На Кольском полуострове, далеко за Полярным кругом, между озерами Имандра и Умбозеро, высится скалистый, мрачный горный хребет Хибинские Тундры, а по другую сторону Умбозера над болотистой низиной громоздится очень похожий на него по своему строению и происхождению горный массив Ловозерских Тундр.
Перед глазами путешественника, поднявшегося на их вершину, расстилается замечательная картина: по склонам гор мчатся бурные ручьи и речки, синеют горные озера, ниже зеленого ковра альпийских лугов щетинятся великолепные еловые леса.
Сравнительно неглубокое озеро Имандра изобилует обширными заливами-плесами, которые соединяются между собой узкими проливами. Берега его покрыты прекрасным лесом. На Имандре много островов и каменных отмелей, и плавание по нему не везде возможно даже в лодке.
Гораздо глубже Умбозеро, лежащее между массивами Хибинских и Ловозерских Тундр, хотя и в нем имеются мелкие места.
Кроме этих больших озер, по перевалам и в долинах насчитывается еще несколько десятков мелких. Некоторые из них осенью исчезают, оставляя на камнях черный налет разложившихся органических веществ.
Одни из них произошли в результате загромождения горных долин обломками скал, другие — вследствие заполнения глубоких впадин. Крупнейшие из них — Большой Вудъявр — лежит на высоте 305 м над ур. м. Немногим уступает ему плотинное озеро Пай-Кунъявр, лежащее на высоте 190 м над ур. м.
У подножья скалистых высот Тахтарвумчорра, на высоте 350 м над ур. м., синеет живописное озеро Малый Вудъявр, на берегу которого около 10 лет тому назад начала научную работу Горная станция Академии Наук.
Главные реки Хибин стекают на восток и на запад от почти меридиональной водораздельной линии: долина Куниока — перевал Кукисвум — озеро Большой Вудъявр, которая делит Хибины на две части. Здесь берет начало стекающая на запад из озера Большой Вудъявр р. Белая, при впадении которой в озеро Имандра находится станция Мурманской железной дороги — Апатит.
Хотя в длину эта река имеет только 22 км, но она очень многоводна и недоступна для перехода вброд. Из других рек, впадающих в озеро Имандра, наиболее крупны Гольцовка длиной около 13 км и Куниок, вытекающая из озера Пай-Кунъявр. На северо-восточных склонах Расвумчорра и Юкспора берет начало впадающая в Умбозеро р. Вуоннемиок. Есть много и других рек и речек, Стекающих в Умбозеро и озеро Имандра. По большей части они обладают очень быстрым течением и при первом же дожде легко выходят из берегов.
Многие из рек зимой промерзают до дна, а другие зимой быстро иссякают, оставляя пустые русла. Бывают случаи, когда река замерзает во время подъема воды и кора льда остается висеть над быстро понижающимся уровнем воды, оседая под тяжестью падающего снега. Во время весеннего таяния снега вода течет по поверхности промерзших до дна рек, постепенно размывая толщу льда.
Несмотря на быстроту течения рек, вода в них совершенно прозрачна; она очень холодна, и ее температура никогда не превышает 13°; зимой быстрота течения часто не дает возможности реке замерзнуть, вода переохлаждается, лед образуется в толще водного слоя и кусками всплывает на поверхность.
Район Хибинских и Ловозерских Тундр лежит за Полярным крутом, и хотя там сказывается умеряющее действие теплого океанского течения — Гольфштрема, — климат довольно суров. Зимой свирепствуют жестокие морозы и бураны, которые сметают снег с вершин гор в долины рек, где он сохраняется местами круглый год, не успевая стаять в течение короткого лета. В хибинских ущельях и на склонах гор наблюдаются некоторые явления, свойственные пустыням, так как количество выпадающих осадков не превышает 400 мм в год. Морозное выветривание дает в Хибинах замечательные формы, свойственные только сухому климату пустынь с резкими колебаниями суточных температур и преобладанием механического разрушения над химическими процессами. На высоких плато залегают «каменные моря», на крутых склонах — ползучие осыпи, или «каменные поля».
Оригинальное явление наблюдается в Хибинах после ночных заморозков на берегах рек и озер: под галькой и мелкими камнями вырастают «ледяные стебельки», поднимающие камешки на 3—4 см в высоту.
Покрывающие предгорье сосновые леса по долинам рек зелеными языками глубоко заходят в горы. Они чаще всего встречаются на более теплых, южных склонах гор. В этих лесах можно встретить огромные деревья высотой до 18 м и до 90 см в поперечнике.
