Они достаточно молодые, считают ученые. Их обновление началось по геологическим меркам сравнительно недавно
Почему-то принято считать, что наши Уральские горы достаточно древние. Когда-то нам говорили это на уроках географии. И, действительно, на поверхности Урала огромное количество древних пластов, возраст которых насчитывает миллиарды лет. Например, в Миассе возраст селянкинской толщи ученые оценивают в 1,5 миллиарда лет, а вот камням на горе Круглица в национальном парке «Таганай» порядка 2 млрд. Рекордсменом в этом смысле является гора Карандаш, расположенная к западу от хребта Таганай. Возраст ее скальных пород - 4,2 миллиарда лет. (Это при том, что возраст Земли около 4,4 миллиарда лет.) Однако нынешние Уральские горы достаточно молодые, конечно, по геологическим меркам. Активное горообразование началось в наших местах всего 5 миллионов лет назад. Так где же истина? – спросите вы. С этим вопросом мы обратились к главному научному сотруднику Института минералогии УрО РАН, доктору геолого-минералогических наук Виктору Зайцеву.
Уральские горы породило столкновение литосферных плит
– Стоит сразу сказать, что на территории Урала было два главных этапа горообразования, – пояснил Виктор Владимирович. – Первый начался в Пермском периоде около 290 миллионов лет назад. Именно в это время закрылся Уральский палеоокеан. Сначала на водной глади появились островные дуги, а потом континентальная земля.
Как рассказал Виктор Зайков, в это время начали смыкаться Восточно-Европейская и Западно-сибирская тектонические литосферные плиты. При этом последняя двигалась под Восточно-Европейскую плиту. В результате стали подниматься горные хребты. Их высота составила примерно 5-7 километров. Сформировались так называемые Кордильеры, т.е. очень высокие поднятия. Горный хребет протянулся на 3 тысячи километров с севера на юг в близком к современному расположению.
Растут на 5 сантиметров каждый год
Пермское горообразование древнего Урала закончилось примерно 250 миллионов лет назад. Время шло и от древних гор не осталось и следа. Они превратились в равнину.
– Но примерно 23 миллиона лет назад началось плавное поднятие земной коры, а пять миллионов лет назад Уральские горы стали резко расти, – рассказывает Виктор Зайков. – Такие данные приводит известный уральский ученый Виктор Пучков, сотрудник Института геологии Уфимского научного центра.
Можно говорить, что сегодня уральские горы растут со скоростью 5-6 сантиметров в год. А это, поверьте, немало. Можно сказать, что 100 лет назад Круглица, Ицыл, Ильменский хребет были на 5 метров ниже. Такие дела! Кстати, не так давно ученые нашли галечные отложения, характерные для речных русел на вершине невысокой горы Малая Чека в пойме реки Урал. А это означает только одно: наши горы поднимаются.
Правда, прогнозировать, как будет развиваться процесс горообразования, Виктор Владимирович не стал. Ведь инструментальные исследования проводились всего лишь в течение века. А это в геологии очень маленький отрезок времени, который можно сравнить с секундами в нашей обычной человеческой жизни.
О золоте и не только
Виктор Владимирович, а как образовалось золото и другие полезные ископаемые на Урале?
– В период, когда происходило закрытие палеокеана, появились месторождения медных и цинковых руд, благородных металлов. Золото тогда находилось в составе сульфидов и микропримесей. Позднее сформировались и другие «редкости», которые сегодня имеются в Уральских горах – руды тантала, ниобия и других. Затем в процессе тектонических движений и магматизма возникли гидротермальные растворы (а они имели температуру до 300 градусов) и образовались золотоносные жилы. Это месторождения Миасской золотой долины, в том числе Тыелгинские. Стоит заметить, что формирование месторождений полезных ископаемых идет и сегодня в россыпях.
Глубины неизведанного
Интересно, а что находится под нами? Как рассказал Виктор Зайков, толщина земной коры на Урале примерно 50 километров. Ниже идет мантия из тяжелых, пластичных пород. Земная кора, скорее всего, состоит из пластов, которые образовались в различные геологические эпохи: в Архее, Протерозое, Палеозое и Мезозое. И каждый из них толщиной по несколько километров. Не во всех глубинных скважинах удается пробурить такой пласт.
В Свердловской области находится сверхглубокая скважина, которую удалось пробурить до глубины 6 км. Вскрытый скважиной разрез представлен силурийскими вулканогенными и вулканогенно-осадочными образованиями (435-400 млн лет). Но вскрыть подстилающие комплексы, на что рассчитывали проектанты, так и не довелось.
Стоит ли нам ждать геологической активности
Процесс формирования гор всегда отличается сейсмической активностью и извержениями вулканов, но на Урале ничего подобного не происходит. Стоит ли ожидать опасности?
– На самом деле у нас все-таки бывают небольшие землетрясения, – поясняет Виктор Зайков, - но опасностей в ближайшее геологическое время не предвидится. Правда, существует же опасность падения метеорита. Она достаточно мала, но все-таки есть. Поэтому ничего исключать нельзя.
Владимир Мухин
"Каменный пояс Земли Русской" - так величали Уральские горы в старину.
Действительно, они как бы перепоясывают Россию, отделяя европейскую часть от азиатской. Горные цепи, протянувшиеся более чем на 2000 километров, не заканчиваются на берегу Северного Ледовитого океана. Они лишь не на долго погружаются в воду, чтобы потом "вынырнуть" - сначала на острове Вайгач. А затем на архипелаге Новая Земля. Таким образом, Урал тянется к полюсу еще на 800 километров.
"Каменный пояс" Урала сравнительно неширок: он не превышает 200 километров, местами сужаясь до 50 километров и менее. Это древние горы, возникшие несколько сотен миллионов лет назад, когда длинным неровным "швом" спаяли фрагменты земной коры. С тех пор хребты хотя и подновлялись восходящими движениями, но все же больше разрушались. Высшая точка Урала гора Народная - поднимается всего на 1895 метров. Вершины за 1000 метров - исключены даже в наиболее возвышенных частях.
Весьма разнообразные по высоте, рельефу и ландшафтам, Уральские горы принято делить на несколько частей. Самая северная, вклинившаяся в воды Северного Ледовитого океана, - хребет Пай-Хой, невысокие (300-500 метров) гряды которого частично погружены в ледниковые и морские осадки окружающих равнин.
Полярный Урал заметно выше (до 1300 метров и более). В его рельефе - следы древней ледниковой деятельности: узкие гребни с острыми вершинами (карлингами); между ними лежат широкие глубокие долины (троги), в том числе и сквозные. По одной из них Полярный Урал пересекает железная дорога, идущая до города Лабытнанги (на Оби). В Приполярном Урале, весьма схожем по облику, горы достигают максимальных высот.
На Северном Урале выделяются отдельные массивы-"камни", заметно возвышающиеся над окружающим низкогорьем, - Денежкин Камень (1492 метра), Конжаковскии Камень (1569 метров). Здесь четко выражены продольные гряды и разделяющие их понижения. Реки вынуждены долго следовать по ним, прежде чем наберутся сил вырваться из горной страны по узкому ущелью. Вершины, в отличие от полярных, - закругленные или плоские, украшенные ступенями - нагорными террасами. И вершины, и склоны покрыты развалами крупных глыб; кое-где над ними возвышаются останцы в виде усеченных пирамид (по-местному тумпы).
Ландшафты здесь во многом сродни сибирским. Вечная мерзлота сначала появляется в виде небольших пятен, но по направлению к полярному кругу распространяется все шире и шире. Вершины и склоны покрываются каменными развалами (курумами).
На севере можно встретить обитателей тундры - северных оленей в лесах водятся медведи, волки, лисицы, соболи, горностаи, рыси, а также копытные (лоси, олени и др.).
Ученым не всегда удается установить, когда в той или иной местности поселились люди. Урал - один из подобных примеров. Следы деятельности людей проживавших здесь 25-40 тысяч лет назад сохранились только в глубоких пещерах. Найдено несколько стоянок древнего человека. Северная ("Базовая") находилась в 175 километров от полярного круга.
