В кальдере вулкана - Геннадий Александрович Карпов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
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
На Узонском термальном поле имеются фактически все типы гидротермально-измененных пород, характерные для низко- и среднетемпературных гидротермальных систем мира. Это еще раз подчеркивает широкий диапазон физико-химических сред Узона, в функциональной зависимости от которых находится характер гидротермального изменения пород.
Работами С. Ф. Главатских, С. И. Набоко здесь установлены следующие фации измененных пород: опалитовая, гидротермальных глин; аргиллитовая и цеолитовая; кварц-адуляровых метасоматитов и пропилитизированных пород.
В пространственном распределении этих фаций обнаруживается четкая вертикальная зональность. Опалиты развиты на возвышенных участках, выше зеркала грунтовых вод. С уровня грунтовых вод на пропаренных участках развиваются гидротермальные глины, в вертикальном профиле которых выделяются следующие зоны: опалово-алунитовая (с серой или без нее), опалово-каолинитовая (с окислами железа или без них), опалово-каолинитовая с пиритом, опалово-алунито-каолинитовая, опалово-моптмориллонитовая с пиритом (или без него). Лргиллизации подверглись пеплово-пемзовые туфы и гравелиты. Показательно, что аргиллизированные породы обнаруживаются в местах выходов газопаровых струй и термальных источников, содержащих заметные количества сероводорода. Фация аргиллизировапных пород с цеолитами располагается ниже гидротермальных глин с пиритом, с глубины порядка 3 м. Характерными минералами этой фации являются монтмориллонит, кальцит, опал, барит, реже гипс, алунит, сера. Цеолиты представлены мелкотаблитчатыми кристалликами десмина и натролита. В этой зоне встречаются рассеянные включения реальгара, халькозина, пирита.
Кварц-адуляровые метасоматиты развиты на южном берегу Центрального озера. Это слабопористые породы белого цвета. Исходными для них были пеплово-пемзовые туфы озерного бассейна. В сахаровидных пористых метасоматитах, не содержащих реликтов исходных пород, до 85 % кремнезема. Однако адуляра больше (до 10 % К2О) в породах, сохранивших реликтовую тонкослоистую структуру пепловых туфов.
Пропилитизированные породы встречены в развалах базальтов, в 200 м восточнее Западного термального поля. По пористым базальтам здесь широко развиты адуляр, гидрохлорит, кальцит, актинолит, пирит. По периферии и по трещинам адуляр замещает вкрапленники плагиоклазов; актинолит в виде игольчатых кристаллов — зерна пироксенов, нередко заполняющие пустоты и поры.
Для представления о характере вертикального профиля гидротермально-измененных пород на самом активном Центральном участке Восточного термального поля рассмотрим разрез по ручной скважине К–4, пройденной до глубины 17 м. Скважина прошла толщу рыхлых гравелитов и на 16,7 м вошла в пачку алевропелитовых туфов (рис. 4). В приповерхностной части разреза, до глубины не более 30 см, развивается каолинит-галлуазитовая ассоциация глинистых минералов. Ниже каолинит исчезает, и до 1,5 м прослеживается галлуазит-монтмориллонитовая ассоциация. Глубже и до забоя простирается монотонная толща гравелитов, по которым развит пластичный глинистый минерал монтмориллонитового ряда. В низах разреза, с глубины 8,5 м, вместе с монтмориллонитом встречаются мелкие иголочки цеолита (птилолита). На разной глубине, в зависимости от обогащенности сульфидами железа, цвет монтмориллонита меняется — от светлого до темно-серого и черного.
В разрезе рудные минералы имеют следующее распределение. В интервале 0–5 см — интенсивное обогащение тонкозернистыми землистыми образованиями аурипигмента со скородитом. Фактически в этом интервале формируется пласт мышьяковых руд. Ниже, до
