не было
Скажем прямо: экзотики не получилось! Мы не нашли ни жерла вулкана, ни кольцевых даек, ни околожерловых пород. Разрозненные глыбы и валуны были «скреплены» одной только идеей.
А факты были. Они встречались в виде редкой сети высыпок то ли коренных, то ли принесенных в виде валунов пород. Нанеся их на план, можно объяснять их расположение с любой из принятых точек зрения. Можно, обладая богатой фантазией, нарисовать вулкан: можно обойтись и без вулкана.
Да, породы, имеющие сходство с вулканическими, здесь есть. Но вулканические ли они?
Допустим на минуту, что правы Я. П. Баклаев и А. А. Беляев. Они рисуют в жерле своего «вулкана» необычные «шариковые лавы», состоящие из пород, содержащих малое количество кремнекислоты. Такие шарики, по их мнению, произошли за счет «автобрекчирования», то есть самоокатывания в узком канале (в жерле) вулкана быстро застывающей магмы при ее продвижении к поверхности.
Как правило, тип извержений вулканов всегда связан с характером (с химизмом) лав. Судя по типу пород, слагающих «жерло», лавы этого «вулкана» должны были бы быть похожими (даже еще более жидкими) на лавы вулканов, расположенных сейчас на Гавайских островах. Такие лавы не закупоривают жерла. Они образуют чрезвычайно жидкоплавкую лаву. Наличие шариков здесь совершенно не оправдано.
Точно также я мог бы разобрать каждый тип обнаруженных здесь пород. Найдены были здесь даже самые обычные конгломераты с окатанными гальками, возникающие при речной, морской, или ледниковой деятельности. Но валуны конгломератов не были нанесены на «детальный» план. Они, видите ли. представляют собой глыбы, легко передвигаемые человеком. Наносились же на план лишь те глыбы. вывернуть которые исследователь был не в состоянии. Не приходится доказывать, что это не метод научного познания объекта.
Новые факты
Уж если говорить об увлекательных путешествиях, то следует сказать, что в старые времена можно было бы морем проехать от Москвы через Свердловск до Пекина. «Старые времена» — это около 350 миллионов лет назад.
В то время на просторах Российского океана можно было встретить мириады микроскопических существ — фораминифер. Каких только оригинальных форм не имели они! Характерной особенностью фораминифер была бурная изменчивость. И теперь периоды в один- два миллиона лет легко отличить один от другого по изменившемуся облику этих «животных».
А по краям океана и на его островах вздымались пышные рощи древовидных папоротников, лепидодендронов, сигиллярий, хвощей. Все они размножались, как и современные папоротникообразные, с помощью спор. Ветер уносил споры и разбрасывал их не только по суше, но и на поверхности моря. Намокнув, споры опускались на дно и захоронялись вместе с фораминиферами.
Много различных событий претерпел после этого морской ил. Порой он изменился настолько, что в нем трудно распознать его морскую первичную природу. Помогают в этом, главным образом, фораминиферы. Их можно встретить в любом кусочке морского ила.
И вот в центральной геологической научной прессе стали появляться одна за другой статьи и сообщения доктора геолого-минералогических наук Н. П. Малаховой о том. что она нашла фораминиферы в вулканических породах восточного склона Урала.
Статьи и сообщения Малаховой были дополнены научной информацией споровиков Е. Силиной, Б. Беркович, Е. Андреевой. М. Заварзиной, нашедших в породах вулканического комплекса многочисленные остатки спор растений каменноугольного, девонского и других периодов.
А затем кандидат наук И. С. Вахромеев обнаружил фораминиферы и в типичнейших древних породах, испокон веку относимых к застывшим лавам.
Что тут началось!
Один из «авторитетов» заявлял:
— Не верю я этим фораминиферам, спорам и пыльце.
— Почему?