Средний Урал к горам можно отнести с большой долей условности: в этом месте "пояса" образовался заметный провал. Осталось лишь несколько обособленных пологих сопок не выше 800 метров. Плато Предуралья, принадлежащие Русской равнине, свободно "переливаются" через главный водораздел и переходят в Зауральское плато - уже в пределах Западной Сибири.
У Южного Урала, имеющего горный облик, параллельные хребты достигают максимальной ширины. Вершины редко преодолевают тысячеметровый рубеж (высшая точка - гора Ямантау - 1640 метров); очертания их мягкие, склоны пологие.
Горы Южного Урала, в значительной мере сложенные легкорастворимыми горными породами, имеют карстовую форму рельефа - слепые долины, воронки, пещеры и провалы, образующиеся при разрушении сводов.
Природа Южного Урала резко отличается от природы Северного Урала. Летом в сухих степях кряжа Мугоджары земля прогревается до 30-40`C. Даже слабый ветер поднимает вихри пыли. Река Урал протекает у подножия гор по длинной впадине меридионального направления. Долина этой река почти безлесная, течение спокойное хотя встречаются и пороги.
В Южных степях встречаются суслики-байбаки, землеройки, змеи и ящерицы. На распаханных землях распространились грызуны (хомяки, полевые мыши).
Ландшафты Урала разнообразны, ведь цепь пересекает насколько природных зон - от тундры до степей. Высотные пояса выражены слабо; лишь самые большие вершины своей оголенностью заметно отличаются от поросших лесом подножий. Скорее можно уловить разницу между склонами. Западные, еще "европейские", - относительно теплые и влажные. На них произрастают дубы, клены и другие деревья широколиственных пород, которые на восточные склоны уже не проникают: здесь господствуют сибирские, североазиатские ландшафты.
Природа как бы подтверждает решение человека проводить по Уралу границу между частями света.
В предгорьях и горах Урала недра полны несметных богатств: медь, железо, никель, золото, алмазы, платина, драгоценные камни и самоцветы, уголь и каменная соль... Это одна из немногих на планете областей, где горный промысел зародился пять тысяч лет назад и будет существовать еще очень долго.
Геологическое и тектоническое строение Урала
Уральские горы сформировались в области герцинской складчатости. От Русской платформы они отделены Предуральским краевым прогибом, выполненным осадочными толщами Палеогена: глинами, песками, гипсами, известняками.
Древнейшие породы Урала – архейские и протерозойские кристаллические сланцы и кварциты – слагают его водороздельный хребет.
К западу от него располагаются смятые в складки осадочные и метаморфические породы палеозоя: песчаники, сланцы, известняки и мраморы.
В восточной части Урала среди палеозойских осадочных толщ широко распространены разнообразные по составу магматические породы. С этим связано исключительное богатство восточного склона Урала и Зауралья разнообразными рудными ископаемыми, драгоценными и полудрагоценными камнями.
Климат Уральских гор
Урал лежит в глубине. материка, удаленный на большое расстояние от Атлантического океана. Это определяет континентальность его климата. Климатическая неоднородность в пределах Урала связана прежде всего с его большой протяженностью с севера на юг, от берегов Баренцева и Карского морей до сухих степей Казахстана. Вследствие этого северные и южные районы Урала оказываются в неодинаковых радиационных и циркуляционных условиях и попадают в разные климатические пояса - субарктический (до полярного крута) и умеренный (остальная территория).
Пояс гор узкий, высоты хребтов относительно небольшие, поэтому свой особый горный климат на Урале не формируется. Однако меридионально вытянутые горы довольно существенно влияют на циркуляционные процессы, играя роль барьера на пути господствующего западного переноса воздушных масс. Поэтому хотя в горах и повторяются климаты соседних равнин, но в несколько измененном виде. В частности, при любом пересечении Урала в горах наблюдается климат более северных районов, чем на примыкающих равнинах предгорий, т. е. климатические зоны в горах, смещены к югу по сравнению с соседними равнинами. Таким образом, в пределах Уральской горной страны изменение климатических условий подчинено закону широтной зональности и лишь несколько осложнено высотной поясностью. Здесь наблюдается смена климата от тундрового до степного.
Являясь препятствием на пути движения воздушных масс с запада на восток, Урал служит примером физико-географической страны, где достаточно ярко проявляется воздействие орографии на климат. Это воздействие прежде всего проявляется в лучшем увлажнении западного склона, который первый встречает циклоны, и Предуралья. При всех пересечениях Урала количество осадков на западных склонах на 150 - 200 мм больше, чем на восточных.
Наибольшее количество осадков (свыше 1000 мм) выпадает на западных склонах Полярного, Приполярного и частично Северного Урала. Это обусловлено как высотой гор, так и их положением на основных путях атлантических циклонов. Южнее количество осадков постепенно убывает до 600 - 700 мм, вновь возрастая до 850 мм в наиболее высоко поднятой части Южного Урала. В южной и юго-восточной частях Урала, а также на крайнем севере годовая сумма осадков составляет менее 500 - 450 мм. Максимум осадков приходится на теплый период.
Зимой на Урале устанавливается снежный покров. Его мощность в Предуралье составляет 70 - 90 см. В горах мощность снега возрастает с высотой, достигая на западных склонах Приполярного и Северного Урала 1,5 - 2 м. Особенно обильны снега в верхней части лесного пояса. В Зауралье снега значительно меньше. В южной части Зауралья его мощность не превышает 30 - 40 см.
В целом в пределах Уральской горной страны климат изменяется от сурового и холодного на севере до континентального и достаточно сухого на юге. Наблюдаются заметные различия в климате горных районов, западных и восточных предгорий. Климат Предуралья и западных склонов rop по ряду признаков близок к климату восточных районов Русской равнины, а климат восточных склонов гop и Зауралья - к континентальному климату Западной Сибири.
Пересеченный рельеф гор обусловливает значительное разнообразие их местных климатов. Здесь происходит изменение температур с высотой, хотя и не столь значительное, как на Кавказе. В летнее время температуры понижаются. Например, в предгорьях Приполярного Урала средняя температура июля составляет 12 С, а на высотах 1600 - 1800 м - всего лишь 3 - 4"С. Зимой в межгорных котловинах застаивается холодный воздух и наблюдаются температурные инверсии. Как следствие, степень континентальности климата в котловинах значительно выше, чем на горных хребтах. Поэтому горы неодинаковой высоты, склоны различной ветровой и солярной экспозиции, горные хребты и межгорные котловины отличаются друг от друга своими климатическими особенностями.
Климатические особенности и орографические условия способствуют развитию на Полярном и Приполярном Урале, между 68 и 64 С с.ш., малых форм современного оледенения. Здесь насчитывается 143 ледника, а их общая площадь составляет чуть более 28 км 2 , что свидетельствует об очень малых размерах ледников. Недаром, говоря о современном оледенении Урала, употребляют обычно слово "леднички". Основными их типами являются паровые (2/3 общего числа) и прислоненные (присклоновые). Есть кирово- висячие и кирово- долинные. Самыми крупными из них являются ледники ИГАНа (площадь 1,25 км 2 , длина 1,8 км) и МГУ (площадь 1,16 км 2 , длина 2,2 км).
Район распространения современного оледенения - это наиболее высокая часть Урала с широким развитием древних ледниковых каров и цирков, с наличием троговых долин и пикообразных вершин. Относительные высоты достигают 800 - 1000 м. Альпийский тип рельефа наиболее характерен для хребтов, лежащих к западу от водораздельного, но кары и цирки расположены, в основном, на восточных склонах этих хребтов. На этих же хребтах выпадает и наибольшее количество осадков, но за счет метелевого переноса и лавинного снега, поступающего с крутых склонов, снег скапливается в отрицательных формах подветренных склонов, обеспечивая питанием современные леднички, которые существуют благодаря этому на высотах 800 - 1200 м, т. е. ниже климатической границы.
