Как образовались керченские руды
Геологи считают керченские руды молодыми осадочными образованиями. Они возникли геологически совсем недавно, всего семь миллионов лет назад. Ничего себе недавно, удивится незнакомый с геологией читатель. Но что скажет тот же читатель, если узнает, что возраст криворожских руд измеряется миллиардами лет?
Откуда взялись огромные массы железа, как накопились, образовались и изменились руды? Трудно восстановить то, что было так давно. Тем не менее попытки ученых реставрировать геологическую картину рудообразования дают очень многое, они основаны на реальных фактах, на данных геологических и смежных наук.
Огромна Азово-Черноморская железорудная провинция. На ее известной ныне площади, равной 7 500 000 квадратных километров, установлены запасы железных руд в 8—9 млрд тонн, что составляет примерно три миллиарда тонн чистого железа. А некоторые специалисты, учитывавшие не только руды, но и бедные железом породы провинции, насчитали даже до 17 млрд. тонн железа.
Откуда же взялись такие массы железа? Мнения ученых разделились.
Одни считают, что киммерийские железные руды возникли за счет перемыва и переотложения более древних железорудных отложений (таких, как железистые кварциты древнего докембрийского Украинского кристаллического щита, слагающие Криворожские, Приазовские и другие месторождения). Другие допускали, что вся территория, окружающая киммерийское море, служила источником железа, ибо этот элемент в изобилии содержится почти в любых осадочных и магматических комплексах горных пород. Третьи предполагали, что могучие реки, существовавшие в киммерийское время, такие, как палео-Кубань, палео-Днепр, палео-Молочная, палео-Дон и даже палео-Риони, приносили железо издалека и осаждали его в киммерийском море.
Особенно много споров было вокруг возможной роли палео-Кубани. Многие склонны были рассматривать палео-Кубань как основную питающую артерию, по которой издалека, с Кавказских гор, были внесены в киммерийское море основные массы железа и некоторых других элементов, создавшие ядро Азово-Черноморской провинции — Керченские месторождения.
Нам удалось участвовать в экспедициях, которые снаряжались на Северный Кавказ с целью изучения источников железа. На горных склонах Северного Кавказа обнажаются самые разнообразные горные породы, в том числе и богатые железом. Вблизи снежных вершин лежит юрский железорудный пояс — полоса более ста миллионов лет назад образовавшихся осадочных железных руд. Многие специалисты допускали поступление железа в состав керченских руд за счет перемыва пород именно этого железорудного пояса.
Чтобы выяснить, так ли это, мы объехали многие долины левых притоков Кубани. Оставались позади асфальтовые дороги кавказских предгорий, проселки и бездорожье гор. Нас поразила невиданная красота реки Белой, где поросшие свежей зеленью горного леса скалы розовых гранитов прорываются белым от пены стремительным потоком. Остались яркие воспоминания от прекрасных долин Лабы, Малого и Большого Зеленчука, всего Кавказа, прячущего рыжие скалки и осыпи юрских железных руд среди бездорожья горного леса.
Реки не могли уносить только частицы растворенного и взвешенного в виде коллоидов железа. Они неизбежно должны были уносить с собой частицы кавказских пород и слагающих их минералов. И мы повсеместно отбирали в долинах притоков и по самой Кубани образцы речных песков. Эти образцы сразу же шлиховали и промывали в лотках — орудиях золотоискателей. Были собраны пробы на всем протяжении Кубани и многих из ее притоков. Складывалось впечатление, что минералогический спектр киммерийских отложений по составу кое в чем напоминает обломочный материал отложений реки Кубани.
Позже изучение всего комплекса отложений Керченского полуострова показало сходство мелких обломочных минералов киммерийских и более древних пород. Задача еще более усложнилась. К тому же, построив палеогеографическую карту киммерийского времени, мы убедились что палео-Кубань должна была впадать в киммерийское море на многие километры восточнее, где-то возле Краснодара, а там вовсе нет рудных залежей, во всяком случае в настоящее время неизвестно. Нет, вряд ли играла палео-Кубань решающую роль в создании керченских железных руд — таков был вывод в итоге многолетних исследований.
Правы, пожалуй, те исследователи, которые предполагали, что именно окружающая киммерийское море суша снабжала водоем железом. Обилие железистых конкреций в осадочных породах Крыма и Северного Кавказа, разрушение магматических пород Приазовья — вот истинные источники железа, поступившего в киммерийский водоем.
