Тихое солнечное утро. Мы на берегу Черного моря, где-нибудь на скалистом побережье, например, у подножья Карадагских скал.
Это те часы полнейшей тишины, когда ночной ветер с суши еще не сменился дневным морским ветром. Почти неподвижное море поминутно меняет свои цвета, отражая небо и прибрежные скалы, освещенные яркими лучами.
Ничто не нарушает безмятежности раннего утра. Лениво кружит крылатый хищник высоко над скалами. Даже хлопотливые чайки притихли и группами сидят на берегу, будто чего-то поджидая.
Тихо и на морском дне. Между прибрежными скалами хорошо видно на большую глубину. Стебли коричневых водорослей едва заметно колышутся, их густые заросли напоминают какой-то карликовый фантастический лес. От стебля морской травки отделилась точеная фигурка морского конька и, быстробыстро перебирая крохотными плавниками, парит над лесом водорослей. Один из стеблей вдруг зашевелился и, плавно изгибаясь, поплыл между камнями. За ним — другой. Но это не стебли, а очень тонкие рыбки-иглы. Там, где меньше водорослей и дно выстлано разноцветной карадагской галькой, быстро проносятся стайки крошечных мальков кефали. Из-под камня, взмутив воду, пошевеливая клешнями, выполз огромный черный краб, в раздумье постоял на месте, свирепо посмотрел на подводный мир выпученными глазами и боком уполз под другой камень.
Тишина и покой в природе невольно рождают мысль о вечной незыблемости каменных утесов и скал, громоздящихся на побережье. И кажется, нет такой силы, которая смогла бы разрушить эти неподвижные громады…
Но вот с моря потянул легкий ветерок. Мельчайшая рябь длинными полосами покрыла поверхность воды. Небо по-прежнему ясно, лишь далеко на горизонте, словно одинокий парус, появилось белое облачко.
Проходит несколько минут. Облако разрастается, разветвляется, делается серым. Еще мгновение — и, став совершенно свинцовым, оно огромной когтистой лапой надвигается на берег. Солнце скрылось. Сильные порывы ветра срывают верхушки волн и бросают их на берег. Скалы становятся мокрыми и скользкими.
Чайки взметнулись в воздух и с криком, то падая, то взмывая вверх, быстро проносятся над морем. Волны все растут и растут, и наконец трехметровые валы обрушиваются на берег. Камень, с которого мы вначале наблюдали морское дно, то и дело исчезает под их гребнями. Еще минута, и сплошная стена дождя скрыла горизонт…
Если биолог предпочитает для наблюдений тихую погоду, то для геолога, желающего видеть действие внешних геологических сил, — шторм и ливень дают богатейший материал.
Ливень производит разрушительную работу огромной силы, особенно в горных районах, где потоки воды, образованные ливнем, с большой скоростью низвергаются по склонам гор, балкам и горным речкам, размывая и снося в море колоссальное количество каменного обломочного материала.
Больше всего сносится мелких частиц глинистых и песчаных рыхлых пород. Эти частицы легко перемещаются водными потоками, обладающими даже небольшой скоростью. Понятно, что от ливней в горных районах больше всего страдает почвенный покров безлесных склонов. Иногда смываются десятки гектаров плодороднейших почв. При этом почвы и другие рыхлые горные породы, насыщенные влагой, могут образовывать мощные грязевые потоки—сели, страшной разрушительной силы. Устремляясь по склонам, сели сметают на своем пути сады, виноградники и даже целые селения.
Однако подобные катастрофические явления сравнительно редки. Обычно происходит размыв и вынос поверхностными водами мельчайших частиц горных пород, находящихся в воде во взвешенном состоянии, а крупные обломки — гальки, булыжники и валуны — перемещаются, перекатываясь по дну горных речек.
Весь обломочный материал, смываемый с поверхности суши, в конце концов выносится в море и отлагается на его дне. При этом он довольно закономерно распределяется на морском дне по величине обломков.
Все посещающие Крым прекрасно знают, что на пляже Южного берега, а также и других мест горного побережья много обломков скал и гальки различных размеров. Если же спуститься на дно моря в 100—150 метрах от галечникового берега, оно окажется выстланным мелкой галечкой (гравием) и крупным песком. На больших глубинах дно покрыто мелкозернистым песком, который с увеличением глубины делается все тоньше и тоньше, а на глубинах, достигающих сотен метров, дно моря покрыто сплошным слоем ила.
Такое распределение обломочного материала на морском дне объясняется неодинаковой подвижностью воды. У берегов, в зоне прибоя, где вода почти всегда находится в движении, частицы песка и тем более ила не могут осаждаться, в этой зоне остается лишь крупная галька. На больших же глубинах, где волнение поверхности моря не сказывается так сильно на донных осадках, например, на глубине 10—15 метров,— откладываются песчаные частицы, и, наконец, на глубине более ста метров, где даже волнение сильных штормов не нарушает тишины придонных вод, — осаждаются мельчайшие частицы ила размерами меньше 0,01 миллиметра. Только донные течения больших морских глубин иногда взмучивают и перемещают илистый; осадок.
В наиболее удаленных от берега районах морского дна почти не осаждаются даже илистые частицы, так как большая часть глинистого материала оседает хотя и на значительных глубинах, но ближе к берегу, с которого он поступает. Только принесенная ветром пыль может отлагаться на морском дне на большом расстоянии от берега.