Водные ресурсы
Реки Урала принадлежат к бассейнам Печоры, Волги, Урала и Оби, т. е. соответственно Баренцева, Каспийского и Карского морей. Величина речного стока на Урале значительно больше, чем на прилегающих Русской и Западно-Сибирской равнинах. Горный рельеф, увеличение осадков, снижение температуры в горах благоприятствуют увеличению стока, поэтому большинство рек и речек Урала рождаются в горах и стекают по их склонам к западу и востоку, на равнины Предуралья и Зауралья. На севере горы являются водоразделом между речными системами Печоры и Оби, южнее - между бассейнами Тобола, принадлежащего также к системе Оби и Камы - крупнейшего притока Волги. Крайний юг территории относится к бассейну реки Урал, а водораздел смещается на равнины Зауралья.
В питании рек принимают участие снеговые (до 70% расхода), дождевые (20 - 30%) и подземные воды (обычно не более 20%). Значительно возрастает (до 40%) участие подземных вод в питании рек в карстовых районах. Важной особенностью большинства рек Урала является сравнительно небольшая изменчивость стока от года к году. Отношение стока наиболее многоводного года к стоку самого маловодного обычно колеблется от 1,5 до 3.
В связи с очень большим водопотреблением промышленного Урала и сбросом сточных вод, многие реки страдают от загрязнения отходами промышленного производства, поэтому вопросы водообеспечения, охраны и очистки вод здесь особенно актуальны.
Озера на Урале распространены очень неравномерно. Наибольшее их количество сосредоточено в восточных предгорьях Среднего и Южного Урала, где преобладают тектонические озера, в горах Приполярного и Полярного Урала, где многочисленны каровые озера. На Зауральском плато распространены суффозионно- просадочные озера, а в Предуралье встречаются карстовые. Всего на Урале насчитывается более 6000 озер, каждое площадью более 1 ra, их общая площадь - свыше 2000 км 2 . Преобладают озера небольшие, крупных озер сравнительно мало. Лишь некоторые озера восточных предгорий имеют площадь, измеряемую десятками квадратных километров: Аргази (101 км 2), Увильды (71 км 2), Иртяш (70 км 2), Тургояк (27 км 2) и др. Всего в бассейне реки Исеть сосредоточено более 60 крупных озер общей площадью около 800 км 2 . Все крупные озера имеют тектоническое происхождение.
Самые обширные по водному зеркалу озера - Увильды, Иртяш.
Самые глубокие - Увильды, Кисегач, Тургояк.
Самые емкие - Увильды и Тургояк.
Самая чистая вода в озерах Тургояк, Зюраткуль, Увильды (белый диск виден на глубине 19,5 м).
Кроме естественных водоемов, на Урале находится несколько тысяч прудов-водохранилищ, в том числе более 200 заводских прудов, часть из которых сохранилась еще с петровских времен.
Велико значение водных ресурсов рек и озер Урала прежде всего как источника промышленного и бытового водоснабжения многочисленных городов. Очень много воды потребляет уральская промышленность, особенно металлургическая и химическая, поэтому, несмотря на, казалось бы, достаточное количество воды, на Урале ее не хватает. Особенно острый дефицит воды наблюдается в восточных предгорьях Среднего и Южного Урала, где водность рек, стекающих с гор, невелика.
Большая часть рек Урала пригодна для лесосплава, но очень немногие используются для судоходства. Частично судоходны Белая, Уфа, Вишера, Тобол, а в высокую воду - Тавда с Сосьвой и Лозьвой и Тура. Уральские реки представляют интерес в качестве источника гидроэнергии для строительства небольших ГЭС на горных реках, но используются пока мало. Реки и озера - прекрасные места отдыха.
Полезные ископаемые Уральских гор
Среди природных ресурсов Урала видная роль принадлежит, безусловно, богатствам его недр. Важнейшее значение среди полезных ископаемых имеют месторождения рудного сырья, однако многие из них открыты давно и длительно эксплуатируются, поэтому в значительной мере истощены.
Именно здесь еще в XVIII в. возникла русская металлургия.
Уральские руды часто комплексные. В железных рудах встречаются примеси титана, никеля, хрома, ванадия; в медных - цинка, золота, серебра. Большинство рудных месторождений находится на восточном склоне и в Зауралье, где изобилуют магматические породы.
Урал - это прежде всего обширные железорудная и медная провинции. Здесь известно более сотни месторождений: железорудных (гор Высокой, Благодати, Магнитной; Бакальское, Зигазинское, Авзянское, Алапаевское идр.) и титано-магнетитовых (Кусинское, Первоуральское, Качканарское). Многочисленны месторождения медно-колчеданных и медно-цинковых руд (Карабашское, Сибайское, Гайское, Учалинское, Блява и др.). Из других цветных и редких металлов здесь имеются крупные месторождения хрома (Сарановское, Кемпирсайское), никеля и кобальта (Верхнеуфалейское, Орско-Халиловские), бокситов (группа месторождений "Красная Шапочка"), Полуночное месторождение марганцевых руд и др.
Здесь весьма многочисленны россыпные и коренные месторождения драгоценных металлов: золота (Березовское, Невьянское, Кочкарское и др.), платины (Нижнетагильское, Сысертское, Заозерное и др.), серебра. Месторождения золота на Урале разрабатываются еще с XVIII в.
Из нерудных ископаемых Урала выделяются месторождения калийных, магниевых и поваренной солей (Верхнекамское, Соликамское, Соль-Илецкое), углей (Воркутинский, Кизеловский, Челябинский, Южно-Уральский бассейны), нефти (Ишимбайское). Известны здесь также месторождения асбеста, талька, магнезита, россыпи алмазов. В прогибе у западного склона Уральских гор сосредоточены полезные ископаемые осадочного происхождения - нефть (Башкортостан, Пермская область), природный газ (Оренбургская область).
Добыча полезных ископаемых сопровождается раздроблением пород и загрязнением атмосферы. Извлеченные из глубин породы, попадая в зону окисления, вступают в различные химические реакции с атмосферным воздухом и водой. Продукты химических реакций поступают в атмосферу и в водоемы, загрязняя их. Свою лепту в загрязнение атмосферного воздуха и водоемов вносят черная и цветная металлургия, химическая промышленность и другие производства, поэтому состояние окружающей среды в промышленных районах Урала вызывает опасение. Урал - несомненный "лидер" среди регионов России по загрязнению окружающей среды.
Драгоценные камни
Термин "драгоценные камни" может использоваться чрезвычайно широко, но специалисты предпочитают четкую классификацию. Наука о драгоценных камнях делит их на два типа: органического и неорганического происхождения.
Органические: камни созданы животными или растениями, например, янтарь представляет собой окаменевшую древесную смолу, а жемчуг созревает в раковинах моллюсков. В качестве примеров также можно привести коралл, гагат и панцирь черепахи. Кости и зубы земных и морских животных обрабатывались и использовались в качестве материала для изготовления брошей, ожерелий и статуэток.
Неорганические: прочные минералы естественного происхождения с постоянной химической структурой. Большинство драгоценных камней являются неорганическими, но из тысяч минералов, извлекаемых из недр нашей планеты, лишь около двадцати удостоены высокого звания "драгоценный камень" - за их редкость, красоту, долговечность и прочность.
Большинство драгоценных камней встречается в природе в виде кристаллов или их обломков. Чтобы поближе познакомиться с кристаллами, достаточно насыпать на лист бумаги немного соли или сахара и посмотреть на них в лупу. Каждая крупинка соли будет иметь вид маленького кубика, а крупинка сахара - вид миниатюрной таблички с острыми краями. Если кристаллы совершенны, все их грани плоские и сверкают отраженным светом. Это типичные кристаллические формы указанных веществ, причем соль действительно является минералом, а сахар относится к веществам растительного происхождения.
Грани кристаллов образуют практически все минералы, если в природе они имели возможность расти в благоприятных условиях, и во многих случаях, приобретая драгоценные камни в виде сырья, вы можете увидеть эти грани частично или полностью. Грани кристаллов не случайная игра природы. Они появляются лишь тогда, когда внутреннее расположение атомов имеет определенный порядок, и дают большую информацию о геометрии этого расположения.
Различия в порядке расположения атомов внутри кристаллов обусловливают многие различия в их свойствах, в том числе таких, как цвет, твердость, легкость расщепления и другие, которые любитель должен принимать во внимание при обработке камней.
Согласно классификации А. Е. Ферсмана и М. Бауэра, группы драгоценных камней подразделяются на порядки или классы (I, II, III) в зависимости от относительной ценности объединяемых в них камней.
