Нехитрой в далеком прошлом была тайная снасть рудознатцев, применяемая при поисках полезных ископаемых: рудознатная лоза да притягательная стрела.
Пройдись с рудознатной лозой – веткой орешника – и она наклонится там, где есть руда.
Притягательная стрела требовала знания «наговорных» слов. Сказав их, нужно было потереть кончик стрелы сначала камнем‑магнитом, а потом камнем поисковым. После надо было, зажмурившись, снова прошептать «наговорные слова», повернуться три раза и выпустить из лука стрелу. Она должна указать, где в земле лежат самоцветы.
Людям, познавшим «тайную» силу камня, были открыты законы распределения в земле горных богатств. Эти люди – рудознатцы – умели по «тайным» приметам, основываясь на огромном жизненном опыте, находить золото, малахит, железные руды, драгоценные и поделочные камни.
Шли годы. Совершенствовались способы труда разведчиков недр. Потребовалась и регистрация всего подземного хозяйства. Для этой цели с конца XVIII столетия в различных странах, в том числе и в России, начали составлять геологические карты. Одна из первых геологических карт была составлена Дорофеем Лебедевым и Михаилом Ивановым в 1789–1794 годах по Нерчинскому горному округу.
При планомерном осмотре всех выходов горных пород стали выясняться закономерности их залегания, а главное – закономерности расположения полезных ископаемых. Здесь‑то и выявились истинные приметы кладов земли.
В XX столетии в работе геолога наметились новые пути. На помощь разведчику недр пришли достижения смежных наук и, прежде всего, физики и химии. На стыке этих двух наук с геологией родились новые направления – геофизика и геохимия со специфическими методами разведки полезных ископаемых. Некогда единая геологическая наука в настоящее время включает более ста двадцати научных дисциплин. Каждая из них имеет свои приемы и методы. По самым скромным подсчетам, таких методов сейчас свыше пятисот.
Но этого оказалось мало! Родилось еще новое направление изучения вещества – на основе данных о строении материи. Научная мысль стремится использовать все накопленные знания в области теории строения атома для того, чтобы освоить эту энергию в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в геологии.
Как найти золото?
Ученым давно было известно, что на некоторых участках под влиянием растворов, идущих из глубин, происходит переработка горных пород. Гранит, состоящий из кварца, полевого шпата и слюды, в этих условиях изменяется: полевой шпат превращается в мелкие чешуйки вторичной слюды, часть кремнезема из полевого шпата переходит в раствор. Вместе с тем в породе растут принесенные рудными растворами кристаллы пирита.
Впервые такой процесс был описан по материалам Березовского рудника и получил название березитизации, а возникшие породы названы березитами.
Березиты – одна из многих «тайных» примет золотоносных пород. При поисках золота не нужно искать самородки. Достаточно найти зоны березитизации – и путь разведчику указан.
Не только золото, но и различные руды имеют свои «тайные» приметы.
Невзрачным на вид кажется вторичный кварцит – зернистая порода из зерен кварца. Она образовалась в зоне циркуляции горячих подземных вод за счет привноса кремнезема. При образовании вторичных кварцитов кремнезем вытесняет многие другие составные части породы, замещает их. В Казахстане и на Урале удалось подметить, что вторичные кварциты предпочтительно развиваются вблизи месторождений меди. Значит, нашел вторичный кварцит – сузил круг разведки, ищи медную руду.
Хорошими приметами являются гранаты. Они бывают крупные и мелкие. Естественная окраска их также подвержена большим изменениям: они могут быть зелеными, красными, черными, бесцветными, прозрачными и мутными. Кроваво‑красный цвет имеет гранат пироп. Чешские мастера изготовляют из пиропов красивые браслеты, ожерелья, диадемы.
В восточно‑сибирской тайге пироп оказался путеводной нитью для разведчиков алмазов. Геологи искали этот чудесный камень, потому что он в больших количествах встречается вместе с алмазами.
Разнообразные непрозрачные гранаты вместе с другим минералом – пироксеном – приурочены к окраинным зонам многих магматических очагов. Гранатово‑пироксеновые породы называют скарнами. Геологи ищут скарновые зоны потому, что в них встречаются высококачественные железные и медные руды, скопления вольфрамовых и других руд. В скарновых зонах располагаются всемирно известные железорудные месторождения горы Благодати, горы Магнитной и сотни крупнейших месторождений во многих странах мира.
Почти каждое полезное ископаемое имеет свою «тайную» примету. Платину ищут там, где встречен хромит, олово – где обнаружены турмалины, топазы и мусковит (светлая слюда). «Тайные» приметы помогают разведчику недр сужать круг поисковых и разведочных работ.
С помощью этой новой «Тайной приметы» сейчас уточняются геологические карты, служащие основой для поисков полезных ископаемых.