Кора выветривания осадочных пород встречается во многих пунктах Крыма. Едущий из Симферополя в Алушту внимательный наблюдатель увидит сплошное ожелезнение глинистых толщ, слагающих северный склон Крымских гор. На юге Украины почти всегда ожелезнены подрудные — понтические известняки. По сравнению с этими огромными площадными выходами обнажения юрских руд на Кавказе и железистых кварцитов в Украинском Приазовье кажутся каплями.
Одним словом, железа оказалось достаточно много везде. Вся сложность заключается только в том, чтобы мобилизовать его. А главнейшим условием мобилизации железа и некоторых других компонентов ученые считают климат, существовавший в эпоху рудообразования. Этот тезис, высказанный главой советской литологической школы академиком Н. М. Страховым, успешно подтверждается на материалах изучения керченских руд.
В каких же условиях образовались керченские руды? Понять процессы рудообразования помогают палеогеографические реконструкции киммерийского времени, к которому приурочено рудообразование.
Архипелаг островов среди моря. Бесчисленные заливы, бухты, бухточки и острова, острова, острова… Невысокие, пологие, низменные острова, с отдельными известняковыми холмами и скалами. Вокруг них широкие каемки пляжей. Так выглядел Керченско-Таманский район семь миллионов лет назад, в киммерийское время. Не было Керченского и Таманского массивов суши, не существовал в современном виде Керченский пролив. Между Кавказом и Крымскими горами — море. Палеонтологи и палеоботаники уверяют: на островах Керченско-Таманского архипелага росли теплолюбивые растения, жили животные теплых стран. Дуб, береза, ольха соседствовали здесь с субтропическими и тропическими растениями: стройными кипарисами, красавицей магнолией, тисом и другими. Их огромные полуобугленные стволы попадаются в керченских рудах. Древесные кольца поперечных сечений говорят о существовании в этих субтропиках не только теплых, но и более холодных времен года. Леса росли не на всей площади островов — они прятались в лощинах и долинах речек. Пышные луга, заросшие травами, занимали водоразделы. Табуны лошадей и стада оленей вели вольготную жизнь, которая не омрачалась недостатком пищи. Были, наверняка, и хищники, хотя кости хищников на Керченском полуострове пока еще не найдены. Хищников боялись лишь мелкие копытные. Огромные предки мамонта — мастодонты — не опасались нападений. Но и они поворачивали головы, когда с грохотом падали подпиленные бобрами лесные великаны. Однако эхо от падения деревьев замирало, и в киммерийских лесах вновь воцарялась тишина, нарушаемая только треском обламываемых мастодонтами веток ив.
Теплое море плескалось у островов. Теплое, почти не соленое, напоминающее по составу вод современное Каспийское море. Огромные красивые моллюски жили в мутных у берегов водах, Мелкие дельфины гонялись за многочисленными косяками рыб. Хмурое небо смотрелось в зеркало вод. Лишь изредка проглядывало солнце. Изучение остатков фауны и флоры позволило ученым сделать вывод: в Керченско-Таманском районе существовал влажный субтропический климат.
В Северном Приазовье, как показывают палеоботанические исследования, существовал сравнительно сухой, но более теплый, чем в настоящее время, климат, лишь в самом конце киммерийского века сменившийся климатом полупустынь. Киммерийская лесостепь юга Украины была не менее интересна, чем влажные субтропики. Большие реки — палео-Днепр, палео-Молочная, палео -Миус и их притоки разрезали равнину на несколько субмеридиальных полос. Вдоль рек уходили на север сосновые леса. Среди строевых сосен виднелись кипарисы и ели. Многочисленные рукава устья палео-Днепра были окружены лесами из граба, бука, клена, липы, кипариса, тюльпанного дереза, цитрусовых, хурмы и других. Дикое поле междуречий было царством трав. Жирафы лакомились ветками одиноких акаций; среди степей, спасаясь от гиен, пробегали страусы, одногорбые верблюды, гиппарионы. Из карстовых пещер, расположенных в районе современной Одессы, на берега киммерийского моря приходили пещерные медведи. Однако даже медведи уступали дорогу, когда раздавалось грозное рычание саблезубого тигра. Лишь мастодонты шли своими звериными тропами, не обращая внимания ни на рев тигра, ни на сновавших под ногами бесчисленных лисиц, барсуков, зайцев.