Драгоценные камни I порядка: алмаз, сапфир, рубин, изумруд, александрит, хризоберилл, благородная шпинель, эвклаз. К ним же относят жемчуг - драгоценный камень органического происхождения. Высоко ценятся чистые, прозрачные, ровного густого тона камни. Плохо окрашенные, мутные, с трещинами и др. недостатками камни этого порядка могут цениться ниже драгоценных камней II порядка.
Драгоценные камни II порядка: топаз, берилл (аквамарин, воробьевит, гелиодор), розовый турмалин (рубеллит), фенакит, демантоид (уральский хризолит), аметист, альмандин, пироп, уваровит, хромдиопсид, циркон (гиацинт, жёлтый и зелёный циркон), благородный опал. При исключительной красоте тона, прозрачности и величине перечисленные камни иногда ценятся наряду с драгоценными камнями I порядка.
Драгоценные камни III порядка: бирюза, турмалины зелёные и полихромные, кордиерит, сподумен (кунцит), диоптаз, эпидот, горный хрусталь, дымчатый кварц (раухтопаз), светлый аметист, сердолик, гелиотроп, хризопраз, полуопал, агат, полевые шпаты (солнечный камень, лунный камень), содалит, пренит, андалузит, диопсид, гематит (кровавик), пирит, рутил, янтарь, гагат. Только редкие виды и экземпляры имеют высокую стоимость. Многие из них по применению и ценности являются так называемыми полудрагоценными.
Урал издавна поражал исследователей обилием минералов и главным своим богатством - полезными ископаемыми. Чего только нет в подземных кладовых Урала! Необыкновенной величины шестигранные кристаллы горного хрустала, изумительные аметисты, рубины, сапфиры, топазы, чудесные яшмы, красный турмалин, краса и гордость Урала - зеленый изумруд, который ценится в несколько раз дороже золота.
Самым "минеральным" местом в области являются Ильмены, где обнаружено более 260 минералов и 70 горных пород. Около 20 минералов открыты здесь впервые в мире. Ильменские горы - настоящий минералогический музей. Здесь встречаются такие драгоценные камни как: сапфир, рубин, алмаз и т.д., полудрагоценные камни: амазонит, гиацинт, аметист, опал, топаз, гранит, малахит, корунд, яшма, солнечный, лунный и арабский камень, горный хрусталь и т.д.
Горный хрусталь, бесцветная, прозрачная, обычно химически чистая, почти без примесей разновидность низкотемпературной модификации кварца - SiO2, кристаллизующаяся в тригональной системе с твёрдостью 7 и плотностью 2,65 г/см 3 . Само слово "хрусталь" происходит от греческого слова "крюсталлосс", что означает "лед". Ученые античности, начиная с Аристотеля и включая знаменитого Плиния, были убеждены, что "ярой альпийской зимой лед превращается в камень. Солнце не в силах потом камень такой растопить…". И не только внешний облик, но и способность всегда оставаться прохладным способствовали тому, что это мнение продержалось в науке вплоть до конца 18 века, когда физик Роберт Бойль доказал, что лед и хрусталь – вещества совсем различные, измерив удельный вес обоих. Внутреннее строение ГОРНОГО ХРУСТАЛЯ часто усложнено двойниковыми срастаниями, значительно ухудшающими его пьезоэлектрическую однородность. Крупные чистые монокристаллы встречаются редко, преимущественно в пустотах и трещинах метаморфических сланцев, в пустотах гидротермальных жил различного типа, а также в камерных пегматитах. Однородные прозрачные монокристаллы - ценнейшее техническое сырьё для оптических приборов (призмы спектрографов, линзы для ультрафиолетовой оптики и др.) и пьезоэлектрических изделий в электро и радиотехнике.
Горный хрусталь применяется также для изготовления кварцевого стекла (сырьё низших сортов), в художественном камнерезном искусстве и для ювелирных изделий. Месторождения горного хрустала в России сосредоточены главным образом на Урале. Название изумруда происходит от греческого smaragdos или зеленый камень. В древней Руси известен под названием смарагд. Изумруд занимает привилегированное место среди драгоценных камней, известен он с древних времен и использовался как в качестве украшения, так и при отправлении религиозных обрядов.
Изумруд является разновидностью берилла - силиката алюминия и бериллия. Кристаллы изумруда принадлежат к гексагональной сингонии. Своим зеленым цветом изумруд обязан ионам хрома, заместившим в кристаллической решетке часть ионов алюминия. Этот драгоценный камень редко встречается в виде безупречных кристаллов, как правило, кристаллы изумруда бывают сильно повреждены. Известен и ценится с древности, используется для вставок в самые дорогие украшения, обычно обрабатывается ступенчатой огранкой, одну из разновидностей которой называют изумрудной.
Известно довольно много очень крупных изумрудов, получивших индивидуальные названия и сохранившихся в первозданном виде, хотя самый крупный из известных массой 28200 г, или 141000 карат, найденный в Бразилии в 1974 году, как и найденный в ЮАР массой 4800 г" или 24000 карат, были распилены и огранены для вставок в ювелирные украшения.
В древние времена изумруды добывались, преимущественно, в Египте, на копях Клеопатры. Драгоценные камни из этого рудника оседали в сокровищницах богатейших правителей древнего мира. Считается, что изумруды обожала царица Савская. Существует также легенда, что император Нерон через изумрудные линзы наблюдал за битвами гладиаторов.
Изумруды значительно лучшего качества, чем камни из Египта, были найдены в темных слюдяных сланцах вместе с другими минералами бериллия - хризобериллом и фенакитом на восточном склоне Уральских гор близ реки Токовая, приблизительно в 80 км к востоку от Екатеринбурга. Месторождение случайно нашел крестьянин в 1830 г., заметив несколько зеленых камней среди корней поваленного дерева. Изумруд - один из камней, связанных с Высшим духом. Считается, что он приносит счастье только чистому, но безграмотному человеку. Древние арабы верили, что человек, который носит изумруд, не видит страшных сновидений. Кроме того, камень укрепляет сердце, устраняет беды, благоприятно воздействующим на зрение, предохраняет от припадков и злых духов.
В древности изумруд считали могущественным талисманом матерей и мореплавателей. Если камень долго разглядывать, то в нем, как в зеркале, можно увидеть все тайное и обнаружить будущее. Этому камню приписывают связь с подсознанием, способность превращать сны в явь, проникать в тайные мысли, он использовался, как средство от укусов ядовитых змей. Его называли "камнем таинственной Исиды" - богини жизни и здоровья, покровительницы плодородия и материнства. Он выступал символом красоты природы. Особые охраняющие свойства изумруда – активная борьба со лживостью и неверностью своего владельца. Если же камень не может противостоять дурным качествам, он может расколоться.
Алмаз - минерал, самородный элемент, встречается в виде восьми и двенадцатигранных кристаллов (нередко с закругленными гранями) и их частей. Алмаз встречается не только в виде кристаллов, он образует сростки и агрегаты, среди которых различают: борт - мелкозернистые сростки, баллас - шарообразные агрегаты, карбонадо - очень тонкозернистые черные агрегаты. Название алмаза происходит от греческого "адамас" или неодолимый, несокрушимый. Необыкновенные свойства этого камня породили массу легенд. Способность приносить удачу - лишь одно из бесчисленных свойств, приписываемых алмазу. Алмаз всегда считался камнем победителей, он был талисманом Юлия Цезаря, Людовика IV и Наполеона. Впервые алмазы попали в Европу в 5-6 веках до н.э. При этом свою популярность как драгоценный камень алмаз получил сравнительно недавно, лишь пятьсот с половиной лет назад, когда люди научились гранить его. Первым подобием бриллианта обладал Карл Смелый, просто обожавший алмазы.
Сегодня классическая бриллиантовая огранка имеет 57 граней, и обеспечивает знаменитую "игру" бриллианта. Обычно бесцветен или окрашен в бледные оттенки желтого, бурого, серого, зеленого, розового цвета, крайне редко черный. Ярко окрашенные прозрачные кристаллы считаются уникальными, получают индивидуальные названия и описываются очень детально. Алмаз сходен со многими бесцветными минералами - кварцем, топазом, цирконом, которые часто используются в качестве его имитаций. Отличается твердостью - это самый твердый из природных материалов (по шкале Мооса), оптическими свойствами, прозрачностью для рентгеновских лучей, светимостью в рентгеновских, катодных, ультрафиолетовых лучах.
Свое название рубин получил от латинского rubeus или красный. Древние русские названия камня – яхонт и карбункул. Окраска рубинов варьирует от глубокого розового цвета до густо красного с фиолетовым оттенком. Наиболее высоко среди рубинов ценятся камни цвета "голубиной крови".
Рубин представляет собой прозрачную разновидность минерала корунда, оксида алюминия. Цвет рубина красный, ярко-красный, темно-красный или фиолетово-красный. Твердость рубина 9, блеск стеклянный.
Первые сведения об этих прекрасных камнях относятся к IV веку до нашей эры и встречаются в индийских и бирманских летописях. В Римской империи рубин был чрезвычайно почитаем, и ценился гораздо выше алмаза. В разные века ценителями рубинов становились Клеопатра, Мессалина и Мария Стюарт, а рубиновые коллекции кардинала Ришелье и Марии Медичи, в свое время славились на всю Европу.
Рубин рекомендуется при параличе, заболеваниях анемии, воспалениях, переломах и болях в суставах и костных тканях, астме, слабости сердечной деятельности, ревмокардите, воспалении околосердечной сумки, воспалении среднего уха, при хронических депрессия, бессоннице, артритах, болезнях позвоночника, хроническом воспалении миндалин, ревматизме. Рубин снижает кровяное давление и способствует излечению псориаза. Помогает при истощения нервной системы, снимает ночные страхи, помогает при эпилепсии. Оказывает тонизирующее действие.
Растительный и животный мир Урала
Растительный и животный мир Урала разнообразен, но имеет много общего с животным миром соседних равнин. Однако горный рельеф увеличивает это разнообразие, вызывая на Урале появление высотных поясов и создавая различия между восточным и западным склонами.
Большое влияние на растительность Урала оказало оледенение. До оледенения на Урале произрастала более теплолюбивая флора: дуб, бук, граб, лещина. Остатки этой флоры сохранились лишь на западном склоне Южного Урала. С продвижением на юг высотная поясность Урала усложняется. Постепенно границы поясов поднимаются все выше по склонам, а в нижней их части при переходе в более южную зону появляется новый пояс.
Южнее полярного круга в лесах преобладает лиственница. По мере движения на юг она постепенно поднимается по склонам гор, образуя верхнюю границу лесного пояса. К лиственнице присоединяются ель, кедр, береза. У горы Народной в лесах встречается сосна и пихта. Эти леса расположены в основном на подзолистых почвах. В травянистом покрове этих лесов очень много черники.
Фауна уральской тайги гораздо богаче фауны тундры. Здесь живут лось, росомаха, соболь, белка, бурундук, колонок, летяга, бурый медведь, северный олень, горностай, ласка. По речным долинам встречаются выдра и бобр. На Урале расселены новые ценные животные. В Ильменском заповеднике удачно была проведена акклиматизация пятнистого оленя, расселены также ондатра, бобр, марал, выхухоль, енотовидная собака, американская норка, баргузинский соболь.
На Урале по различию в высотах, климатическим условиям, выделяют несколько частей:
Полярный Урал.
Горная тундра представляет собой суровую картину каменных россыпей – курумов, скал и останцев. Растения не создают сплошного покрова. На тундрово-глеевых почвах растут лишайники, многолетние травы, стелющиеся кустарники. Животный мир представлен песцом, леммингом, белой совой. Северный олень, заяц беляк, белая куропатка, волк, горностай, ласка обитают и в тундре, и в лесной зоне.
Приполярный Урал отличается наибольшими высотами хребтов. Следы древнего оледенения тут видны более отчетливо, чем на Полярном Урале. На гребнях гор – каменные моря и горная тундра, которая ниже по склонам сменяется горной тайгой. Южная граница Приполярного Урала совпадает с 64 0 с.ш. На западном склоне Приполярного Урала и прилегающих районов Северного Урала образован природный национальный парк.
Северный Урал не имеет современных ледников; на нем преобладают средневысотные горы, склоны гор покрыты тайгой.
Средний Урал представлен темнохвойной тайгой, которую на юге сменяют смешанные леса, на юго-западе - массивы липы. Средний Урал – царство горной тайги. Он покрыт темнохвойными елово-пихтовыми лесами. Ниже 500 – 300 м их сменяют лиственница и сосна, в подлеске которых растут рябина, черемуха, калина, бузина, жимолость.
Южный Урал наиболее разнообразен по природным условиям. Здесь проходит граница двух природных зон – лесной и степной. Более представлена высотная поясность – от степей до гольцовых тундр.
Природные уникомы Урала
1. Ильменский хребет. Наибольшая высота 748метров, он уникален богатством своих недр. Среди почти 200 находимых здесь различных минералов есть редкие и редчайшие, не обнаруженные больше нигде в мире. Для их охраны еще в 1920 г. здесь был создан минералогический заповедник. С 1935г. этот заповедник стал комплексным, теперь в Ильменском заповеднике охраняется вся природа.
2. Кунгурская ледяная пещера – великолепное творение природы. Это одна из самых больших пещер нашей страна. Расположена она на окраине небольшого промышленного города Кунгур, на правом берегу реки Сылвы, в недрах каменной громады – Ледяной горы. Пещера имеет четыре яруса ходов. Она образовалась в толще горных пород в результате деятельности подземных вод, растворивших и вынесших гипсы и ангидриты. Общая длина всех обследованных 58 гротов и переходов между ними превышает 5 км.
Экологические проблемы:
1) По загрязнению окружающей среды Урал лидирует (48% - выбросов ртути, 40% - соединения хлора).
2) Из 37 городов-загрязнителей России 11 находятся на Урале.
3) Вокруг 20 городов образовались техногенные пустыни.
4) 1/3 рек лишены биологической жизни.
5) Ежегодно извлекается 1 млрд. тонн пород, из которых 80% идет в отвал.
6) Особая опасность – радиационные загрязнения (Челябинск-65 – производство плутония).
В круглом зале Президиума Академии наук СССР стояла настороженная тишина. Председатель новорожденного академического Уральского научного центра академик Сергей Васильевич Вонсовский представлял науку своего края: целая дивизия исследователей — 30 тысяч человек, из них более двух десятков членов академии, 500 докторов и 5 тысяч кандидатов наук. Правительство поступило дальновидно. Хватит научному Уралу ходить в «сыновьях», или, говоря на латыни, быть филиалом. Теперь он сам стал центром, объединяющим сорок вузов и 227 (двести двадцать семь!) исследовательских учреждений. Словом, большому кораблю — большое плавание.
Но вот о том, куда же плыть кораблю, мнения в зале разделились. «Только прикладные работы, поиски полезных ископаемых, — говорили одни, — ведь уральские недра уже не обеспечивают уральскую индустрию». — «Нет, — возражали оппоненты, — поиски нельзя вести вслепую. Нужны фундаментальные исследования, которые восстановят историю формирования Уральских гор». — «Но Урал изучен едва ли не лучше, чем любой другой район земного шара. Все главные геологические теории опробовались на уральском оселке...»
— Так что, все еще впадает в Каспий проклятая Волга? — мой однокурсник по МГУ, ныне доцент, поманил меня в коридор. — Спрячь блокнот. Этот спор, да будет тебе известно, лишен смысла: Уральских гор все равно нет.
Не дав опомниться, доцент потянул меня к карте.
— Разумеется, — продолжал он, — любой студент у меня на экзамене может сказать, что Урал — это горная страна, протянувшаяся от Карского моря до Мугоджар, которая разделяет Русскую равнину и Западно-Сибирскую низменность, — я буду вынужден поставить ему пятерку. Такова традиция, хотя все же нехорошо обманывать младенцев... Ты, брат мой по МГУ, должен знать правду. Посмотрим на север; одни продолжают Уральский хребет на Новой Земле, другие поворачивают его к Таймыру, третьи топят в Карском море. А что на юге? Мугоджары вовсе не южная оконечность Урала, горы продолжаются, но никто не знает куда — то ли они тянутся до Тянь-Шаня, то ли обрываются на Мангышлаке. С западными и восточными границами тоже история...
