Эту присказку используют, если хотят намекнуть собеседнику, что он слишком издалека подбирается к сути дела. Но когда речь заходит о геологии, шутливая фраза обретает вполне серьёзный смысл.
«Двуликая» Сибирь
Мы в Сибири привычно гордимся обилием того, чем одарила этот край природа, в том числе богатством недр. При этом мало кто представляет себе, откуда взялись все эти подарки Земли? За ответом на вопрос я отправился на встречу с заместителем декана горно-геологического факультета Института горного дела, геологии и геотехнологии СФУ Павлом САМОРОДСКИМ.
— Сибирь очень разная в геологическом плане. Геологические структуры, на которых мы сейчас живём, образовывались в несколько этапов, длительное время и благодаря различным геологическим процессам. В связи с этим получились и столь разные полезные ископаемые, — задал отправную точку в разговоре Павел Николаевич. — Одна из базовых геологических теорий гласит, что плиты земной коры не стоят на месте — они рождаются, расползаются, сталкиваются. Конечно, это происходит очень медленно, со скоростью несколько сантиметров в год, но по геологическим понятиям это вполне приличная скорость. При этом происходят различные процессы.
Вы знаете, что в разных местах Тихого океана и сейчас непрерывно извергаются вулканы, там в недрах формируются очаги расплавленной магмы… Когда-то такие явления были ближе к нам — на Алтае, в Саянах, в Забайкалье. Это происходило, когда началось столкновение Индийской и Азиатской плит. Последствия этого столкновения мы ощущаем до сих пор в виде отдельных землетрясений, причём у нас заметны только отголоски того, что происходит гораздо южнее — в самой зоне стыка Азиатской и Индийской плит. Индия, кстати, при этом «подползает» под Азию.
На территории же Сибирской платформы 550 миллионов лет назад была относительно спокойная обстановка: мелководное море, в котором плавали различные живые организмы, как раз в это время начали активно появляться новые виды.
— Это их сейчас находят в угольных пластах на территории края?
— Нет, это более поздний период. Мы в разговоре об этапах развития Земли ещё не дошли до растений, а ведь уголь начал образовываться, только когда появились в достаточном количестве растения — угольное накопление началось на 100 миллионов лет позже. А вот нефть образовывалась уже тогда — 500 с лишним миллионов лет назад организмы для её формирования уже были. На пологой толще накапливались осадочные породы и органические остатки, затем при погружении этих толщ вглубь и их прогреве пошла своеобразная отгонка углеводородов, собирание их во всё более крупные капли. Будущие нефть и газ мигрировали, таким образом формировались самые ранние нефтяные и газовые месторождения.
— Это относится к нашим месторождениям — Эвенкии, Ванкору — или всё-таки к Западной Сибири?
— Тут особая история. Эвенкия — это наши месторождения, а вот Ванкор — это фактически уже Западная Сибирь, хотя территориально — тоже Красноярский край. Граница проходит по Енисею между своеобразной «тарелкой» Западно-Сибирской плиты (она в разрезе действительно похожа на вогнутую тарелку) и расположенной восточнее относительно приподнятой Сибирской платформой.
Мы мало знаем про западную часть. Благодаря отдельным нефтяным скважинам известно, что там встречаются породы, похожие на то, что было здесь у нас до «разделения» Сибири. Вполне вероятно, что это была единая структура, но затем западная её часть прогнулась и опустилась. В результате впоследствии на этой территории сформировалось большое количество осадочных пород, которые дали основу для формирования будущей нефти. Потому и получается, что нефть и газ добывают в основном в Западной Сибири. Причём чем толще слой осадков (т.е. к северу), тем больше в отложениях газа, а чем дальше на юг — тем больше нефти. Газ улетучивается через «крышку» меньшей толщины.
— Получается, единая ранее Сибирская платформа «разломилась» на Западную и Восточную Сибирь и мы как раз на границе?
— Сибирская платформа, несмотря на все пертурбации, которые с ней происходили, «оставалась на плаву», существенно не погружалась с эры палеозоя, только местами были прорывы морской воды. Отдельные участки Сибирской платформы погружались несколько позже — во времена, когда жили, как я шучу, «артисты Парка Юрского периода», и там образовались отложения, которые, кстати, дали нам Канско-Ачинский угольный бассейн.
А в Западной Сибири началось прогибание, которое фактически не успокоилось до сих пор. Благодаря этому сюда сносились отложения с приподнятых частей, и здесь формировались месторождения песков… Кстати, кварцевый песок — достаточно ценное сырьё, в современном оптоволокне без него никак. Сейчас на границе Западно-Сибирской плиты и Сибирской платформы, немного севернее Енисейска на реке Кас, в меловых отложениях разведывают месторождение германия. Содержание его там вполне промышленное.
Геологически это было очень интересное событие — своего рода разделение Сибири. Примерно 250 миллионов лет назад фактически от земного ядра поднялся так называемый плюм, гигантская капля расплавленного вещества. Этот плюм породил то, что отмечено «сиреневой кляксой» на геологической карте России в Восточной Сибири между Ангарой и Хатангой восточнее Енисея.
Выход плюма сопровождается высокой вулканической активностью. На территории Сибирской платформы тогда почти повсюду извергались вулканы. По одной из версий именно их активность на территории Сибири послужила причиной самой масштабной биосферной катастрофы в истории Земли. Временная граница между палеозоем и мезозоем 250 миллионов лет назад ознаменовалась самым массовым в истории планеты вымиранием. Тогда погибло 70 процентов видов наземных и 90 процентов видов морских организмов.
В ходе активности сибирских траппов расплавленное вещество, вырываясь наружу, проходило через залежи угля. В результате в атмосфере Земли оказалось огромное количество ядовитых веществ (мышьяк, хром и др.), частицы золы от сгоревшего угля вызвали парниковый эффект, сократили количество кислорода в атмосфере и изменили состав воды в Мировом океане.
Траппы развиты во всей Восточно-Сибирской платформе, в Хатангском прогибе, в Минусинской котловине, зона магматизма простирается и на шельфе Евразии, на дне Карского моря. В районе их развития расположены реки Нижняя Тунгуска, Подкаменная Тунгуска и др. Сибирские траппы слагают плато Путорана. Центр траппового магматизма располагался в районе Норильска.
Алмазы и другие сокровища
— Но с другой стороны, эта катастрофа кое-что дала нам взамен, — утверждает Павел Николаевич. — Например, почти у каждого из нас теперь в кармане есть частички этого гигантского плюма — монеты. Ведь на севере Красноярского края, в Норильске и Талнахе, разрабатывают руды меди и никеля, которые возникли именно благодаря этому гигантскому проявлению магматизма. Плюм, поднимаясь, попал под нашу будущую Сибирь, растёкся под ней гигантским блином и начал её методично в разных местах прожигать. Причём в районе Норильска собралось сразу несколько геологических факторов, которые привели к образованию крупных месторождений. Там совершенно уникальные залежи сплошных руд мощностью до 10 и более метров, такого в мире практически нигде больше нет.
Другой результат магматической активности — алмазы. В центральной части Сибирской платформы и немного к северу (на территории нынешней Якутии) в своё время были найдены так называемые кимберлитовые трубки. Вопреки мнению обывателей, алмазы образуются не в кимберлитовых трубках, а в недрах Земли на глубине 150 и более километров, где есть необходимое для их формирования давление. На меньшей глубине алмаз неустойчив, если нагреть его при атмосферном давлении, но без доступа кислорода (иначе он просто сгорит) до 1000 градусов Цельсия, алмаз превратится в графит.
Так вот, если бы создание алмаза было инженерной задачей, его надо было бы буквально за день или чуть больше (это мгновение по геологическим понятиям) достать из недр с глубины 150-200 и более километров. Кимберлит с этим прекрасно справляется. Для начала необходимо, чтобы земная кора начала немножко растягиваться, затем появляются глубинные разломы, которые раскалывают плиту снизу доверху, и по этим разломам вверх устремляются расплавы.
Представьте себе бутылку шампанского, которая целый день в жару болталась в машине, чудом не взорвалась, и вот теперь вы её открыли… Это очень слабое сравнение с тем, что происходит, когда кимберлит выходит на поверхность! Он перегрет (около 1000 градусов) и очень насыщен газами, при приближении к поверхности скорость подъёма этого расплава достигает 100 км/ч и более. Как будто игла прожигает толщу пород! Заканчивается всё извержением. Так и возникают кимберлитовые трубки, благодаря которым на поверхность попали алмазы.
— Как-то повлияла на процессы, о которых вы говорите, Попигайская астроблема (падение астероида на границе Красноярского края и Якутии) или это было позже?