Так представляют себе ландшафт, животный мир и флору юга Украины в киммерийское время советские ученые И. Г. Пидопличко, Г. И. Молявко, И. Я. Яцко, И. А. Одинцов, Н. А. Щекина на основании изучения костных остатков, найденных в одесских катакомбах, и споро-пыльцевых анализов из скважин, пробуренных в Запорожской, Херсонской и Одесской областях.
«Э-э, — скажут скептики, — где Одесса, а где керченские руды!» Спору нет, расстояние большое, но ведь киммерийские руды найдены уже под Скадовском, у с. Бехтеры и в других пунктах Херсонской области! Волны киммерийского моря добегали до нынешнего Херсона. Не исключено, что рубеж Азово-Черноморской рудной провинции, проводимый сейчас условно, будет продвинут еще дальше на запад. И выходит, что от одесских катакомб до границы киммерийского моря — всего двести километров. Небольшое расстояние для быстро перемещающихся степных животных. Субтропический, а по периферии Азово-Черно-морской провинции более прохладный климат, обширные площади морских мелководий, обильный вынос коллоидальных частиц железа, марганца и других элементов — вот благоприятные условия для накопления руд, сложившиеся в киммерийское время.
Реки, ручьи, временные потоки — все они вносили в теплое киммерийское море, отделенное сушей от Мирового океана и занимавшее площадь современного Черного моря и несколько большую акваторию, нежели современное Азовское море, глинистые частицы, хемогенные продукты. Поскольку море было бессточным и не соединенным с Мировым океаном, все принесенное оставалось в его водах. Среди хемогенных продуктов преобладали коллоидные частицы гидроокислов железа, марганца, алюминия, соединений кремнезема и ряда других. Преобладали соединения железа, которые вследствие благоприятных теплых климатических условий поступали в киммерийское море в огромных количествах. Все они сосредоточивались на морских мелководьях, где более интенсивное испарение вызывало повышение и без того высокой концентрации растворенных частиц. В этой же прибрежной полосе постоянно шумел прибой.
Частицы гидроокислов железа, марганца, частицы кремнезема и других элементов, обладающие разными электрическими зарядами, соединялись между собой, с частицами принесенной с берегов глины и оседали — коагулировали —в прибрежной полосе в донные осадки. Но волны не давали им спокойно лежать на дне. Вновь и вновь взмучивали они донные осадки, вызывая образование тех самых концентрически-слоистых минеральных агрегатов, которые называются оолитами. Оолиты росли в процессе перекатывания их волнами. Часть хемогенных осадков успевала осесть между уплотнившимися оолитами, образуя цемент будущей руды. Нередко более сильные волны разбивали уже слежавшийся цемент и оолиты , наполняя водную массу обломками рудных отложений. Эти обломки обкатывались и по внешнему виду становились похожими на оолиты, хотя они имели и не концентрически-слоистое строение. Такие частицы получили название псевдооолитов. Волны в равной мере перемещали и оолиты, и псевдооолиты. Вокруг последних нередко нарастали концентры, и они превращались в оолиты. В керченских рудах попадаются огромные, до 5 см в диаметре, оолиты. Но основная масса оолитов в рудах не превышает по своим размерам нескольких миллиметров.
Волна, бегущая к берегу, движется быстро, но короткий промежуток времени. Назад, под действием силы тяжести, волна движется медленно, но более длительное время. В результате каждая волна выносит к берегу более крупные частицы (размер их зависит от силы прибоя) и уносит в море более мелкие частицы. Песок концентрируется у берегов, глинистые частицы (океанографы считают — меньше 0,05 мм) уносятся на большую глубину. Этот механизм волн изучил известный советский ученый-географ лауреат Ленинской премии В. П. Зенкович. Так работает современное море.
И семь миллионов лет назад волны сортировали частицы по величине, перемещая к берегу крупные рудные частицы — оолиты, псевдооолиты, унося вглубь не успевшие осесть частицы глины, коллоидов. Возникала своеобразная зональность осадконакопления: вдоль берегов киммерийского моря тянулись полосы рудных пляжей, глубже — на глубине 4—10 м — зоны глинисто-рудных илов. Из прибрежных отложений возникли со временем руды, из глинисто-хемогенных илистых осадков — табачные глины. Руды, как правило, сменяются по мере углубления табачными глинами. Геологи называют такое явление «фациальными переходами, фациальной зональностью руд».