Выше сосны поднимается ель, которую на защищенной от ветра стороне можно встретить на высоте до 0,5 км. Крона ели часто имеет своеобразную форму, напоминающую юбку, — «ель в юбке»: она окружает дерево до 1 и в высоту непроницаемым покровом; над нею поднимается почти голый ствол, несущий только на верхушке узкую крону. Высота «юбки» указывает на толщину снегового покрова, защищающего нижнюю часть дерева от губительного действия зимних ветров.
Чем дальше вверх, тем сосна и ель становятся ниже, и на границе лесов искривленные стволы деревьев имеют в высоту 2—5 м (криволесье).
Далее идет пояс кустарников, а выше 500 м склоны гор заняты горной тундрой, покрытой ковром зеленых лишайников и мхов. В иных местах эта зона представляет собой покрытые щебнем пологие пространства, на которых зеленеют пятна лишайника. Выше 700 м растительность почти исчезает.
Очень своеобразно расположение Хибинских и Ловозерских Тундр: центральные массивы их окружены далеко загибающимися подковообразными, обращенными выпуклостью на запад дугами горных хребтов.
Центральный массив Хибинских Тундр образован горами Рассчорр, Кукисвумчорр, Юкспор и др. Из них наиболее величественен Кукисвумчорр, пять вершин которого заканчиваются плато со сложной системой цирков и ущелий на восточном склоне, откуда стекают притоки рек, впадающих в Умбозеро.
Массивы Хибинских и Ловозерских Тундр в течение геологической истории подверглись влиянию различных сил, наложивших на них свой отпечаток. Тектонические движения раскололи массивы хребтов, создав ряд трещин и разломов. Например, ущелье, соединяющее станцию Хибины с Горной станцией Академии Наук, перевал Юкспорлак, ущелье из долины р. Белой к озеру Малый Вудъявр.
Эти разломы имеют продолжение и на дне озер. Так, в озере Имандра большие глубины найдены на продолжении долин рр. Малой Белой и Гольцовки, а также и ущелья Юм-Егор. В Умбозере против впадины Тульилухт также прослеживается понижение дна.
Громадные ледники, покрывавшие Кольский полуостров в эпоху четвертичного оледенения, проработали в массивах гор корытообразные долины, примером которых могут служить перевалы Кукисвум, Умбозерский и др. с мягкими формами склонов. На этих перевалах находятся всегда небольшие бессточные озера, окруженные рыхлыми отложениями ледников. На вершинах гор часто встречаются принесенные древними ледниками окатанные валуны гранита, гнейса и других горных пород.
Им же обязаны своим происхождением огромные цирки, окруженные отвесными стенами в 300—400 м высотой, и скопления обломков скал и камней у подножья цирков, принесенные былыми ледниками.
Большие изменения в рельефе Хибинского и Ловозерского массивов произвела последующая деятельность рек, которые размывали трещины в горах, превращая их в горные долины; реки накопили такое количество обломочного материала в руслах И при впадении в озера, что часто воды их скрываются под принесенными обломками и щебнем.
По своеобразию геологического строения, составу слагающих его горных пород и встреченных среди них минералов Хибинский и Ловозерский массивы представляют замечательнейшее явление не только в нашей стране, но и на поверхности всего земного шара.
Многочисленность озер и болот, отсутствие дорог, порожистость рек И редкое население делают район Хибин труднодоступным. Поэтому, несмотря на сравнительную близость от культурных центров, еще два десятка лет назад эти горы были мало исследованы.
В дореволюционный период окраины Хибинского массива лишь случайно пересекали некоторые путешественники, следуя по старым почтовым трактам Кандалакша — Имандра — Кола.
В конце прошлого столетия там побывали географические экспедиции Риппаса, который прошел по рр. Варзуге, Пане, Поною и Рабо, посетившего районы к западу от озера Имандра до Нотозера. Эти экспедиции коснулись лишь окраины Хибин.
Зато три экспедиции финляндского геолога Рамзая, организованные в конце прошлого столетия с целью изучения Хибинских и частью Ловозерских Тундр, дали ценные сведения о горных породах и растительности этих заполярных хребтов.
После экспедиций Рамзая никто до революции не посещал района Хибин, и только в 1920 г. было начато изучение этого массива — свидетеля древнейших периодов геологической истории Земли.