Блуждающие полюса
Один из героев детской повести, написанной в эпоху начала воздухоплавания, поднявшись на воздушном шаре и увидев тоненькую прямую ниточку железнодорожного пути, крикнул своим спутникам: «Смотрите – под нами меридиан!» Мы все от души смеемся, читая эти строки, очень хорошо понимая, что увидеть меридианы и параллели нельзя.
А в самом ли деле нельзя? Может быть, ученые все‑таки могут увидеть меридианы и параллели, и не только современные, но и древние? Нельзя ли узнать, где был полюс полмиллиарда лет назад? Как проходила экваториальная зона во время начала формирования Уральских гор?
Уже давно люди умели использовать свойства магнитного поля Земли. Три тысячи лет назад послы государства Вьетнам не могли найти дорогу домой из Китая. Тогда им дали чудо той эпохи – «указатель юга» – компас. Мореплаватели Европы познакомились с компасом позднее – во II–III столетии нашей эры. Но тайны магнитных силовых линий современности и прошлых геологических эпох начали по‑настоящему вскрывать только сейчас, в великую Эру запуска спутников Земли и Солнца, в Эру покорения атома.
Два миллиарда лет «странствовал» Северный полюс Земли и за это время прошел вот такой большой и сложный путь.
Хранит эти тайны невзрачный на вид илистый осадок морского дна. Он оказался своеобразной библиотекой давно прошедших событий, в нем тайным шифром записаны великие преобразования природы.
Что происходит в современном илистом осадке морского дна? Микроскопические частички ила, оказывается, чрезвычайно подвижны. Особенно подвижны магнитные минералы. Все они вытягиваются своими длинными осями вдоль магнитного поля Земли, повинуясь современному распределению магнитных силовых линий. А потом ил обезвоживается, окаменевает, но ориентировка микромагнитиков остается, она сохраняется на вечные времена. Так было во все геологические эпохи.
Сейчас научились замерять направление остаточного магнетизма горных пород. Оказалось, что с помощью этого оригинального «проявителя» можно «увидеть» меридианы далеких геологических эпох, выявить палеомагнетизм Земли!
Сейчас точно установлено положение полюсов и экваториальных зон далекого прошлого Земли. Два миллиарда лет назад Северный полюс находился в Канаде, в области современных Великих озер. К началу палеозойской эры (полмиллиарда лет назад) он переместился в район Гавайских островов. Двигаясь с востока на запад, Северный полюс за последующие 200 миллионов лет подошел к берегам Японии, а потом медленно двигался вдоль восточного побережья Азии.
Блуждающие полюса! Их выявили современные ученые. Они увидели древние меридианы!
Но оказалось, что блуждают не только полюса. Палеомагнитные наблюдения, проведенные на разных континентах, никак не вязались между собой. Эту неувязку удалось устранить, возродив в какой‑то мере гипотезу Вегенера о плавающих континентах.
Лет тридцать назад немецкий ученый Вегенер предположил, что материки не стоят на одном месте, а «плавают», передвигаясь по определенным законам. Некогда, по Вегенеру, существовал на Земле единый континент «пангеа» – «все земля». Потом он раскололся, и отдельные глыбы «расплылись» на большие расстояния друг от друга, образовав современные материки: Евразию, Африку, Америку, Австралию. Если воссоединить «расплывшиеся» глыбы в единый континент, то показания палеомагнитных определений для одинаковых эпох «сбиваются» в одну точку.
Сейчас еще рано говорить, в какой форме надо возрождать гипотезу Вегенера. Ясно лишь одно – ученым удалось прочитать еще одну страницу великой Летописи Земли.
«Далевое глядельце»
Несколько лет назад, днем, на главной улице поселка Учалы на Южном Урале собралась толпа. Около тротуара сидел молодой геолог перед каким‑то странным прибором. Склонившись к земле, прильнув к небольшому стеклышку, он смотрел, как на черном фоне вспыхивали и змеились яркие изумрудно‑зеленые нити. Временами молодой человек подкручивал какие‑то винты у прибора и снова наблюдал.
Толпа молчала.
Наконец один благообразный седой старик не выдержал.
– Что видно под землей в глядельце‑то? – спросил он. – Есть ли руда?
Слегка волнуясь, геолог стал рассказывать об устройстве прибора.
– Вам кажется, что я смотрю сквозь землю? Нет, это не так. На самом деле, с помощью этого прибора мы как бы взвешиваем горные породы под нами. Прибор отличает силу тяжести всей массы горных пород, расположенных здесь, от силы тяжести пород в предыдущей точке наблюдения. Он называется гравиметром. Гравиметровая съемка позволяет установить распределение под землей тяжелых и легких масс горных пород. Сейчас мы ставим опытные работы, осваиваем гравиметр на известном месторождении медной руды.