Бывают и отступления от этой закономерности в распределении морских осадков. Например, евпаторийский пляж не содержит галек и сплошь состоит из раковинного песка; им же выстлано и дно на протяжении многих сотен метров от берега. В зоне прибоя на черноморском побережье Керченского полуострова в некоторых местах нет и песков, здесь от самого берега до значительных глубин дно моря покрыто илистыми осадками. Это объясняется тем, что суша евпаторийского побережья сложена рыхлым ракушечным известняком и песчано-глинистыми породами, а побережье Керченского полуострова местами сложено только глинами. Понятно, что эти рыхлые породы при размыве и разрушении поверхностными водами легко распадаются на составные мелкозернистые частицы, не образуя крупных обломков и, таким образом, зона крупнообломочных морских осадков здесь отсутствует. Породы же горного побережья Крыма сложены более древними, уплотненными, крепко сцементированными осадочными породами и очень прочными — изверженными. Благодаря своей плотности эти породы долгое время сохраняются в крупных обломках, даже когда поверхностные воды переносят их на большие расстояния.
Поверхностные воды выносят в море обломочный материал, а морские волны в зоне прибоя, в свою очередь, совершают непрерывную разрушительную работу, особенно усиливающуюся во время штормов. В скалистых берегах они вырабатывают ниши и различные промоины, подчас самой причудливой формы (так, например, образовалась уже известная нам оригинальная промоина — Ворота Карадага). Подмытые берега теряют устойчивость, и время от времени происходят обвалы скал, загромождающие обломками побережье. Если породы побережья рыхлые или слабо сцементированные, а берега высокие и крутые, то происходит оползание береговых склонов. Оползни нередко достигают огромных размеров и вызывают серьезные разрушения в прибрежных районах. Обломочный материал, образовавшийся в результате деятельности морских волн, распределяется по морскому дну так же закономерно, как и обломки, принесенные поверхностными водами. Так начинают свое образование на дне моря осадочные морские обломочные породы, именуемые иначе терригенными (terra — земля), так как частицы, из которых они образуются, поступают с поверхности суши — с земли.
Органическая жизнь моря также создает большие накопления осадков на морском дне.
Кто бывал на евпаторийском пляже или в других местах побережья степного Крыма или Керченского полуострова, тот, конечно, видел здесь несметное количество раковин моллюсков. В тихую погоду на небольшой глубине можно наблюдать и живых моллюсков, медленно передвигающихся по дну или прикрепившихся к подводным камням или водорослям.
Особенно много встречается двустворчатых ребристых раковин моллюска кардиум едуле, или сердцевидки, окрашенных в различные оттенки розоватых и сиреневых тонов. Реже попадаются продолговатые, похожие на длинные когти раковины золенов и довольно крупные красивые раковины пектенов, или, иначе, гребешков. Там, где берег изобилует подводными камнями или водорослями, можно обнаружить скопления черных грушевидных раковин мидий, которые образуют огромные колонии, называемые банками. Кроме перечисленных моллюсков, встречаются и многие другие. К подводным камням и к створкам крупных раковин часто прикрепляются маленькие рачки балянусы, которые также заключены в известковую раковину конической формы. Эти рачки именуются также морскими желудями.
Раковины моллюсков есть и у скалистых берегов, но их больше всего в сравнительно мелководных частях моря, где дно выстлано песком с примесью ила.
Здесь особенно много донных моллюсков, в частности сердцевидок и гребешков, населяющих глубины от 15 и до 35 метров.
С течением времени известковые раковины отмирающих моллюсков образуют многометровые слои на дне моря, и если оно имеет пологий наклон, то полоса раковинных отложений достигает ширины в несколько километров. Волны прибоя выносят раковины и их обломки на берег, и таким образом возникают обширные ракушечниковые пляжи, подобные евпаторийскому.
Так начинают свое образование на морском дне породы биологического происхождения, или, как их называют, — биогенные, ибо раковина моллюска состоит из углекислого кальция, извлекаемого моллюском из раствора морской воды и осаждаемого им в виде твердого вещества.
Кроме биогенных осадков, могут образовываться осадки химического происхождения. Это различные вещества, осаждающиеся в виде кристаллов на дне замкнутых бассейнов в результате сильного испарения насыщенной солями воды.
К таким осадкам относятся: самосадочная поваренная соль, глауберова соль, гипс и многие другие соли.
Некоторые вещества, содержащиеся в речных водах, выпадают в осадок при смешивании этих вод с морской соленой водой. Так, например, растворы солей железа и марганца речных вод, попадая в соленый морской бассейн, выпадают в осадок, образуя илы, обогащенные этими элементами. Эти илы с течением времени превращаются в железные и марганцевые руды осадочного происхождения.
Углекислый кальций может выпадать в осадок и при изменении температуры воды. В более холодных водах растворимость углекислого кальция большая, чем в теплых; подогревание воды приводит к частичному его осаждению.
Таков в общих чертах процесс образования на морском дне мощных слоев осадков терригенных, биогенных и химического происхождения.
Проходят века и тысячелетия. Все больше и больше накапливается осадков на дне моря, особенно в его прибрежных зонах, за счет непрерывного размыва поверхностными водами придающей суши. И если бы земная кора находилась в постоянном покое, то с течением времени не стало бы на земном шаре материков, а был бы сплошной неглубокий океан. Но этого не происходит и не может произойти, так как земная кора все время находится в движении, опускаясь и поднимаясь, что, в свою очередь, влечет за собою наступление моря на сушу и отступление морских вод с нее. Так образуются глубокие морские впадины и высокие горные системы.
Если происходит опускание суши, то море наступает на берег, и тогда прибрежные галечниковые отложения оказываются на большей глубине и поверх них отлагаются пески и илы или раковинные образования. Таким путем создается переслаивание осадочных пород различного состава. Если же происходит поднятие суши, то часть морских осадков появляется на поверхности земли, а более глубоководные морские отложения, например, илы, оказываются в мелководной зоне, и тогда поверх них откладываются галечники и пески.
Колебания земной коры происходят непрерывно и почти всегда очень медленно и незаметно, но в течение длительного геологического времени, измеряемого сотнями тысяч и миллионами лет, отдельные участки земли перемещаются по вертикали на несколько километров, и поэтому мы можем наблюдать, как древние морские осадки иногда залегают на вершинах гор.
За огромный промежуток времени рыхлые, сыпучие или пластичные донные осадки моря постепенно уплотняются и превращаются в твердокаменную осадочную породу, которая через века вновь появляется на поверхности земли, подвергается разрушительному влиянию атмосферных сил, и снова ее обломки или растворенные в воде соли поступают в море и отлагаются на его дне.
Таков непрерывный процесс разрушения и образования осадочных пород, первичным материалом которых все же были изверженные породы.
Мы говорили о процессе возникновения осадочных горных пород на дне моря. Осадочные породы создаются и на суше. Здесь также скапливается различный обломочный материал, отлагаемый поверхностными водами и ветром. Но масштабы накопления континентальных осадочных пород ничтожны по сравнению с морскими. Да и существование континентальных осадков обычно недолговременное. Чаще всего они быстро размываются и сносятся в море.
Словом, суша — это место преимущественно разрушения камня внешними геологическими силами, а море — область образования каменных пород и минералов осадочного происхождения.
Поверхность Крымского полуострова более чем на 99% сложена осадочными породами различного состава и геологического возраста. Все эти породы морского происхождения, и лишь залегающий на них относительно тонкий покров суглинков и почв относится к сравнительно недавним континентальным образованиям.
Камни осадочного происхождения очень разнообразны, и многие из них являются полезными ископаемыми, т. е. минеральными богатствами, которые используются в народном хозяйстве.
Направимся теперь по шоссе из Симферополя в Алушту. При спуске с перевала в двух километрах от шоссе по левую его сторону возвышается огромный массив горы Демерджи. На вершине горы и ее склонах, обращенных к морю, выделяются многочисленные столбы и башни причудливой формы. Один из этих столбов напоминает бюст Екатерины II, и поэтому Демерджи иногда называют Екатерин-горой.
Издали гора бесспорно живописна, но геологу этого мало, он всегда стремится ближе познакомиться с тем материалом, из которого созданы ее утесы.
Лучше и проще всего проникнуть к вершине Демерджи с Алуштинского перевала. Этим вы сэкономите несколько сотеи метров подъема, так как высота горы превышает 1200 метров.
Проходя по западному склону Демерджи, вы увидите внизу нагромождение огромных глыб камня. Это грандиозный обвал, которым еще в прошлом веке было уничтожено село, находившееся у подножья горы.
Гора Демерджи сложена осадочными породами — конгломератами, представляющими собой прочно сцементированный галечник. Теперь мы уже знаем, что это морские прибрежные отложения какого-то древнего моря или древней дельты реки. Конгломераты горы по времени относятся к юрскому периоду, удаленному от нас на 110—120 миллионов лет. Неудивительно, что за такой длительный промежуток времени прибрежный галечник прочно сцементировался и оказался ка высоте более 1200 метров над уровнем моря.
Конгломераты горы Демерджи — очень прочная порода, они медленно поддаются воздействию внешних сил. Но все же ветер, вода и температурные колебания совершают свою разрушительную работу, вновь превращая конгломерат в галечник. В результате многовекового действия этих сил образовались и те причудливые столбы и башни, которые видны издалека. Здесь, на вершине горы, эти столбы особенно величественны, и даже не верится, что они созданы деятельностью внешних геологических сил.
Если внимательно присмотреться к галькам, слагающим конгломерат, то мы можем найти среди них самые разнообразные породы. Здесь мы встретим черные гальки плотных песчаников и сланцев, молочно-белые галечки кварца, красные узорчатые гальки неизвестной в Крыму изверженной породы—гранита. Изредка встречаются черные блестящие галечки рудного минерала гематита.
Черные гальки плотных песчаников и сланцев представляют собою обломки пород более древних, чем конгломераты. Сланцы по возрасту тоже относятся к юрским породам, но образовавшимся в начале юрского периода, и являются морскими осадками больших глубин. Многочисленные галечки кварца также представители более древних пород, чем конгломераты. Гальки изверженной породы гранита и галечки гематита относятся к еще более древним породам, почти неизвестным в Крыму. Лишь близ г. Балаклавы обнаружена небольшая скала гранита, но совершенно не похожего на гранит галек Демерджи.
Откуда же попадали в юрское море обломки гранита?
Многие ученые считают, что к северу от Демерджи в юрское время существовала суша, сложенная породами, неизвестными в Крыму в наше время. Позднее эта суша опустилась на большую глубину и образовала гигантскую впадину, которую заполнили воды Черного моря. Следы же былого существования этой суши запечатлены в ее обломках — гальках, заключенных в конгломератах Демерджи.
Конгломерат используется местным населением как бутовый камень для фундаментов построек, но широкого применения как строительный камень не имеет, так как плохо поддается обработке.
Оставим вершину Демерджи с ее причудливыми формами выветривания и спустимся на юго-восточный склон горы. Здесь мы увидим совершенно другие породы — сланцы и песчаники, подстилающие конгломераты Демерджи.
Эти тонкослоистые почти черные породы широко распространены по всему южному и юго-восточному побережью Крыма. Отличительной их особенностью является то, что во многих местах они сильно смяты в складки и трещиноваты. Можно даже наблюдать складки второго и третьего порядка, когда крыло одной гигантской складки в свою очередь смято и состоит из более мелких складок, а последние также перемяты в маленькие складочки величиной в несколько десятков сантиметров.