Исследования начались экскурсией покойного президента Академии Наук А. П. Карпинского, А. Е; Ферсмана и А. П. Герасимова, которые в ясную полярную ночь прошли от станции Имандра к горе Маннепахка. После этого осенью 1920 г. в Хибинские Тундры выехала экспедиции Академии Наук, Ленинградского университета и Географического института. С того времени в течение ряда лет на берега Ловозера и озера Имандра ежегодно отправлялось по нескольку геологоразведочных партий и научно-исследовательских отрядов. Геологи работали в тяжелых условиях Заполярья, перетаскивая снаряжение на плечах, переходя вброд горные реки и ночуя у костра среди первобытных лесов.
Оказалось, что страна, лежащая вблизи магистрали Мурманской железной дороги, была совершенно неизвестна: там, где на картах были обозначены низины, исследователи находили скалистые горные хребты, а многие реки протекали совсем не в тех направлениях, которые были показаны на картах. Эта страна нуждалась не только в геологическом, но и в географическом изучении.
Через 6 лет после начала работ уже стали известными залежи хибинского апатита, и вскоре начались промышленные разведки, выявившие грандиозные их масштабы и постройка железнодорожной ветки.
Так, после пионерских дерзаний Рамзая советские геологи ценой геройских подвигов и усилий открыли путь к богатствам, заключенным в огромном массиве щелочных горных пород, внедрившимся в земную кору около 300 млн. лет назад.
Хибинские и Ловозерские Тундры представляют собой крупнейший в мире выход на поверхность глубинных горных пород, прорвавших древнейшие кристаллические сланцы Фенноскандинавского щита, часть которого составляет Кольский полуостров. Щитами и платформами, как известно, называются участки земной коры, подвергнувшиеся интенсивной складчатости в первые периоды ее существования, оказывающие большое сопротивление в дальнейшем горообразовательным силам. Частями одного из замечательнейших щитов являются Скандинавский полуостров, Финляндия и Кольский полуостров, который уже с девонского периода геологической истории Земли никогда не был под поверхностью моря и не сминался в складки. Только окраины его были смяты горообразовательными процессами или изломаны сбросами.
Однако в отдаленную палеозойскую эру существования Земли в толщу сланцев, слагающих район Хибин, из глубин земли вторглись массы жидкой щелочной магмы, которые частично, может быть, даже излились на ее поверхность.
Охладившаяся лава и залегавшие под ней сланцы впоследствии были разрушены действием воздуха, воды и смены температур, а застывший на глубине массив кристаллических горных пород стал возвышаться над размытой поверхностью земли.
Замечательная особенность Хибинских и Ловозерских Тундр — их кольцевое строение: внешние дуги, сложенные из крупнозернистых нефелиновых сиенитов — хибинитов, окружают центральное ядро также из сходных по составу пород — фойяитов. А между ними кольцевыми дугами залегают более молодые горные породы, отличающиеся по своей структуре от пород внешнего кольца и центрального массива. Эти более молодые дуги (расчорриты и яйолит-уртиты) прорезаны апатито-нефелиновыми породами.
Когда магматический массив уже покрылся твердой корой, в трещины ее врывались массы более жидкой, насыщенной летучими веществами магмы, содержавшей в растворе-расплаве соединения редчайших элементов. Они застывали в виде пегматитовых жил, в которых мы находим минералы, содержащие цирконий, титан и редкие земли.
Горные породы Хибинских и Ловозерских хребтов настолько отличаются от известных в других местах горных пород, что геологи дали им даже особенные названия по имени сложенных ими гор.
Исследуя склоны Хибинских и Ловозерских Тундр, геологи сделали много ценных для нашей горной промышленности открытий. Они нашли там неисчерпаемые залежи горных пород с высоким содержанием минерала апатита.
Апатит оказался не просто соединением фосфорной кислоты н окиси кальция, но значительно более сложным соединением, в состав которого вводят также редкие земли, окись стронция и фтор. В чистом минерале содержится около 40 % фосфорного ангидрида.
Апатито-нефелиновые «дуги» Хибин — единственное в мире явление как по составу этой горной породы, так и по доступному для эксплуатации количеству апатитовой руды. Восточная дуга, содержащая наибольшие запасы, вытянулась на 11,5 км. Мощный пласт апатитовой руды проходит по склонам гор, прерываясь в местах пересечения их речными долинами.
