В кальдере вулкана

Современные гидротермальные системы, такие, в частности, как Узонская, где в настоящее время на поверхность изливаются растворы, несущие рудные компоненты, а в разрезе обнаружены горизонты и прожилки рудных минералов, отложившихся из этих растворов, представляют громадный научный интерес.

Но рассмотрим все по порядку.

МОГУТ ЛИ РАСТИ КАМНИ

Естествознание делит мир на живую и неживую природу, исходя из того, что составные части и вещественная основа «живой» природы — это высокомолекулярные органические вещества белки, которые находятся в центре обмена веществ живого организма и являются предметом изучения науки биологии, а неживая природа состоит из атомов и менее сложных молекул, объединенных разнообразными физическими и химическими связями в агрегаты неорганических соединений (газообразных, жидких, твердых). Они слагают различные сферы нашей планеты и изучаются геологией, метеорологией, гидрологией, минералогией, кристаллографией, петрографией.

С другой стороны, в природе через посредство, например, растений происходит постоянная громадная работа по синтезу тех ясе белков из неорганических соединений за счет минеральных солей и воды из почвы, а углекислоты из воздуха.

Таким образом, связь живой и неживой природы очень тесная. К тому же диалектический метод познания мира указывает: «Все течет, все изменяется». Следовательно, неживая природа, подобно живой, претерпевает определенные изменения во времени. Что это за изменения?

Человек с глубокой древности имел дело с камнями. Тысячелетняя практика и житейская необходимость в определении их свойств привели к накоплению значительных знаний о природных камнях. Как в живой природе основным звеном в структуре организма является клетка, так и в камне стержнем структуры выступает кристалл. Правда, есть породы, представляющие собой вулканическое стекло: обсидианы, перлиты, пемзы. Но это особый класс пород, которые образовались при вулканических извержениях, когда произошло резкое вспенивание и быстрое застывание приповерхностной толщи мгновенно вскрытой высоконагретой магмы. К тому же благодаря рентгеновской технике установлено, что и эти породы несут следы раскристаллизованности.

Итак, кристаллы являются кирпичиками, из которых сложены горные породы и руды. Но как из одинаковых кирпичей можно построить разные по архитектуре дома, так и из одинаковых кристаллических структур, состоящих в то же время из разных химических элементов, строится огромное многообразие природных минералов.

Известно свыше полутора тысяч природных минералов. Разнообразно их происхождение. В одних случаях возникают скопления минералов одного вида, в других — поли-ми пера л ьпые агрегаты. Как же они образуются и растут?

Древние философы посвящали этим вопросам целые научные трактаты. Так, глубокие наблюдения позволили выдающемуся ученому Авиценне еще в XI в. составить классификацию минеральных тел, которой пользовались до середины XVIII в. Он подразделил природные образования на четыре группы: 1) камни, 2) плавкие тела (металлы), 3) серные (горючие) вещества и 4) соли. Знаменитый Бируни на основе находок жидких включений в кристаллах кварца сделал вывод о том, что минералы формируются из жидких растворов. Наблюдения на вулканах привели к пониманию образования огромных масс пород при извержении потоков лавы. Но в лавах кристаллы, как правило, мелкие, так как кристаллизация вещества происходит при быстром спаде температуры и давления. Лава становится вязкой, и рост кристаллов затрудняется. Если же расплав долгое время находится под землей, то в этих случаях оп может существовать в горячем состоянии многие тысячелетия, кристаллизация по мере охлаждения вещества будет идти медленно, и кристаллы вырастают до значительных размеров. Таковы кристаллы в гранитах. Однако самые крупные, даже гигантские кристаллы вырастают все же из жидких растворов. Таковы кристаллы горного хрусталя (около 1 т, иногда до 40 т). С ними могут соперничать только кристаллы полевых шпатов и слюды из пегматитов — кристаллически зернистых пород, образовавшихся в результате сложных процессов застывания на глубине насыщенного газами гранитного расплава-раствора.

Согласно современным представлениям, многие руды возникли из горячих водных растворов, поступающих из глубины Земли. Но до настоящего времени нет полного единства в ответе на вопрос: откуда в растворах берутся металлы? Переносятся ли они с больших глубин, из мантии, или заимствуются горячими водами при их движении к поверхности из боковых пород? Кроме того, важно решить, в какой форме переносятся рудные компоненты: медь, свинец, цинк, олово, мышьяк, сурьма и др.? При каких условиях они отлагаются и образуют месторождения? Ответы на эти вопросы смогли бы значительно облегчить поисковые и разведочные работы геологов.

Природной лабораторией синтеза минералов и является Узонское термальное поле — модель минерало- и рудообразующей системы в тесной связи с вулканизмом.

ПЕРЕРОЖДЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД