Одни из этих ископаемых могут быть использованы непосредственно в том виде, в каком они добыты из земли, как, например, каменный и бурый уголь, торф, глина, песок, бутовый камень. Другие требуют простой обработки в виде очистки, обрезки, обтески, сортировки, размола, концентрации, как слюда, асбест, янтарь, фосфориты, каменная соль, соляные рассолы, россыпное золото, облицовочные и драгоценные камни. Третьи нуждаются в более или менее сложных заводских операциях для извлечения из них полезного продукта; таковы все руды, т. е. соединения металлов с кислородом, серой, мышьяком и т. д., а также нефть; последняя, впрочем, может применяться и в сыром виде как топливо.
Характерную особенность полезных ископаемых, отличающую их от других производительных сил природы, как животные и растения, белый уголь (энергия воды), желтый уголь (энергия солнечных лучей), голубой уголь (энергия ветра), составляет их ограниченность и невозобновляемость. Те запасы их, которые созданы природными процессами за долгие века истории Земли, являются ограниченными по размерам и в масштабах, необходимых для их практического использования, не возобновляются. Это должно побуждать человека к бережному расходованию их, а с другой стороны, побуждает, в связи с ростом населения, развитием промышленности и исчерпанием разрабатываемых месторождений, к поискам новых и изысканию способов более экономного их использования, к разработке бедных месторождений и к применению разных заменителей.
Руководящую роль при поисках новых месторождений полезных ископаемых играет знакомство с геологическими процессами, которые в минувшие периоды жизни Земли создавали эти месторождения и создают их, конечно, и в настоящее время, но так медленно, что продукты современных процессов в громадном большинстве случаев нельзя учитывать как промышленные запасы. Изучение геологических процессов помогает нам объяснить происхождение полезных ископаемых, законы их распределения, а следовательно, помогает целесообразно и с наибольшим успехом направлять поиски новых, неизвестных до сих пор месторождений, а также правильно оценивать их запасы и практическое значение.
Месторождения полезных ископаемых состоят из скопления одного или нескольких видов минералов; следовательно, они образуются при тех же процессах, при которых вообще создаются минералы. Наиболее крупные скопления минералов представляют собой горные породы, а скопления минералов, составляющие месторождения полезных ископаемых, являются частным случаем породообразования вообще, зависящим от каких-то особых условий, создающих концентрацию этих минералов в виде залежей достаточных размеров для выгодной разработки. Эти размеры определяются ценностью ископаемого, следовательно, могут быть очень различными — от мощных пластов или крупных штоков до тонких прожилков или даже до отдельных вкраплений. Только такие полезные ископаемые, как кирпичная глина, песок и разные строительные камни, представляют пласты или толщи самих горных пород.
Мы уже знаем, что горные породы образуются тремя способами. Одни создаются затвердеванием магмы, расплавленных масс, находящихся в недрах Земли и поднимающихся к поверхности. Это породы изверженные, которые делят еще на интрузивные, или глубинные, затвердевшие на некоторой глубине, и вулканические, или излившиеся, затвердевшие на поверхности. Другие породы создаются в виде химических или механических осадков в водных бассейнах, выделяясь из раствора или взмученного в воде состояния и поэтому называются осадочными и обломочными. Третьи первоначально представляли собой породы изверженные или осадочные, но затем были изменены тем или иным способом— давлением при горообразовании, переплавлением или сильным нагреванием, пропитыванием горячими газами или парами при опускании на большую глубину, или соприкосновением с вновь прорвавшейся магмой. Эти породы называют метаморфическими.
Следовательно, и месторождения полезных ископаемых как частный случай процессов горообразования представляют те же три главные категории. Связанные с образованием изверженных пород называются магматическими или эндогенными, т. е. созданными процессами глубин. Образовавшиеся в водных бассейнах или на суше при процессах выветривания называются месторождениями осадочными и выветривания или экзогенными, т. е. созданными процессами на поверхности. Образовавшиеся или преобразованные при процессах изменения горных пород называются метаморфическими.
Но первоисточником всех минералов, слагающих земную кору, а следовательно, и месторождений полезных ископаемых, является магма. Изверженные породы содержат в том или другом количестве все химические элементы, известные на Земле, как показывают анализы их. Вещества, входящие в состав экзогенных месторождений, первоначально находились в том или другом виде в изверженных породах и освободились из них при их выветривании и размыве, попали в водные растворы или в остатки выветривания и снова скопились в месторождения, которые поэтому вообще являются вторичными, тогда как месторождения, связанные с изверженными породами, по своей сущности только и являются первичными. Даже самые древние осадочные породы представляют собой продукты разрушения первичной земной коры, так что и самые древние экзогенные месторождения полезных ископаемых являются вторичными. В позднейшие периоды истории Земли прорывы магмы из глубин создавали все новые первичные месторождения, а процессы выветривания и размыва создавали из них и из материала самих изверженных горных пород и древних вторичных месторождений новые вторичные. Одновременно при процессах изменения пород создавались и метаморфические месторождения. Все три процесса происходят и в настоящее время.
Рассмотрим теперь кратко процессы образования месторождений полезных ископаемых:
Магма земных недр содержит разные химические элементы, необходимые для минералообрЯзования. Минералы начинают выделяться из магмы в самом начале ее застывания, при кристаллизации расплава. Соединения тяжелых металлов, главным образом железа, содержащегося в магме в наибольшем количестве, образуют скопления, называемые рудными шлирами. Процесс, при котором они выделяются, называется кристаллизационной дифференциацией, т. е. расчленением, распадением магмы.