Наглядное представление о форме этой огромной залежи дает акад. А. Е. Ферсман, который делает допущение, что залежь апатитовой руды имеет форму плоского опрокинутого конуса с вершиной, расположенной под склонами Эвеслогчора на глубине 5—7 км. «Тогда наша рудная полоса, — говорит акад. Ферсман, — будет выстилать основание этого конуса и в виде фестонов висеть на его поверхности. Глубокие речные долины и ледниковые цирки разрушили его, как бы разорвали на отдельные части, но геологический и геохимический анализы позволяют связать их всех в единую по происхождению дугу. На севере этот замечательный пояс начинается в долине маленького притока р. Лопарской — Воркеуай («гремящий ручей» по-лопарски), где он оказывается зажатым между нефелиновыми породами — уртитом и луявритом; далее быстро расширяется и на склонах южного отрога Кукисвумчорра представлен грандиозным размером современного рудника, идущего как вдоль по простиранию, так и в долине р. Лопарской по падению. Здесь мы с особой ясностью видим, что верхняя граница апатитового тела весьма неправильна, что она отдельными жилами врывается далеко в кровлю, ветвясь и разделяясь, сохраняя, однако, вообще свое падение к востоку. Долина р. Лопарской своими коренными отложениями и речными наносами скрывает дальнейшее продолжение пояса, но глубокие буровые скважины проникли уже на 100 м ниже уровня озера Большого Вудъявра, все время обнаруживая высокосортный апатит.
Далее апатитовая дуга начинает подниматься по склону горы Юкспора; внизу она вскрыта новым рудником, разведочными канавами и, наконец, на самой вершине Юкспора, на высоте около 800—900 м над уровнем моря, она расширяется в значительное плато. Следуя на юго-восток, мы видим, как дуга начинает опускаться по южному склону Юкспора в долину Юкспориока, но здесь она быстро уменьшается по своей толщине и, наконец, на высоте 610 м сходит почти совершенно на-нет…
Еще далее эти отрывки, возможно, сливаются с огромным апатитовым полем Западного Расвумчорра, так что, если представить себе Апатитовый цирк заполненным, то все эти части вместе с Юкспором составили бы один большой фестон».
Апатитовая дуга подстилается горной породой, содержащей до 85% нефелина, которая залегает в виде второй, наружной, дуги, концы которой уходят гораздо дальше, чем у апатитовой дуги. Эта нефелиновая дуга занимает площадь более 25 км2.
Нефелин представляет собой минерал из группы алюмосиликатов, отличающийся сравнительно высоким содержанием окиси алюминия — 3,25% и окиси натрия и калия — 20% при чрезвычайно легкой растворимости в кислотах.
Запасы апатита, содержащего до 34% фосфорной кислоты, измеряются сотнями миллионов тонн, запасы нефелина — десятками миллиардов тонн.
Расплавленная, насыщенная газами магма, застывшая в виде апатитовых и нефелиновых пород, внедрилась среди ранее затвердевших дуг, слагающих Хибинский массив.
Вот что говорит А. Е. Ферсман о происхождении этих пород:
«Образование апатитовых и нефелиновых пород надо себе представить таким образом: в последние моменты остывания огромного подземного очага магмы, когда даже центральная часть канала была сверху закрыта затвердевшими массами, снизу скова поднялись расплавы, богатые летучими веществами, и пробили себе дорогу по образующей того конуса, о котором говорилось выше, как раз между дугами ранее застывших пород. При этом внедрении они частично переплавили эти образования, частью проникли отдельными жилами. Как тягучая масса, застывали они в этой обстановке, обволакивая куски, падающие в них с кровли, растекаясь в виде густой массы, которая наверху накапливала летучие газы, а внизу располагалась сдоями, по мере охлаждения образуя те «флюидальные структуры», которые с замечательной резкостью наблюдаются на руднике Кукисвумчорра. При этом произошло и разделение апатитовой породы на две части: на верхнюю богатую зону, которая по своему строению получила название пятнистой, и нижнюю — сетчатую».
Кроме апатита, разведчиками Хибинских и Ловозерских Тундр были найдены богатые залежи редких минералов. Десятки жил малинового эвдиалита, содержащего цирконий, были открыты на перемычке Куэльпора, а в одном из ущелий оказались крупные скопления редчайшего минерала — ловчоррита (содержащего много редких земель); даже около самой Горной станции Академии Наук было найдено месторождение чистейшего плавикового шпата.
Найденное исследователями на склоне одной из вершин Кукисвумчорра — Апатитовой горе — между долинами рр. Лопарской и Воркеуай месторождение апатита в настоящее время разрабатывается для получения фосфористых удобрений. Фосфорная кислота (ангидрит Р2О5) одно из лучших удобрений, но содержащий ее апатит — составная часть апатито-нефелиновой породы — в естественном виде не пригоден для целей сельского хозяйства, так как не переходит в условиях почвы в растворимое состояние и поэтому не может питать растения.
