Научно-популярная библиотека. О чем рассказывают камни - Лебедев А.

Автор: Лебедев А.

Теги: история геология археология

Год: 1953

Похожие

Драгоценные Камни

Самые известные драгоценные камни

Ювелирные камни

Камни и легенды

Текст

А.П. ЛЕБЕДЕВ и А.В. ЕПИФАНЦЕВА
О чем
рассказывают
камни
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА
ВЫПУСК 65
А. П. ЛЕБЕДЕВ,
доктор геолого-минералогических наук.
А. В. ЕПИФАНЦЕВА
О ЧЁМ
РАССКАЗЫВАЮТ
КАМНИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1953
16-2-1
Редактор Д. А. Катренко.
Техн, редактор Н. Д. Тумаркина. Корректор С. Н. Емельянова,
Подписано к печати 14 XI 1953 г. Бумага 84X108/32. 0,88 бум. л. 2,87 печ. л.
2,72 уч.-изд. л. 37 973 тип. зн. в печ. л. Тираж 100 000 экз. Т-08262.
Цена 80 коп. Заказ № 703.
Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Союзполиграфпрома
Главиздата Министерства культуры СССР. Москва, Валовая, 28.
ВВЕДЕНИЕ
Камень кажется нам чем-то неизменным, раз навсегда
созданным и постоянным. Однако- камень, как и всё
на свете, рождается, живёт и умирает. Проследить жиз-
ненный путь камня, понять сложную историю его превра-
щений— задача науки о камне — петрографии. Эта
наука входит в состав геологических наук, изучающих
строение и состав Земли, её историю и законы образования
различных полезных ископаемых.
Геология изучает общие законы развития Земли,
её строение и историю. Палеонтология знакомит нас
с остатками древних ископаемых животных и растений,
сохранившихся от прошлых геологических времён, и по-
могает нам восстановить картину жизни на Земле в далё-
ком прошлом. Минералогия занимается изучением
состава и происхождения отдельных минералов, т. е. при-
родных химических соединений и в том числе руд, встре-
чающихся либо в самостоятельных залежах, либо в виде
примеси в различных горных породах. Геохимия зна-
комит нас с отдельными химическими элементами, нахо-
дящимися в земле, особенностями их распространения
и историей. Петрография изучает состав и условия
образования различных горных пород как на земной по-
верхности, так и в её недрах, т. е. изучает именно то, что
обычно называют «камнем».
Мир камня богат и разнообразен.
Величественно ушелье, по которому протекает река
Терек. По обоим склонам ущелья громоздятся грозные
скалистые утёсы, круто уходящие ввысь. Здесь на протя-
3
1*
женин каких-нибудь 40—50 километров от предгорьев до
перевала мы встречаемся с самыми разнообразными гор-
ными породами. Тут и слоистые белые известняки, часто
целиком состоящие из мелких окаменелых ракушек, и тём-
ные тонкие слои сланцев, напоминающие листы огромней
книги и местами причудливо изогнутые в складки. Тут и
серые крупнозернистые граниты и тёмнокрасные вулкани-
ческие лавы и множество других горных пород. У пред-
горьев мы встречаем породы в большинстве своём мягкие,
слоистые, иногда даже рыхлые. Но чем ближе прибли-
жаемся мы к перевалу, тем больше встречается твёрдых,
так называемых кристаллических горных пород — гра-
нита, диабаза и др.
Иные горные породы находятся в нашей средней по-
лосе, изобилующей лесами, лугами, широкими и спокой-
ными реками. Здесь под мощным слоем почвы и суглинков,
в оврагах, в крутых обрывах речных берегов выступают
бурые, плотные, а нередко и мягкие глины, пески, рыхло-
ватые белые известняки. Эти породы в своём большинстве
не похожи на твёрдые, подлинно «каменные» горные по-
роды Кавказских гор.
Исключительно богат каменный мир на Урале — сокро-
вищнице разнообразных ценных металлов и камня. Здесь
в рудниках можно видеть, как тёмный, матово-серый ка-
мень «роговик» испещрён то мелкими золотисто-бронзо-
выми пятнышками и прожилками медной руды, то тончай-
шими пластинками или чешуйками светлой слюды, то
тёмнозелёным блестящим минералом хлоритом, Вместе
с рудами встречаются на Урале и многие своеобразные
горные породы, например зеленоватые и красные «скар-
ны» и т. д.
Все эти скопления каменных масс называются «гор-
ными породами», хотя находятся они не только в горах,
но и повсюду на земной поверхности.
С давних пор люди, имевшие дело со всякого рода
камнем,— строители, «рудознатцы» (так называли на Руси
искателей руды и драгоценного камня) и другие,— обра-
щали внимание па характер горных пород, в которых
встречаются металлы или другие полезные ископаемые.
Позднее учёные систематизировали наблюдения практи-
ков и дополнили их научными исследованиями. Петро-
графы, исследуя горные породы, помогают отыскивать
4
в земле залежи полезных ископаемых. Они установили,
что руды и другие ценные ископаемые залегают в опреде-
лённых горных породах.
Например, поиски таких полезных ископаемых, как
асбест, нефрит, тальк, а также железных руд, содержащих
металл хром, геологи и разведчики недр ведут в тех рай-
онах, где распространены плотные тёмнозелёные горные
породы — серпентиниты, или так называемые змеевики.
Эти породы имеют характерное чешуйчатое строение. Пла-
тину находят там, где распространены твёрдые чёрные
кристаллические горные породы, так называемые габбро
или перидотиты. Драгоценные камни — бериллы, турма-
лины, топазы, аквамарины — ищут, как правило, там, где
встречаются жилы или участки крупнозернистых красных
кристаллических горных пород особого' строения, так на-
зываемых пегматитов. А пегматиты, в свою очередь, за-
ключены в красных или серых гранитах. Олово встречается
в особых разновидностях гранитов—светлых, розоватых,
богатых чёрными игольчатыми мелкими кристаликами
так называемого турмалина.
Не менее важно уметь разбираться в горных породах
и строителю. Ему нужно найти и камень для постройки,
и глину для приготовления кирпича, и известь для получе-
ния цемента. Он хорошо должен знать те горные породы,
которые послужат фундаментом будущего здания или че-
рез которые будет проведён туннель, канал или ещё какое-
нибудь сооружение. Без геологической карты, подробно
описывающей горные породы и их распространение в том
или ином районе, нельзя приниматься за строительные
работы. Поэтому геологи и петрографы идут впереди
строителей, открывая для них «фронт работ».
Особенно важную роль приобретает изучение горных
пород в нашей стране теперь, когда Коммунистическая
партия и Советское правительство поставили задачу даль-
нейшего всестороннего развития нашего народного хозяй-
ства. Исторические решения XIX съезда Коммунистиче-
ской партии Советского Союза обязывают геологов пол-
ностью удовлетворить растущие потребности народного
хозяйства в сырьевых и топливных ресурсах и в первую
очередь в цветных и редких металлах, алюминиево-м сырье,
богатых железных рудах и других видах промышлен-
ного сырья. Перед геологами нашей страны поставлены
5
ответственные и важные задачи по изучению геологиче-
ского строения и горных пород нашей Родины и содер-
жащихся в них минеральных богатств.
В этой книжке мы и расскажем о том, как геологи и
петрографы изучают горные породы, как они помогают
развитию народного хозяйства нашей страны.
L КАК ИЗУЧАЮТ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ?
ЧТО ТАКОЕ ГОРНАЯ ПОРОДА?
Горные породы весьма разнообразны, число их видов
в настоящее время достигает 700. Чтобы разобраться
в горных породах, выделяют их главные особенности:
во-первых, признаки, отличающие горные породы от мине-
ралов, руд и других камнеподобных веществ; во-вторых,
признаки, по которым можно различать одну горную по-
роду от другой, делить их на определённые группы и су-
дить об условиях их образования и происхождения.
Что же такое горная порода? Крупнейший советский
петрограф Ф. Ю. Левинсон-Лессинг дал научное определе-
ние горных пород: «Горными породами мы называем ми-
неральные агрегаты, из которых сложена земная кора...
Каждая горная порода обладает известным постоянством
структуры и состава, встречается в разных местах и отло-
жениях, сохраняя одни и те же признаки, и играет более
или менее существенную роль в строении земной коры».
Иначе говоря, горные породы — это те каменные веще-
ства, из которых построена земная кора, т. е. оболочка
земного шара, доступная нашему наблюдению. А мине-
ральные агрегаты — это горные породы, состоящие из
множества мелких зёрен отдельных минералов. Обычно
их в горной породе содержится от двух до пяти. К горным
породам относятся граниты, базальты, лавы, известняки,
сланцы и многие другие, в том числе более мягкие или
даже рассыпающиеся породы, вроде глины или лёсса, но
слагающие самостоятельно большие участки земли.
Не всякий «камень» является горной породой. Напри-
мер, кварц, слюда, тальк — это минералы. В отличие от
горных пород они не образуют, как правило, сплошных
больших скоплений, а встречаются в виде отдельных зёрен,
сростков, кристаллов, рассеянных в массе горной породы
6
или заключённых в её пустотах и прожилках. Содержатся
минералы и в россыпях песка, гальки и т. д. Другим не ме-
нее важным отличием минерала от горной породы является
то, что минералы имеют совершенно определённый хими-
ческий состав. Они состоят из химических элементов, кото-
рые входят в них в строго определённых количественных
отношениях, имеют постоянную кристаллическую форму и
одинаковы во всей своей массе, т. е. представляют собой
однородное вещество. А состав горных пород разнороден,
они состоят из зёрен различных минералов и лишь в ред-
ких случаях из множества зёрен одного и того же мине-
рала. Есть горные породы, разнородность которых видна
сразу. Это, например, граниты, в которых хорошо заметна
грубозернистость строения. В других породах неоднород-
ность можно установить, лишь рассматривая их в лупу или
под микроскопом. К таким породам относятся известняки,
глины, мелкозернистые песчаники, вулканические лавы.
Зернистость является характерным признаком даже та-
ких горных пород, которые иногда на большом протяже-
нии обладают почти совершенно одинаковым минерало-
гическим составом, как, например, мрамор; мрамор со-
стоит из множества разных или равных по величине зёрен
одного и того же минерала — кальцита. То же относится
и к известнякам, кварциту, каменной соли, глине и мно-
гим другим породам.
Таковы особенности, отличающие горные породы от
минералов и других камнеподобных веществ, которые
встречаются в природе или создаются человеком. Изучая
камни, можно узнать очень много интересного и цен-
ного. Камни рассказывают о жизни Земли в то время,
когда ещё не было человека, об изменениях в положении
суши и моря, об изменениях климата, о том, где и какие
следует искать полезные ископаемые.
Как изучаются горные породы, как учёные стараются
понять «язык» камня и то, о чём он рассказывает?
СПОСОБЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Увлекательна и в то же время трудна работа геолога,
В глухой тайге, в тундре, в высоких горах, на морском
берегу, в иссушенных зноем пустынях — всюду можно
встретить неутомимого разведчика недр, Часто по узкой,
7
обледенелой тропинке пересекает он неприступные горные
перевалы. Далеко внизу летают птицы, белеют на склонах
гор похожие на пар облака, стремительно мчат воду гор-
ные речки...
Работа геолога требует не только смелости и выносли-
вости, необходимы также знания и опыт. Нужно вдумчиво
и терпеливо исследовать местность, чтобы правильно ра-
зобраться в горных породах, распространённых в данном
районе, обнаружить рудную жилу, залежи строительных
Рис. 2.
Полевая лупа.
материалов и т. д.
Прежде чем отправиться в экспедицию, геолог вни-
мательно знакомится по книгам с краем или областью,
куда он направляется. Он заранее знает, хотя бы в общих
чертах, что он может там встретить и на что ему следует
обратить внимание.
Геологу не обойтись без карты местности. Он имеет
всегда набор инструментов и химических реактивов: геоло-
гический молоток (рис. 1),
лупу (рис. 2), соляную
кислоту, горный или про-
стой компас, мешочки для
образцов и др.