— Событие в районе Попигая было намного позже (около 36 миллионов лет назад), хотя это, действительно, была очень серьёзная катастрофа. Частички расплава Попигайской астроблемы зафиксированы даже в Индийском океане, облако пыли, похоже, окутало тогда всю Землю. Однако это было несравнимо с астероидом, упавшим на полуострове Юкатан (Мексика), который несколько ранее (65 миллионов лет назад) добил динозавров. У нас в Сибири дело ограничилось образованием месторождения мелких технических алмазов. Они отличаются повышенной твёрдостью за счёт того, что там две структуры углерода. Алмаз и лонсдейлит — эти два минерала составили более твёрдые, чем просто алмаз, высокоабразивные зёрна. Пока это месторождение не разрабатывали, слишком далеко оно от обжитых мест. Я же считаю, что лучше там и не начинать, потому что технические алмазы человек научился синтезировать. А места там очень красивые — лучше бы туризм развивали…
Город Нёрдлинген (нем. Nördlingen) в Германии построен практически внутри астероидного кратера Рис. Кратер несколько меньше по размеру, чем Попигайский, но там схожая порода импактит, которая возникает при ударах (impact) о Землю различных космических объектов. Она похожа на пемзу, легко тешется, держит нагрузку, из неё в старой части Нёрдлингена построены дома. Импактиты содержат совсем крохотные алмазики, которые нет смысла разрабатывать, зато дома в этом городе можно называть алмазными.
— Были ли аналогичные события в геологической истории других континентов?
— Я могу назвать одно место, хозяевам которого повезло гораздо больше, чем нам. Южная Африка. Вспомните, какую территорию занимает ЮАР. Там на относительно небольшой площади сконцентрированы и гигантские запасы алмазов, три четверти на момент начала разработки мировых запасов золота и чуть ли не половина мировой платины. В значительной степени им повезло опять же благодаря катастрофе. Там задолго до описанных мной событий в Сибири, приблизительно 2 миллиарда лет назад, крупное космическое тело ударило в земную поверхность, образовало гигантскую структуру и при этом, похоже, пробила трещины вниз до мантии. И оттуда начали подниматься расплавы, которые заполнили эту чашу. Так образовался гигантский бушвельдский массив, сформировались запасы хромитов и платиноидов. Получается, благодаря тому, что когда-то Земле приходилось плохо, нам сейчас в определённом смысле хорошо.
В Сибири всё спокойно
— Событиям, о которых вы рассказали, миллионы и миллиарды лет. Геологический период «бурной молодости» планеты миновал?
— Литосферная плита периодически испытывает разные события. Это можно представить в виде некоего цикла. Сначала идёт растяжение земной коры. Результат мы можем наблюдать в Восточной Африке, где есть Великий африканский разлом. Там очень интересные вещи в связи с этим происходят. Там есть вулкан Олдоиньо Ленгаи, который извергает лаву, фактически состоящую из соды. Такого больше нигде не наблюдается. Там есть озёра, которые периодически выплёскивают из недр углекислый газ и убивают всё вокруг себя. Это всё — период рифтообразования, когда земная кора растягивается, но ещё представляет собой целое. Процесс можно сравнить с растягиванием куска пластилина: пока перемычка между кусками не разорвалась — это первая стадия, рифтообразование. За счёт того, что кора утончается, территория садится вниз. Туда устремляется вода, начинается накопление осадков.
В Красном море сейчас, например, формируется совершенно уникальное образование. На поверхности отдыхают туристы, поглубже — дайверы, а на глубине чуть более километра там впадины, заполненные своеобразным «рассолом» с очень высоким содержанием солей и металлов. Медь, свинец, цинк — всё в этих впадинах. Фактически это жидкая руда. Египтяне и прочие к ней присматриваются, но пока не придумали, как её добывать, чтобы не испортить экологию, потому что туризм — это у них святое!
— На нашей территории активные процессы уже завершились?
— Слава богу, завершились! У нас было два этапа, два раза пытались нашу Сибирскую платформу расколоть со стороны северо-востока. Видите на карте клин чуть севернее Якутска? Земная кора при разломе расходится из одной точки под примерно равными углами в 120 градусов на три части. И вот кусок с Колымой отъехал, а потом вернулся. Причём, когда возвращался, он сгрёб перед собой породы и смял их в складки. Опять же даром это не прошло — там сформировались месторождения угля.