Чтобы выделить чистый концентрат апатита, содержащую его породу обрабатывают на особой обогатительной фабрике, где из нее выделяется в виде хвостов нефелин и железосодержащие минералы — эгирин и титаномагнетит.
Обогащение достигается способом флотации. Апатитонефелиновую породу дробят и измельчают настолько, чтобы сросшиеся зерна апатита и нефелина отделились друг от друга. Измельченную в порошок породу разбалтывают в воде, к которой прибавлены специальные реагенты. Последние обволакивают тончайшей пленкой зерна апатита и делают поверхность его не смачиваемой для воды. В то время как остальные зерна, смоченные водой, садятся на дно, верна апатита всплывают вместе с пеной бурлящей во флотационной машине пульпы. Пену сгребают, обезвоживают и получают концентрат апатита, а осевший на дне нефелин и другие минералы — нефелиновые хвосты — выпускают с водой в отстойные бассейны.
Обрабатывая концентрат серной кислотой, получают из него высококачественное удобрение — суперфосфат, способный растворяться, будучи введенным в почву, и восприниматься растениями. В необработанном виде концентрат апатита применяется для выплавки ферро-фосфора и фосфористой бронзы. Из необогащенной апатитовой породы путем возгона получают желтый фосфор.
Нефелиновые хвосты, содержащие эгирин и титано-магнетит, могут применяться только для дубления кожи и в керамическом производстве, но освобожденные новым обогащением от этих примесей могут иметь широкое применение.
Можно указать на получение еще ряда продуктов химического производства из апатито-нефелиновых пород Хибинского массива. Так, например, спекая нефелин с известняком, получают чистый глинозем для алюминиевых заводов, соду и сырье для цементного производства. Нефелин можно добывать, помимо нефелиновых хвостов, из залегающих под апатито-нефелиновыми рудами уртитов — пород, содержащих 70—85% нефелина. Для этого нужно было бы освобождать уртит от содержащих железо минералов. В таком обогащенном виде он мог бы найти широкое применение.
В настоящее время добыча нефелина производится в устье некоторых рек, где запасы исчисляются в несколько миллионов тонн. Нефелиновый песок отложился в результате размывания коренных нефелиновых сиенитов и переноса измельченного материала вниз по течению, причем в это время происходило отделение тяжелых железистых минералов. Эти обтащенные реками нефелиновые пески идут на заводы для изготовления бутылочного и полубелого стекла, а также для керамического производства.
В Хибинских горах известно также несколько месторождений открытого там минерала — сфена, содержащего до 40% двуокиси титана. Залегание породы, обогащенной сфеном, прослежено от юго-восточного склона Кукисвумчорра через Лопарскую долину и по нижней части северо-западного склона Юкспора на протяжении свыше километра при мощности от 10 до 30 м. Запас с феновой породы с содержанием сфена до 50—60% составляет здесь много миллионов тонн. Обогащая эту породу, из концентрата сфена можно получать двуокись титана, а из него — хорошую белую краску.
Напрасно было бы пытаться отыскать в Хибинах пласт глины или кусок кварца. Эти встречающиеся повсюду горные породы и минералы представляют там большую редкость. Но зато по склонам гор и среди каменных россыпей их вершин часто мелькают ярко окрашенные минералы, не известные нигде в мире, кроме Хибин и Ловозерских Тундр.
Наиболее замечателен из них упомянутый уже вишнево-красный эвдиалит, содержащий окись редкого металла циркония. В Ловозерских Тундрах найдены крупные залежи пород с содержанием 30—40% этого минерала.
Только в Хибинах найдены блестящие, золотистые пластинки (до 8 см длиной) минерала лампрофиллита, который встречается вместе с эвдиалитом. Очень похож на него астрофиллит, часто образующий большие красноватого цвета листы и волокнистые массы.
Наконец, надо назвать черные кубики лопарита, содержащего редкие земли, титан и ниобий, розовые волокна юкспорита и яркожелтые блестящие иглы ринколита или буровато-желтые, напоминающие столярный клей массы ловчоррита — частые находки охотников за минералами в Хибинских и Ловозерских горах.
В особенности важен минерал лопарит, заключающий в своем составе значительные количества редких земель и ниобия. Громадные его скопления обнаружены в Ловозерских горах. Они разведаны, и уже проектируется рудник для добычи лопарита.