Шаг за шагом обхо-
дит геолог местность и
исследует обнажения (вы-
ходы) горных пород на
склонах обрывов, на кру-
тых речных берегах, в ов-
рагах, в горных ущельях,
в железнодорожных и
шоссейных выемках. Здесь
отчётливо видны различ-
ные пласты земной коры.
Геолог должен быть
крайне наблюдательным.
Многие горные породы и
минералы обладают ха-
рактерными признаками, которые позволяют опытному
исследователю быстро их определить. Так> сине-зелёные
потёки на скале говорят о наличии минералов, содержа-
щих медь. На присутствие бурого железняка указывают
жёлто-бурые пятна, красноватые полосы и буроватая
Рис. 1. Геологи-
ческий молоток.
а
окраска воды источников. Железный купорос выступает
на склонах балок в виде красивых зеленовато-белых цвет-
ных узоров.
В некоторых случаях горные породы имеют характер-
ный запах. Например, знакомый каждому запах керо-
сина имеет нефть; своеобразным запахом обладают фос-
фориты.
Породу помогает опознать также осмотр свежего из-
лома на отколотых кусках. Например, на свежеотколотом
куске мрамора хорошо видны искрящиеся, как на куске
сахара, мелкие кристаллы чистого кальцита, которые ра-
скалываются на тонкие пластинки, напоминающие стекло.
Много даёт геологу осмотр окаменелостей. В земных
пластах встречаются отпечатки раковин, листьев, насеко-
мых, червей, медуз, обнаруживаются куски древесины,
кости, иногда даже целые окаменевшие древесные стволы
и трупы животных.
Ископаемые остатки вымерших животных и растений,
живших некогда на нашей планете, сохраняются различ-
ным образом. Например, в земных пластах нередко нахо-
дят прекрасно сохранившуюся древесину различных хвой-
ных деревьев: смола предохранила её от гниения. В других
случаях в результате химических процессов органическое
вещество умерших организмов обращается в известь, крем-
незём и иные вещества. Так, в некоторых отложениях
встречаются лягушки, превратившиеся в фосфорит, в более
древних отложениях были найдены окаменелые пучки
мускулов древних рыб. Хорошо сохраняются кости, а ино-
гда и целые скелеты умерших животных. Советскими учё-
ными при раскопках были найдены кости мамонта, воло-
сатого носорога, пещерного медведя и других древних
животных. В районах вечной мерзлоты при раскопках
находят даже трупы с сохранившейся кожей, шерстью
и мясом. Так, например, в 1948 году на Таймыре был об-
наружен в вечномёрзлой почве труп мамонта.
В ряде случаев мягкие части тела древних животных
оставили свои отпечатки,— в сланцах, например, нашли
отчётливые отпечатки птиц, рыб и насекомых.
Окаменелости позволяют геологу узнать возраст
Земли. Каждый пласт в земной коре содержит свои ока-
менелости. Если они в двух пластах одинаковы, то мож-
но предполагать, что пласты имеют одинаковый возраст.
2 Лебедев и Епифанцева
9
Если же в пластах содержатся различные окаменелости,
то можно смело утверждать, что у пластов возраст разный.
Можно даже установить, какой пласт старше, а какой мо-
ложе, если они и расположены на расстоянии тысячи ки-
лометров один от другого.
Рис. 3. Геологическая карта:
1 — хлоритовые сланцы; 2—кварциты; 3—песчаники; 4 — граниты;
5—серпентиниты; 6—глинистые сланцы; 7—углистые сланцы; 8—
гнейсы; 9—амфиболиты; 10 — известняки; 11 — глины.
Геолог собирает образцы и отмечает на карте места,
где они взяты. Он проставляет номер участка обнажения
и образца в записной книжке и на карте. Месторождение
полезного ископаемого обозначается условным знаком. На
месте находки месторождения выкладывают из камней
памятный знак или вбивают деревянную вешку с фами-
лиями геологов, нашедших месторождение. После тща-
тельного обследования месторождения составляют спе-
10
циальные геологические карты (рис. 3). Геологическая
карта требует большой точности выполнения, поскольку
она является основой для дальнейших поисков полезных
ископаемых в данном районе.
Геологическая карта на первый взгляд кажется зага-
дочной, она раскрашена в разноцветные то светлые, то
тёмные тона или заштрихована различным образом.
Как же разобраться в этих таинственных знаках?
Каждый цвет или условный знак геологической карты
обозначает определённую горную породу и её относитель-
ный возраст. Существенным дополнением к карте яв-
ляется геологический профиль (рис. 4), или разрез, ко-
торый проведён через тот или иной участок земной коры
Рис. 4. Геологический профиль.
и даёт понятие о взаимном расположении в земле раз-
личных пород.
Большое значение имеет записная книжка геолога.
В неё занесены все подробности, относящиеся к данному
обнажению, рудной жиле и т. д., сделаны зарисовки и схе-
матические чертежи.
По возвращении из экспедиции исследователи по-
дробно изучают собранные ими образцы различных горных
пород, полезных ископаемых и окаменелостей, так как не-
посредственно на месте, где нашли горную породу, опре-
делить их очень трудно. Нередко образцы одной и той же
горной породы, взятые из различных мест, выглядят
по-разному, и даже опытные петрографы не могут сразу
с уверенностью сказать, какая именно горная порода ими
обнаружена.
Как же распознают горные породы? Каким образом
можно убедиться, что данная порода именно та, которую
мы ищем, а не похожая на неё?
Конечно, легко отличить глину от гранита. Однако и
глина бывает разной. Не всякая глина, например, годится
для изготовления кирпича или фарфора. Ещё сложнее
2* 11
распознать редко встречающиеся горные породы. Между
тем точное определение породы необходимо, так как
ошибка в этом может привести к напрасным работам по
бурению скважин и т. п.
Для точного определения горных пород петрографы
используют самые различные способы. Горные породы
Рис. 5. Поляризационный микроскоп «МП-2».
изучают под микроскопом, воздействуют на них химиче-
скими веществами, механически отделяют частицы горных
пород друг от друга, исследуют в огне с помощью паяль-
ной трубки и др. Особенно широко применяется в петро-
графии исследование горных пород под микроскопом.
Микроскоп, изобретённый в конце XVI века, постепенно
совершенствовался: возрастало даваемое им увеличение,
улучшались ясность и чёткость изображения. В совершен-
12
ствование микроскопа большой вклад внесли русские учё-
ные и мастера. Высококачественные микроскопы изготов-
ляли в XVIII веке в мастерской русской Академии наук
мастера Калмыков и Беляев. Знаменитый русский изобре-
татель Кулибин разработал свои способы шлифовки линз
и определения их фокусных расстояний. Широко применял
микроскоп во многих своих исследованиях великий рус-
ский учёный М. В. Ломоносов.
Наиболее широко применяются при петрографических
исследованиях так называемые поляризационные микро-
скопы. На рисунке 5 показан современный советский по-
ляризационный микроскоп.
На металлической опоре, называемой штативом,
укреплён тубус — металлическая трубка, которая может
подниматься и опускаться с помощью специальных винтов.
В тубус вставлены: объектив, окуляр и анализатор. Объек-
тив и окуляр состоят каждый из нескольких увеличитель-
ных стёкол («линз»), вставленных в металлическую оправу.
Анализатор представляет собой призму, сделанную из
особого минерала, называемого исландским шпатом, или
из искусственно получаемого прозрачного вещества —
поляроида.
Ниже тубуса к штативу прикреплён вращающийся
предметный столик, имеющий в середине круглое отвер-
стие, над которым помещают рассматриваемый предмет.
Под предметным столиком расположен осветительный
аппарат. В нём укреплены: поляризатор, устроенный по-
добно анализатору, конденсор—маленькая линза, соби-
рающая лучи света в пучок, и ирисовая диафрагма, позво-
ляющая суживать или расширять отверстие для прохож-
дения света. Ниже осветительного аппарата к штативу
прикреплено зеркальце.
Под микроскопом можно рассматривать мелкие кри-
сталлические зёрна или тончайшие пластинки, вырезанные
из горных пород. Такие пластинки, называемые шлифами,
имеют площадь 2\2 сантиметра и толщину 0,02—
0,03 миллиметра; это значит, что шлиф в 3—4 раза тоньше
самого тонкого бритвенного лезвия. Почти любая горная
порода становится в таком шлифе прозрачной как стекло.
Поляризационный микроскоп, как магический глаз,
позволяет человеку заглянуть в самую глубину строения
породы. Рассматривая шлиф при увеличении в 50—-100 или
13
более раз, мы видим перед собой красивое мозаичное поле,
состоящее из пятен причудливой формы, крупинок, ветвя-
щихся жилок, призмочек и т. д. (рис. 6). Свет окрашивает
видимое нами поле шлифа в различные оттенки; одни
частицы кажутся серебристыми, другие— жёлтыми,
третьи — малиновыми. Если повернуть столик микроскопа.
Рис. 6. Вид горной породы в шлифе под микроскопом,
то, как в волшебном фонаре, всё изменится: частицы,
бывшие чёрными, сделаются яркозелёными или яркожёл-
тыми и т. д.
Ход световых лучей в поляризационном микроскопе
показан на рисунке 7. Дневной свет или свет сильной
(специально установленной) электрической лампы отра-
жается от зеркальца и попадает в поляризатор. В поля-
ризаторе свет претерпевает изменение, очень важное для
возможности исследования горных пород.
Свет, как и звук, распространяется волнообразно.
В световых волнах колебания происходят поперёк направ-
ления распространения волн; эти колебания похожи на
14
колебания верёвки, встряхиваемой с одного конца. Если
верёвку встряхивать только в одном направлении, то
волны по ней колеблются в одной плоскости. Если же
Рис. 7. Ход световых лучей в поляризационном микроскопе.
верёвку встряхивают и в горизонтальном, и в вертикаль-
ном, и в каком-либо промежуточном направлении, то
колебания её будут происходить в разных плоскостях.
15
Колебания световых волн как раз и происходят беспоря-
дочно, в разных плоскостях.
Поляризационный микроскоп заставляет световые
волны колебаться в одной плоскости. Свет, колебания ко-
торого происходят в одной плоскости, называется плоско-
поляризованным. Поляризация света в микроскопе осу-
ществляется при помощи поляризаторов.
Действие поляризатора основано на особых свойствах
преломления, которыми обладают исландский шпат или
искусственные поляризующие вещества — поляроиды.
Рис. 8. Преломление света.
й — угол падения света; р — угол преломления света.
Вспомним, что такое преломление света? Когда луч
света, падая под косым углом, переходит из одной среды
в другую (например, из воздуха в жидкость), то, пройдя
поверхность, разделяющую обе среды, он движется уже не
по прежнему направлению, а под некоторым углом к пер-
воначальному направлению (рис. 8), при этом меняется
не только направление, но и скорость света. Описанное яв-
ление и называется преломлением света. Отношение пер-
воначальной скорости к той скорости, которую свет при-
обретает в новой среде, носит название показателя пре-
ломления.
В исландском шпате преломление происходит иначе,
чем в обычных веществах. Луч света, падающий на кусок
исландского шпата, обычно делится на два луча, прелом-
ляющихся под разными углами. Один луч подчиняется
общим законам преломления света и называется обыкно-
16
венным лучом. Второй луч, называемый необыкновенным,
не подчиняется общим законам преломления. Показатель
преломления исландского шпата для этого луча меняется
в зависимости от угла падения света на поверхность кри-
сталла. Колебания обыкновенного и необыкновенного лу-
чей происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Кристаллы исландского шпата, применяемые в микро-
скопах, распилены пополам и склеены прозрачным вещест-
вом — канадским бальзамом. Они называются призмами
Николя, или просто николями. Обыкновенный луч, имею-
щий больший угол преломления, чем необыкновенный луч,
отражается от канадского бальзама, попадает на грань
николя, покрытую чёрной краской, и поглощается ею. Из
призмы выходит только необыкновенный луч. Этот луч
плоекополяризован, и колебания его происходят в одной
плоскости.
Плоскополяризованный свет, вышедший из поляриза-
тора, проходит через шлиф, укреплённый над отверстием
предметного столика, попадает в объектив и затем в ана-
лизатор. Анализатор можно вдвигать в тубус или выдви-
гать из него. При включении анализатора свет, прошедший
через породу, вторично пропускается через исландский
шпат. Из анализатора (а если он выключен, то прямо
из поляризатора через объектив) свет попадает в окуляр,
а оттуда — в глаз человека, смотрящего в микроскоп.