— Но Уральский хребет все-таки существует!
— Гм... Светило геологии прошлого века Импей Мурчисон утверждал, что горы Урала имеют западный и восточный склоны. Сотни исследователей повторяют это уже много лет, хотя отлично знают, что, например, в Свердловске никакого водораздела нет. Река Чусовая спокойно течет через осевую линию с восточного «склона» на западный, нарушая все «научные положения» Мурчисона и его последователей... Вот так-то. А уж если рассматривать Урал как геологическое понятие, то вообще неясно, тянется ли он с севера на юг или с востока на запад и есть ли этот хребет в природе.
— Ну, знаешь!
— А ты поезжай в Свердловск и сам все увидишь. В геологии сейчас революция, и эпицентр ее на Урале. Там теперь такое творится... Оттуда видней и будущее Уральского центра, и будущее самой геологии, и будущее самой что ни на есть будничной практики.
В Свердловске спорят об океанах
Свердловск один из самых «сухопутных» городов планеты. И не только потому, что по реке Исети не доплыть ни до какого моря: она многократно перегорожена плотинами еще в пределах города. Сюда не достигает даже дыхание Нептуна. Тихий океан слишком далеко, атлантический ветер обессилевает еще задолго до Урала. Чувствуется близость Ледовитого, но это уже скорее не водный бассейн, а ледяная страна. В общем, где море, а где Свердловск...
И все-таки самым большим событием молодого научного центра летом 1971 года была как раз дискуссия об океане. Один уважаемый московский академик только что вернулся из плавания на «Витязе». Он привез с собой образцы таинственной мантии Земли.
Ученые занимали места в просторном зале: маститые ближе к трибуне, молодые сзади.
— Готовятся к дискуссии, как к битве. Даже места занимают, как боевые позиции — «мобилисты» слева, «фиксисты» — справа, — шепнул знакомый мне молодой свердловский геолог.
— А где тогда нужно садиться докладчику?
— Слева. Справа он уже сидел. Понимаешь ли, очень долго геология была наукой не о всей земле, а только о суше. Недавно были сделаны крупные открытия в океане. Пришлось пересмотреть старые концепции, выдвинуть новые гипотезы. «Мобилизм» возродился, но уже на новой основе.
— А ты-то сам за кого? Какая гипотеза тебе ближе?
Вместо ответа геолог подвел меня к стенгазете «Земля». Отчеркнутая красным карандашом, там красовалась надпись: «Гипотеза — попытка перевернуть проблему с головы на ноги, не установив заранее, где у нее «ноги», а где «голова». Повесив свою стенгазету рядом с объявлением о лекции, молодые геофизики, видимо, стремились придать дискуссии нечто от КВНа. «Каждая низменность норовит стать возвышенностью, и это настоящее стихийное бедствие». Пожалуй, это не только о земной поверхности... А вот, похоже, шпилька кое-кому из маститых: «Мало быть Магелланом. Нужно, чтобы где-то был открытый тобой Магелланов пролив».
— Присмотрись, рядом с тобой главный оппонент сегодняшнего докладчика...
Оппонент пробежал глазами афоризм: «Чтобы быть полезным, не обязательно быть ископаемым». Задумался. Затем еще один: «Всем силам на земле противостоит одна-единственная — сила инерции».
— Что ж, без сопротивления нет и движения вперед, — улыбнулся он моему собеседнику.
Кому как, а мне этот настрой молодого центра понравился.
Человеку, впервые попавшему на научный диспут, порой бывает не по себе. Он часто даже не может понять, о чем же идет речь и где тут, собственно, спор. Идут доклады, задаются вопросы, и вроде бы нет никакого кипения страстей, и «драмы идей» тоже не заметно. Но это только на взгляд непосвященного...
Чего прежде всего ждут люди, спешащие на диспут? Конечно, фактов. Но сами по себе новые данные, как ни странно, мало что решают. Факты как кирпичи, из которых можно построить и хижину и дворец. И вот дискуссии стремительно ускоряют темп укладки фактов. В этом их великий смысл: во всестороннем, критическом рассмотрении как самих фактов, так и укладки их в здание новых гипотез и теорий.
Урал, как всем известно, шкатулка с драгоценностями. Рассказывают, что один профессор, спрашивая на экзамене, где есть месторождения такого-то полезного ископаемого, тут же добавлял: «Кроме Урала, конечно...»
Урал долгое время был становым хребтом нашей индустрии, да и сейчас его значение огромно. Источник этой мощи Урала — его недра. Но их богатства уже не соответствуют потребностям порой даже самого Урала. Неужели оскудела сокровищница? Нет, тут скорей другое. Открыто то, что сравнительно легко было открыть, а то, что потрудней, плохо дается. Во многом потому, что до сих пор толком не поняты законы образования и размещения руд в глубинах земли, и на Урале в частности.
А как их можно понять, если спорят, каким образом возник сам Урал?
Раньше, по крайней мере, «все было ясно»: Урал возник на том месте, где он находится по сей день, — посредине Евразии при смятии складок земной коры. И вот теперь этот важнейший как для теории, так и для практики факт поставлен под сомнение...
То была точка зрения фиксистов — Урал находится там, где он возник. Но если еще недавно гипотеза мобилизма — движения континентов — считалась своего рода «геологической экзотикой», то в последние годы изучение океанического дна дало веские аргументы в ее пользу (См. «Вокруг света» № 10 за 1971 год.) . И прошлое Урала оказалось в центре такой полемики, какой в геологии давно не было.
Напомню, что, по мнению мобилистов, многие сотни миллионов лет назад на Земле был один континент Пангея и один океан Тетис. Затем Пангея раскололась на Лавразию и Гондвану, а те, в свою очередь, дали начало современным континентам. «Обломки» Пангеи дрейфовали по поверхности мантии, подобно льдинам, и Урал обязан своим рождением столкновению двух таких «обломков»: субконтинентов Сибири и России.
Как я уже говорил, на летнюю дискуссию в Свердловске московские гости привезли с собой добытые со дна океана образцы мантии Земли. Черные, чем-то напоминающие лунные породы камни пошли по рукам. Надо было видеть, как их рассматривали!
Рассматривали и сравнивали с теми породами Урала, которые тоже, не исключено, являются породами мантии.
Но ведь мантия нигде не выходит на поверхность Земли! Ни одна самая глубокая скважина не достигла ее поверхности! Мантия скрыта пока непроницаемой толщей земной коры! Откуда же взялись океанические образцы мантии и каким образом на Урале очутились породы той же мантии? Вообще, почему такое внимание к мантии и при чем здесь океан?
Проблема мирового дунита
В жизни великого химика Д. И. Менделеева был такой случай: он смог разгадать один тщательно охраняемый секрет производства, анализируя, какие грузы поступают на завод.
«Завод», где «производятся» месторождения полезных ископаемых, пока недоступен взгляду человека, — как правило, процессы шли и идут в глубинах земной коры и в еще большей мере, видимо, в мантии.
— Понимаете, мантию не видел никто, — суммирую я то, что рассказали мне уральские геологи. — Поэтому трудно сказать, что мы ищем. Самую древнюю породу? Пожалуй, Субстрат, из которого рождается большинство полезных ископаемых? Разумеется, это наша главная цель. Ответ даст глубинное бурение на мантию, оно уже ведется на континентах и в океане. Образцов подлинной мантии мы, строго говоря, еще не имеем. Мы довольствуемся образцами из глубочайших океанических впадин и их «родичами», которые на Урале, хотя и не только на Урале, выходят прямо на поверхность. Их называют дунитами.
Мне вспомнился инженер Гарин, который своим гиперболоидом пробил путь в оливиновый пояс Земли, под которым кипел океан золота. Гарина, как и нас, манило таинственное вещество мантии. (Дунит, кстати, состоит в основном из оливина.)
— Образцы, доставленные «Витязем», и уральские дуниты — отторженцы мантии. Судить по ним о глубинном субстрате нужно с такой же осторожностью, с какой по трупам разорванных давлением глубоководных рыб мы делаем выводы об образе жизни этих рыб. И все-таки дуниты — это уже синица в руках.
