И мне вспоминается наша первая Хибинская экспедиция, вернее экскурсия, со студентами Петроградского Университета. В первый же день меня осаждали вопросами, что это за минерал, а я сам находился как в лесу: все было необычно и непривычно, и тщетно пытался я угадывать в минеральных телах их природу, вспоминая описания геолога Рамзая, или чаще всего признавался в своем неведении.
Действительно, возьмите вы список силикатов и сложных цирконо- или титаносиликатов массива, а их всего известно нам 47 видов, и прочтите любому опытному минералогу; вряд ли ему будут хорошо известны эти гастингситы, баркевикиты, зеленые как бутылка эгирины, ловениты, вёлериты, эвдиалиты, энигматиты, ионструпиты, астрофиллиты, лампрофиллиты!! А, между тем, вся красота и богатство Хибинских месторождений заключаются именно в этих минералах. Среди серого угрюмого ландшафта вас поражают яркие краски минералов на сером однообразном фоне Хибинских пород. Вот вишнево-красный эвдиалит, то с малиновым оттенком, то переходящий в бурые цвета эвколита, бархатно-черный сплошной энигматит, тяжелый, как металлическое соединение, и черный, как уголь. Не даром он дал повод говорить о месторождениях угля в Хибинах, и за утаивание открытого якобы угольного месторождения не даром один местный житель поплатился гневом местной власти. В некоторых местах перед нами желтоватые кристаллы минералов с редкими землями, или же блестящие блестки с красновато-медным отливом астрофиллита, или грандиозные пластинки столь же золотистого цирконосиликата-лампрофиллита[18].
Сколько здесь новых минеральных видов и разновидностей, сколько еще работы для химика и минералога, чтобы раскрыть истинную природу этих тел!
Кроме кремнекислых соединений (силикатов), еще больший интерес представляют титанаты, среди которых мы имеем дело с рядом новых и притом прекрасно окристаллизованных тел.
Я мог бы на этом окончить мой беглый обзор минералов, если-бы не должен был отметить огромную роль во всем массиве еще одного минерала, не попавшего в мой систематический обзор, — льда.
Лед в этих районах, далеко лежащих за полярным кругом, несомненно представляет весьма важное образование. В глубоких ущельях и перевалах на больших высотах лед лежит годами, спаиваясь из снега в сплошную синюю фирновую массу; но гораздо интереснее роль его в самих массивах. Наши взрывные работы обнаружили, что в большинстве мест массива царит вечная мерзлота; может быть, по гребням, открытым летней инсоляции в течение долгого полярного лета, ее нет, как нет и на склонах в лесной зоне, но в остальных частях массива мы должны считаться с зоной вечной мерзлоты, заставляющей проникающую сверху воду скатываться над мерзлою поверхностью и этим вызывающей своеобразное истечение вод по трещинам массива. Но еще более поразительным явлением мы обязаны льду и его физическим и кристаллическим свойствам: вот своеобразные шахматные поля с правильно рассортированными крупными и мелкими камешками, вот таинственные полосочки на склонах осыпей, вот, наконец, ледяные стебельки, вырастающие в холодные звездные ночи и поднимающие камешки на 5—10 см.; но приходит солнышко, стаивает наш стебелек, наклоняется камень к солнечным лучам и падает к солнцу одновременно с таянием последних частиц льда, этого периодического минерала полярной пустыни!
О фокусах мороза мы могли бы много, много рассказать, хорошо зная его проделки в те холодные осенние ночи, когда температура падает на 6—8° ниже нуля, а холодные воды рек с их 4° Ц. кажутся теплою ванною по сравнению с промерзшей почвой.
Но оставим наши минералы и перейдем ко второй нашей задаче, к описанию тех х и м и ч е с к и х э л е м е н т о в, из которых слагается Хибинский массив.