И молодой геолог повел слушателей к карьеру, в котором на глубине сорока метров была обнажена медно‑цинковая руда.
Прибор вблизи руды показывает резкое отклонение. Точно так же изменится показание прибора, если руда не будет вскрыта. Из‑под земли будут уловлены сигналы от тяжелого рудного тела. Позднее это проверит еще и буровая геологоразведочная партия.
Более сотни методов и частных методик разработали геофизики для поисков полезных ископаемых. Они не только взвешивают залегающие в земле горные породы, но и «прослушивают» землю, улавливая колебания, возникающие при взрывах и землетрясениях; они изучают тайные приметы кладов земли на основе исследования магнитных, электрических, тепловых свойств горных пород.
Сказочные результаты дает новый прибор, сконструированный в Уральском филиале Академии наук СССР. Его можно поставить на автомашину, и прибор автоматически, на бесконечной ленте, будет отмечать степень магнитности пород. В пробный маршрут от Свердловска до Челябинска поехали с этим прибором ученые. Примерно на половине пути, у Надырова моста, прибор показал сильно магнитные руды. Действительно, незадолго перед этим буровой разведкой здесь были найдены магнитные железняки.
Чтобы найти руду под землей, геофизики нередко поднимаются в воздух. Много лет назад советский геофизик А. А. Логачев изобрел прибор для аэромагнитной съемки. Миллионы квадратных километров уже покрыты аэромагнитными наблюдениями. Туда, где установлены аномалии, идут разведчики недр с буровыми установками.
Скоростные методы геологоразведочного труда требуют и скоростного разведочного бурения. Но бурить, поднимая через каждые полтора‑два метра весь буровой снаряд, чтобы вынуть из земли керн, – чрезвычайно долго. И здесь на помощь пришла геофизика. При бурении керн не вынимают, а нацело дробят породу, и потоком воды все обломки выносятся на поверхность. После того, как пробурят такую скважину, в нее опускают особый снаряд, автоматически рассказывающий, мимо каких пород он проходит. Здесь чаще всего используют свойства различной электропроводности горных пород, но можно установить при этом бескерновом бурении характер пород и другими методами.
А как быть, если скважина не встретила руды? Если рудное тело залегает в некотором отдалении от скважины? И для этого есть «далевое глядельце» – особой конструкции магнитный прибор, который опускают в скважину. Изобретатели В. Пономарев, А. Пухарев и другие доказали, что этот прибор может обнаружить железную руду вдали от скважины. При опытных работах в окрестностях города Магнитогорска они обнаружили руду в семидесяти метрах в стороне от ствола скважины.
Так сказка превращается в быль. Так день за днем совершенствуются методы разведочного труда.
Невидимые ореолы кладов
В старинных сказаниях есть много красивых легенд, навеянных непонятными явлениями природы. К числу их относятся многочисленные рассказы о «душах грешников» и «нечистых», обитающих на болотах. Тех, кто сомневался в этих сказках, убеждал мертвенно‑синий цвет блуждающих болотных огоньков. Попытки объяснить такие тайны природы при недостаточных знаниях приводили к вере в сверхъестественные силы.
Современная наука разбила эти легенды. Анализ болотных огоньков показал, что это явление вызывается самовозгоранием одного из углеводородов – метана. Метан образуется при распаде органической массы и легче всего концентрируется на болотах. В смеси с воздухом он загорается. Огонек колеблется, а затем исчезает. Через некоторое время он вспыхивает в другом, третьем месте.
Часто в составе газа, выходящего из земли, присутствуют и другие газообразные углеводороды – этан, бутан, пропан, пентан. Если собрать эти газы и несколько изменить температуру и давление, то из пентана можно получить жидкость – легкий бензин. Оказывается, все эти углеводородные газы обязаны своим происхождением подземным резервуарам нефти.
Несколько десятилетий назад пассажиры пароходов, курсирующих по Каспию между Астраханью и Баку, любовались причудливыми огнями на возвышенном берегу одного из участков Дагестана. И до сих пор этот пункт, носит название Дагогни – Дагестанские огни. Из расщелин в горах здесь выходил газ. Пастухи поджигали его и грелись у дарового огня во время длинных холодных ночей. Уходя, огонь не гасили. Так и горели эти огни столетиями.
В Малой Азии, там, где бил из‑под земли огненный фонтан газового источника, древние греки построили храм Гефесту – богу небесного и земного огня. А гору, извергающую огонь, назвали Химерой – в честь мифического огнедышащего чудовища.
В Иране на заре развития культуры возникла секта огнепоклонников. «Добрым духам» огня, окружавшим бога Ормузда, строили алтари и храмы на местах выхода самовозгорающихся углеводородных газов.