В других случаях расплав еще в жидком состоянии распадается на части разного состава; некоторые части содержат много соединений тяжелых металлов, особенно с серой; эти части магмы при затвердевании также дадут рудные скопления. Этот процесс называется ликвационной дифференциацией.
В том и другом случае мы получаем более или менее крупные скопления некоторых руд — магнитного, титанистого, хромистого железняка, разных колчеданов — в самой изверженной породе в виде месторождений сегрегационных и ликвационных. Иногда расплав рудного вещества совместно с расплавом остальной магмы прорывается в оболочку интрузивной породы и образует месторождение среди осадочных пород, называемое инъекционным. Эти три типа составляют собственно магматические месторождения (рис. 267).
При затвердевании магмы из нее выделяются в большом количестве газы и водяной пар, как показывают нам все извержения вулканов. Эти выделения называются эманация-м и. Они состоят не только из газообразных веществ, как окислы углерода, серы, соединения фтора, хлора с водородом, но и из соединений легких и тяжелых металлов с серой, хлором, фосфором, фтором и пр. При извержениях вулканов большая часть этих эманаций теряется, рассеиваясь в атмосфере, но часть их все-таки осаждается в трещинах и на стенках кратера, образуя отложения серы, нашатыря, железного блеска, сернистого мышьяка и др. При застывании магмы на глубине в виде интрузий эманации осаждаются в окружающих горных породах, образуя более или менее значительные скопления в форме залежей, жил и прожилков различных минералов.
Среди этих эманационных месторождений различают:
- 1. Контактовые, образующиеся в самом начале затвердевания, состоящие главным образом из соединений железа, реже — меди, еще реже — других металлов.
- 2. Пневматолитовые, отлагающиеся немного позже не только вне интрузивного тела, но и в поверхностных его слоях, успевших уже затвердеть. Эти месторождения состоят из окисленных руд олова, вольфрама, железа, сопровождаемых сернистыми соединениями железа, висмута, молибдена и др.
- 3. Еще позже, когда затвердевание распространится очень глубоко, жидкие остатки магмы, богатые кремнеземом и летучими соединениями, прорываются через трещины интрузивного тела и его оболочки, затвердевая в них в виде пегматитов, образующих неправильные жилы и содержащих мало тяжелых металлов, но зато много соединений редких элементов, которые сосредоточивались в остатках магмы в глубине очага. Пегматиты богаты кварцем, полевыми шпатами, слюдами, апатитом, драгоценными камнями и другими редкими минералами.
Образованием пегматитов еще не заканчивается затвердевание и охлаждение интрузивного тела. В зависимости от глубины залегания и от размеров этого тела процесс затягивается на многие тысячи лет.
Из глубины тела продолжают выделяться газы и пары воды, но последние в оболочке, остывающей раньше, переходят в жидкое состояние и превращаются в растворы, содержащие соединения различных элементов, в том числе и тяжелых металлов. Эти растворы поднимаются по трещинам к земной поверхности, отлагая на своем длинном пути, по мере понижения температуры и давления, различные минералы и создавая таким способом месторождения, называемые гидротермальными, в виде жил различной мощности и содержания. Среди них различают месторождения: большой глубины, в составе которых главную роль играют руды золота, меди, отчасти железа, олова, вольфрама, молибдена, переходящие из пневматолитовых месторождений; средней глубины, богатые рудами серебра, свинца, цинка и менее богатые рудами золота, железа, меди; малой глубины, характеризуемые рудами ртути и сурьмы с некоторым участием серебра, свинца, цинка. Спутником руд, слагающим главную массу жил, является кварц, а на меньшей глубине также барит, кальцит, доломит.
Особую группу составляют гидротермальные месторождения, образующиеся при вулканических извержениях. Хотя в этом случае много эманаций теряется в атмосфере, но магма, находящаяся на глубине и питающая вулкан, при своем затвердевании также выделяет газы и пары воды и дает начало растворам, отлагающим в теле вулкана и под ним разные минералы в виде жильных месторождений. В составе их мы находим те же металлы, как и в гидротермальных месторождениях интрузивного происхождения, но в менее правильном распределении по глубине — золото вместе с серебром и оловом, медь, свинец, цинк и пр.
Гидротермальные растворы, поднимающиеся из глубин, выходят и на земную поверхность в виде горячих и холодных минеральных источников, которые мы уже знаем в качестве ювенильной воды. В их составе имеются газы — углекислый, сероводород, имеются и соединения металлов, легких и тяжелых; главную роль играют легко растворимые соединения калия, натрия, кальция, магния — углекислые, сернокислые и хлористые, тогда как труднее растворимые соединения тяжелых металлов большей частью уже выпали на длинном пути к земной поверхности. Но в иных случаях горячие источники выносят на поверхность столько соединений тяжелых металлов, что отлагают их тут; так, горячие источники Калифорнии выносят и отлагают киноварь — сернистую ртуть. Это содержание металлов в воде минеральных источников разъясняет нам процесс образования рудоносных жил.
Рассмотрим теперь месторождения вторичные, или экзогенные. Процессы выветривания и эрозии разрушают первичные месторождения, очутившиеся в результате горообразования и размыва у земной поверхности. Их минеральный материал распадается на две части: трудно растворимая часть остается на месте в виде остатков первичного месторождения или переносится механически силой воды, ветра, ледника на некоторое расстояние и опять отлагается. Так образуются месторождения, называемые россыпями, состоящие из очень устойчивых, трудно растворимых металлов и их соединений — самородного золота, платины, оловянного камня, вольфрамита, магнитного железняка, а также нерастворимых минералов — алмаза, граната, рубина, изумруда, монацита. Благодаря их большой устойчивости, а также большой тяжести, количество этих минералов и металлов в россыпи часто бывает больше, чем в первичном месторождении, так как более легкие и менее устойчивые растворимые соединения уносятся в большей пропорции, т. е. месторождение, превращаясь в россыпь, обогащается химическим и механическим способом.
Растворенная часть первичного месторождения переносится реками в водные бассейны — озера и моря. В них при условии значительной концентрации или же благодаря деятельности низших животных и растений из раствора выпадают соединения тяжелых металлов, образуя залежи болотных, озерных и морских железных и марганцовых руд, мелкие вкрапления медных руд в песчаниках и сланцах, а в озерах и лагунах вследствие сильного испарения воды образуются залежи самосадочных солей разного состава. Такие месторождения полезных ископаемых называются осадочными.
Но те же растворенные части первичных месторождений попадают и в грунтовую воду и осаждаются в рыхлых поверхностных наносах, причем нередко скопляются, образуя залежи, выгодные для добычи, в виде почек, гнезд, чечевиц железных и марганцовых руд, вкраплений медных руд, стяжений серного колчедана, руд кобальта и никеля. Эти месторождения называют конкреционными.
Среди экзогенных месторождений, но исключительно неметаллических, имеются также первичные, созданные деятельностью растений и животных из материала, заимствованного из воздуха в виде углерода, входящего в состав углекислого газа. Это месторождения торфа, бурых и каменных углей и нефти, образующиеся в болотах как среди суши, так и на берегах озер и морей и в прибрежных мелководных частях моря. Жизненные процессы, обусловленные энергией солнца, создают постепенное накопление материала отмерших низших и высших растений в виде торфа и углей, водорослей и низших животных в виде нефти.
К таким же первичным экзогенным месторождениям, обусловленным деятельностью высших животных, концентрирующих фосфор из своей пищи в своих экскрементах, относятся залежи фосфоритов и гуано.
К ископаемым богатствам можно причислить также мииеральные источники, причем ювенильные источники являются такими же продуктами извержений (как интрузий, так и эффузий), как и различные руды, так что могут считаться первичными месторождениями, а вадозиые, заимствующие минеральный состав того или другого рода из ранее созданных осадочных пород, конечно, являются вторичными, как, например, соляные источники.
Закономерность распределения полезных ископаемых
Итак, месторождения полезных ископаемых создаются процессами, происходящими как в глубине земной коры, так и на ее поверхности, т. е. деятельностью внутренних и внешних геологических сил. Но деятельностью тех же сил обусловлены состав и строение земной поверхности, а также рельеф земного лика. Следовательно, должна существовать известная закономерность в распределении месторождений полезных ископаемых в различных частях земной поверхности. Эту закономерность интересно и необходимо выяснить, чтобы узнать, какие полезные ископаемые мы можем встретить в местности определенного состава и строения и как целесообразно направить поиски их.
Как мы знаем, земная поверхность имеет весьма разнообразный рельеф. Материки представляют собой совокупность альпийских горных цепей, плоскогорий, горных стран средней высоты, холмистых пространств и ровных низменностей самых различных размеров. Эти сочетания разных форм созданы совокупной деятельностью внутренних и внешних сил.
Движения земной коры создают горные цепи и плоскогорья, медленно выпячивают вверх или опускают вниз обширные площади. При этих движениях магма глубин, поднимаясь, внедряется в толщи земной коры и образует интрузивные тела различной величины и связанные с ними сети жил. Часто она прорывается на поверхность и создает вулканы, покровы и потоки лавы, толщи туфов.
Все эти неровности, созданные внутренними силами, расчленяются, преобразуются и, наконец, сглаживаются внешними силами — работой выветривания, текучей и стоячей воды и ледников. Неустанно идет работа этих сил, разрушающих неровности рельефа и создающих из их материала новые горные породы — различные наносы на суше, толщи песка, глины, ила, галечника, известняка в озерах и морях. Мы уже знаем, что этой деятельностью внешних и внутренних сил создаются, преобразуются, разрушаются и возникают в новой форме месторождения полезных ископаемых. Изучение состава земной коры и истории развития какой-либо страны позволяет определить какие месторождения она может содержать, где и как они распределены.
Мозаика земной коры
Горные хребты, состоящие из складок горных пород, образуются главным образом в геосинклиналях, длинных и более или менее широких впадинах, расположенных среди суши или по окраинам материков. В этих впадинах, дно которых периодически опускается, постепенно накопляются мощные толщи осадков из материала, сносимого реками с соседней суши и прибоем с берегов. Когда впадина более или менее заполнится осадками, в ней начинается горообразование, причины которого еще не разъяснены и возбуждают споры. Но несомненно, что из подобных впадин поднимаются накопленные в них толщи осадочных пород в виде более или менее сложных складок, образующих горные цепи. Вместе с тем, так как дно впадины при своем прогибе вниз опустилось глубоко в земную кору и достигло слоев с высокой температурой, самые нижние слои впадины могли уже расплавиться, а магма при образовании складок внедрялась в толщи осадков в виде массивов разной величины, многочисленных жил и даже прорывалась на поверхность, образуя вулканы.
Изучение горных цепей показало, что образование складок обычно сопровождалось интрузией магмы. А так как магма является первоисточником всех руд, то горообразование обычно сопровождается оруденением разных типов, от магматического до гидротермального, т. е. образованием первичных рудных месторождений глубинного происхождения.
Наличие каких же полезных ископаемых мы можем предполагать в горной стране, выдвинутой из геосинклинали? Ответ будет зависеть от возраста этой страны. Если она молодая, поднявшаяся недавно, то можно предполагать присутствие гидротермальных месторождений малой глубины, а также вулканических при наличии вулканов. Остальные месторождения скрыты еще на больших глубинах и недоступны. Если горная страна немного старше, внешние силы успели уже врезаться глубже в складки, — тогда мы можем найти, кроме вышеуказанных (которые частью могли быть уничтожены), также месторождения средней глубины. Наконец, в старой, сильно размытой горной стране близ поверхности могут находиться уже не только месторождения большой глубины, но и пневматоли-товые, контактовые и магматические в разных сочетаниях в зависимости от степени размыва. Кроме этих эндогенных места-рождений, в горных странах разного возраста могут быть вскрыты экзогенные месторождения — осадочные железные и медные руды, пласты угля, фосфориты, если в геосинклинали местами создавались благоприятные условия для их образования.
История Земли показывает, что образование складчатых горных стран происходило последовательно в разных частях большинства материков, так как геосинклинали с течением времени перемещались. Поднявшиеся горные цепи постепенно старели, размывались, понижались, превращались в горы средней высоты, затем в холмистые страны, наконец, в почти-равнины. А по соседству с той или другой стороны образовывался новый прогиб земной коры, новая геосинклиналь, которая заполнялась осадками и давала начало новой горной цепи, подвергавшейся той же участи.
Так, в Европе мы видим на севере остатки древнейших архейских и протерозойских гор в виде так называемого Балтийского щита, превращенного в почти-равнину. Это древнейшая Европа, или Арх-Европа. С запада к ней примыкает горная страна, созданная складками каледонского цикла в первой половине палеозоя; она охватывает запад Скандинавии, Великобританию и север Франции и Германии. Это Палео-Европа. Южнее от Польши до Франции и Испании тянутся горные складки варисского цикла второй половины палеозоя, слагающие Мезо-Европу. Наконец, на юге, вдоль Средиземного моря, пролегают горные цепи Малой Азии, Кавказа, Балкан, Карпат, Альп, Пиренеев, Апеннин и Атласа, созданные за время альпийского цикла в мезо- и кайнозое и составляющие Нео-Европу.
Таким образом, горообразование в геосинклиналях, создавшее современный лик Европы, перемещалось с севера на юг, а вместе с ним передвигалась и магматическая деятельность, создававшая рудные месторождения, а также деятельность внешних сил, вскрывавшая все более и более глубокие слои в горных складках, постепенно уничтожавшая месторождения верхних горизонтов и создававшая из их материала вторичные месторождения.
Но горообразование не ограничивается, как мы знаем, одними геосинклиналями. Давление, развивающееся в земной коре и выдвигающее в виде складок толщи осадков, накопившиеся в геосинклиналях, наиболее подвижных поясах земной коры, действует и на другие местности, на площади прежних геосинклиналей, уже превращенные в горные страны, более или менее размытые и сглаженные. Эти площади мало подвижны, жестки вследствие прежней складчатости и пронизавших их внедрений магмы в виде изверженных пород. Новые складки образуются в них в слабой степени, а преобладают разрывы, расколы; значительные пачки пластов передвигаются, налезают друг на друга, целые клинья земной коры выпячиваются вверх, одни больше, другие меньше, образуя горсты и грабены. По трещинам разрывов местами также поднимается магма, выжимаемая давлением из глубин, и образует новые внедрения в толщи пород, сети жил и, прорвавшись на поверхность, создает вулканы или покровы излившейся лавы. С этой магматической деятельностью также связано образование первичных месторождений полезных ископаемых, а в озерах, болотах и на поверхности этих жестких площадей образуются месторождения осадочные и выветривания.
Наиболее древние площади земной коры, испытавшие складчатое горообразование уже в докембрийские эры и с тех пор больше не подвергавшиеся интенсивной складчатости, называют древними платформами. В платформах выделяют щиты — участки, которые со времени последнего этапа складчатости характеризуются устойчивым поднятием и совсем не покрывались морем. Но более значительные площади платформ периодически погружались и поднимались и захватывались морем; на них лежит довольно мощный чехол осадочных пород, не смятый интенсивной складчатостью, с почти горизонтальными пластами. Такие участки платформ называются плитами.
Платформы слагают среднюю часть материков: в Евразии это Русская платформа с щитами Балтийским и Украинским, Сибирская платформа с щитами Анабарским и Алданским и выступами древнего фундамента на краю платформы в Енисейском кряже, Восточном Саяне и Байкальском нагорье, Си-нийская платформа (в Северном Китае) с маленькими щитами и щиты Аравийский и Индостанский. В Северной Америке — Северо-Американская платформа с Канадским щитом, в Южной Америке — Южно-Американская с Бразильским щитом. Почти вся Африка представляет платформу с несколькими щитами, так же как Австралия — с большим щитом на востоке. Почти весь материк Антарктиды занимает платформа с большим древним щитом.