Из известных нам в природе 73 элементарных тел[19] мы встречаем в Хибинах только 28, то-есть всего лишь 38 %. Я вкратце перечислю все найденные элементы и при этом распределю их по степени их значения на четыре группы:
I. Кислород, натрий, магний, алюминий, кремний, кальций, титан, железо, цирконий.
II. Фтор, фосфор, хлор, калий, марганец, группа редких земель.
III. Водород, углерод, сера, медь, молибден, свинец.
IV. Ванадий, иттрий, ниобий, тантал, торий, стронций, барий.
В свою очередь, из первой группы мы можем выделить три главнейших элемента, характеризующих массив и своеобразие его минералов: это натрий, титан и цирконий. Это нас нисколько не удивляет; мы знаем аналогичные массивы в других местах севера: и в Гренландии, и в Норвегии около Христиании, и в Ильменских Горах на Урале — всюду щелочные массивы характеризуются этими тремя элементами, при чем меняется лишь относительная роль титана и циркония.
Очень любопытные законности получаются, если мы сравним список элементов Хибинских Тундр с Менделеевской таблицей химических элементов; если мы на ней подчеркнем наши 28 элементов, то убедимся в ряде правильностей; прежде всего, мы увидим отсутствие в наших тундрах элементов легких, тех металлоидов, кои начинают собою таблицу; равным образом, почти нет и тяжелых металлов; в общем преобладают элементы средних атомных весов, то-есть те, кои вообще наиболее обычны в среднем составе земной оболочки. Очень любопытна еще и следующая законность: из вертикальных групп Менделеевской таблицы почти полностью представлена IV, в общем представлены лучше четные группы, равно как вообще преобладают элементы с четными порядковыми номерами или даже с номерами, делящимися на 4.
Такие особенности, конечно, находятся в связи с общими законами химии земли и, вероятно, химии мироздания, но разгадать их мы пока не можем. Но зато на основании этих эмпирических данных мы можем сделать несколько, правда смелых, догадок и попытаться предсказать, какие еще элементы могут быть открыты в минералах Хибинских гор: это будет, прежде всего, цинк, скандий и никкель, может быть, олово и хром[20].
Теперь, после рассмотрения Хибинских элементов массива, мы можем перейти к третьей части, а именно, к тем геологическим и г е о х и м и ч е с к и м я в л е н и я м, которые, перегруппировывая и соединяя в разных пропорциях наши 28 элементов, положили начало минеральным видам.
Эта генетическая или историческая часть минералогии, самая заманчивая для современного минералога, так как заводит его в самые тайники природной лаборатории, раскрывает перед ним глубочайшие процессы прошлого и воскрешает перед глазами ученого всю картину отдаленного геологического времени.
Рассматривая все минералы Хибинских и Ловозерских Тундр, мы легко различаем их различные комбинации, читаем те отдельные химические процессы, которые положили им начало. Их всего мы насчитываем больше 25 разных типов; одни из них тесно связаны с расплавленной массой, с самыми первыми моментами ее застывания, другие переносят нас в уже охлаждающийся массив, с горячим дыханием паров и водных растворов; в одних накапливаются красные эвдиалиты, в других белоснежный альбит с черным гастингситом. Глубокие законы физико-химического равновесия управляют этими сочетаниями минералов, и шаг за шагом в них мы читаем условия температур и давлений при их создании. Но об этом речь впереди.
Еще нигде в мире нельзя было с такою детальностью проследить все этапы в геохимической жизни щелочных массивов, и впервые Хибинские Тундры раскрывают перед нами лабораторию этих расплавленных магм и ее продукты.
Но что особенно любопытно, это то, что эти 25 типов минералообразовательных процессов неравномерно распределены в массиве, они приурочены к определенным районам, располагаются в определенных высотах, сливаются в общую закономерную картину, являясь звеньями одной общей цепи глубоких геологических явлений прошлого…
На этом я кончаю несколько затянувшееся описание научных результатов экспедиций: в работе минералога, как и геолога, мы можем отчетливо наметить три основных этапа: первый заключается в сборе материала на месте, в полевом наблюдении условий его залегания и выявлении всех особенностей происхождения; второй этап — в детальном описании всего материала, в систематическом химическом, кристаллографическом, физико-химическом исследовании; третий этап, наконец, позволяет подойти к выводам, суммируя наблюдения и связывая полевую работу с работой лабораторной в стройное целое.