Объектив и окуляр дают необходимое увеличение изобра-
жения.
Таким образом, свет в поляризационном микроскопе
проходит сложный путь. Пользуясь определёнными при-
ёмами или, как говорят, определённой методикой работы
с помощью поляризованного света, петрограф и изучает
горную породу в шлифе.
Исследование шлифа петрограф ведёт при одном ни-
коле — поляризаторе, или сразу при двух — поляризаторе
и анализаторе вместе.
При одном николе (без анализатора) изучают форму
минералов, составляющих горную породу, их окраску и
размеры. Уже по одним этим свойствам можно до некото-
рой степени судить о том, какие минералы вы видите перед
собой.
Когда все определения при одном николе сделаны, то
петрограф по форме зёрен, по их размерам, окраске, спай-
3 Лебедев и Епифанцева
17
кости, показателям преломления уже знает, с какими
минералами он встретился в горной породе. Ему известно
также, в каких процентных количествах эти минералы на-
ходятся в шлифе. Значит, он может определить, какая
перед ним горная порода. Однако для контроля исследо-
вание повторяют, но уже при двух николях. Это позволяет
уточнить полученные результаты и дать полное определе-
ние минералов, входящих в состав данной горной породы,
а отсюда — получить точное определение и самой породы.
Кроме микроскопического анализа горную породу изу-
чают и другими способами. Применяют способ так назы-
ваемого шлихового анализа. В чём он заключается? Не-
сколько килограммов исследуемой горной породы измель-
чают в порошок и разделяют (по удельному весу, магнит-
ным свойствам и т. д.) на отдельные порции, каждая из
которых состоит из одного или двух-трёх отдельных мине-
ралов. В этих порциях легче определить отдельные мине-
ралы. Помимо этого горные породы подвергают химиче-
скому анализу и устанавливают, какие химические веще-
ства (например, железо, хром, сера) и в каких относитель-
ных количествах входят в состав данной горной породы.
В результате микроскопического, химического, шлихо-
вого и других исследований петрограф точно узнаёт, из
каких минералов и химических элементов состоит порода.
Эти данные помогают ему определить её происхождение,
восстановить её историю, выяснить, какие полезные веще-
ства могут находиться или в ней самой или в той мест-
ности, где горная порода найдена. Структура породы мо-
жет быть различной: мелко- и крупнозернистой, слоистой
или неслоистой, зёрна минералов могут иметь округлую
или угловатую форму. Всё это помогает петрографу вос-
создать историю образования горной породы или ми-
нерала.
II. КАМЕНЬ РАССКАЗЫВАЕТ О ПРОШЛОМ
ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ КАМНЯ.
ВОДА ИЛИ ОГОНЬ?
Камень при его внимательном изучении может «расска-
зать» нам о прошлом Земли, о тех отдалённых време-
нах, когда человека на Земле ещё не существовало.
Как же это узнают?
18
Каждый камень возник в определённых геологических
условиях в недрах Земли или на дне моря. Зная, как обра-
зовалась данная горная порода, мы можем мысленно вос-
становить и ту обстановку, в которой она образовывалась,
представить себе картину строения Земли, земной поверх-
ности в тот или иной исторический период.
Учёным в результате долгих наблюдений удалось до-
казать, что камни, горные породы, как и всё на свете,
имеют свою историю. Представление о неподвижности и
безжизненности камня давно уже отброшено наукой.
Доказано, что камень рождается, живёт и умирает,
только в отличие от живой материи продолжительность
его жизни неизмеримо большая.
В конце XVIII века учёные впервые обратили вни-
мание на отпечатки древних раковин, костей и скелетов
рыб и других остатков живых организмов в некоторых
слоях горных пород, которые встречаются сейчас на суше
и даже иногда на высоких горах. Выяснилось, что эти
остатки живых существ, некогда живших в море, попали
в горную породу только одним путём — из моря, из мор-
ской воды вместе с илом, песком- и другими веществами.
Следовательно, породы, содержащие эти остатки, пред-
ставляют собой не что иное, как затвердевший осадок,
образовавшийся путём осаждения частиц из воды на мор-
ское дно.
Горные породы, образовавшиеся таким путём, стали
называть осадочными породами. К таким, породам отно-
сятся, например, песчаники, глины и известняки.
Теория образования различных горных пород в ре-
зультате осаждения твёрдых частиц из морской, озёрной
или речной воды благодаря своей простоте и ясности
вскоре завоевала широкое признание; с помощью этой
теории объясняли происхождение всех горных пород, в
том числе и таких, которые не содержали никаких ока-
менелостей, вроде ракушек или костей, и вообще мало
походили на морские осадки.
Осадочными породами стали считать, например, чёр-
ные плотные, твёрдые, похожие отчасти на стекло ба-
зальты, красные или серые крупнозернистые граниты и
другие подобные породы, часто не имеющие слоистости.
Большинство учёных считало, что вообще все гор-
ные породы возникли путём осаждения частиц из воды.
3*

Увлечение этой теорией объясняется отчасти тем, что
учёные в те времена (конец XVIII и начало XIX века)
определяли состав горных пород лишь по внешнему виду,
не учитывая особенностей их внутреннего строения.
Лишь с изобретением- микроскопа состав горных пород
был изучен достаточно точно и всесторонне.
Однако ещё и до изобретения микроскопа некоторые
учёные ставили вопрос: не возникают ли горные породы
и другим путём,, а не только в результате осаждения
твёрдых частиц из морской воды? Это сомнение возни-
кало при внимательном рассмотрении горных пород,
непохожих на морские осадки; они лишены слоистости,
не содержат остатков древних животных и растений.
Часто эти породы образуют жилы в породах бесспорно
водного, осадочного происхождения.
Разрешить этот вопрос во многом помогли путешест-
венники, которые наблюдали в различных местах зем-
ного шара вулканические извержения.
В XVIII веке русский исследователь Степан Кра-
шенинников посетил почти неизвестный ранее уголок на-
шей родины — полуостров Камчатку — и описал мощные
вулканические извержения, при которых на поверх-
ность земли изливались потоки жидкой расплавленной
лавы. Извержения наблюдали и другие путешествен-
ники, побывавшие на островах Тихого и Атлантического
океанов, в Мексике, Японии и других местах.
Изучая застывшую лаву и другие продукты вулкани-
ческих извержений, учёные нашли в них сходство со мно-
гими известными ранее горными породами и в первую
очередь именно с теми, которые были непохожи на мор-
ские осадки.
Отсюда возникло предположение, что горные породы
могут образоваться не только путём осаждения частиц
из воды, но и в результате застывания некогда раска-
лённых расплавленных масс вещества, поднявшегося из
земных недр в виде, например вулканической лавы.
Так, наряду с представлениями «нептунистов» (Неп-
тун — бог моря у древних народов) — сторонников мор-
ского, водного происхождения горных пород, в науке всё
большую роль стали играть гипотезы сторонников «вул-
канического» или «огневого» происхождения горных по-
род— «плутонистов» (Плутон — бог подземного мира),
20
«Плутонисты» большее число горных порол начали рас-
сматривать как застывшую и затвердевшую лаву — про-
дукт деятельности действующих или уже потухших вул-
канов.
Таким образом возникли две теории или два направ-
ления в геологии—теория «нептунистов» и теория «плу-
тонистов». Стремления объяснить происхождение той или
иной горной породы исключительно какой-нибудь одной
теорией приводили учёных к противоречиям.
Лишь много позже, примерно в середине XIX века,
когда исследователям удалось разработать более точные
способы изучения состава горных пород, было доказано,
что существуют горные породы как морского, так и вул-
канического происхождения.
ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Большая группа горных пород, так называемых вул-
канических или изверженных (их называют
ещё магматическими), возникла в результате за-
твердевания, кристаллизации огромных масс расплавлен-
ного вещества — магмы (излившуюся на земную по-
верхность часть магмы называют лавой). К такому
заключению учёных привели наблюдения над вулканиче-
скими извержениями и изучение застывших лав, туфов,
пемзы и т. д. При вулканических извержениях на земную
поверхность изливаются огромные потоки лавы, которые
затопляют большие площади и причиняют нередко силь-
ные разрушения. Действующих в настоящее время вулка-
нов на земле вообще не так много. У нас они есть на Кам-
чатке. Извержения этих вулканов наблюдаются весьма
редко. Однако необходимые науке сведения об изверже-
ниях можно получить, изучив районы деятельности вулка-
нов как современных, так и более древних, Когда геологи
и, в особенности, петрографы стали внимательнее изучать
горные породы в разных областях земли, то постепенно
пришли к выводу, что раньше вулканов было гораздо
больше, чем сейчас, и что продуктами вулканических
извержений — лавами, гуфами и другими образования-
ми— были тогда покрыты огромные пространства земной
поверхности. Достаточно сказать, например, что половина
всех горных пород Уральских гор, Тянь-Шаня, Саяна,
4 Лебедев и Епифанцева
21
Алтая — древневулканического происхождения. Совре-
менными и древними лавами залита половина Камчатки,
Закавказья, почти вся Армения и многие другие области
СССР и других стран. Остатки потухших вулканов в этих
вулканических областях можно наблюдать и теперь
(рис. 9).
Учёные исследуют под микроскопом1 лаву и пепел, вы-
брошенные из вулканов при извержении и застывшие на
Рис. 9. Действующий вулкан па Камчатке (Ключевская Сопка).
земной поверхности. Характерной чертой вулканических
горных пород является их кристаллическое строение; все
они состоят из мелких, правильных по форме кристаликов
нескольких видов минералов — полевого шпата, кварца,
пироксена и других. Правильная (огранённая) форма кри-
сталиков свидетельствует о том, что содержащая их гор-
ная порода получилась при затвердевании некогда раска-
лённой массы — магмы. На это же указывают и не-
посредственные наблюдения над процессом застывания
лавы вблизи вулканов. Зная особенности строения и со-
става вулканически* пород, можно смело предполагать,
что и всякие другие породы, сходные с вулканическими
по своему составу и строению, также возникли путёхМ
затвердевания расплавленных масс (магмы и лавы).
22
Вулканические лавы довольно разнообразны по хими-
ческому составу. Однако они похожи друг на друга по
физическим свойствам. В затвердевшем состоянии лавы
представляют собой плотные мелкозернистые породы, не-
редко с более крупными выделениями отдельных минера-
лов: различают плотные чёрные, часто пузыристые базаль-
ты, красные андезиты, жёлтые и белые липариты и многие
другие. Очень разнообразны также и другие продукты
деятельности вулканов — так называемые обломочные
горные породы — всякого рода туфы, туфобрекчии, со-
стоящие из мельчайших кусочков лавы, а также пемза и
вулканическое стекло — обсидиан. Обломочные горные
породы получаются не при спокойном вытекании лавы из
жерла вулкана, а при взрывах, когда вулканический пе-
пел и отдельные обломки лавы с силой вырываются из
кратера вулкана и уносятся часто на огромные расстояния.
Многие из вулканических пород используются в тех-
нике. Например, вулканическая пемза и туф идут на
постройку зданий. Большая часть домов в городах Арме-
нии— Ереване и Ленинакане — выстроена из местного
вулканического туфа. Андезитовые лавы с успехом ис-
пользуются для изготовления огнеупорных и кислотоупор-
ных (для химической промышленности) изделий. Ба-
зальты употребляются для мощения улиц и отливки из
них различных изделий, например изоляторов.
Таким образом, вулканические горные породы и недав-
него и древнего происхождения убедительно свидетель-
ствуют о важных событиях в истории Земли — о много-
кратных, часто гигантских по своей силе вулканических
извержениях, сопровождавшихся истечением колоссаль-
ного количества лавы и выбросом при взрывах больших
масс разного рода вулканических обломков. Устанавливая
распространение древних вулканических горных пород на
земной поверхности, можно восстановить и области рас-
пространения древних вулканов. Эти области далеко не
совпадают с современными вулканическими районами.
Число слоёв или «покровов» лавы указывает на количе-
ство происходивших здесь некогда извержений, толщина
этих покровов — на силу извержений и их продолжитель-
ность, а наличие вулканических туфов и брекчий — на
мощные взрывы, которые и выбросили эти вещества из
жерла вулкана.