Глубоко размытые щиты могут содержать первичные месторождения наибольшей глубины — собственно магматические, эманационные и сравнительно редко гидротермальные большой глубины. Часто на щитах встречаются метаморфические месторождения, созданные в докембрийское время. Вполне возможно нахождение вторичных месторождений разного рода, созданных на поверхности щита из продуктов разрушения первичных в виде россыпей, озерных и болотных железных руд, а также пластов угля в отложениях озер разного возраста. В случае, если щит прорывался излившимися породами, последние могли принести с собой полезные ископаемые вулканического типа.
Платформы, в которых древнее основание перекрыто толщами осадочных отложений разного возраста, не подвергавшихся сильной складчатости, могут содержать вторичные месторождения, созданные из продуктов разрушения первичных, заключенных в древнем основании, но чаще осадочные месторождения угля, железных руд, фосфоритов, разных солей, нефтиг образовавшиеся в морях, заливавших платформу, и в их лагунах, а также в озерах и на суше в периоды регрессии моря и осушения платформы. На участках же древнего основания, выступающих на платформах, полезные ископаемые могут быть те же самые, что и на щитах.
Таким образом, современные материки представляют собой мозаику из площадей с различной геологической историей и поэтому разного состава. Рядом с устойчивыми глубоко размытыми древними щитами мы видим менее устойчивые платформы, покрытые мало нарушенными осадочными породами разного возраста, и самые неустойчивые геосинклинали, превращенные в горные страны разного возраста, а следовательно, и разной глубины размыва, и позднейшего очень сложного преобразования. В прямой зависимости от разного состава и разной истории этих площадей мозаики находится распределение на них месторождений полезных ископаемых разного рода. Поэтому, зная геологическое строение какой-либо страны, мы можем сказать, какие полезные ископаемые могут быть найдены в разных ее частях.
Распределение полезных ископаемых на территории СССР
Советский Союз, занимающий шестую часть всей суши на Земле и протянувшийся через два материка, естественно, обнимает площади с различной геологической историей и различным строением и поэтому различным сочетанием месторождений полезных ископаемых. Проследим вкратце распределение последних на его территории (рис. 268).
В Европейской части мы увидим на севере, в Карелии и на Кольском полуострове, восточную и северную окраины древнейшего Балтийского щита; главное пространство занимает обширная Русская платформа, в южной части которой выступает Украинский докембрийский массив, который правильнее считать не щитом, а участком древнего основания плиты, вскрытым из-за поднятия и размыва, так как он перекрыт третичными и частью мезозойскими, а в западном конце, на Волыни, палеозойскими морскими отложениями, испытавшими только слабую и местную складчатую дислокацию. Рядом с ним расположен Донецкий бассейн, палеозойская геосинклиналь, сильно складчатая, когда-то представлявшая настоящую горную страну. С востока плита окаймлена горной системой Урала, также палеозойской геосинклиналью, горные цепи которой глубоко размыты. На крайнем юге мы видим Крымско-Кавказские горы, возникшие окончательно из третичной геосинклинали с альпийскими формами рельефа.
Распределение полезных ископаемых на перечисленных площадях разного строения в общих чертах таково.
На наших окраинах Балтийского щита, глубоко размытого, мы находим только месторождения собственно магматические, пегматитовые и метаморфические; железные руды (железистые кварциты и гематиты) осадочного образования метаморфизованные, колчеданы (пирит, пирротин с медью, никелем, цинком) в виде жил большой глубины; слюды и полевой шпат в жилах пегматитов, гранаты в архейских сланцах. В массиве Хибин у города Кировска огромные месторождения .апатита и разные редкие минералы приурочены к более молодой палеозойской интрузии. В болотах и озерах имеются также железные руды новейшего образования типа выветривания, а шунгит Карелии представляет древний метаморфизованный пласт угля.
На Русской платформе, покрытой осадочными породами разного возраста, подвергавшимися только слабой дислокации и не прорванными интрузиями, отсутствует оруденение глубинного типа. Многочисленны месторождения: каменного угля в Подмосковном и Печорском бассейнах; железных руд — осадочных и выветривания в Кировской, Тульской, Липецкой областях, озерных — в Новгородской области; нефти в разных местах Предуралья от Камы до Нижней Волги, в Эмбенском районе у Каспийского моря и в Предкавказье в Грозном, Майкопе; каменной соли и других солей в Соликамске, Бахмуте, Илецкой Защите и др.; боксита (алюминиевой руды) в Тихвине; самосадочной соли в озерах Нижнего Заволжья и в Сиваше; фосфоритов в отложениях разного возраста. Но в докембрийском основании платформы в Курской области обнаружены крупные месторождения метаморфических железных руд под толщей осадочных пород. Такие же месторождения выступают на поверхность и в Криворожском районе Украины в докембрийской толще; в этой же полосе докембрийских образований имеются слюда, полевые шпаты в пегматитах, залежи графита, а в перекрывающих третичных отложениях — пласты бурого угля и марганцовые осадочные руды у Никополя.
Размытая геосинклиналь Донецкого бассейна содержит многочисленные пласты каменного угля в толщах каменноугольных осадочных пород, а в перекрывающих их меловых и третичных осадках — залежи белого мела, цементных мергелей и трепела. С немногочисленными интрузиями связаны серебро-свинцовые жилы Нагольного кряжа и ртутное месторождение Никитовки.