Сланцы и песчаники черноморского побережья Крыма относятся к самым древним породам, образовавшимся в конце триасового и начале юрского периода. Детальнее по возрасту эти породы не подразделяют, так как они не содержат окаменелых органических остатков. Им присвоено общее наименование — таврическая толща.
Нетрудно заметить, что породы таврической толщи, словно слоеный пирог, состоят из слоев черных тонкослоистых глинистых сланцев, перемежающихся с прослоями плотных песчаников. Следовательно, эти осадки, так же как и конгломераты, обломочного — терригенного происхождения, но образовались они не в прибрежной зоне, а на более значительных глубинах, где могли отлагаться тонкие глинистые частицы, из которых образованы сланцы. Во время отложения этих осадков глубина моря непрерывно менялась: временами море делалось мельче, и тогда отлагались пески, временами вновь становилось более глубоким, и возобновлялось отложение глинистых частиц. Так колебательный процесс земной коры отразился на характере строения этой осадочной толщи. В период образования пород таврической толщи в лагунах и заливах юрского моря, помимо обломочного материала, накапливалось большое количество растительных остатков, которые оказались погребенными под идами лагун и заливов и сохранились до нашего времени в виде пластов каменного угля. Каменный уголь в песчано-сланцевых отложениях встречается во многих местах Крыма. Известны, например, Бешуйские копи, расположенные в верховье р. Качи. Некоторое время эти копи разрабатывались, и уголь использовался для местных нужд. В пластах угля часто встречаются прослои окаменевшей смолы — гагата. Гагат легко поддается обработке, и из него можно изготовлять различные мелкие предметы и украшения.
Черные таврические сланцы легко расслаиваются на тонкие плитки, но, к сожалению, небольших размеров. Может быть, удастся найти массив этих пород, в котором сланцы не будут так раздроблены, и тогда тонкие плитки больших размеров можно будет использовать как кровельный материал. Толстые же плитки песчаников находят широкое применение у местного населения: из них выкладывают заборы и даже стены, главным образом, хозяйственных построек.
Если обогнуть гору Демерджи с юго-востока и, выйдя к селу Генеральское, подняться по ущелью Хопхал, то мы попадем в область распространения других осадочных пород — известняков, залегающих на юрских конгломератах.
В Крыму известняки распространены широко и относятся к различным геологическим возрастам. Известняки же в ущелье Хопхал — наиболее древние известняки Крыма, их относят к верхне-юрскому времени. Ими сложено большинство вершин и плоскогорий горной части полуострова. Эти плоскогорья именуются в Крыму яйлами.
Поднявшись по трудно проходимому ущелью Хопхал, мы выйдем на хребет Тырке, соединяющий две больших яйлы: Демерджи-яйлу на юго-западе и Караби-яйлу на северо-востоке.
Поверхность яйл лишена древесной растительности и представляет собой слабовсхолмленную равнину, местами покрытую травами, местами голую, каменистую. Иногда в складках местности растут небольшие группы карликовых, скрученных непрерывными ветрами сосен. Находясь в центре яйлы, вы забываете, что поднялись на высоту более 1000 метров над уровнем моря и что ниже вас, на южном и северном склонах яйлы, типичный горный ландшафт и пышная растительность. Этот, контраст, особенно ощутим после живописного ущелья Хопхал с его водопадами и вековым лесом.
Мы уже знаем, что известняки в большинстве случаев биологического происхождения и реже образуются как химический осадок.
Яйлинские известняки — также биогенные осадки с некоторой примесью песчано-глинистого материала, поэтому они имеют светлосерую окраску. Встречаются и довольно чистые известняки белого или светложелтого цвета. Ничтожные примеси железа, марганца и других элементов часто создают красивый рисунок, который отчетливо выявляется при полировке камня.
Рассматривая известняк, можно заметить заключенные в нем органические остатки в виде створок раковин и кораллов, указывающие на то, что этот известняк морского и биологического происхождения. Но десятки миллионов лет, прошедшие со времени захоронения на дне моря этих организмов с известковым скелетом, и огромное давление вызвали сильные изменения известковых осадков. Они превратились в плотную породу, в которой первичный карбонат кальция перекристаллизовался, и поэтому заключенные в камне створки раковин и кораллы сливаются с общей массой камня и иногда трудно различимы.
Такие плотные перекристаллизованные известняки, легко поддающиеся полировке, называются мраморовидными.
Массив серых мраморовидных известняков, расположенный недалеко от Ялты, разрабатывается, и добываемый камень используется для изготовления различных поделок: письменных приборов, настольных украшений и других мелких вещей. Из мраморовидного известняка изготовляются также плиты для облицовки зданий и некоторые архитектурные украшения.
В Крыму есть и настоящий мрамор, залежи которого находятся близ г. Балаклавы. Рисунок крымского мрамора изящен и прихотлив, благодаря заключенным в нем остаткам раковин и кораллов, а сочетание нежных желтоватых тонов с яркими красными и коричневыми оттенками придает особенную прелесть отшлифованной поверхности этого камня. Из крымского мрамора изготовлены облицовочные плиты, украшающие некоторые вестибюли московского метрополитена. Едва ли не первым в истории культуры камня применялся человеком мрамор как материал для скульптурных произведений и архитектурных украшений. Для этих целей мрамор использовался еще в древней Греции.
В царской России мрамор почти не добывался. Этот камень ввозился главным образом из Греции и шел почти исключительно для украшения царских дворцов и жилищ богачей.