В сущности мы в наших исследованиях едва перешли в область второго этапа, огромный материал еще давит нас обилием не изученных и не систематизированных научных фактов, еще далеко до общих выводов, до заманчивых общих картин…
Однако, мысль естествоиспытателя не может плодотворно работать без рабочих гипотез, она забегает вперед, строит свои схемы и ищет их в природных условиях. И хотя еще весьма отдаленным рисуется мне третий этап нашей общей работы, все же попытаемся сейчас бросить взор на наш массив и в общей картине нарисовать его историю и историю происхождения его минеральных богатств.
ИСТОРИЯ ХИБИНСКИХ ТУНДР
Хибинские Тундры как бы посторонним телом врываются в древний кристаллический массив нашего севера, в тот огромный щит, который был назван Феноскандией[21]. Их история тесно связана с прошлым всего щита, и мы должны уйти далеко в глубины веков, чтобы понять это прошлое и его судьбы.
Еще лет двадцать тому назад история наших северных массивов являлась сплошною загадкою. Иероглифы земли упорно не поддавались прочтению, и никто не мог на сглаженных гранитных глыбах, на отвесных скалах фиордов и у извилистых берегов озер прочесть отдаленное прошлое этого участка земли.
Но гений человеческого знания проник и в эти тайники природы. Сначала крупный мыслитель, революционер и своеобразно широкий ученый географ Кропоткин раскрыл тайны ледникового покрова, еще так недавно, всего два — три десятка тысячелетий тому назад покрывавшего весь север России. Потом упорным трудом тщательного и глубокого анализа проник в самые отдаленные эпохи земли финляндский геолог Седергольм, и перед нами открылась целая книга прошлого…
В те отдаленные, еще таинственные времена, когда шло постепенное остывание расплавленных масс земли, на раскаленной поверхности огненного шара, в тумане паров и газов, рождались первые острова твердой земной коры. Много раз переплавлялись они, погружаясь в глубины, много раз заливались потоками расплавленных масс, но все больше и больше спаивались они в твердую земную оболочку. И среди всех участков этой первичной коры отдельные части оказывались более прочными и сплошными, вокруг них шло нарастание новых отвердевших масс — это были те первые острова, прочные щиты земной коры, во всей истории земли остававшиеся ее опорными и неизменными участками. На них лило свой жар солнце, яркие лучи которого прорывались через густую атмосферу еще не сгущавшихся паров и газов, снизу вырывались еще потоки лав, а с ними выбрасывались пары воды и летучих соединений. Море еще не родилось в этом первобытном хаосе, не было еще воды; пустыня владела землею, и вихри ураганов разрушали раскаленную землю своим горячим дыханием ядовитых газов.
Так рисуются нам отдаленные моменты в истории старых щитов, тех трех больших островов твердого материка, застывшего вокруг современного северного полюса: это был большой Канадский щит, сливавшийся с Гренландией, Сибирский или Ангарский щит, занимавший центр Сибири вплоть до Байкала, и, наконец, Феноскандинавский щит, захватывающий Скандинавские государства, Финляндию, Кольский полуостров, побережье Белого моря и нашу Олонию. Этот щит долго одиноко плавал на расплавленном океане, ломаясь и сгибаясь, смываясь новыми волнами лавового океана, сдуваемый ураганами и отдельными первыми потоками тропического дождя, провозвестника первого моря — будущего океана — Панталассы.
Так протекало образование первых пород еще неведомых нам катархейских периодов геологической истории. Потом начались новые картины: изверженные породы ворвались в первые осадки дождей и первых соленых морей; гранитные массы своим горячим дыханием растворяли эти осадки и сливались с ними в новую породу — это те древние гнейсы, пестрые слоистые породы, которыми мы любуемся на берегах Белого моря, часто не догадываясь о тех грандиозных химических превращениях, коим они подверглись в глубинах мировых щитов.