— Да они уж больно маленькие. Подойдешь к скале или к забою в карьере и не увидишь эту мелочь. Я привык к крупным ископаемым формам. Такую возьмешь в пуки, так не только видишь ее, но и чувствует вес!
Новые времена захватили новыми методами весь мир В наши дни почти повсеместно закончены исследования поверхности планеты и геологи всего мира перешли к изучению глубинных зон Земли.
На очереди и в нашей стране переход на алмазное бурение. Тогда из глубин земли будут доставать керн чуть толще карандаша. Попробуй найди в таком керне отпечаток крупного существа! В лучшем случае обнаружишь его частички. А фораминиферы и пыльца имеют размеры, исчисляемые микронами. В одном шлифе диаметром в два сантиметра можно встретить сотни и тысячи микроскопических остатков.
Не случайно именно с помощью микроскопических исследований были открыты огромные нефтяные богатства Волго-Уральской области. А за исследования фораминифер руководителю этих работ Дагмаре Максимилиановне Раузер-Черноусовой была присуждена Ленинская премия!
В нашей стране, пожалуй, только на Урале еще ведется ненужная дискуссия на тему: изучать фораминифер или не изучать? Это. по-видимому, связано с малым размахом буровых работ. Начнут бурить большее количество скважин (алмазным бурением) — будут изучать фораминиферы. А пока, при «вышагиваниях», можно пользоваться и старыми методами.
Но и сейчас уже накопились научные материалы, которые позволяют по-новому оценивать древнюю историю Урала. На смену представлениям о повсеместном бурном вулканизме приходит основанная на изучении десятков тысяч ископаемых планктонных организмов картина сложной жизни горных пород Урала. Из морского ила сформировались сначала известняки. Потом, в зависимости от конкретных условий, эти известняки в одних районах превратились в мраморы, в других стали похожими на вулканические породы. Но как бы они ни видоизменялись, их первоначальное происхождение выдают фораминиферы и пыльца.
Планктон в жерле
Ну, а теперь снова об уральском вулкане. Нужно ли рассказывать, как мы торопились домой со своей добычей — горными породами. собранными в районе вулкана, разрекламированного центральной геологической прессой! Мы собрали много образцов. Теперь их надо было расшлифовать и посмотреть под микроскопом.
Первые же шлифы из шариковых лав легли на столик микроскопа. И снова Н. П. Малахова резюмировала: есть микрофауна!
И хотя для нас это не было неожиданностью, мы ждали этих слов, все же мы вздрогнули. Значит поездка была нужной. Поездка подтвердила, что Я. П. Баклаев и А. А. Беляев невольно выдали желаемое за действительное. Уж очень им хотелось иметь на Урале хоть один вулкан. Они и поторопились с выводами.
Фауна, оказавшаяся в «жерле», принадлежала к обычным планктонным формам, имевшим известковую раковину. Н. П. Малахова легко определила так называемые эндо- тирондные фораминиферы, гастроподы и другие микроорганизмы, характерные для времени в 340 миллионов лет назад (грань девонской и каменноугольной систем).
Жизнь этих фораминифер после их смерти была очень сложной. При изменении (метаморфизме) породы каждая ее составляющая часть замещалась другими минералами по-своему, Особенно долго такому изменению сопротивлялась оболочка раковины, содержавшая хитин. Вот эта-то оболочка и была отчетливо видимой в шлифе. И хотя порода в итоге всех изменений приняла совсем не свойственный ей облик, в ней появились совсем не «подходящие» ей минералы, приближающие ее к вулканическим, все же первичная ее основа просветилась сохранившими свою форму контурами раковин. Они-то и выдали исследователю происхождение горной породы.
Значит, и этот район, на который мы так надеялись, ожидая, что он действительно окажется вулканическим, не представил исключения из той общей картины, канва которой наметилась многолетними исследованиями Н. П. Малаховой и целого коллектива других геологов. всматривающихся в первичную природу камня.