Теперь, в наше время грандиозных строек коммунизма и расцвета советской культуры и искусства, мрамор, как никогда в истории, нашел в нашей стране широкое применение. При этом у нас используется отечественный мрамор, отличающийся красотою рисунка и разнообразием красок. Наш мрамор можно видеть в залах Московского дворца науки — университета им. Ломоносова, в чудесных дворцах Всесоюзной сельскохозяйственной выставки, на сооружениях Волго-Донского канала им. В. И. Ленина и на многих других строениях в различных городах нашей Родины.
Мрамор широко применяется и в промышлености. Являясь прекрасным изоляционным материалом, он используется для изготовления распределительных щитов и различных изоляционных деталей. Мраморовидные и вообще плотные чистые известняки применяются в металлургической промышленности в качестве флюсов.
Мрамор легко поддается обработке: распиловке, резьбе, шлифовке и полировке. Однако изделия из мрамора хотя и долговечны, но не вечны. В этом отношении мрамор во многом уступает изверженным породам.
Академик А. Е. Ферсман подсчитал, что в среднем в столетие растворяется слой мрамора толщиной в 1 миллиметр. В масштабе времени человеческой жизни это ничтожная величина, хотя и ею не следует пренебрегать. В масштабах же геологического времени мрамор и известняк рассматриваются как легко растворимые породы. Умножьте, например, величину в 1 миллиметр в десять тысяч раз и получится слой в 10 метров. Такой толщины слой растворится в течение одного миллиона лет, а в истории земли это совсем небольшой промежуток времени, примерно одна трехтысячная времени, прошедшего с начала образования земной коры. При этом надо учесть, что в соответствующих природных условиях известняковые породы могут растворяться гораздо интенсивнее, чем по одному миллиметру в сто лет.
Особенно быстро известняк растворяется водами, содержащими угольную кислоту, которую выделяют в большом количестве корни растений; растворяется он и другими природными кислотами.
Обратите внимание на поверхность крымских яйл. Здесь местами встречаются воронкообразные углубления и провалы. Иногда в центре провала находится канал, уходящий вглубь. Обнаженные известняки в пониженных местах яйл имеют своеобразную бугристую поверхность и издали напоминают стадо пасущихся овец. Все это — результат растворения известняков поверхностными водами, явление, именуемое карстом.
Проникая по трещинам в глубь известнякового массива, вода продолжает растворять известняк, образуя каналы, по которым иногда стремительно текут подземные реки. С течением времени на их пути образуются галереи и огромные пещеры. Иногда вода вновь появляется на поверхности в виде мощных родников. К таким родникам, например, относится известный в Крыму источник Аян, расположенный на северных отрогах Чатырдага (Шатер-гора) и снабжающий водой город Симферополь.
Знакомство с известняками и мрамором Крыма мы начали в ущелье Хопхал. Казалось бы, не стоило уводить читателя за 20 километров от Алуштинского шоссе, чтобы показать ему известняк и ознакомить с мраморами Крыма, которые можно легко увидеть на Ай-Петри и в окрестностях Ялты, даже не выходя из автобуса. Но в этом мало известном уголке — ущелье Хопхал — на протяжении одного маршрута мы имеем возможность наблюдать почти все главнейшие разновидности осадочных пород — конгломераты, песчаники, глины и известняки. Кроме того, в ущелье Хопхал мы увидим один из красивейших водопадов Крыма, питаемый подземными карстовыми водами, которые по выходе на поверхность выделяют огромное количество извести в виде легкой пористой массы, именуемой известковым туфом. И, наконец, в 5—6 километрах к северо-востоку от ущелья находится Караби-яйла, обладающая наиболее ярко выраженными формами карстовых процессов.
Мы достаточно полно характеризовали мрамор и мало сказали об известняке, из которого, по сути дела, и образуются плотные мраморы.
В Крыму много известняка, им сложены целые массивы в горах и огромные толщи полого наклоненных пластов в степной части полуострова.
Широко известны как в Крыму, так и за его пределами белые, довольно плотные известняки, относящиеся по возрасту к концу мелового периода. Они состоят из известковых скелетов микроскопических кораллов — мшанок с незначительной примесью песчано-глинистого материала. Чаще эти породы именуются инкерманским камнем, так как близ Инкермана он добывается в большом количестве.
Прочный инкерманский камень широко применяется как стеновой и облицовочный строительный материал. Возрожденный из руин город-герой Севастополь превращен в один из красивейших городов страны, и здания этого города во многом обязаны своей красотой белоснежному или слегка желтоватому инкерманскому камню, которым облицованы стены всех построек города.
В района Симферополя, Евпатории, Керчи и во многих других местах предгорного и степного Крыма широко распространен камень-ракушечник, сплошь состоящий из сцементированных кальцитом раковин, некогда населявших мелководные моря третичного периода, покрывавшие территорию современных крымских степей и предгорий.
Камень-ракушечник представляет собою пористую породу, которая легко распиливается обыкновенной пилой на бруски. Он обладает несравненно меньшей прочностью, чем инкерманский камень, и поэтому из него возводят дома в один, редко в два этажа высотою.
В Крыму кирпичное здание — такая же редкость, как и деревянное. Все города Крыма построены из камня, рожденного на дне моря в результате многовековой деятельности морских организмов.
Хотя в Крыму и нет кирпичных зданий, но кирпич изготовляется в значительном количестве для печей, фабричных труб и других строительных целей. Для выработки кирпича применяется порода также осадочного происхождения — глина. Лучшими для выработки кирпича, кровельной черепицы, труб и различных гончарных изделий считаются глины, образовавшиеся в начале мелового периода. Запасы этих глин огромны, их пласты протягиваются, начиная от Балаклавы, вдоль предгорий всего Крыма до Феодосии.