4*
23
Изучение вулканических горных пород помогает
мысленно проникнуть в глубины земли и представить
себе, как построены её недра.
Исследуя вулканические горные породы, строение вул-
канов и ход их извержений, а также особенности строения
горных хребтов, содержащих вулканы, учёные пришли к
выводу, что земной шар по своему строению неоднороден
(рис. 10). В этом, убеждали также исследования свойств
Рис. 10. Строение земной коры: а — внешняя зона каменных горных
пород с частично расплавленным слоем в её основании, б—средняя
зона,богатая сернистыми соединениями металлов; в — железное ядро.
земного шара в целом как физического тела (его маг-
нитные свойства, плотность, химический состав) и наблю-
дения землетрясений.
Наиболее тяжёлая масса, богатая железом и другими
тяжёлыми металлами, располагается в ядре земного
шара. Выше ядра находится зона или пояс, состоящий из
минералов, богатых серой и некоторыми лёгкими метал-
лами. Наконец, верхняя оболочка земного шара, толщи-
ной в 100—200 километров, состоит из относительно лёг-
ких горных пород и минералов, из так называемых сили-
катов, богатых кремнекислотой. Эта оболочка в целом
образует как бы тонкую плёнку, покрывающую земной
шар. В нижней части верхней оболочки горные породы, по
мнению большинства учёных, почти полностью расплав-
лены или находятся в стекловидном полурасплавленном
24
состоянии пол влиянием, по всей вероятности, большой
температуры и давления.
Процессы продолжающегося охлаждения земного
шара в сочетании, вероятно, с другими процессами, про-
текающими в земных недрах, о которых мы ещё очень
мало знаем (например, радиоактивный распад), вызывают
в верхнем слое Земли мощные механические напряжения
(сжатие и др.). В результате этого время от времени
происходит быстрое поднятие горячей расплавленной
магмы вверх по трещинам и часто выход её в виде лавы
на земную поверхность при вулканических извержениях.
Каналы или трещины, по которым течёт магма, когда она
приближается к земной поверхности, часто закупоривают-
ся затвердевшими кусками лавы, извергнутой при преды-
дущем извержении. В эюм случае новая, напирающая
снизу расплавленная масса, часто вместе с водой и вулка-
ническими газами, в конце концов прорывает эту «пробку»
и вызывает новое извержение, сопровождаемое грандиоз-
ными взрывами. При этом образуется масса осколков
вулканической лавы и древних горных пород; они окру-
жают вулкан и образуют скопления вулканического песка,
пепла и т. д. Уплотняясь, эти продукты и дают в дальней-
шем туфы, брекчии и другие обломочные вулканические
породы.
Таким образом, наблюдения над вулканическими гор-
ными породами, сходными с лавами современных вулка-
нов, позволяют нам сделать целый ряд важных заключе-
нии о геологическом прошлом данного участка земли и
получить много интересных сведений о строении её внут-
ренних областей.
«НЕУДАВШИЕСЯ» ИЗВЕРЖЕНИЯ
И ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ
Существует ещё одна обширная группа изверженных
или магматических горных пород, которые широко рас-
пространены в земной коре. Они близки по своему мине-
ралогическому (т. е. состоят из тех же минералов) и хи-
мическому (т. е. состоят из тех же химических соедине-
ний) составам к вулканическим породам, описанным
выше, но отличаются от них крупнозернистостью и
другими особенностями структуры (строения). К ним
25
принадлежит такая широко распространённая горная по-
рода, как, например, гранит.
Учёным удалось доказать, что и эти породы обра-
зуются также из магмы при её застывании, но в отличие
от пород вулканических они застывают не на самой зем-
ной поверхности, а несколько глубже. Раскалённой,
расплавленной магме, поднимающейся из глубин земли,
кверху, далеко не всегда удаётся достигнуть земной
поверхности. Если верхние слои земной коры оказываются
в данном месте очень толстыми и каналы, по которым
движется магма, не достигают поверхности земли, то
огненно-жидкая магма останавливается. Она или засты-
вает на месте, или уходит в сторону, постепенно' распол-
заясь вдоль трещин и промежутков между слоями горных
пород. В результате получаются нередко колоссальные по
своим размерам скопления затвердевшей массы вещества,
которые первоначально, как и вулканическая лава, нахо-
дились в расплавленно-жидком состоянии. Такие массы
горных пород, затвердевших на некоторой глубине
(обычно на глубине от 0,5 до 2—3 километров), образуют
в земной коре так называемые «интрузии» или «плутоны».
Размер их достигает 100—200 и более километров в
длину. Когда в результате разрушений в течение долгих
веков верхние породы частично или полностью уничто-
жаются, интрузии выступают на земную поверхность.
Поскольку интрузии состоят обычно из очень твёрдых и
прочных горных пород, онп наиболее устойчивы против
разрушения и образуют горы или горные хребты. Такие
горные образования можно найти на Урале, Кавказе и во
многих других горных районах.
Форма подземнььх затвердевших магматических масс
очень разнообразна (рис. И). То они образуют купола, то
жилы и пласты (как и лавы, но в сотни раз более тол-
стые), то воронкообразные и чашевидные тела. Горные
породы, образовавшиеся из этих подземных скоплений
магмы, хотя и имеют в общем тот же химический состав,
что и вулканические лавы, но отличаются от них по внеш-
нему виду, а также по строению (структуре). Они всегда
яснозернистые, в них хорошо видны простым глазом
отдельные зёрна минералов, размеры которых достигают
нескольких сантиметров. К ним1 относятся всем известные
граниты, которых особенно' много в горных районах нашей
26
страны, и многие другие породы, например, габбро, лаб-
радориты — красивые крупнозернистые горные породы с
яркой игрой цветов на отполированных поверхности::.
Такими породами, в частности, облицованы многие кра-
сивые здания /Москвы, Ленинграда, Киева и других боль-
ших городов.
Изучение интрузивных пород, их геологического поло-
жения в земной коре, минералогического состава и
Рис. И. Формы интрузий: а и б—лакколиты,
в— наклонная залежь, г — этмолит, д—дайки.
структуры позволяет познать те грандиозные процессы
перемещений, расплавления и кристаллизации вещества,
которые происходят и происходили в прошлом в глубине
земной коры. Учёным удалось установить, что в течение
всей истории Земли было несколько эпох наиболее усилен-
ного образования интрузивных горных пород, т. е. эпох
наиболее сильной магматической деятельности. В то время
и поднялось в верхние слои земной коры наибольшее
количество расплавленной магмы, образовавшей в даль-
нейшем огромные скопления интрузивных горных пород.
С наиболее древними эпохами, с так называемым
археем, связано образование красных и серых гранитов
Украины, Карелии, с более поздней эпохой — палеозой-
ской—образование гранитов и других интрузивных по-
род Урала, а с ещё более поздним временем — с так
27
называемой третичной эпохой — образование многих гра-
нитных пород Кавказа, в частности, известных многим не-
больших горных массивов в районе Кавказских Мине-
ральных Вод — гор Бештау, Машук и других.
Интрузивные породы интересны и в другом отношении:
они рассказывают геологу и петрографу о заключённых
в них ценных полезных ископаемых, в особенности о рудах
металлов. Подробнее об этом мы расскажем ниже.
КАМЕНЬ РОЖДАЕТСЯ В ВОДЕ
Распространение осадочных пород на земной поверх-
ности, пожалуй, не менее значительно, чем пород извер-
женных Эти породы возникли путём отложения (осажде-
ния) мелких и мельчайших частиц камня, отдельных
минералов, мути и растворённых в воде химических ве-
ществ из мо-рской, озёрной и, отчасти, речной воды.
Может показаться странным и даже невероятным, что
из мелких частиц, содержащихся в воде, получилось такое
огромное количество твёрдого вещества, которого хватило
на целые горы и горные хребты. Удивительного, однако,
здесь ничего нет: отложение осадков, накопление мате-
риала для образования горной породы происходило в те-
чение многих миллионов лет. При этом следует принять
во внимание ту колоссальную работу, которую произво-
дит вода на поверхности земного шара. Пользуясь особыми
методами, учёные высчитали, что с тех пор как начали
отлагаться осадки в морях, прошло около 2000 млн. лет.
Представление о том, что осадочные породы — песча-
ники, известняки, глины и другие—образуются путём!
осаждения мелких частиц из морской или озёрной воды,
возникло уже давно. К этой мысли привели прежде всего
наблюдения над процессом образования песков, глин и
ряда других пород в современных условиях. Действи-
тельно, многие из нас, в особенности жители юр, хорошо
знакомы с разрушительной работой рек. А в течение ты-
сячелетий они буквально «пропиливают», прорезают свои
русла и долины среди скал и горных хребтов. Вся масса
разрушенного каменного материала, превращённого в
гальку, песок или глину, постепенно выносится речными
потоками из горных районов и попадает в моря или озёра,
где и оседает постепенно на дно. Это осаждение на различ-
28
них участках моря происходит различным образом. Если
внимательно рассмотреть береговую полосу, в особен-
ности в тех её местах, где море подходит близью к горам,
например у нас на Черноморском побережье Крыма или
Кавказа, то можно увидеть, что каменная масса, возни-
кающая в результате разрушения скалистого берега, рас-
пределяется неравномерно.
Вблизи скалистых обрывов берег устилают обломки
скал самой различной величины. Здесь встречаются и
грубообломочные глыбы, валуны, галька и песок, но пре-
обладают крупные обломки. На известном расстоянии от
обрывов, на береговой отмели, располагается уже более
мелкообломочный материал, преимущественно песок. Под
влиянием силы прибоя и прибрежных течений песчинки
переносятся или вдоль берега или в сторону открытого
моря. О составе отложений, накапливающихся на дне моря
вдали от берега и на большей глубине, учёные судят по
результатам специальных наблюдений, которые произво-
дятся с судов путём поднятия проб грунта. Оказывается,
что на глубинах, начиная от 300—500 метров и более, на
морском дне откладывается преимущественно самая тон-
козернистая масса в виде ила, глины и подобных им ве-
ществ, которые состоят из мельчайших частичек. Эти ча-
стички так малы и легки, что свободно переносятся тече-
ниями на большие расстояния, нередко на многие сотни и
даже тысячи километров.
Существует, таким образом, определённый порядок в
распределении морских осадков, а именно: вблизи берегов
находятся наиболее крупные обломки горных пород или,
как говорят, грубые осадки, затем, дальше от берега, до
глубин в 200—500 метров,— пески и ещё дальше на всей
остальной огромной площади, залитой морями и оксана-
ми,— ил и глина.
Пролежав миллионы лет на морском дне, нижние
осадки покрываются всё новыми отложениями, постепенно
уплотняются и из первоначально рыхлых скоплений
щебня, гальки, песка, глины и ила в конце концов пре-
вращаются в твёрдые горные породы: конгломераты (из
гальки и щебня), песчаники (из песка), глинистые сланцы
(из ила и глины).
Все эти наблюдения помогают понять пути образова-
ния той или иной осадочной породы. Предположим, что
29
мы находим галечник или конгломерат, хорошо многим
известную грубозернистую породу. Она состоит из округ-
лой разноцветной гальки, размером обычно в 1—3 санти-
метра, сцементированной песком или глиной. Как могла
образоваться эта порода? Очевидно, либо вблизи морского'
или озёрного побережья, либо в отложениях какой-либо
большой реки.
В другом случае мы встречаем мелкозернистую се-
рую породу, состоящую из мелких плотно соединённых
друг с другом зёрен,— песчаник. Неопытному глазу
эта порода покажется даже похожей на изверженную;
например, бывают песчаники, похожие на гранит. Од-
нако микроскоп сразу укажет нам на ошибку. Мы
увидим, что в действительности найденная порода со-
стоит из мелких круглых, как говорят, «окатанных» зё-
рен, в точности сходных с известными уже нам песчани-
ками, которые осаждаются на дне моря или озера в при-
брежной полосе. Следовательно, встретив такую породу,
мы вправе сделать определённый вывод о том, что в том
месте, где мы её обнаружили, когда-то находилась при-
брежная или неглубокая часть какого-то моря или озера.