Мы, однако, отвлеклись в своем рассказе от геологической истории киммерийского века, а она позволяет предполагать постоянное колебание уровня киммерийского моря. Вначале море наступало на сушу — шла трансгрессия киммерийского моря, как говорят геологи. Затем море частично отступало (регрессия), затем опять наступало. И при любом уровне море работало. Великий труженик, оно всегда выносило на берег все более крупное, отлагало на глубине все частицы помельче.
Иными словами, рудный пласт, наблюдаемый ныне в рудных месторождениях Керченского полуострова, — это следы движения киммерийского моря. Поэтому разрез рудных пластов сложен и не всегда понятен, хотя принципиальная сторона его развития ясна — это мелководные осадки киммерийского моря, отложенные в прибрежной полосе, вероятно не глубже 10 м.
Волны могли не только перемещать частицы руды вверх и вниз по склону. Они могли перемещать эти частицы и вдоль берега в тех случаях, когда волны подходили к берегу под косым углом. Нередко получались береговые формы, в которых преобладали обломочные частицы. Возникали настоящие потоки рудных частиц, заполнявшие отдельные заливы бухт киммерийского моря. Так появились обогащенные оолитами и псевдооолитами икряные руды керченских месторождений.
Такова была сложная и противоречивая деятельность киммерийского моря у его берегов. Море созидало, разрушало и вновь созидало. Но как бы много осадков ни накопило море — это еще не порола и не руда. Первичные ржаво-бурые осадки киммерийского моря со времени их накопления резко изменялись. Из скважин геологи поднимают, например, зеленые, цвета листьев табака, плотные руды, состоящие из гидроокислов железа и силиката железа — хлорита. Отсюда и название — табачные руды.
Эти изменения — результат диагенеза. В табачных рудах встречаются еще более плотные, синевато-зеленые конкреции тяжелого карбоната железа — сидерита. Это тоже результат диагенеза.
Можно перечислить и другие изменения, происходившие с осадками. И все они — результат диагенеза. Что же такое диагенез? Современная литологическая наука определяет диагенез как комплекс изменений, обуславливающий превращение осадка в породу. Причина этих изменений в керченских рудах сводилась к постепенному уменьшению содержания кислорода в осадках. Это было вызвано окислением органических остатков — древесины, живых организмов и образованием углекислоты. Осадок израсходовал на эти цели свой запас кислорода. По мере уменьшения содержания кислорода в осадках возникала все более восстановительная среда. Разрушались соединения железа и марганца с кислородом. Уменьшалась их роль, увеличивалось значение соединений железа с кремнеземом и углекислотой. Осадки уплотнялись, цементировались, и в результате возникали оолитовые табачные руды, содержание еще не успевший преобразоваться в силикаты железа гидрогетит, содержащий карбонаты железа и марганца. Молоток геолога с трудом откалывает образец от этой плотной породы. Могучий экскаватор, как мастодонт, попавший на лед, беспомощно царапается о плотные скалы табачной руды. Но одолевает табачную руду… кислород воздуха. Оставленная на воздухе, за несколько дней, буквально на глазах, покрывается руда коркой, а затем рассыпается на более мелкие куски, становится ржаво-бурой и рыхлой.
Процесс окисления табачных руд, протекающий в геологических масштабах, создает зону окисления в Керченских месторождениях. И все Керченские месторождения одеты шапкой окисленных коричневых руд. 100—150 млн тонн весит иной раз такой головной убор! Разрыхляющие процессы изменения хлоритов табачных руд, вызывающие образование вместо хлоритов гидроокислов железа и глинистого минерала ферримонтмориллонита, резко повысили ценность коричневых руд, сделали их пригодными для обогащения наиболее дешевым способом — мокрой гравитацией. Наиболее мощны коричневые руды по периферии месторождений, наименее значительны в центральных частях залежей.
Кислород воздуха не проник бы далеко в Керченские месторожддения, если бы ему не помогла вода. Поверхностные воды капля за каплей проникали в глубь рудных залежей. Они несли не только кислород, они выносили из рудных отложений многие активные реагенты, выносили окисные соединения железа, марганца и многих других элементов. Вода помогала кислороду воздуха создать столь обширные шапки коричневых руд общим весом ни много ни мало — 600 млн. тонн.
Загрузка ...