Глубоко размытая геосинклиналь Урала, в которой происходили многочисленные и разнообразные интрузии, богата рудными месторождениями собственно магматическими, пегматитовыми, эманационными и гидротермальными большой глубины; среди них имеются коренные и россыпные месторождения золота и платины, магнитные, титанистые и хромистые железняки, вольфрамовые и никелевые руды, медные и медьсодержащие колчеданы, пегматиты со слюдой и изумрудами, магнезит, асбест. Имеются также железные и алюминиевые руды осадочные и выветривания, а на склонах, где выступают более молодые толщи, — пласты каменного угля и осадочные железные и марганцовые руды.
Молодые горные цепи Кавказа, богатые разнообразными интрузиями, содержат гидротермальные месторождения разной глубины золота, меди, серебра — свинца — цинка, молибдена, вольфрама, а также контактовые месторождения железных руд. В Азербайджане известны крупные месторождения нефти в Баку; в Западной Грузии имеются осадочные месторождения каменного угля и марганца.
В Сибири мы находим на западе обширную низменность Приобья, сложенную из новейших осадочных образований, под которыми скрыты более древние слои, вероятно, дислоцированные и прорванные интрузиями, но пока еще известные только по данным буровых скважин и недоступные. В поверхностных же отложениях нет ничего, кроме торфа, песков и глин.
Южнее расположена северная часть Казахстана — Казахский мелкосопочник; его строение очень сложно. По-видимому после докембрийских циклов здесь была древнепалеозойская геосинклиналь, превращенная каледонским циклом в складчатую горную страну, затем размытую. Новое погружение создало на том же месте верхнепалеозойскую геосинклиналь, очень широкую, но мелководную, с многочисленными островами — остатками каледонских гор. Варисский цикл превратил ее в складчатую горную страну, также подвергшуюся размыву; на ее поверхности в мезозойскую эру существовали озера, а в начале третичного периода степь затопило море. Альпийский цикл отразился на ней разломами и надвигами, недостаточными для превращения ее в складчато-глыбовую горную страну, за исключением восточной части, где выдвинулись горстами хребты Калбинский, Саур и Тарбагатай. Поэтому эрозия успела сильно сгладить рельеф большей части страны. Эта бывшая геосинклинальная область, сильно пронизанная интрузиями, обладает богатым оруденением почти всех типов, от магматического до гидротермального средней глубины: золото рудное и россыпное, олово, вольфрам, медь, се-ребро-свинец-цинк в виде жильных месторождений, контактово-метаморфические железные руды, вкрапленные медные руды разного типа, залежи корунда, а также пласты угля каменноугольного и юрского возрастов, самосадочная соль, гипс, алюминиевые руды выветривания.
Примыкающая к степи с востока Алтае-Саянская горная страна, протягивающаяся по Южной Сибири до озера Байкала, представляет складчато-глыбовые горы, которые возникли на месте более древних складчатых гор, каледонских, а в западной части и варисских, выдвинутых из геосинклиналей. Эндогенное оруденение обильно и разнообразно: рудное и россыпное золото, вольфрам, молибден, медь, серебро-свинец-цинк в виде жильных месторождений, докембрийские железистые кварциты, асбест, графит, нефрит, контактовые железные и медные руды, медистые колчеданы, бериллт алюминиевые руды выветривания, кое-где третичные угли. Глубокие впадины — грабены, врезанные в эту горную страну — Кузнецкая и Минусинская, содержат каменноугольные, пермские и юрские угли, Минусинская впадина — также самосадочную соль, а в выходах палеозойских пород — железные и медные руды.
Сибирская платформа отличается от Русской отсутствием части мезозойских и морских третичных отложений, преобладанием древнепалеозойских и обширными интрузиями и излияниями изверженной породы — сибирского траппа. С последним связаны месторождения железных руд и медистого колчедана с никелем и платиной, с морскими осадками древнего палеозоя — соляные источники, каменная соль и признаки нефти, а с пермскими и юрскими озерными — пласты угля (и графита в пермских отложениях Тунгусского бассейна) и горючих сланцев в юре Иркутского и Вилюйского бассейнов. Выступы докембрийского основания в виде Енисейского кряжа и Анабарского щита содержат рудное и россыпное золото.
Байкальское нагорье, обнимающее Западное Забайкалье, берега озера Байкал, Патомско-Витимское нагорье, представляет собой глубоко размытую докембрийскую складчатую горную страну, прорванную древними громадными интрузиями, а в южной части — позднейшими излияниями вулканических пород по трещинам разломов, создавших горсты и грабены; в последних существовали юрские озера. Древнее оруденение его состоит из рудного и россыпного золота, контактовых и метаморфических железных руд, кое-где медных, слюды, полевого шпата в пегматитах. Юрские и третичные осадки содержат уголь. На южной окраине, где к нагорью примыкают палеозойские складчатые горы, найдено оруденение вольфрама, олова, молибдена, золота и серебра-свинца.
Алданский щит, примыкающий с востока к нагорью, представляет собой почти-равнину на месте архейских складок, перекрытую трансгрессией кембрийского моря и осадками юрских озер; щит был позже прорван молодыми интрузиями и эффузиями, принесшими оруденение золота; в архейском основании мы видим также оруденение золота и железа и месторождения слюды, корунда, пьезокварца, в юрских осадках — пласты угля.