Изучая строение толщ осадочных горных пород раз-
личного состава, геологи и петрографы могут восстановить,
иногда с большими подробностями, историю целой эпохи.
Так, чередование мелкозернистых и грубозернистых пес-
чаников с глинами, характерное для многих осадочных
толщ (например, на Кавказе), позволяет предположить о
колебаниях морского дна данного района. Здесь море
то мелело (откладывались песчаники), то становилось
глубже (откладывались глины). Изучение распростране-
ния различных древних осадочных пород на земной по-
верхности помогает восстановить очертания некогда
существовавших морей. Таким образом, по толше осадоч-
ных пород мы, как по книге, читаем историю Земли.
ЖИВОТНЫЕ И РАСТЕНИЯ —СТРОИТЕЛИ
КАМНЯ
Много интересного рассказывают нам и те осадочные
горные породы, которые содержат остатки древних,
когда-то существовавших живых организмов — обломки
раковин, скелеты мельчайших простейших животных,
30
отпечатки древних водорослей, коры, листьев и др. Коли-
чество таких остатков иногда бывает огромно; местами
толщи известняков почти целиком состоят из окаменевших
обломков ракушек.
Внимательное изучение древних окаменелостей привело
учёных к выводу, что многие толщи осадочных пород, ко-
торые образовались в морях и в других водных бассейнах,
получились не в результате осаждения твёрдых частиц из
воды, а вследствие бесконечно долгой, кропотливой дея-
тельности бесчисленного множества мельчайших живых
обитателей морских вод—фузулин, корненожек и других
крошечных животных из групп простейших. Большинство
этих животных строит свои тончайшие скелеты из солей
кальция, растворённого в морской воде. После смерти
животных их крохотные скелетики опускаются на мор-
ское дно, и там в течение миллионов лет образуются
огромные скопления этих остатков. При их уплотнении
получаются известняки, широко1 распространённые, в
частности, у нас в центральных областях Европейской
части страны. Некоторые виды простейших животных
строят себе из солей кальция крошечные жилища на
морском дне, камнях и скалах. Бесконечные поколения
этих существ живут и умирают, а их бесчисленные по-
стройки нарастают одна на другую, и в конце концов
образуются целые горы твёрдого материала. Таким спо-
собом и сейчас возникают в тропических морях коралло-
вые рифы. В давно прошедшие времена такие образования
возникали и во многих других морях, покрывавших зем-
ную1 поверхность; они хорошо иногда видны в древних
осадочных отложениях.
Не только животные, но1 и растения могут быть строи-
телями камня и горной породы. Вспомним всем нам из-
вестный каменный уголь и его разновидности — антра-
цит, бурый уголь, лигнит. Все эти породы являются
продуктом уплотнения и изменения (как говорят, «угле-
фикации») гигантских скоплений остатков древних де-
ревьев и кустарников — их листьев, коры и других ча-
стей, которые накоплялись некогда в заболоченных ни-
зинах, постепенно сгнивших и затянувшихся илом и пес-
ком. Кора и листья древних растений, отпечатанные в
куске угля, являются немым свидетелем его происхож-
дения.
31
Ещё более полно рассказывают нам> о прошлой жизни
на Земле остатки древних животных — отдельные их ко-
сти или целые скелеты, отпечатки костей, панцыря, чешуи
и т. п. Изучение этих остатков и восстановление по ним
картины жизни на Земле в различные эры её истории
составляют задачу особой науки, называемой палеонто-
логией. Исследуя остатки древнего органического мира,
эта наука доказывает, что жизнь на Земле развивалась
постепенно. Каждая эпоха характеризовалась особыми,
свойственными ей видами животных и растений.
Рис. 12. Трилобиты в породе.
Геологическая история Земли, берущая своё начало
со времени образования земной коры, делится наукой на
несколько крупных промежутков, называемых эрами,
а эры в свою очередь делятся на периоды.
Отложения древнейших эр — архейской и протерозой-
ской— не содержат окаменелостей. В ту пору существа,
жившие на Земле, не имели ни скелета, ни твёрдой обо-
лочки, и поэтому их остатки не сохранились в земных
пластах.
Более поздние эры — палеозойская, мезозойская и
кайнозойская —оставили следы разнообразной, быстро
развивающейся жизни Например, в отложениях кембрий-
ского периода палеозойской эры находят много отпечат-
32
ков трилобитов (рис. 12)—членистоногих, напоминав-
ших своим видом современных мокриц. В силурийском
периоде той же эры появляются панцирные рыбы
(рис. 13). В каменноугольном периоде, коюрый харак-
Рис. 13. Панцирная рыба—птерихтис.
терен сильным развитием растительности, появляются
пресмыкающиеся, которые особенно сильно распростра-
няются в последующем, пермском, периоде. Так каждый
период и каждая эра оставили нам свидетельства своей
жизни в земных пластах.
ХИМИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ПРИРОДЫ
Немало интересного рассказывает нам и ещё одна
группа осадочных горных пород — соли и гипсы. Породы
эти состоят почти целиком, из солей, в том числе из зна-
комой каждому обыкновенной поваренной соли и гипса
33
(серно-кислая соль кальция). Местами они образуют в
земной коре значительные по объёму толщи и даже це-
лые массивы (подземные скопления). Такие породы из-
вестны у нас в Донбассе, на Урале, в Армении и в неко-
торых других районах.
Как образовались горные породы, почти целиком со-
стоящие из веществ, легко растворимых в воде? Ответ
на этот вопрос дают нам опять-таки наблюдения над при-
родными явлениями и, прежде всего-, над жизнью моря.
Многим знаком, горьковато-солёный вкус морской
воды, который делает её непригодной для питья. В водах
одних морей этот вкус или привкус выражен сильнее (на-
пример, в водах океанов), в других — слабее (например,
в Азовском море). Но всегда солёный вкус благодаря на-
личию растворённых солей — характерный признак мор-
ской воды. Если выпарить примерно бочку (200 кило-
граммов) морской воды (океанской), то твёрдого остатка,
сохранившегося после выпаривания, получится довольно
большое количество — около- 0,6 килограмма. Этот оста-
ток состоит в основном из обыкновенной поваренной соли
(её больше всего) и хлористого магния — он и придаёт
воде горький привкус.
Легко теперь представить себе, что если из-за каких-
либо причин вода в мелководном море или в морском за-
ливе начнёт убывать (например, из-за обмеления моря
или внезапного изменения климата, ставшего- жарким и
сухим), ТО1 из морской воды начнёт постепенно выпадать
избыток растворённых в ней солей. (Это явление мы мо-
жем- воспроизвести в лаборатории, выпаривая крепкий
раствор какой-либо соли). На дне моря или морского
залива начнётся скопление слоёв каменной соли. Так
именно происходит сейчас у нас в Карабугазском заливе
Каспийского моря, на дне которого- ежегодно отклады-
вается значительное количество солей. Выпадение солей
происходило и прежде во многих районах земного- шара,
в частности у нас в южной и восточной частях Европей-
ской части СССР в пермскую эпоху. В те времена в мно-
гочисленных мелководных морях и озёрах, покрывав-
ших поверхность Земли, усиленно откладывались соли,
обычно вперемежку с пластами глины, каменной соли
и песка. Таким путём возникали залежи каменной соли
и гипса.
34
Помимо солей и гипса существуют ешё и другие по-
роды, которые также возникали путём осаждения из мор-
ской воды растворённых в ней химических веществ; это,
например, доломиты (соли кальция и магния), некоторые
известняки и другие, менее распространённые породы.
Исследование всех осадочных пород также позволяет
восстановить картину строения Земли в прошлом. Сопо-
ставляя соленосные и другие породы так называемого
химического происхождения с осадочными породами, ко-
торые залегают с ними совместно и содержат окаменелые
остатки растений и животных, можно установить возраст
интересующих нас эпох. В самом деле, соли и близкие
к ним вещества выпадают из морской воды, образуя оса-
док, лишь при определённых изменениях климата,— ко-
гда он становится жарким и сухим. Следовательно, если
мы встречаем залежи соли среди обычных морских отло-
жений— глин и песчаников, то можем заключить, что
эпохе накопления этих отложений предшествовало рез-
кое изменение климата, которое повлекло за собой уси-
ленное испарение морской воды и выпадение в виде
осадка растворённых в ней солей. Сравнивая друг с дру-
гом соленосные (богатые солями) отложения различных
стран мира, можно установить, что некоторые эпохи в
истории Земли характеризовались именно сухим и жар-
ким климатом.
Присутствие наряду с соленосными отложениями неко-
торых других характерных пород, в особенности красных
песчаников, доказывает существование пустынь, в которых
шло накопление огромных масс песков. Этот процесс
можно наблюдать и в современных пустынях Централь-
ной Азии и Африки.
Так камень повествует нам о климате далёких вре-
мён, помогая восстановить картины прошлого в жизни
нашей планеты.
НОВОЕ ЗА СЧЁТ СТАРОГО
Образование осадочных горных пород идёт не только
на дне морей, но и во всех других водных бассейнах, как
бы малы они ни были. Эют процесс совершается при
участии текущей воды в речных долинах, в особенно-
сти в горных странах. Под действием мороза, дождя,
снега и ветров скалистые вершины гор и другие камни на
35
земной поверхности постепенно разрушаются. Горная по-
рода трескается, рассыпается на бесчисленные обломки,
от крупных до мельчайших, которые медленно скаты-
ваются со склонов гор или сносятся ручьями к их подно-
жию, где и образуются сплошные чехлы каменных рос-
сыпей. В некоторых местах иногда хорошо видны так
Рис. 14. «Каченная река» (курум) на Алтае.
называемые каменные реки, или «курумы», ползущие
медленно по склонам гор, например, на Кавказе, на Ал-
тае и в других горных районах (рис. 14). Способствуют
разрушению горных пород и бурные горные потоки, бы-
стро несущие разрушенные массы вниз по течению.
Происходит накопление обломочных осадочных гор-
ных пород и на суше. Здесь, как и в районе морского
побережья, образуются преимущественно обломочные
36
породы — конгломераты, брекчии и песчаники. Однако в
отличие от морских отложений форма отдельных облом-
ков грубее: они обычно остроугольные, а не круглые или
окатанные, как зёрна песчаников, отложившихся на дне
больших водных бассейнов — морей и озёр. Слоистое
строение, типичное для осадочных пород, образовавшихся
на морском дне, в этих породах почти не выражено или
выражено слабо.
Изучение пород, которые образовались на суше, допол-
няет картину строения земной поверхности, указывает нам
на расположение древних гор и рек. Широко распростра-
нены такие породы в областях, примыкающих к горным!
хребтам, у подножий или предгорных впадин. Нанося на
карту области распространения грубообломочных древ-
них пород, можно во многих случаях восстановить кон-
туры древних горных хребтов, а также наметить направ-
ления, по которым' протекали древние реки.
Не менее интересны выводы, которые можно получить,
изучая местоположение и состав древних ледниковых от-
ложений — обломочных горных пород, получившихся в
результате работы древних ледников. При своём, движе-
нии ледники, а их в давние эпохи было значительно
больше, чем теперь, разрушали, переносили и, наконец,
откладывали огромное количество обломков различных
горных пород, образуя морены — скопления крупных ва-
лунов в смеси с песком и глиной.
Присутствие морен в составе древних отложений ука-
зывает, следовательно, на большое развитие ледников в
период их образования. А это опять-таки даёт возмож-
ность познать климатические условия прежних эпох. Со-
став обломков (валунов) древних горных пород, заклю-
чённых в моренах, указывает, откуда и на какое рас-
стояние были перенесены ледником эти камни. Так,
например, в Московской области найдены глыбы гор-
ных пород, которые встречаются у нас лишь на далё-
ком севере — в Карелии и на Кольском полуострове.
Следовательно, можно предполагать, что некогда огром-
ный ледник медленно двигался по русской равнине, пере-
нося каменные глыбы с севера на юг на тысячи кило-
метров. Таким образом, тщательное изучение горной по-
роды в этом случае позволяет установить дополнительные
подробности истории Земли,
37
ПРЕВРАЩЁННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Рассмотрим ещё одну группу горных пород, которые
занимают по своему составу и происхождению как бы
промежуточное место между породами изверженными и
осадочными. Это — так называемые метаморфические или
«превращённые» породы («метаморфоза» по-гречески —
превращение).