До сих пор у нас в Баку, в Сураханах, сохранились развалины одного из таких древних храмов «вечного огня». К фронтонам храма жрецы провели трубы от газовых источников. Огромные столбы пламени, вырывавшиеся из этих труб, производили устрашающее впечатление на молящихся.
Среди темной южной ночи таинственным светом сияли неугасимые огни храма огнепоклонников в Сураханах.
Уже давно развеяны легенды огнепоклонников. В Сураханах оказалось крупнейшее месторождение нефти. В Дагестане над нефтью располагалась огромная газовая шапка. Свыше двадцати миллиардов кубометров газа было в этой шапке.
Геологи научились читать «книгу Земли». Небольшой отряд разведчиков, снабженный легким буровым агрегатом, идет по намеченному маршруту. Через равные промежутки разведчики останавливаются, бурят небольшую скважину в три‑пять метров глубиной, насосом выкачивают почвенный воздух над грунтовыми водами, собирают и «упаковывают» этот воздух. Пробы его тщательно анализируют, улавливая мельчайшие доли углеводородных газов. Чем выше процент содержания нефтяных газов, тем ближе разведчики подходят к контурам подземной залежи нефти и газа.
Ореол этих нефтяных газов, невидимый простым глазом, указывает дальнейший путь нефтянику‑разведчику.
Незамеченные сигналы
Медленный путь совершает движок самопишущей части аэрорадиометра. На ленте прибора остается странной формы кривая линия. Специалисты легко расшифровывают эту кривую и рассказывают нам, в какой части маршрута встретились урановые, ториевые, радиевые руды. Оказывается, там, где имеются скопления радиоактивных элементов, кривая линия отклоняется от среднего значения радиоактивности этого участка земли и дает резкий «пик».
Совершая обычный облет местности, группа инженеров одного из среднеазиатских геофизических трестов обнаружила странное явление: вместо привычных «пиков», движок самописца стал вычерчивать замысловатый «обратный пик», означающий резкие минимальные значения радиоактивности. Такую картину прибор отметил на всех маршрутах, проведенных в этот день. Вечером, при обработке материалов, выявился довольно большой район пониженной радиоактивности. Было много споров о том, что означает этот сигнал. Так и не придя ни к какому решению, утром инженеры приступили к выполнению новых исследований. Постепенно сгладилось неприятное чувство, оставшееся после нерешенной задачи… Новые впечатления и интенсивная интересная работа заслонили старое, неприятное…
А спустя два года нефтяники‑геологи открыли нефтяную залежь там, где инженеры‑радиометристы не сумели расшифровать сигналы, полученные при аэрорадиосъемке. Оказалось, что повсюду зоны пониженных значений радиоактивности совпадали в этом районе с контурами нефтяных залежей. Если бы своевременно были прочтены сигналы аэрорадиосъемки, то на два года раньше было бы открыто месторождение нефти!
Расшифровкой своеобразных сигналов, посылаемых полезными ископаемыми, заняты следопыты земли – геологи и геофизики. Их много, этих сигналов.
Долго не замечали исследователи Сибири сигналов, посылаемых алмазом, но потом удалось подметить, что вместе с алмазами в речных песках встречаются пиропы – кроваво‑красного цвета гранаты. Когда это было установлено, алмазоносные россыпи стали находить по этому сигналу земли.
Часто над месторождениями цинка растут своеобразные виды фиалок. Они сигнализируют следопыту – здесь цинк! Но расшифровывать эти сигналы тоже надо умеючи. Эта же фиалка вырастает и там, где в почве может быть закопано оцинкованное ведро.
Иной раз сигналы могут быть уловлены стрелкой компаса.
Группа топографов составляла в 1929 году карту в одном из районов Южного Урала. Неожиданно в одном из районов стали отказывать магнитные приборы. Стрелка компаса резко отклонялась от линии север – юг. Собравшись вечером у костра, топографы стали обсуждать причины магнитной аномалии. Все единодушно решили: наверное, на глубине есть железные руды. Решили… успокоились… и забыли…
Прошло около двадцати пяти лет. Этот сигнал земли заметил летчик М. Сургутанов. О найденной им аномалии он доложил в Уральское геологическое управление. Отряды геологов и геофизиков, посланные в этот район, подтвердили выводы летчика. Под руководством крупного инженера С. Д. Батищева‑Тарасова здесь было выявлено в четыре раза больше железных руд, чем найдено за последние двести лет на Урале.
Наградой людям, уловившим и расшифровавшим эти сигналы земли, была Ленинская премия. Государство получило новый крупнейший железорудный район. А ведь все это могло быть изучено значительно раньше, если бы топографы по‑настоящему уловили и оценили сигналы магнитной стрелки.
А сколько еще имеется в природе таких незамеченных пока сигналов Земли!