Золотые реки
Ну, а если вулканические породы Урала произошли не из вулканов, а из морского ила, так откуда же в них руда?
Еще на университетской скамье нас поражал один из курьезов, из года в год повторявшийся профессором на вводной лекции по геологии. Чтобы поразить воображение первокурсников, профессор говорил, что в морской воде растворено 10 миллиардов тонн золота. Да, да, золото там находится в растворенном состоянии!
— Позвольте, — спросит любой читатель, — ведь золото растворяется только в царской водке. Надо, прежде чем писать об этом, заглянуть в учебник элементарной химии!
Все это так. Нс в учебниках химии не пишут об удивительных существах, растворяющих все что угодно. Я имею в виду бактерии. Золото легко растворяется в органических кислотах. Есть, кстати, оно в растворенном виде и в человеческом организме, как и в организмах многих других существ.
Обычный плесневой грибок пенициллиум (да, да, тот самый, который нужен для изготовления пенициллина) более жаден, чем Скупой рыцарь. Пенициллиум делает то, чего не умеет сделать самый жадный из всех существ. Он ест золото! Ну, а ест, значит, растворяет. А потом откладывает в ил.
— Счастливый день! Могу сегодня я
В шестой сундук (в сундук еще неполный)
Горсть золота накопленного всыпать, — так говорил герой трагедии Пушкина — Скупой рыцарь. Так мог бы сказать и пенициллиум. обогащая продуктами своей жизнедеятельности морской ил.
Недавно малийские геологи провели несложный опыт. В золотоносный песок они пустили золоторастворяющие бактерии. Через год 85% золота в песке было съедено и переведено в раствор. А потом выпарено из раствора и положено в сейф.
По данным А. Жукова, опубликованным в 1966 году, не только пенициллиум усваивает растворы золота, переводя их в красные и сине-фиолетовые пленки и нити. Это же делают и леечная плесень аспергиллюс. и грибок леечный черный, и бактерия микрококк киноварно-красный. Подтверждается также принципиальная возможность выделения золота из горных пород с помощью микроорганизмов.
Несколько лет назад работники Дегтярского медного рудника на Урале были приятно удивлены. К ним приехали сотрудники института «Унипромедь» и стали извлекать медь из совершенно убогих руд с помощью бактерий. Бактерии и здесь работали дружно, переводя соединения меди в раствор.
Инженер А. Шибанов сообщает, что горняки научились «дрессировать» бактерии и «обучили» их извлекать как можно большее количество металла из руды. Если раньше бактерии извлекали за 75 дней 30 — 40% меди. то после «обучения» они за 35 часов перевели в раствор 80—90% металла.
Само собой разумеется, что для каждого металла нужны свои бактерии. Есть бактерии, питающиеся ураном, железом, хромом, цинком и многими другими металлами.
Вот и нашли источник растворов. Под землей текут в прямом смысле этого слова золотые реки! А мы все еще ссылаемся на мифическую магму, как на источник любых металлов. И упорно не замечаем непосредственных виновников создания растворов. Почему? Может быть, потому, что получается слишком просто, прозаично? Или потому, что их не видно, этих работников невидимой подземной промышленности? А, может быть, потому, что привыкли думать иначе, и стоит ли перестраивать свое мышление?
В 1965 году исследователь Е. Щадески- Кардосс опубликовал во Фрейберге, на родине магматической геологии, обзор взглядов на образование рудных жил сторонников магматической и немагматической теорий. Он показал, что рудные металлы имеются и в магматических горных породах, и в осадочных. Причем в осадочных больше элементов группы меди. О I показал, что из любых горных пород могут возникнуть рудные жилы. И пришел к выводу, что магматическая теория отвечает возможному, но крайнему случаю рудообразования. Проще и легче представить возникновение концентраций медных, цинковых и многих других рудных жил не в связи с магматическими процессами, а за счет их выщелачивания из любых горных пород и дальнейшей концентрации.