Дело в том, что для качественного угля тектоника тоже нужна. Наш Канско-Ачинский уголь образовывался и далее оставался в более-менее спокойных условиях — его не мяло в складки. Это хороший, но бурый уголь. А каменный уголь и антрацит образуются, когда территория испытывает дополнительное тектоническое воздействие. Например, Кузнецкий и Донецкий угольные бассейны — это как раз зоны смятия.
— Поговорим о наших обывательских страхах. Принято считать, что раньше в Красноярске не было землетрясений, а сейчас к нам периодически доходят отзвуки тектонической активности. Мы раньше этого просто не замечали, а сейчас аппаратура стала более чувствительной или активность всё-таки выросла?
— В давние времена люди, жившие в Сибири, такими вещами просто не заморачивались. При малоэтажной застройке колебания почвы ощущаются слабее, а если едешь верхом на лошади, так вообще незаметны.
У нас картина получается следующая: в южной и юго-восточной Тыве, примерно в 100 км к востоку от Кызыла, находится зона разлома. Получается, вся данная область — этакая подвижная мозаика. Какую-то тысячу лет назад или чуть более на территории Тывы извергались вулканы, базальтовые потоки с которых растекались по долинам рек. А сейчас мы живём в относительно спокойное время. Подвижки продолжаются, но большинство разломов ведут себя спокойно, там происходит скольжение без сотрясений. Только местами, где возникают своеобразные заусенцы, перегибы этих разломов, накапливается напряжение, и они разряжаются в виде сейсмических толчков.
— В районе Байкала, говорят, такие явления вполне привычны… Там другая ситуация?
— Там происходит обтекание этой мозаикой клина Сибирской платформы, выдающегося на юг. И в эту сторону осуществляется неспешное проскальзывание блоков земной коры. Соответственно «заусенцев» здесь возникает в разы больше. В основном скольжение идёт в северо-восточную сторону, поэтому наиболее сейсмичной является полоса вдоль Байкала. Собственно говоря, благодаря этому Байкал и открылся в своё время.
Часто говорят, что Байкал — это место расхождения двух континентов, что здесь со временем будет океан, как в своё время образовался океан между Америкой и Африкой. Это не совсем так. Байкал возник именно как структура локального растяжения на фоне общего сжатия. Представьте себе, что у вас идёт волнистая линия основного разлома, и по нему начинается скольжение: местами волны сильно упираются друг в друга, а местами расходятся. Байкал — это как раз такой участок расхождения. Продолжение — это озеро Хубсугул в Монголии. И далее такие же молодые впадины, воды в них нет, но это тоже прогибы, связанные с процессом растяжения на фоне общего глобального сжатия.
— Представляет ли угрозу Красноярску Каратаг, или Чёрная сопка? Везде пишут, что в МЧС она якобы считается действующим вулканом, хотя подтверждения я не нашёл…
— На самом деле Чёрная сопка — это даже не вулкан, а скорее корень вулкана. Вся эта территория к югу от Красноярска испытала сильное вздымание в относительно недавнее время. Образовалась Чёрная сопка около 400 миллионов лет назад. К юго-востоку от Красноярска происходили извержения вулканов, это было что-то вроде современной Камчатки. Отложения извержений местами сохранились. Если ехать в сторону Маганска через Зыково, проезжая мимо вышки сотовой связи, можно заметить холм фиолетового цвета. Это фактически вулканические пеплы, а дальше попадается застывшая лава.
Чёрная сопка — это основание, интрузия, цилиндрическое тело с небольшим вздутием под древним вулканом. Похожая структура — это Николаевская сопка, только породы разные. Николаевская сопка по составу близка к породам Красноярских Столбов, к сиенитам, которые в основном состоят из кварца и полевого шпата. А породы Чёрной сопки более специфические, они относятся к так называемым звонким породам или фонолитам. Это более редкие породы, имеющие несколько иной состав.
Но всё это было 300-400 миллионов лет назад, эти вулканы вновь извергаться не будут. Для того чтобы образовались вулканы, надо, чтобы внизу, во-первых, образовалась магма. А она, вопреки распространённому мнению, не сплошным слоем у нас в недрах Земли. Магма образуется в определённых местах, там, где плиты либо расходятся, или «бодаются» друг с другом, либо скользят друг относительно друга. У нас нет ни того, ни другого, ни третьего. Поэтому красноярцы могут спать спокойно.
Андрей КУЗНЕЦОВ