Так же огромны запасы мергелей — породы осадочного происхождения, представляющей собою сцементированную смесь глинистых и известковых частиц. Мергели являются главнейшим сырьем для изготовления цемента, который пока в Крыму не вырабатывается.
Известняки и мергели не богаты минералами. Иногда в них встречаются кристаллы кальцита и гипса, которые, впрочем, не отличаются ни красотой, ни величиной. В глинах же можно найти много красивых кристаллов гипса в виде крупных роз или в форме ласточкина хвоста. Встречаются также округлые конкреции сферосидерита, скопления и корочки золотистых кубических кристалликов пирита. Однако все эти минералы не представляют редкости, мы их можем встретить повсеместно и не будем поэтому заниматься их поисками в этих породах.
Терригенные и биогенные осадки, как правило, бедны минералами, видимыми простым глазом, но при рассматривании этих пород под микроскопом минералог находит здесь не менее богатую коллекцию, чем в изверженных породах.
Изучая осадочные породы под микроскопом и определяя заключенные в них микроскопические кристаллы и их обломки, геологам часто удается установить ту область суши, с которой поступали эти частицы в древние моря, и воссоздать, таким образом, географию далекого геологического прошлого.
Исключительный интерес представляют осадочные породы для того, кто желает познать историю Крыма и развитие живых организмов, населявших его моря и сушу. По окаменелым остаткам животных и растений можно сравнительно полно и точно воспроизвести картину жизни и ландшафтов, существовавших миллионы лет назад.
Мы не намерены оставаться в стороне от геологической истории Крыма и посвятим этому вопросу несколько страниц в конце очерка. Теперь же познакомимся с последней и самой интересной в минералогическом отношении группой осадочных пород — породами химического происхождения.
Мы уже упоминали о процессах образования различных химических осадков, а теперь подробнее познакомимся с их разновидностью — керченскими рудами.
Для этого нам придется вновь отправиться на Керченский полуостров, в поселок Аршинцево, расположенный на обрывистом берегу Керченского пролива вблизи г. Керчи.
Аршинцево находится в большой котловине, ограниченной цепью невысоких холмов.
Если взобраться на вершину одного из холмов, то нетрудно проследить, что гряда этих высот со всех сторон окаймляет котловину с расположенными в ней поселком, рудниками и колхозными полями; лишь на востоке она открыта в сторону Керченского пролива.
Рельеф восточной и северной частей Керченского полуострова характерен такими котловинами, окруженными кольцеобразными цепями холмов, сложенных очень крепкими известняками.
Эти известняки состоят из крошечных, уже известных нам кораллов, называемых мшанками. Можно рассмотреть листоватые образования, усеянные мельчайшими ячейками и канальцами, служившими жилищем для микроскопических организмов этих кораллов.
Более 10 миллионов лет назад, в начале мэотического века третичного периода, Керченский полуостров заливало неглубокое море, и хотя территория полуострова значительно удалена от горного Крыма, где происходили мощные горообразовательные процессы, однако и здесь сказалось действие этих сил. Земные слои Керченского полуострова также сложены в складки, хотя и весьма пологие. И там, где гребень складок поднимался, дно мэотического моря мелело, а местами поднятие было столь значительным, что образовывались острова. Вдоль этих островов, в мелководье, и обитали мшанковые кораллы. Постепенно появлялось все больше и больше островов, мшанковые рифы увеличивались в своих размерах, и, таким образом, с течением времени, образовались лагуны, окруженные цепью мшанковых рифов.
В последующие геологические эпохи лагуны заполнялись все новыми и новыми осадками, состоящими или из песчано-глинистого материала, или из многочисленных створок раковин. Благодаря небольшим, но непрестанным колебаниям суши, лагуны то мелели, то делались глубже. Климат в то время был умеренный, с небольшими осадками.
Прошло несколько миллионов лет, и наступил жаркий субтропический влажный климат киммерийского века. Лагуны к тому времени представляли собою мелководные слабосоленые бассейны, отделенные друг от друга цепью островов и полуостровов.
Жаркий влажный климат вызвал пышный расцвет растительности и интенсивное химическое разложение окружавших лагуны пород суши. Поросшие густым лесом, изобилующие болотами берега лагун насыщали впадавшие в лагуны ручьи и речки органическими и неорганическими кислотами.
Эти воды выщелачивали железо, марганец и другие элементы из окружающих пород и почв и в растворенном состоянии выносили их в лагуны. В лагунах, при смешивании пресных вод суши с солоноватыми водами лагун, растворенные соли железа и других элементов выпадали в осадок, перемешиваясь с илистыми и песчанистыми частицами, приносимыми теми же потоками. Различные органические остатки, приносимые водами с суши, разлагались на дне лагун, обеспечивая обильную пищу множеству микроорганизмов, которые в свою очередь служили пищей моллюскам. Поэтому моллюски в киммерийский век особенно успешно размножались, отличались разнообразием видов и достигали крупных размеров. Помимо моллюсков, лагуны были населены рыбами и тюленями.
Так в течение тысячелетий происходило накопление насыщенных железом илов на дне лагун в киммерийский век.
Позднее, в результате общего поднятия суши, море отступило из лагун, железистые осадки уплотнились, в них образовались различные минералы железа, марганца, фосфора, бария и других элементов, и они превратились в железную руду осадочного химического происхождения.
Наше знакомство с керченскими рудами и их минералами мы начнем с берегового обрыва Керченского пролива в Аршинцево.