Исследуя платиноносные массивы, геологи убедились, что дуниты выходят из глубин в виде труб. К тому же эти материковые породы и те, что найдены на дне океана, безусловно, родственны. Так, может быть, мы и в самом деле держим в руках кусочек пирога из той адской кухни, где природа «варит» полезные ископаемые?
Близящаяся революция в геологии — это не только пересмотр положения о незыблемости континентов. Еще недавно, казалось, не было никаких сомнений, что дуниты порождены огненным расплавом Земли — магмой (еще бы: такие глубинные породы — как им не быть детищем магмы!). Выяснилось, однако, что дуниты никогда жидкими и горячими не были.
«Было совершенно непонятно, — пишет директор Института геологии Уральского научного центра член-корреспондент АН СССР С. Н. Иванов, — как такие тяжелые и тугоплавкие породы могли подниматься в расплавленном виде из недр Земли и при этом не оказывать заметного термического воздействия на окружающие их толщи. Сейчас мы можем предполагать, что перед нами не застывшая магма, а фрагменты верхней мантии Земли, залегавшие некогда под океаном, а затем надвинутые в виде гигантских чешуи на более молодые осадки, сминаемые в горные сооружения».
Так вот зачем сухопутным геологам наука об океане! Зная тектоническую историю края, они могли бы руководствоваться компасом, который указал бы кратчайший путь к пока неведомым богатствам недр.
«Кухня металлов», а может быть, лаборатория алхимиков
Когда думали, что под слоями земли залегает океан магмы, то и рождение металлических руд рассматривали по аналогии с процессами металлургии. Но даже под вулканами нет никакого жидкого и горячего океана — так, небольшие озерца. Путь к истине оказался более длинным, сложным и запутанным, чем думалось.
Залежи ископаемых — итог очень длительных превращений. Казалось бы, вот «живые» трещины земли, выходы вулканов, по которым поднимаются флюиды — насыщенные газами растворы руд. Увы, до поверхности они не доходят, и о процессах, которые вершатся в глубине, геолог вынужден судить, как повар о пище, обоняя ее запах.
И все-таки, предположительно объяснив устройство «земного котла», легче понять, как в нем «варится пища». Так, С. Н. Иванов считает, что руда возникает из глубинного флюида, но это происходит по-разному под океанами и под материками. В первом случае участвует возникающая местами ювенильная, девственная магма, а часто и породы мантии. Процесс идет под гнетом мощного водяного пресса. Рудоносный флюид сбрасывает свою ношу там, где напор давления ослабевает. Чаще это случается не в главных разломах земной коры, а в боковых оперяющих трещинах, где давление несколько меньше. Может быть, в океанах при этих условиях часть флюида попадает непосредственно в воду и ложе океана за счет этого беднеет залежами? Не потому ли так много солей растворено в морской воде? И не значит ли это, что континенты богаче «твердыми рудами»?
Д. И. Менделеев говорил, что лучше пользоваться гипотезой, которая впоследствии может оказаться неверной, чем вообще не иметь никакой.
Исследуя недра, свердловский ученый профессор Н. Д. Буданов особенный интерес проявил к «живым» швам, рифтам, разломам, кратерам — всем тем ходам, которые ведут в глубину. Некоторые данные уральской и мировой геологии привели его к предположению: не могут ли пересечения глубинных трещин быть теми «выходами из преисподней», по которым на белый свет выбираются руды и минералы?
Еще недавно любой студент мог возразить профессору, что если даже эта гипотеза и верна, то для Урала она неактуальна и ничем не может помочь поисковикам. Пересечение поднятий, процитировал бы он самого В. А. Обручева, признают только исследователи старой школы, а «современная геология уже не допускает, чтобы участок земной коры... подвергшейся интенсивной складчатой дислокации одного направления, мог под влиянием давления другого направления изменить свою первоначальную складчатость». Проще говоря, это означало вот что. Уральские горы — древняя складка земной коры, которая тянется по меридиану. Поперечные, широтные складки на Урале не должны иметь место.
Первыми с этим не согласились геофизики. Уже лет тридцать назад они заметили, что сейсмические волны лучше распространяются как раз поперек Урала. Провели магнитную съемку глубин. Что такое, на картах явно вырисовывался кряж, идущий от города Кирова куда-то на восток! Последнее слово в этом исследовании выпало на долю самых молчаливых свидетелей — камней. Амфиболит, вытащенный из глубин, оказался весьма почтенного возраста — 1,5 миллиарда лет. Анализ показал, что он рожден не магмой, а океаном. Тем самым древним водоемом, который был на месте Урала.
Так был открыт погребенный Биармейский хребет, или, как его еще называют, Третий Урал (второй, зауральский, кряж погребен на востоке от современного хребта). А вместе с ним обрели гражданство в науке те самые поперечные трещины и «живые» швы, которые нужны для объяснения того, как на Урале формируются месторождения.
Но каков он, этот «хорошо изученный» Урал? Кроме видимого, значит, есть еще Урал «невидимый», и не меридиональный это хребет, а широтно-меридиональный, и скорее даже не хребет, а сочетание хребтов... «Полно, есть ли сам хребет?» — вспомнились мне слова моего московского друга.
Если есть дерево, то есть и корни. Считалось, что применительно к горам это так же верно, как и к деревьям: поднятиям над поверхностью должны отвечать прогибы под поверхностью, могучие «корни» хребтов. И вот последнее открытие, верней «закрытие»: Урал не имеет никаких таких особых «горных корней». Сейсмика показала, что толща земной коры под Уралом та же самая, что в Подмосковье! Вдавленность есть, но незначительная — 3—6 километров, при толще коры, равной 38—40 километрам, фактически и равнина и Уральский хребет лежат на одном и том же основании! Это переворачивает многие «геологические устои», это противоречит... надо быть геологом, чтобы понять, какой это удар по прежним теориям.
Итак, быть может, Урал — это смятие, возникшее при стыковке двух субконтинентов; итак, «Уралов» несколько — есть привычный нам меридиональный хребет, а есть широтные, погребенные хребты; итак, у этой горной страны нет погруженного в мантию прогиба, как это горным странам положено; итак, прослеживаются черты, видимо роднящие континентальный Урал с порождениями океана...
Когда быстрое течение упирается в препятствие, то струи его в поисках выхода разбегаются веером. Точно так же ведет себя и человеческая мысль. Сколь велик «разброс» гипотез в мировой геологии вообще и на Урале в частности, могут дать представление взгляды того же Буданова на источник формирования руд и минералов.
Те минералы, которые мы находим вблизи от поверхности, — те же самые и в толще всей планеты? Нет, конечно; есть все основания думать, что ближе к ядру Земли давление столь велико, что там вообще нет привычных нам химических элементов: оболочки электронов вдавлены там в ядре атомов. Нет там ни железа, ни меди, ни золота. И все же они там есть, потому что они оттуда берутся. Парадокс, не так ли?
Как же они все-таки берутся? Профессор Буданов считает, что этот процесс не обходится без ядерных превращений, что наша Земля — мощный ядерный реактор, где одни элементы переходят в другие.
Такова крайняя, далеко отстоящая от всех других, точка «веера» идей, который развернулся сейчас на Урале. Шутливая стенгазета своеобразно, но точно отражает тот дух искания, раздумий, сомнений, который утвердился в стенах нового научного центра.