Превращённые породы одновременно имеют признаки
как изверженных, так и осадочных пород.
Они образуются в тех случаях, когда осадочная порода,
погружаясь в процессе горообразования в глубины земли,
подвергается действию сильного жара и высокого давле-
ния, царящим на этих глубинах. Если порода при этом
полностью расплавляется, то из неё в дальнейшем может
получиться порода изверженная. Если же температура не-
достаточно высока, то порода лишь изменяет свой внешний
облик, перекристаллизовывается и становится метамор-
фической. По внешнему виду и строению она делается
сланцеватой, т. е. приобретает как бы листоватое сложе-
ние (сланцы), или же слоистой или полосатой (гнейсы).
Кроме того, в ней происходят и внутренние изменения с
образованием! новых минералов, которые отличаются от
минералов старой породы. Из песчанико-в образуются при
этом кварциты и кремнистые сланцы, из известняков —
мраморы, из толщ, сложенных песчаниками и глинами,—
гнейсы, слюдяные и другие сланцы и пр. Вблизи рудных
жил образуются различные «роговики».
Метаморфические породы очень разнообразны и ши-
роко распространены. Они слагают целые горные хребты
и горные области, как, например, у нас на Урале, в Каре-
лии, во многих районах Сибири.
Изучение метаморфических горных пород приводит к
новым, важным выводам.
Из всего, что- было до сих пор сказано о происхож-
дении и способах образования горных пород, становится
ясным, что в природе идёт неизменное и безостановочное
движение, круговорот каменного вещества. Раскалённые
изверженные массы, поднявшиеся к поверхности земли,
застывают; образуются огромные горные массивы. В даль-
нейшем они подвергаются воздействию ветра, дождя,
солнца, мороза и т. д., и слагающие их породы начи-
38
нают измельчаться, разрушаться и постепенно перено-
ситься горными потоками, а затем и реками к берегам
морей, озёр и к другим пониженным участкам земной
поверхности. Подвергаются разрушению и осадочные
породы, особенно там, где они обнажены на земной по-
верхности.
Постепенно разрушаясь и перемещаясь, весь этот ка-
менный материал в конце концов попадает на морское
дно, где снова начинается процесс образования мате-
риала для новых горных пород.
В дальнейшем! при процессах складко- или горообра-
зования слои образовавшихся ранее осадочных пород
снова погружаются в глубины земли, где под влиянием1
подземного жара они частично или полностью расплав-
ляются, переходя либо в метаморфическую горную по-
роду, либо — при полном расплавлении — в магму, с ко-
торой мы и начали описание различных типов горных
пород.
Таким образом, вещество земной коры находится в со-
стоянии беспрерывного движения, изменения и переме-
щения.
Этот закон природы проявляется всюду и везде и во
все эпохи жизни Земли.
Горные породы, как и всякая материя в мире, нахо-
дятся в состоянии непрерывного изменения: они воз-
никают и разрушаются. Образуются горные породы из
застывшей мапмы — граниты, базальты и др., из ча-
стиц, осаждающихся из морской воды,— глины, изве-
стняки и пр. И немедленно, вслед за рождением этих
пород, начинается их разрушение. Оно в конце концов
уничтожает старые породы и в то же время создаёт но-
вые, например осадочные породы из разрушенных извер-
женных.
Так изучение всего разнообразия горных пород и гео-
логических процессов раскрывает перед нами историю
земного шара.
Если правильно «понять» горную породу, «услы-
шать» то, что нам рассказывает камень, можно узнать
историю нашей планеты за многие миллионы веков
её существования, восстановить мысленно картину её
поверхности, климата, органического мира любой из про-
шедших эпох.
39
III. ГОРНАЯ ПОРОДА РАССКАЗЫВАЕТ
О БОГАТСТВАХ ЗЕМНЫХ НЕДР
КАК ИЩУТ РУДЫ
Цто рассказывает нам горная порода о богатствах, за-
* ключённых в земных недрах? Как изучение горной
породы помогает человеку в его практической деятель-
ности?
Человек давно подметил некоторую связь между цен-
ными ископаемыми и горными породами, которые их со-
держат. Однако найти истинные причины связи, сущест-
вующей, например, между гранитами и рудами золота и
цветных металлов, между «змеевиком» и платиной и т. д.,
человек очень долго не мог. Лишь в конце XVIII века,
когда начали успешно развиваться естественные науки и,
в частности, геология, физика и химия, учёным посте-
пенно удалось выяснить эти причины и оказать помощь
геологу-практику в поисках и разведках новых место-
рождений полезных ископаемых.
Все полезные ископаемые могут быть разделены на
две большие группы. К первой группе относятся руды раз-
личных металлов — железа, хрома, меди, свинца, золота
и других. Ко второй группе относятся так называемые
нерудные ископаемые — глина, известняк, соль, нефть,
уголь, бокситы, асбест, слюда и т. д.
С какими же горными породами связаны месторожде-
ния этих полезных ископаемых?
Месторождения полезных ископаемых первой группы—
руды металлов — связаны в своём подавляющем большин-
стве с изверженными, или магматическими, горными поро-
дами. Руды металлов связаны с этими горными породами
по своему происхождению и по месту своего залегания.
Исключение составляют некоторые руды железа и мар-
ганца, связанные отчасти с осадочными породами. Однако
первоисточником и этих руд являются те же самые магма-
тические горные породы.
Месторождения второй группы — нерудные ископае-
мые— в большинстве случаев связаны с породами оса-
дочными. Уголь, нефть, соли, глины накопляются в гор-
ных породах в результате долгих процессов осадкообра-
зования,
40
Происхождение залежей большинства металлов свя-
зано, как мы уже говорили, с магматическими породами.
Металлы находились некогда в недрах земного шара
растворёнными в расплавленной жидкой массе — магме.
Когда магма поднималась к земной поверхности, со-
держащиеся в ней металлы вместе с некоторыми дру-
гими веществами отделялись от магмы и в конце кон-
цов образовывали самостоятельные скопления в виде руд-
ных жил, гнёзд, прослоек и тому подобных участков,
которые заключались либо в самой магматической гор-
ной породе, либо во вмещающих её слоистых осадочных
породах.
Некоторые металлы, первоначально содержащиеся в
магме, переносились в растворённом виде горячими вод-
ными растворами на сравнительно небольшое расстояние
от места застывания магмы, оставаясь при этом в самой
магматической горной породе, другие, более «летучие»
металлы уносились дальше.
В результате вокруг массива магматической горной
породы, например гранита, постепенно создавался целый
венец или ореол из месторождений руд различных метал-
лов. Ближе к массиву располагались месторождения руд
олова, молибдена, вольфрама, несколько далее — свинца,
цинка, меди, золота, железа, ещё дальше — сурьмы,
мышьяка, ртути. Такое расположение месторождений раз-
личных металлов с некоторыми изменениями повторяется
во многих районах, например, на Кавказе, Урале, в
Казахстане, в Сибири и в других местах земного шара.
Эти закономерности, установленные в результате много-
летних совместных работ учёных и практиков горного
дела, используются при поисках полезных ископаемых.
И действительно, зная, например, что такие металлы,
как олово и вольфрам, образуются в связи с горными по-
родами определённого состава — с гранитами (точнее,
с особой их разновидностью, богатой светлой слюдой),
разведчик может смело направляться на поиски руд этих
металлов в районы распространения именно таких гра-
нитов.
Как осуществляются поиски ископаемых практически?
Прежде всего, поисковым работам в какой-нибудь опреде-
лённой области предшествует геологическая съёмка. Гео-
логическая съёмка позволяет точно определить площади,
41
на которых распространены интересующие нас породы.
Затем в районы распространения этих породвыезжаютгео-
логические партии, которые специально оснащены необхо-
димыми приборами, инструментами и картами. Весь под-
лежащий изучению район покрывается густой сетью марш-
рутов. Каждый выход горной породы — скала, крупная
глыба и т. д.— тщательно наносится на карту и от неё
берётся образец для петрографического исследования.
В случае нахождения признаков руды геологи берут
также и специальную пробу для подробного химического
анализа.
Однако изучить все выходы горной породы в районе
часто бывает невозможно, в особенности, если этот район
велик и трудно доступен для исследования. Допустим, по-
иски ведутся в высокогорных местностях или в глухой
тайге Сибири. Между линиями отдельных маршрутов
неизбежно остаются сравнительно большие пространства,
не обследованные геологом. Как же быть? Может быть,
именно там находится месторождение интересующей нас
руды?
В этом случае на помощь приходит метод шлиховой
съёмки. Шаг за шагом геолог и его помощники изучают
долины всех, в особенности более крупных, рек и речек,
протекающих в данном районе, и внимательно просматри-
вают состав речной гальки и валунов. Время от времени
они берут большую, в несколько килограммов, пробу реч-
ного песка для более подробного изучения под микро-
скопом. Таким способом часто находят обломки руды или
мелкие зёрнышки рудного минерала, который ищут в
данном районе.
Если среди гальки в реке обнаружен обломок руды
или мелкие зёрна рудного минерала, то геолог начинает
детальные поиски. Он следует дальше вверх по реке и
зорко следит за тем, не попадутся ли ещё такие куски.
Он прослеживает рудные обломки всё дальше и дальше
по реке, до тех пор, пока они не перестанут встречаться.
Тогда геолог начинает поиски их в боковых притоках реки
или внимательно обследует склоны долины. Наконец,
среди осыпей камней обнаруживается ещё один рудный
кусок. Значит, месторождение где-то здесь, близко.
Рудные куски начинают попадаться всё чаще и чаще, и,
наконец, геолог приходит к цели — к месторождению.
42
Иногда один обнаруженный минерал помогает найти
и другой нужный минерал. Некоторые минералы посто-
янно встречаются совместно один с другим: например,
серебряные руды — со свинцовым блеском, свинцовый
блеск — с цинковой обманкой, золото бывает вкраплено
в кварц и т. д. Знание этих особенностей распростране-
ния горных пород и минералов ускоряет работу геолога-
поисковика, делает её более успешной. Этим же руковод-
ствуются геологи-поисковики и при поисках других
ценных металлов, таких, как хром и платина, связан-
ных не с гранитами, а с основными породами (габбро,
перидотитами).
Существует немало признаков, которые позволяют
опытному глазу распознавать выходы рудных ископаемых
в том или ином районе. Например, при поисках месторож-
дений руд цветных металлов — свинца, цинка, меди, се-
ребра, зилота, которые встречаются в природе обычно в
соединении с серой (в виде сульфидов), обращают внима-
ние на участки сильно разрушенных горных пород ржаво-
бурой окраски, пропитанных окислами железа. Эти «за-
охренные», бурые, кажущиеся красноватыми участки даже
издали хорошо заметны в горных областях — например,
на Кавказе, в особенности в его высокогорной части,
среди скал, выше зоны распространения лесов. При вы-
ветривании горных пород рудные минералы разлагаются,
а обычно присутствующее в них железо, окисляясь, обра-
зует соединения ржавобурого или красного цвета — охру,
ржавчину и т. п. Разрушенные железистые горные по-
роды нередко образуют большие скопления, называемые
«железными шляпами». По величине этих участков при-
близительно судят и о размерах лежащих под ними
«коренных» рудных месторождений. Именно по та-
ким «железным шляпам» были обнаружены многие бога-
тые месторождения свинца, меди, золота и других ценных
металлов.
Некоторые металлы при своём окислении дают «вто-
ричные» минералы (т. е. соединения с кислородом, угле-
кислотой). «Вторичные» минералы имеют характерную ок-
раску, часто мягки или рыхловаты на ощупь. Металлы
молибден, висмут дают «вторичный» минерал яркожёл-
того цвета, мышьяк — зеленоватый, медь —синеватый
или зеленоватый, кобальт — розовый, цинк — белый и т. д.
43
При встрече с «железной шляпой» геолог-поисковик
тщательно изучает состав и приблизительные пределы её
распространения. Он стремится также найти руды «пер-
вичного» состава (неизменённые выветриванием). Это
даёт возможность судить об истинных размерах место-
рождения, его составе и о содержании в руде полезных
металлов.