Восточное Забайкалье имеет сложное строение. После размыва докембрийских гор оно представляло палеозойские геосинклинали, в которых создавались каледонские и варисские складки; на месте их в начале мезозоя образовалась впадина, в которую проникло море в виде длинного залива, превратившегося в конце юры в озера. Движения тихоокеанского цикла создали новые складчатые горы, сложенные из глыб докембрийских и палеозойских отложений, складок триаса и юры.
Все циклы складчатости сопровождались интрузиями, последний цикл — также наземными излияниями, продолжавшимися в третичный и четвертичный периоды.
В зависимости от этой сложной истории оруденение получилось очень обильное и разнообразное. Мы видим контактовые железные руды, пегматиты и пневматолитовые жилы со слюдой, драгоценными камнями, плавиковым шпатом, оловом, вольфрамом, молибденом, а также гидротермальные жилы разных глубин с золотом, медью, серебром, свинцом, цинком, даже с сурьмой и ртутью; озерные отложения юры и мела содержат уголь; месторождения выветривания представляют собой россыпи золота, вольфрама, олова.
История Амурской области и северо-востока Сибири также очень сложна. Докембрийское складчатое основание часто перекрыто палеозойскими, мезозойскими, а на восточной окраине также третичными морскими отложениями, испытавшими все циклы складчатости, сопровождавшейся интрузия-ми и излияниями. Поэтому мы здесь находим оруденение разного возраста и типа: докембрийское, палеозойское, мезозойское и третичное рудное золото, докембрийские железистые кварциты и графит; третичные контактовые железные руды; мезозойские и частью третичные олово, вольфрам, молибден, медь серебро-свинец-цинк, сурьму; в континентальных отложениях содержатся мезозойские и третичные угли, в прибрежных — нефть.
Средняя Азия представляет собой две области с различной историей и различной комбинацией ископаемых богатств. К западу от реки Аму-Дарьи расположены равнины Туркмении, ограниченные с юга молодыми горами Копет-Дага, составляющими продолжение Кавказа, с севера плато-Усть-Урт. Из полезных ископаемых известны нефть Небит-Дага (Нефтяной горы), нефть и озокерит на полуострове Челекен; залежи тенардита (сернокислого натра) в долине Копет-Дага, сера в песках Кара-Кум, пласты угля, фосфориты, жилы медных руд в горах полуострова Мангышлак. В общем все: богатства, кроме этих жил, осадочного происхождения.
Восточнее Аму-Дарьи тянутся горные цепи Тянь-Шаня ю Памиро-Алая, созданные складчатостью каледонского и ва-рисского циклов и подновленные в мезозойскую и кайнозойскую эры. Памир подвергался складчатости и в альпийском цикле. Разнообразные интрузии разного возраста создали месторождения глубинного генезиса, рядом с которыми имеются также осадочные и вторичные. Горные цепи содержат месторождения золота, олова, вольфрама, меди, серебра-свинца-цинка, т. е. гидротермальные разных глубин, а также контактовые железных руд, кварцево-турмалиновые с магнетитом, вольфрамом, мышьяковым колчеданом, пегматиты со слюдой и полевым шпатом. В предгорьях известны осадочные месторождения угля и железных руд. В обширной впадине-Ферганы имеются месторождения юрского угля, нефти, а вдоль пояса разлома — гидротермальные месторождения малой глубины сурьмы и ртути. Самосадочная каменная соль, сера, квасцы, фосфориты, асбест, графит дополняют разнообразие ископаемых богатств этой области, которые были открыты или получили надлежащую оценку только при исследованиях, произведенных после Великой Октябрьской социалистической революции.
Задачи геохимии
Итак, изучение геологического состава и строения какой-либо страны, выясняя историю ее развития до современного состояния, позволяет нам судить о том, какие месторождения полезных ископаемых могут быть найдены в ее пределах. Но эти сведения еще не позволяют определить, какие месторождения обязательно должны существовать в пределах изучаемой страны. Для решения этого важного вопроса, для уточнения предсказаний, необходимо более углубленное изучение минералообразующих процессов, которое составляет уже задачу молодой науки, ответвившейся от геологии и сочетающей методы минералогического и химического исследований с геологическими, а именно геохимии.
Дело в том, что процессы минералообразования, происходящие в земной коре на разных глубинах и при весьма разнообразных условиях, очень сложны и только отчасти могут быть воспроизведены и изучены в лабораториях. Магма, поднимающаяся из глубин, содержащая разные элементы и создающая первичное оруденение, от которого зависит и образование вторичных рудных месторождений, первоначально уже может иметь различный химический состав. Внедряясь в толщи горных пород земной коры при образовании интрузивного тела, она растворяет при прикосновении те или иные породы — известняки, сланцы, песчаники, мергели или более древние изверженные породы — и должна изменить свой состав, обогащаясь водой, пропитывающей породы, а также кремнеземом, глиноземом, известью, соединениями щелочей в зависимости от состава прорываемых пород. От состава магмы, а также от условий ее залегания и затвердевания на той или иной глубине зависит как процесс ее дифференциации, разделения на частичные магмы того или другого состава, так и процесс эманаций и состав последних, а следовательно, и характер оруденения. Кроме того, имеет значение и характер боковых пород, их состав, условия залегания, трещиноватость. Например, одни породы, особенно содержащие известь, легче поддаются оруденению, чем другие; условия залегания, твердость, слоистость, трещиноватость пород в одних случаях облегчают, в других затрудняют оруденение и влияют также на форму месторождений.