Но вот после долгих периодов, называемых финляндцами боттнийским и ладожским, начались более спокойные картины. Первое море стало отлагать свои прибрежные пески и песчаники, в более глубоких частях морей стали осаждаться известняки и доломиты, где-то около современного Петрозаводска задымились вулканы, расстилавшие свои лавовые потоки и рассеивавшие вокруг пепел своих извержений. Это был ятульский период прошлой истории Феноскандии, когда в хаосе успокаивавшегося моря появились первые признаки жизни, а в прибрежных частях океана неведомые нам первые растения положили начала скоплениям графита и шунгита.
Все спокойнее и спокойнее становилось на поверхности наших щитов: отложения боттнийского времени покрыли его своими песчаниками и кварцитами, кое-где прорывались еще изверженные массы лав, а на юге щита застывали огромные массивы рапакиви, того прекрасного розового гранита, которым мы любуемся в колоннах Исаакиевского и Казанского соборов или в облицовке прекрасных набережных Невы. Мощные пары летучих соединений этих гранитов положили начало богатейшим рудным скоплениям, а в районе Белого моря ворвались в виде пегматитовых жил с прозрачною, как стекло, слюдою.
Так окончился архейский период истории Феноскандии, и мы подходим уже к тем моментам, когда в руках ученого появляются первые данные по хронологии, то-есть ископаемые остатки, по которым можно судить о геологическом времени.
Глубокие сбросы обрывали со всех сторон еще мощные горные хребты архейских цепей; по трещинам и разломам поднялись зеленокаменные лавы, горячие растворы соединений тяжелых металлов отлагали по стенкам сернистые соединения свинца, цинка, серебра и меди, молодые палеозойские моря заливали низины, откладывая всю ту последовательную серию осадков, которую мы видим, например, в окрестностях Петрограда.
Но не сохранилось у нас сейчас следов этого мощного покрова, и только по краям Кольского полуострова кое-где уцелели еще остатки древних песчаных отложений этого уже исторического времени. А вокруг продолжались грозные процессы разломов, и в то время, как на западе вдоль современного берега Скандинавского полуострова нарастали горные хребты Каледонских гор, а на востоке вздымался Тиман и зарождались первые складки мощного Уральского кряжа, — в это время в середине Кольского полуострова выливались массы элеолитового сиенита — первый зародыш будущих Хибинских гор.
Это было замечательное время в истории нашей земли. Глубокие разломы всюду ломали и обрывали края старых щитов и всюду, как в Гренландии, так и в Норвегии, по этим разломам поднимались неведомые новые магмы, насыщенные редкими металлами — цирконием и титаном, носители новых редчайших минеральных тел. Подземные взрывы образовывали глубокие воронки, заполнявшиеся расплавленной массой, и от Хибин на севере до Шотландии на западе долго волновалась молодая Каледонская система.
И когда уже успокоились на севере эти процессы, только тогда началось вздымание мощной Уральской цепи, того большого зажатого участка земной коры между Сибирским щитом и Русской платформой и северной оконечностью Феноскандии. Мощный размыв, между тем, продолжал на севере свое огромное дело, он сносил осадки палеозойских морей, унося материал растворенных и взмученных частиц в разнообразные морские бассейны, так прихотливо и много раз покрывавшие поверхность русской равнины. Постепенно обнажались корни древних цепей, нацело смывались осадки палеозойских морей, уничтожался покров, сковывавший глубокие массы Хибинских сиенитов, а разломы сызнова обламывали края щита, вплоть до самых последних третичных движений, выявляя контуры этого устойчивого участка земной коры.
Новые картины принес ледниковый покров, довершивший начатое дело разрушения старых цепей; под его мощною массою истирались и выламывались более мягкие горные породы, на мощной спине уносились обломки и камни, а мельчайшая пыль ледниковых вод далеко на юге откладывала свои глинистые частицы. Где-то там, где сходились границы Финляндии, Норвегии и России, был главный очаг этого оледенения: вплоть до Киева и Воронежа тянулась на юг снежная и ледяная пелена, то отходя на север, то снова надвигаясь на южные степи.