Железные берега
В 1966 году в трудах Московского общества испытателей природы (в биологической серии) Г. А. Заварзин опубликовал любопытные результаты исследований. Эти работы приоткрывают тайну связи руд с некоторыми вулканами. Г. А. Заварзин исследовал районы вулканов Головнина и Менделеева на острове Кунашир в Курильской гряде. Он обнаружил там большую концентрацию железа. Казалось бы, все ясно: классическое сочетание — руды и вулкан, — что тут дальше исследовать!
Но ученый задумался над причинами повышения концентрации железа и обнаружил большое количество железобактерий!
Бактерии тиобасиллус тиооксидус в процессе жизнедеятельности образуют серную кислоту. Она-то и выщелачивает железо из «первозданных» пород. Заметим в скобках, что эту работу тиобасиллусы тиооксидусы могут проводить на любых горных породах, но выбирают куски «полакомее», то есть те. в которых больше железа.
В последние годы техника исследований позволила глубже заглянуть в мир бактерий. Особенно интересны в этом отношении работы членакорреспондента Академии наук СССР А. Г. Вологдина. Оказывается, мы уже почти не знаем такого геологического времени, когда бы не работали бактерии! Вологдин спустился в своих исследованиях по геологической лестнице до пород, возраст которых исчисляется внушительной цифрой — 2 миллиарда 000 миллионов лет! И всюду он встретил бактерии! Вологдину уже тесны рамки нашей геологической шкалы. Он спускается по лестнице времен все глубже и глубже. И везде Вологдин отмечает в первую очередь работу железобактерий. Он нашел их в рудах Кривого Рога, в рудах Сибири, Дальнего Востока и Кольского полуострова.
Академик Н. М. Страхов в своих трудах приводит данные о главных запасах железных руд мира. Оказывается, наибольшие скопления железных руд приурочены именно к тем зонам, которые ранее нами назывались докембрием и считались безжизненными. И пока мы не вскрыли этот мир удивительных работников. мы, конечно, ссылались и на вулканы, и на подземные магматические очаги, чтобы объяснить такие концентрации.
Мир невидимых работников вскрывать необычайно трудно. Вот как описывает эти работы Эрнест Элерс. встретивший ископаемые бактерии в пиритах каменноугольного периода в штате Огайо.
Пирит вначале разрезали алмазной пилой на тоненькие пластиночки. Поверхность пластин обработали алмазной пастой, толщина зерен которой не презышала 0,25 микрон. Полировали па шелковом круге. Отполированные образцы помещали на три дня во влажную атмосферу при температуре 60°. В это время шли окислительные процессы, слегка разрушавшие поверхность образцов. Промыв после этого образцы в ацетоне, наносили на обработанную поверхность немного коллоида. Потом на эту коллоидную пленку наносили дуговым методом распыленный в вакууме слой атомарного углерода. Затем образец покрывали гадолинием и погружали в раствор амилацетата и изопропилового спирта. Здесь коллоид растворялся. и углеродно-гадолиниевый слепок с бактерий помещали на медной сетке в электронный микроскоп. При увеличении в десятки тысяч раз были хорошо видимы бактерии.
И снова я вспоминаю своего незадачливого друга, который обижался на малый размер форамнпнфер. Конечно, бактерий он совсем не признавал.
Исследователи отмечают, что железобактерии любят вулканические породы потому, что в зонах вулканов много сероводорода. Но они живут и там, где есть сероводород и нет вулканов. Исследователь Ролф Галлберг специально изучал условия биологического синтеза пирита среди современных прибрежных осадков на островах Дании. Ему удалось доказать, что черные пески прибрежной зоны образуются здесь за счет концентрации пирита. Пирит же формируется при работе бактерий десульфовибрио, выделяющих сероводород.
Вот почему у многих геологов и сложилось впечатление о ведущей роли магматических процессов при образовании месторождений железных руд.