Большое значение при поисках руд имеет правильное
представление о геологическом строении (структуре) дан-
ного участка земной коры. Известно, что многие руд-
ные месторождения (так же как и выходы связанных
с ними магматических пород) располагаются рядами
вдоль определённых направлений. Это ясно можно видеть,
например, на подробной геологической карте Кавказа.
На ней заметны зоны или полосы, параллельные на-
правлению Главного Кавказского хребта. С каждой из
них связано распространение определённых рудных ме-
сторождений. Здесь встречаются пояса свинцово-цинко-
вых месторождений, медных, ртутно-мышьяковых и дру-
гих. Эти пояса или зоны месторождений связаны в свою
очередь с глубокими трещинами в земной коре, вдоль
которых когда-то поднимались рудоносные растворы.
Руды некоторых металлов, как, например, хрома и
платины, по своему распространению очень тесно связаны
с некоторыми видами изверженных горных пород. Это по-
зволяет вести поиски месторождений этих руд на площади
распространения определённых горных пород. Так, в Юж-
ной Африке на огромной площади Бушвельдского массива
богатые платиновые руды связаны с основной горной по-
родой, богатой минералом оливином — «гортонолитовым
дунитом». Основная горная порода залегает здесь в виде
наклонного слоя толщиной в несколько метров и длиной
в сотни километров. Прослеживая этот слой, геологи вы-
явили большое количество месторождений платины.
Таким образом, точное знание состава основной горной
породы помогло геологам в их работе.
При разведке полезных ископаемых, в особенности
рудных, большое значение имеют геофизические
способы. Они основаны на использовании физических
свойств рудных минералов — их удельного веса, электро-
проводности, магнитных, радиоактивных свойств и т. д.
Значительный интерес представляет сейсмический
44
способ разведки (рис. 15). Этим способом было исследо-
вано, например, строение земных слоёв в Коркинском рай-
оне Челябинской области, где на сравнительно небольшой
глубине залегают мощные пласты каменного угля.
Рис. 15. Схема сейсмической разведки.
В июле 1936 года для освобождения толщи угля от
покрывающих его пород там были произведены большие
подрывные работы. Взрыв был совершён с помощью
1800 тонн аммонала — взрывчатого вещества, обладаю-
45
щего огромной разрушительной силой. Облако от взрыва
поднялось на высоту 625 метров. От сильных толчков, сле-
довавших один за другим, заколебалась земля. Этим взры-
вом воспользовались геологи. Его действие на породы,
слагающие земную кору, они исследовали чувствитель-
ными самопишущими приборами — сейсмографами, кото-
рые отмечают мельчайшие колебания земной коры. Сейс-
мографы обычно применяются для изучения землетря-
сений.
В результате взрыва земная кора исследована геоло-
гами на глубину 37,3 километра. По записям сейсмогра-
фов установлено, что земная кора на этой глубине состоит
из нескольких поясов пород различной плотности. Выяс-
нилось также, что верхний пояс, прикрытый слоистыми
осадочными породами, состоит в этом районе из гранитов,
содержащих обычно основные минеральные богатства.
Мощность этого слоя — 9,9 километра. Под гранитной
толщей последовательно лежат три пояса мощностью в
6, 12 и 9 километров. По своей плотности эти пояса соот-
ветствуют базальтам.
Как видно из примера, сейсмическая разведка изучает
строение земной коры по характеру распространения упру-
гих колебаний. Источником этих колебаний обычно служат
взрывы. Волны, создаваемые взрывом, распространяются
в земной коре с разной скоростью, которая зависит от
плотности пород. Например, через песчаник волны про-
ходят в два с лишним раза медленнее, чем через
гранит.
Взрывы производят как под землёй, так и в воздухе.
Для взрывов под землей используют неглубокие (до
30 метров) буровые скважины. После взрыва упругие ко-
лебания, распространяясь в земле и встречая на своём
пути границы слоёв с различными плотностями, прелом-
ляются и отражаются.
Наблюдения за распространением упругих колебаний
в земле производят с помощью специальных приборов —
сейсмоприёмников. Эти приёмники превращают упругие
колебания, дошедшие до них, в колебания электрического
тока, которые записываются другими приборами — осцил-
лографами.
Кроме того, определяют время, прошедшее между
взрывом и моментом прихода отражённых волн к сейсмо-
46
приёмникам. Зная скорость распространения упругих ко-
лебаний в породах, лежащих над отражающей поверхно-
стью, можно вычислить путь, который пройден колеба-
ниями, и определить расстояние до отражающих площа-
док. Таким образом можно построить геологический раз-
рез земной коры на определённом участке.
Не менее интересна магнитная разведка полезных
ископаемых. Она основана на изучении магнитного поля
на поверхности земли.
Известно, что земной шар представляет собой как бы
огромный магнит, полюсы которого хотя и не совпадают
с географическими полюсами, но расположены близко
к ним. Поэтому стрелка компаса всегда поворачивается
одним концом на север, а другим — на юг. Однако, если
в земле находятся скопления железных руд, содержа-
щих минерал магнетит (магнитный железняк), то компас
начинает показывать направление неправильно. Это объ-
ясняется тем, что магнетит обладает магнитными свой-
ствами, которые и вызывают отклонение стрелки компаса.
Приборы, которые отмечают действие земного магне-
тизма на магнитную стрелку, называются магнитомет-
рами. Они, например, широко применялись при исследо-
вании Курской магнитной аномалии. В Курской области
на глубине 150—200 метров залегают огромные скопления
железной руды, которые оказывают сильное влияние на
магнитную стрелку. Компас в этих местах ведёт себя
ненормально. Этим, кстати, и объясняется название
этого месторождения — Курская магнитная ано-
малия.
Хорошие результаты даёт гравиметрическая
разведка недр земли. Она основана на исследовании рас-
пределения силы тяжести на поверхности земли. Сила тя-
жести, как известно, различна для различных точек зем-
ной поверхности. На полюсах, например, она больше, чем
на экваторе. От полюса к экватору сила тяжести плавно
изменяется. Однако на фоне этого плавного изменения на-
блюдаются также местные отклонения силы тяжести от
нормального значения (аномалии). Изучение этих ано-
малий позволяет судить о геологическом строении зем-
ной коры.
Местные изменения силы тяжести весьма невели-
ки и обычно составляют несколько миллионных долей её
47
полной величины. Эти незначительные изменения отмеча-
ются специальными приборами. Измерив силу тяжести в
различных пунктах и сопоставив результаты друг с дру-
гом, строят так называемые гравитационные кривые. По
этим кривым и делают выводы о геологическом строении
земной коры в изучаемой местности.
Существует способ электроразведки полезных
ископаемых. Он основан на исследовании поля электриче-
ского тока, существующего в земле или созданного искус-
ственно. Имеются различные способы электроразведки.
Наиболее распространён способ сопротивления.
Он заключается в том, что в землю посылают ток и затем
измеряют сопротивление, которое оказывают различные
слои земли.
Для введения в землю электрического тока применяют
металлические электроды, к которым присоединяют про-
вода, идущие от источника тока. В качестве источника
тока чаще всего используют батареи сухих элементов.
Измерительнььм прибором служит в этом случае потен-
циометр.
Способы геофизической разведки недр земли, особенно
когда они применяются в сочетании друг с другом, зача-
стую позволяют определить участки возможного залега-
ния полезных ископаемых. В нашей стране геофизические
методы поисков и разведки полезных ископаемых полу-
чили широкое развитие и с каждым Годоем совершенст-
вуются.
Однако, несмотря на своё разнообразие, все спо-
собы поисков рудных ископаемых исходят прежде все-
го из основного положения, развиваемого геологической
наукой, что существует связь определённых рудных
веществ с определёнными типами магматических гор-
ных пород.
КАК ИЩУТ НЕРУДНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
Разнообразные нерудные полезные ископаемые также
связаны с определёнными видами горных пород. Однако
в отличие от руд они сами в большинстве случаев
представляют собой горную породу почти всегда оса-
дочного происхождения. Поэтому на помощь геологам
48
в поисках нерудных месторождений всегда приходят учё-
ные — специалисты по петрографии осадочных горных
пород.
Как же ищут нерудные ископаемые?
Месторождения каменной соли, например, находятся
обычно в районах распространения соленосных отложе-
ний — глин и песчаников, которые и содержат слои соли
и гипса. Применяя геофизические способы разведки,
геологи-поисковики в большинстве случаев обнаруживают
крупные залежи каменной соли (или других солей, на-
пример калийных). Такие работы проводились в течение
ряда лет у нас на Северном Урале. В результате были
найдены знаменитые Соликамские соляные месторож-
дения.
Поиски строительного материала—известняка, глины,
мрамора — сводятся в основном к обнаружению опреде-
лённых типов осадочных горных пород.
Задача разведчика недр в этом случае — найти строго
определённые по своему составу и свойствам разновидно-
сти этих пород. Например, для цементного производства
необходимо отыскать глинисто-известковистые породы
(мергели) с определённым содержанием глины и песка,
для строительства — известняки с определённой прочно-
стью и т. д. Для этого геолог берёт большое количество
проб, причём часто не из естественных обнажений той
или иной горной породы (скалистых выступов, крутых
берегов и т. д.), в которых они могут быть изменены вы-
ветриванием, а из специально проведённых канав и шур-
фов. Таким способом, в частности, ведут разведку угля
и горючего сланца.
Поиски нефти более трудны. Нефть обычно залегает
на большой глубине, и о её присутствии в недрах земли
можно судить лишь по косвенным признакам — выходу
горючих газов, масляным плёнкам на воде и т. д. Одна
из основных задач при отыскании месторождений нефти—
выделить во всей толще осадочных пород данного района
те их разновидности, которые являются нефтесодержа-
щими. Такие породы называются «коллекторами» нефти.
Эта порода образует обычно одну, реже несколько про-
слоек во всей слоистой осадочной толще района. Когда
коллектор нефти установлен, геологи начинают «про-
щупывать» его буровыми скважинами. В большинстве
49
случаев правильно организованная разведка неизбежно
приводит к открытию залежей нефти.
Большой интерес представляет история открытия
«Второго Баку» — огромной нефтеносной площади между
Уралом и Волгой.
О наличии нефти в этом районе догадывались давно.
Об этом, в частности, говорили обнаруженные здесь неф-
тяные «ключики» и скопления асфальта, которыми поль-
зовались для своих нужд местные жители. Однако до
революции поиски нефти не дали результатов. Ни одна
из скважин не давала нефти в достаточном для орга-
низации промышленных разработок количестве. Пола-
гая, что больших месторождений нефти в этом районе
нельзя ожидать, предприниматели прекратили поиски
нефти.
Только после Великой Октябрьской социалистической
революции разведка была возобновлена. Долгое время
поиски не давали положительных результатов. Среди гео-
логов возникло даже сомнение: следует ли вообще про-
должать разведку нефти в Поволжье. За продолжение
работ высказывались академик И. М. Губкин и некоторые
другие геологи. Они утверждали, что нефть залегает в
этом районе на большой глубине, откуда она проникает
в верхние слои и вытекает через «ключики» на зем-
ную поверхность. Справедливость этих предположений
подтвердилась, когда вдруг из скважины, которую бу-
рили в поисках калийных солей, ударил нефтяной
фонтан.
Академик И. М. Губкин объяснил, что трудности раз-
ведки нефти между Волгой и Уралом связаны с особен-
ностями геологического строения этой местности. Земные
пласты здесь залегают почти горизонтально и лишь в
отдельных местах они образуют почти незаметные своды,
в которых и скопляется нефть. Исходя из этого, поиски
нефти были организованы по-новому. С помощью спе-
циальных чувствительных приборов геологи определили
изменение напряжения силы тяжести и нашли пологие
своды, где скопилась нефть. Так теория помогла геологам
правильно организовать поиски.
При поисках и разведках месторождений нефти, угля
и других полезных ископаемых наряду с другими мето*
дами с успехом применяется бурение.
50
Бурение было известно в России очень давно. Первые
буровые скважины на Руси широко употреблялись для
добычи рассолов, из которых затем вываривалась пова-
ренная соль. Глубина этих скважин достигала 60—
70 метров.