Для этого надо выйти к парку культуры и отдыха и по железной лестнице спуститься к пляжу Керченского пролива. Взяв направление на юг, вы скоро увидите сорокаметровую стену обрыва, местами совершенно вертикальную, местами разбитую на гигантские ступени оползнями. На стене отчетливо прослеживаются слои осадочных пород: на светложелтом известняке, состоящем из мельчайших раковин и их обломков, в смеси с некоторым количеством глины и мелкого песка залегает темнокоричневый пласт руды, а над ним серые слои песков и глин, более молодых, чем рудные отложения, и на самом верху обрыва сплошным покровом залегают светлокоричневые суглинки.
Нас интересует руда и ее минералы, ею мы и займемся.
Коричневая рыхлая масса — железная руда — сплошь состоит из концентрически-скорлуповатых хрупких коричневых шариков, называемых оолитами. Эти шарики, подобно кристаллам, росли в железистом илу. Видимо, илистые частицы мешали образоваться настоящим кристаллам, и железистые растворы слой за слоем концентрировались вокруг различных мелких частиц, пронизывая глинистую массу ила.
Эти оолиты состоят из смеси различных гидроокислов железа, именуемых минералом лимонитом, с примесью глинистого вещества.
Среди коричневых оолитов иногда попадаются черные блестящие, как будто лакированные. Их цвет говорит о том, что в этих оолитах, кроме железа, содержится значительное количество марганца.
Среди оолитовой рудной массы находятся округлые, обычно черные с поверхности, крупные желваки, достигающие иногда нескольких десятков сантиметров в поперечнике.
Подобные образования знакомы нам по Карадагу — это конкреции, по, в отличие от карадагских, осадочного происхождения. Они возникают в плотной рудной массе, когда медленно циркулирующие в оолитовой руде, насыщенные различными минеральными веществами растворы концентрируются вокруг каких-нибудь включений и отлагают новые минералы.
Некоторые из конкреций представляют собой своего рода природные шкатулки, хранящие прекрасные кристаллы. Однако немало придется вскрыть таких шкатулок, чтобы встретить одну или две, обладающие богатым содержанием.
Попробуйте легким ударом молотка расколоть конкрецию. Иногда в ней обнаруживается значительных размеров полость, словно бархатом выстланная черным с синеватым отливом нежным налетом, пачкающим пальцы. Нередко на этом слое, подобно алмазам на черном бархате, сверкают маленькие прозрачные пластинки; черный налет — это минерал вад (гидроокисел марганца), а сверкающие пластинки — кристаллы известного нам кальцита.
Бывает, что вместо бархатистого налета полость конкреции выстлана черной блестящей весьма плотной корочкой; это тоже гидроокисел марганца — псиломелан.
Часто в полостях конкреций встречаются разнообразные минералы фосфора — фосфаты, которые являются соединениями железа, марганца, кальция, фосфора, кислорода и воды.
Так же, как и цеолиты Карадага, эти фосфаты славятся на весь Союз. Нигде нет такого разнообразия, таких красивых и крупных кристаллов. Многие из фосфатов впервые были открыты именно здесь, и им присвоены местные названия. Чаще всего в конкрециях или в полостях раковин встречаются коричневые кристаллы оксикерченита, то отдельные длинные, то множество коротких, направленных во все стороны, как иглы ежа. Реже попадаются темносиние, почти черные плоские кристаллы гамма — и бета-керченита. Сравнительно реже попадаются тусклозеленые кристаллы альфа-керченита. Изредка можно встретить маленькие яркие светлозеленые иголочки анапаита.
Кроме явно кристаллических фосфатов, часто попадаются так называемые землистые их разновидности, представляющие собой порошковидную массу, часто смешанную с железной рудой. К этим фосфатам относятся залегающие в виде тонких прожилок скопления канареечно-желтого митридатита и зеленого босфорита. В трещинах и пустотах руды можно встретить тонкие налеты и желвачки яркоголубого землистого бета-керченита. В тех участках руды, которые долго подвергались воздействию кислорода воздуха, обнаруживаются похожие на столярный клей наросты минерала пицита.
Все эти минералы, содержащие фосфор, являются дополнительным к железу полезным ископаемым рудных отложений. При выплавке стали из чугуна содержащийся в нем фосфор переходит в шлак, который может быть использован в качестве удобрения в сельском хозяйстве.
Большая часть конкреций на имеет полости и представляет собой плотную серовато-зеленую массу, состоящую из глинистого сидерита, вокруг которой происходит концентрация марганца, фосфора и некоторых других минералов.
При разгребании рыхлой руды нам могут встретиться коричневые окаменевшие кости каких-то позвоночных животных, — это остатки некогда живших в киммерийских лагунах тюленей. Костная ткань этих остатков полностью замещена соединениями фосфора и представляет собой минерал фосфорит.
Реже попадаются белые кости и остатки древесной растительности. Взяв в руку подобную окаменелость, вы будете удивлены ее большим весом. Это минерал барит (сернокислый барий), которым полностью замещена ткань органических остатков. Такие минеральные образования именуются метаморфозами.
В керченских рудах барита мало, и поэтому он здесь не имеет практического значения, но большие залежи этого минерала разрабатываются для получения бария, который применяется в химической промышленности и медицине.
В рыхлой рудной массе часто встречаются отдельные кристаллы гипса исключительно правильной огранки, и хотя этот минерал не представляет редкости, следует все же, пользуясь случаем, собрать здесь коллекцию кристаллов гипса.