Вот почему при общем сходстве оруденения разных типов — магматического, эманационного, гидротермального — мы наблюдаем также большие местные различия — преобладание одних руд, редкость или отсутствие других. Например, иногда отсутствуют собственно магматические месторождения, или отсутствуют пегматиты, или контактовые месторождения. Пегменты особенно отражают состав магмы, давшей им начало; кислые породы дают другие пегматиты, чем основные, и минерализация тех и других различна. Одни изверженные массивы обусловили бедное или однообразное оруденение, другие — богатое и разнообразное.
Ввиду всех этих разнообразных условий, наблюдаемых в природе, необходимо углубленное изучение магматических горных пород и всей обстановки оруденения данной местности, чтобы выяснить и уточнить все условия и ближе подойти к решению вопроса, какие месторождения должны быть налицо, принимая, конечно, во внимание и историю этой местностис Это и составляет задачу геохимии.
Наш беглый обзор показал, какие разнообразные ископаемые богатства содержит территория СССР. Она содержит все виды металлов, необходимых для промышленности, а также так называемые неметаллические полезные ископаемые, как угли, нефть, торф, разные соли, асбест, графит, магнезит и всевозможные строительные материалы. Велико не только разнообразие этих богатств, но также и количество их, т. е. запасы, обеспечивающие промышленное развитие на многие десятилетия.
Достаточно сказать, что СССР по запасам важнейших полезных ископаемых занимает одно из первых мест в мире. По разнообразию ископаемых и их запасам рядом с нами стоят только Соединенные Штаты Америки и Великобритания с ее доминионами и колониями.
Богатства всех остальных государств весьма неравномерны. Например, Германия имеет много угля и соли, но мало железных, медных и других руд и почти не имеет нефти. В Японии и Италии мало нефти, угля, железных руд. Испания богата железными, медными и ртутными рудами, но бедна углем и нефтью. Швейцария — сплошная горная страна — очень бедна полезными ископаемыми, за исключением строительных материалов.
Недостаток важнейших руд и горючего является одной из причин завоевательных войн и стремления захватывать на других материках колонии. Испания завоевала Мексику и Южную Америку ради богатых месторождений серебра, Англия покорила республику Трансвааль ради месторождений золота. Среди причин современных войн между империалистическими государствами немалую роль играет борьба за полезные ископаемые — руду, уголь и нефть. Во время второй мировой войны Германия и Япония стремились в первую очередь завоевать те страны, которые снабжали их минеральным сырьем, отсутствующим или недостаточным на их территориях.
Значение ископаемых богатств в капиталистических и в со циалистических государствах
В капиталистических государствах полезные ископаемые являются источником обогащения в первую очередь отдельных людей, имеющих средства для организации их добычи. Хотя недра теоретически считаются государственным достоянием, но право на добычу полезных ископаемых имеет прежде всего собственник площади, на которой они находятся, и без его согласия никто не может начать разработку. Полезные ископаемые, открываемые на государственной земле, также попадают в руки отдельных капиталистов или акционерных обществ, заинтересованных в извлечении наибольшей прибыли для себя, и не заботящихся о пользе государства. Они регулируют рыночные цены, сокращают или прекращают добычу, если цены падают, эксплуатируют своих рабочих. Разработка часто ведется хищнически, т. е. извлекают только богатые части месторождения, а более бедные оставляют, и, таким образом, значительные народные ценности гибнут. Изучение месторождения, необходимое для прогресса пауки, зависит от владельца, который может и не разрешить опубликование результатов под предлогом, что это принесет ущерб его интересам, например, если работа ведется неправильно, или если месторождение близко к истощению, или если оно переходит также на соседнюю землю другого владельца, который может создать конкуренцию.
Совершенно иное значение полезные ископаемые имеют в социалистическом государстве — у нас, в Советском Союзе. Поверхность земли отводится в пользование колхозам, совхозам, городам и селениям, но недрами распоряжается государство на пользу всего народа. Поиски полезных ископаемых не стеснены никакими границами частных владений, разведки и разработку ведет государство и регулирует добычу в зависимости от требований промышленности. Государство может даже добывать известные ископаемые по ценам, превышающим мировые рыночные, чтобы не покупать их за границей, т. е. не затрачивать на них свой золотой фонд.
Рабочие получают полную оплату труда, а применение ими прогрессивных методов работы позволяет еще значительно увеличивать заработок без ущерба, но с выгодой для государства. Эксплуатация месторождений развивается в каждой местности по определенному государственному плану, а не хаотически, как у капиталистов, и взаимное соревнование имеет в виду наилучшую постановку дела, а не победу над конкурентом. Открытие новых ископаемых богатств, углубленное изучение известных месторождений не зависят от инициативы и интересов отдельных собственников, а производятся планомерно и идут на пользу всего государства, увеличивая его производительные силы и делая его все более независимым от соседей, что особенно сказалось во время Великой Отечественной войны.
Таким образом, и в отношении добычи полезных ископаемых преимущества социалистического строя сравнительно с капиталистическим столь же очевидны и бесспорны, как и в отношении других сторон существования человеческого общества.
Источник: «Основы геологии», В. А. Обручев, 1956