Для крепления скважин применяли деревянные тру-
бы. Соляные промыслы существовали близ Костромы уже
в XII веке. Рассол здесь извлекался на поверхность сна-
чала через колодцы, а затем через буровые скважины.
На соляных промыслах Соликамска, основанных в на-
чале XVI века, также пользовались скважинами. На про-
мыслах применялись оригинальные инструменты и приёмы
работ.
Буровой мастер назывался в ту пору «трубным ма-
стером», буровая скважина — «трубным каналом», де-
ревянные штанги — «шестами» и т. д. Об опыте бурения
на промыслах Соликамска рассказано в рукописи
XVII века «Рукопись как зачать делать новая труба на
новом месте». Из «Писцовых книг» за 1687 год видно, что
в те времена на Тотемском солеваренном заводе было
100 заброшенных, 5 действующих и 27 бездействующих
скважин. В XV веке был также известен и буровой
станок.
Особенно сильное развитие бурение получило с сере-
дины XIX века, когда оно стало широко применяться в
нефтяной промышленности и для разведки полезных иско-
паемых.
Процесс бурения состоит в том, что с помощью буро-
вого инструмента последовательно разрушают горные
породы и извлекают их на поверхность земли. Бурение
позволяет вскрыть залежи полезных ископаемых (нефти,
воды, руды, соли и т. д.), а также достать с глубины для
исследования образцы пород на участках, где будут
строиться различные сооружения. Добыча нефти, газа и
артезианской воды сейчас производится только из
скважин.
Буровые скважины иногда бурят на глубину до не-
скольких километров. Например, на Бакинских промыс-
лах (около Сурахан) есть скважина глубиною 3700 метров.
По мере углубления в недра земли температура, как
известно, возрастает. По мнению учёных, на глубине при-
близительно 70 километров она достигает такой величины
51
(свыше 2000°С), при которой все известные нам горные
породы должны находиться в близком к расплавленному
состоянию. Это подтверждается вулканическими извер-
жениями.
Буровые работы позволяют всегда обнаружить на зна-
чительных глубинах граниты или другие кристаллические
породы. В Ленинграде, например, при бурении артезиан-
ских колодцев такие породы были обнаружены на глубине
198 метров, в Москве же они залегали на глубине
1656 метров.
Бурение, таким образом, помогает учёным узнать
строение земной коры на различной её глубине.
Можно привести немало примеров, как тщательное
изучение геологического строения местности и точное зна-
ние состава и строения слагающих её горных пород позво-
ляют человеку с наименьшей затратой средств находить
нужные ему ископаемые. Однако и из сказанного видно,
какое важное значение имеют геология и петрография
для человека, как важно для него уметь понимать «язык»
камня.
Научные методы поисков и разведки полезных иско-
паемых лежат в основе той практической работы, которую
ведут советские геологи, изучая богатства нашей Родины.
Ещё двести лет назад величайший русский учё-
ный М. В. Ломоносов писал: «Рачения и трудов для сы-
скания металлов требует пространная и изобильная Рос-
сия. Мне кажется, что я слышу, что она и сынам своим
вещает: „Простирайте надежду и руки в мое недро, не
мыслите, что искания Ваши будут тщетны». Станем доби-
раться отменных камней, мраморов, аспидов и даже до
изумрудов, яхонтов и алмазов. Дорога будет нескучна, в
которой, хотя и не везде, сокровища нас встречать станут,
однако везде увидим минералы, в обществе потребные,
которых промыслы могут принести нам не последнюю
прибыль».
Великий учёный предугадал будущее своей Родины.
Теперь наша страна по запасам полезных ископаемых за-
нимает одно из первых мест в мире. После Великой
Октябрьской социалистической революции, когда хозяи-
ном всех сокровищ стал сам народ? появилась возмож-
ность полностью и разумно использовать естественные
богатства страны.
52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мы познакомились в этой книжке с тем, как образуются
в природе различные горные породы, как их изучают
в природе и лаборатории, как знание камня помогает
творческой деятельности человека.
Изучение мира камня с исключительной ясностью сви-
детельствует нам о постоянном движении и взаимосвязи
всего существующего в природе.
В самом деле, изучение камня, изучение горных пород
и минералов, познание законов их развития убеждают
нас в том, что кажущаяся нам с первого взгляда непо-
движность камня в действительности лишь ступень про-
цесса развития неживой материи. Законы геологии убе-
дительно доказывают, что все предметы, все явления в
мире связаны и что нельзя их правильно понять, если
рассматривать изолированно друг от друга, вне взаимной
их связи.
Мы видели, как вещество глубин земли — магма, по-
степенно перемещаясь, достигает поверхности земного
шара, испытывая при этом множество превращений. Мы
видели, что образование руд металлов, угля, нефти и
других полезных ископаемых — не случайное явление,
а совершенно неизбежное следствие общих законов
развития вещества в недрах и на поверхности земно-
го шара. Мы убедились в том, что геологу необходимо
познать эти законы, чтобы помочь найти сокровища
Земли.
Так наука о Земле, о камне опровергает вредные
измышления идеалистов о том, что в природе не суще-
ствует закономерностей.
Всё, что изложено здесь,— лишь малая доля того, что
должен знать геолог, чтобы найти и изучить полезное
ископаемое.
Он должен знать минералогию и химию,
чтобы понять особенности состава горной породы, руды
или иного полезного ископаемого; знать палеон-
тологию, чтобы уметь определить возраст горной
породы; знать горное дело и экономику,
чтобы определить выгодность разработки найденного им
месторождения. Он должен знать ещё многое и многое
другое...
53
Из того, что рассказано в книжке, можно судить о том,
насколько разнообразны и сложны по своему составу и
происхождению горные породы и минералы, как широка
и интересна область науки, изучающая горные породы и
полезные ископаемые.
Если читатель, прочтя эту книжку, заинтересуется
этой наукой и захочет подробнее познакомиться с миром
неживой природы — царством камня, то цель, поставлен-
ная авторами настоящей книжки, будет достигнута.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ............................................. 3
I. Как изучают горные породы?......................... 6
Что такое горная порода? .......................... 6
Способы исследования .............................. 7
II. Камень рассказывает о прошлом.....................18
Жизненный путь камня. Вода или огонь?.........18
Вулканические горные породы .......................21
«Неудавшиеся» извержения и их результаты..........25
Камень рождается в воде ...........................28
Животные и растения—строители камня ........ 30
Химическая лаборатория природы................... 33
Новое за счёт старого..............................35
Превращённые горные породы.........................38
III. Горная порода рассказывает о богатствах земных
недр ..................................................40
Как ищут руды ................................... 40
Как ищут нерудные ископаемые ......................48
Заключение......................... . . . ...........53
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО ГЕОЛОГИИ,
МИНЕРАЛОГИИ И ПОЛЕЗНЫМ ИСКОПАЕМЫМ
1. Обручев В. А., Основы геологии, Москва, Госгеологиздат,
1947.
2. Щербаков Д. И. и Бублейников Ф. Д., 3 е м н а я кора и гео-
логические процессы, Москва, Учпедгиз, 1951.
3 Яковлев А. А., В мире камня. Москва, Детгиз, 1951.
4. Смольянинов И. А., Как определить минералы по
внешним признакам. Москва. Госгеологиздат, 1951.
5. Бушинский Г. И., Апатит, фосфорит, вивианит. Мо-
сква, Издательство Академии наук СССР, 1952.
6. Васильев И. А. и Цейтлин М. 3., Кладовая Солнца. Мо-
сква, Гостехиздат, 1952 (брошюра о каменном угле).
7. Катренко Д. А., Чёрное золото. Москва, Гостехиздат, 1953
(брошюра о нефти).
8. Корин И., Как искать руды никеля. Москва, Госгеолог-
издат, 1952.
9 Марков П. Н., Как искать месторождения слюды.
Москва, Госгеологиздат, 1952.
10. Петровская А. Н., Как искать бокситы. Москва, Гос-
геологиздат, 1951.
11. Черносвитов Ю. Л., Как искать месторождения глин.
Москва, Госгеологиздат, 1952.
12. Щербаков Д. И., Как образуются руды. Москва, Зна-
ние, 1953
13. Синегуб Е, С., Как собирать коллекции горных
пород и минералов. Москва, Госгеологиздат, 1952.
Цена 80 ноп.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ТЕХН И КО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА
Вып. 25.
Вып. 26.
Вып. 27.
Вып. 28.
Вып. 29.
Вып. 30.
Вып. 31.
Вып. 32.
Вып. 33.
Вып. 34.
Вып. 35.
Вып. 36.
Вып. 37.
Вып. 38.
Вып. 39.
Вып. 40.
Вып. 41.
Вып. 42.
Вып. 43.
Вып. 44.
Вып. 45.
Вып. 46.
Вып. 47.
Вып. 48.
Вып. 49.
Н. В. КОЛОБКОВ. Грозы и бури.
А. И. ПОГУМИРСКИЙ и Б. П. КАВЕРИН. Производ-
ственный чертёж.
Проф. Р. В. КУНИЦКИЙ. День и ночь. Времена года.
Е. В. БОЛДАКОВ. Жизнь рек.
А- Р- КАРМИШИН. Ветер и его использование.
Г. А. ЗИСМАН. Мир атома.
В. С. СУХОРУКИХ. Микроскоп и телескоп.
Н- ?.• ГНЕДКОВ. Воздух и его применение.
Н. НЕСМЕЯНОВ. Меченые атомы.
Д. ОХОТНИКОВ. В мире застывших звуков.
Г. СУВОРОВ. О чём говорит луч света.
В. БЯЛОБЖЕСКИИ. Снег и лёд.
С. ТУКАЧИНСКИИ. Как считают машины.
Д. КЛЕМЕНТЬЕВ. Управление на расстоянии.
К. БАЕВ и И. А. МЕРКУЛОВ. Самолёт-ракета.
Д. О. СЛАВИН. Свойства металлов.
Проф. В. П. ЗЕНКОВИЧ. Морской берег.
Проф. С. Р. РАФИКОВ. Пластмассы.
В. А. ПАРФЕНОВ. Крылатый металл.
В. А. МЕЗЕНЦЕВ. Электрический глаз.
Б. Н. СУСЛОВ. Вода.
И. А. ВАСИЛЬКОВ и М. 3. ЦЕИТЛИН. Кладовые Солнца.
С. Д. КЛЕМЕНТЬЕВ. Электронный микроскоп.
Э. И. АДИРОВИЧ. Электрический ток.
В. В. ГЛУХОВ и С. Д. КЛЕМЕНТЬЕВ. Техника на строй-
А.
В.
С.
Г.
м.
С.
л.
ках коммунизма.
Вып. 50. Ф. И. ЧЕСТНОВ. Радиолокация.
Вып. 51. Проф. К. К. АНДРЕЕВ. Взрыв.
Вып. 52. Д. А. КАТРЕНКО. Чёрное золото.
Вып. 53. Г. А. АРИСТОВ. Солнце.
Вып. 54. К. Б. ЗАБОРЕНКО. Радиоактивность.
Вып. 55. А. Ф. БУЯНОВ. Новые волокна.
Вып. 56. М. А. СИДОРОВ. От лучины до электричества.
Вып. 57. И. Г. ЛУПАЛО. Наука против религии.
Вып. 58. А. М. ИГЛИЦКИИ и Б. А. СОМОРОВ. Как печатают книги.
Вып. 59. В. К. ЩУКИН. Штурм неба.
Вып. 60. А. Ф. ПЛОНСКИИ- Пьезоэлектричество.
Вып. 61. Ф. Д. БУБЛЕИНИКОВ. Земля.
Вып. 62. С. А. МОРОЗОВ. По суше, воде и воздуху.
Вып. 63. Г. И. БУШИНСКИЙ. Происхождение полезных ископае-
мых.
Вып. 64. А. В. ЧУЙКО. Необыкновенный камень.
Вып. 65. А. П. ЛЕБЕДЕВ и А. В. ЕПИФАНЦЕВА. О чём расска-
зывают камни.
Вып. 66. Проф. К. Ф. ОГОРОДНИКОВ. Сколько звёзд на небе.
Вып. 67. Проф. Н. С. КОМАРОВ. Искусственный холод.