Заканчивая сбор минералов в керченских рудах, необходимо сказать, что мы познакомились далеко не со всеми содержащимися в них минералами. Есть ряд минералов, которые можно обнаружить в рудной массе только под микроскопом, и есть такие минералы и разновидности руд, которые находятся в более глубоких зонах месторождения; их можно извлечь лишь при помощи бурения или проходки довольно глубоких горных выработок.
Руды, обнаженные в береговом обрыве, не всегда были такими, какими мы их видим сейчас. Длительное воздействие внешних сил во многом изменило минералогический состав и физические свойства руд; исчезли некоторые минералы и появились новые. Такие изменения могут иногда происходить за очень короткий срок. Например, при разведочных работах, проводимых на керченских месторождениях, из глубины, где пласты руды насыщены подземными водами и куда не проникал кислород воздуха, извлекалась весьма плотная, зеленовато-бурого цвета, так называемая «табачная» руда. Некоторые разновидности этой руды уже через несколько дней изменяли свой цвет и превращались в рыхлую коричневую руду, наподобие той, которую мы видели в береговом обрыве.
Так иногда непривычно быстро протекает изменение минералогического состава камня, оказавшегося в новых условиях, например, в среде, богатой кислородом воздуха и лишенной воды.
Закончив сборы минералов и руд в береговом обрыве, следует ознакомиться с рудником, который расположен в 6 километрах от поселка (можно проехать автобусом). Рекомендуем, по договоренности с администрацией железорудного комбината, посмотреть карьеры, где добывается руда, а также фабрики, где руда обогащается и агломерируется (из рыхлой превращается в кусковатую путем спекания при высокой температуре), словом, получить представление оба всем процессе подготовки природного минерального сырья к выплавке из него металла.
Керченские железные руды известны очень давно. В глубокой древности жители Крыма уже знали о рудах. Об этом нам рассказывают крымские археологи, которые при раскопках близ Планерного в древних могильниках славянских племен обнаружили кусочки синей краски, оказавшейся минералом бета-керченитом из керченских руд. Эти древние погребения датируются VIII веком нашей эры.
Первые описания керченских руд принадлежат путешественникам XVIII века, но эти сведения были отрывочны и не давали представления о запасах и качестве руд.
Многие годы керченские руды не находили практического применения. И только начиная с 1894 года, керченские месторождения пытались разрабатывать различные предприниматели, как русские так и иностранные, Однако из-за чрезвычайно низкой техники и ожесточенной конкуренции эти капиталистические предприятия часто терпели крах.
Лишь после Октябрьской революции быстрыми темпами стала развиваться металлургическая промышленность на базе керченских руд.
Выросли Кдмышбурунский рудник и металлургический завод им. Войкова. С каждым годом росла добыча руд и увеличивался выпуск чугуна и стали.
В годы Великой Отечественной войны немецко-фашистские захватчики до основания разрушили рудник и завод, полностью уничтожили рабочие поселки; не менее пострадал и город Керчь.
После войны рудник и его поселок были в короткий срок полностью восстановлены. Теперь это целый город с множеством больших домов, стадионом, парком, клубом. На руднике, обогатительной и агломерационной фабриках применяются новейшие машины. Добыча руды полностью механизирована.
Железные руды не единственные химические осадочные образования в Крыму. Даже в наше время, у нас на глазах происходит накопление химических осадков.
В Крыму немало соленых озер, многие из них морского происхождения. Эти озера в недавнем геологическом прошлом были заливами Черного и Азовского морей, которые, с течением времени, отделились от моря песчаными отмелями и косами, намытыми морскими волнами, и превратились в прибрежные озера.
Однако эти озера не потеряли связи с морем. Через песчаные узкие косы морская вода легко просачивается, пополняя озеро, воды которого непрерывно испаряются. Таким образом, концентрация солей в воде озер постепенно возрастает.
В жаркое лето, когда испаряющаяся из озер вода не успевает компенсироваться просачивающейся через косу морской водой, — концентрация солей в озерной воде настолько увеличивается, что происходит образование кристаллов этих солей. Первыми в осадок выпадают кристаллы поваренной соли, покрывая белой коркой дно мелкого озера и его побережье. В некоторых крымских озерах издавна добывается самосадочная поваренная соль.
Помимо поваренной соли (хлористого натра), в озерах содержатся и другие соли: хлористый магний, сернокислый натрий (глауберова соль), сернокислый кальций (гипс) и некоторые другие ценные соли.
Особенно богат солями огромный залив Азовского моря — Восточный Сиваш. Он сообщается с морем лишь одним узким проливом в районе Геническа и поэтому напоминает собой большое прибрежное озеро, отделенное от моря узкой косой длиною в 120 километров — Арабатской стрелкой.
Донный ил некоторых озер Крыма обладает ценными лечебными свойствами и широко применяется многими санаториями и грязелечебницами Крыма.
В Крыму, на Керченском полуострове, есть месторождение и ископаемых солей, например, довольно значительная залежь гипса недалеко от села Марфовки. Пласт гипса толщиною до 4—5 метров разрабатывается, добытый гипс отвозится в Керчь, где из него вырабатывают алебастр, широко применяемый в строительных работах и медицине. Однако пласт гипса этого месторождения сильно загрязнен примесью глины и состоит из мелких, тесно прижатых друг к другу кристаллов. Найти красивые большие прозрачные кристаллы довольно трудно, и поэтому придется удовольствоваться образцами этого минерала, собранными в рудных отложениях.
Этим можно и закончить наше краткое знакомство с главнейшими осадочными породами Крыма, их наиболее интересными минералами и теми процессами разрушения и созидания, которые создавали эту наиболее распространенную в Крыму группу горных пород.