То, что будет
Я сказал: «В стенах нового научного центра». Но это дань литературе. Стен этих еще нет. Есть стены прежних институтов Свердловска, а новые, специально для научного центра, еще предстоит возвести. Сколь насущна эта задача, говорит хотя бы то, что строительство Уральского научного центра объявлено ударной комсомольской стройкой. Слишком велики и безотлагательны те проблемы, которые стоят перед уральской наукой. Есть, как видим, люди, есть опыт, есть интереснейшие, хотя порой и головокружительные идеи, есть дух нетерпеливого поиска — нужны новые лаборатории, аппаратура, оснастка. Стратегический план, по которому будет жить новый научный центр, более обширен, чем может показаться из этих записок. Исследование земного магнетизма — в Свердловске находится ведущая в этой области научная школа, которую возглавляет академик С. В. Вонсовский. Ядерный каротаж — новый метод «просвечивания» земных недр (метод новый, но на Урале его развивает старейшая в стране геофизическая станция). Исследования карста — на Урале, в Кунгуре, есть единственный в мире стационар, который этим занимается; его исследования помогают, например, обеспечить устойчивость плотины на Каме. Эти, как и многие другие направления, были в заделе. Но сейчас создан и первый в стране Институт экологии — не одной геологией будет жить Уральский научный центр. В лаборатории Института геологии с помощью сверхвысоких давлений моделируют условия земных глубин, то есть воссоздаются условия той «кухни», где природа творит минералы и руды (бурение бурением, гипотезы гипотезами, а кое-что можно уже и проэкспериментировать!). Еще есть... Но хватит, пожалуй.
Перед отъездом из Свердловска я снова подошел к стенгазете геофизиков. Там был новый рисунок. Идет по уральскому меридиану седой академик, чем-то похожий на эффелевского бога; а по бокам стоят Нептун, Вулкан, Плутон, и каждый манит ученого к себе. И кажется, ученый делает шаг к Нептуну. Но в то же время дружески улыбается и его коллегам по Олимпу...
Сегодняшняя ситуация в геологии обрисована тут с завидной точностью. В науках о Земле назревает и, пожалуй, даже идет подлинная революция. В интереснейшее время возник Уральский научный центр...
Гималаи — аналог Урала?
Проблема происхождения Урала вызывает интерес не только у советских, но и у зарубежных геологов, о чем свидетельствует, например, недавняя гипотеза доктора наук Гамильтона (США). Проанализировав имеющиеся данные, Гамильтон пришел к убеждению, что Русский и Сибирский субконтиненты 550 миллионов лет назад находились, видимо, на значительном расстоянии друг от друга. Их столкновение произошло много позже, примерно 225 миллионов лет назад. При этом становление Урала было результатом процесса более сложного, чем просто «наползание» краев двух субконтинентов.
Гамильтон полагает, что Русский субконтинент обладал островной дугой, отделенной от его края океаническим бассейном. Однако впоследствии земная кора под этим бассейном стала уходить вглубь. Примерно такое же поглощение участков коры имело место и в районе Сибирского субконтинента. В конечном счете островные дуги и субконтиненты «срослись», дав начало Уральскому хребту. На этом деформация, однако, не закончилась, что еще более затрудняет расшифровку строения Урала.
Исследователь считает, что его гипотеза приложима к изучению всех сходных с Уралом горных структур. С этих позиций он, в частности, приступил сейчас к переоценке истории образования Гималаев.
А. Харьковский, наш спец. корр.
Уральские горы - уникальный для нашей страны природный объект. Наверное, не стоит задумываться, чтобы ответить на вопрос почему. Уральские горы - единственная горная цепь, которая пересекает Россию с севера на юг, является границей между двумя частями света и двумя крупнейшими частями (макрорегионами) нашей страны - Европейской и Азиатской.
Географическое положение Уральских гор
Уральские горы протянулись с севера на юг, преимущественно вдоль 60-го меридиана. На севере они изгибаются в направлении на северо-восток, к полуострову Ямал, на юге - поворачивают к юго-западу. Одной из их особенностей является то, что горная территория расширяется по мере продвижения с севера на юг (это хорошо видно на карте справа). На самом юге, в районе Оренбургской области , Уральские горы соединяются с расположенными рядом возвышениями, такими как Общий Сырт.
Как бы то ни казалось странным, точную геологическую границу Уральских гор (следовательно, и точную географическую границу между Европой и Азией) до сих пор не могут точно определить.
Уральские горы условно делят на пять областей: Полярный Урал , Приполярный Урал , Северный Урал , Средний Урал и Южный Урал .
В той или иной степени часть Уральских гор захватывают следующие регионы (с севера на юг): Архангельская область, республика Коми, Ямало-Ненецкий автономный округ, Ханты-Мансийский автономный округ, Пермский край, Свердловская область, Челябинская область, республика Башкортостан, Оренбургская область, а также часть Казахстана.
Происхождение Уральских гор
Уральские горы имеют длинную и сложную историю. Она начинается ещё в протерозойскую эру - настолько древний и малоисследованный этап истории нашей планеты, что учёные даже не делят его на периоды и эпохи. Примерно 3,5 миллиарда лет назад на месте будущих гор произошёл разрыв земной коры, который вскоре достиг глубины более десяти километров. В течение почти двух миллиардов лет этот разлом расширялся, так что примерно 430 миллионов лет назад образовался целый океан, шириной до тысячи километров. Однако вскоре после этого началось сближение литосферных плит; океан сравнительно быстро исчез, а на его месте образовались горы. Произошло это около 300 миллионов лет назад - это соответствует эпохе так называемой герцинской складчатости.
Новые крупные поднятия на Урале возобновились лишь 30 миллионов лет назад, в ходе которых Полярная, Приполярная, Северная и Южная части гор были приподняты почти на километр, а Средний Урал - примерно на 300-400 метров.
В настоящее время Уральские горы стабилизировались - крупных движений земной коры здесь не наблюдается. Тем не менее, они и по сей день напоминают людям о своей активной истории: время от времени здесь случаются землетрясения , причём весьма крупные (самое сильное имело амплитуду 7 баллов и было зарегистрировано не так уж и давно - в 1914 году).
Особенности строения и рельефа Урала
С геологической точки зрения , Уральские горы очень сложно устроены. Они образованы породами самых разных типов и возрастов. Во многом особенности внутреннего строения Урала связаны с его историей, например до сих пор сохраняются следы глубинных разломов и даже участки океанической коры.
Уральские горы средние и низкие по высоте, наивысшая точка - гора Народная на Приполярном Урале, достигающая 1895 метров. В профиль Уральские горы напоминают впадину: самые высокие хребты расположены на севере и юге, а средняя часть не превышает 400-500 метров, так что, пересекая Средний Урал, можно даже не заметить гор.
Вид Главного Уральского хребта на территории Пермского края. Автор фотографии - Юлия Вандышева
Можно сказать, что Уральским горам «не повезло» в отношении высоты: они образовались в один период с Алтаем, но впоследствии испытывали куда менее сильные поднятия. Результат - наивысшая точка Алтая, гора Белуха, достигает четырёх с половиной километров, а Уральские горы более чем в два раза ниже. Впрочем, такое «возвышенное» положение Алтая обернулось опасностью землетрясений - Урал в этом отношении куда более безопасен для жизни.
Типичная растительность пояса горных тундр в Уральских горах. Снимок сделан на склоне горы Гумбольдта (Главный Уральский хребет, Северный Урал) на высоте 1310 метров. Автор фотографии - Наталья Шмаенкова
Долгая, непрерывная борьба вулканических сил против сил ветра и вод (в географии первые называют эндогенными, а вторые - экзогенными) создала на Урале огромное количество уникальных природных достопримечательностей : скал, пещер и многих других.
Урал также известен благодаря огромным запасам полезных ископаемых всех типов. Это, в первую очередь, железных, медных, никелевых, марганцовых и многих других видов руд, строительных материалов. Качканарское месторождение железа - одно из крупнейших в стране. Хотя содержание металла в руде невелико, она содержит редкие, но очень ценные металлы - марганец, ванадий.
На севере, в Печорском каменноугольном бассейне, добывают каменный уголь . Есть в нашем крае и благородные металлы - золото, серебро, платина. Несомненно, широко известны уральские драгоценные и полудрагоценные камни: изумруды, добывавшиеся близ Екатеринбурга, алмазы, самоцветы Мурзинской полосы, и, конечно же, уральский малахит.
К сожалению, многие ценные старые месторождения уже выработаны. «Магнитные горы», содержащие большие запасы железной руды, превращены в карьеры, а запасы малахита сохранились разве что в музеях да в виде отдельных включений на месте старых разработок - найти сейчас даже трёхсоткилограммовый монолит вряд ли возможно. Тем не менее, эти полезные ископаемые во многом обеспечили экономическое могущество и славу Урала на века.
Текст © Павел Сёмин, 2011
сайт
Фильм об Уральских горах: