Доклад: Глубинные золотоносные "реки" Земли
Как было открыто золото Витватерсранда - самое крупное в мире скопление этого драгоценного металла. Загадки гигантского месторождения, на которые вот уже более ста лет у геологов нет ответа. Среднеазиатский близнец южноафриканского месторождения подсказывает простое решение, казалось бы, неразрешимых геологических вопросов.
В 1877 году известный австрийский геолог Эдуард Зюсс опубликовал статью, которая всерьез встревожила финансовые и промышленные круги европейских государств. Статью обсуждала специальная комиссия германского рейхстага, в разгоревшей ся дискуссии приняли участие многие ученые - геологи, экономисты, историки. Что же так взволновало общественность? Зюсс предсказал экономический крах нашей цивилизации вследствие грядущего неизбежного дефицита золота. А оно в те времена было основой мировой финансовой системы. Зюсс собрал данные об известных месторождениях благородного металла, о темпах его добычи и росте потребления, произвел расчеты и увидел, что мир стоит на пороге катастрофического дефицита золота, поскольку спрос на него резко превышает предложение.
Однако мировой валютный кризис не состоялся. Спасение пришло неожиданно - из Южной Африки. В 1886 году фермер Уолкер, живший вблизи города Иоганнесбурга, обратил внимание на камень с блестками латунного цвета. Решил на всякий случай раздробить породу и промыть песок в тазу с водой. Как часто бывает с новичками -золотоискателями, Уолкер ошибся: отливающие латунью зерна оказались не золотом. Это был минерал пирит, сульфид железа, не имеющий особой ценности. Но Уолкеру невероятно повезло: кроме пирита на дне таза с промытой измельченной породой змеилась тонкая ярко-желтая полоска настоящего золотого песка!
Так было открыто золото Витватерсранда, величайшего в мире скопления драгоценного металла. Впоследствии оказалось, что здесь же, вместе с золотом концентрируется и уран. Таким образом, ценность месторождения еще больше возросла.
За всю историю человечества на планете Земля добыто около 100 тысяч тонн золота - и половина его извлечена из рудников Витватерсранда. Иногда здесь за год добывали более тысячи тонн драгоценного металла. Благодаря столь мощному притоку южноафриканского золота мировой финансовый кризис не состоялся.
Уникальный золоторудный гигант, естественно, привлек всеобщее внимание. Геологи начали поиски его аналогов в других странах, на других континентах. Удивительные особенности этого месторождения раскрылись не сразу. Хотя геологическое строение Витватерсранда, вроде бы, совсем простое. Рудные залежи здесь представляют собой пласты плотно сцементированных галечников-конгломератов. Они очень похожи на обычные речные или прибрежные морские золотоносные россыпи. Поскольку в конце прошлого века основную массу золота добывали из россыпей Урала, Сибири, Калифорнии, Австралии, Аляски, то геологи, изучавшие новое месторождение, без всяких сомнений посчитали, что в Южной Африке открыты такие же, но только гигантские древние россыпи, скопившиеся в реках протерозойской геологической эпохи, и их возраст более двух миллиардов лет. Это мнение вошло в научные монографии и учебники всего мира.
НЕРАЗРЕШИМЫЕ ЗАГАДКИ ВИТВАТЕРСРАНДА
Чем больше специалисты занимались изучением гигантского месторождения, тем больше вставало перед ними загадок, на которые не было вразумительных ответов. Например, известно, что всегда вблизи россыпей золота можно найти остатки коренных месторождений, из которых эти россыпи образовались. В рудных пластах Витватерсранда природа собрала около 100 тысяч тонн золота, и еще, по меньшей мере, столько же его содержится в пластах с непромышленным содержанием. Известно, что в россыпи переходит лишь часть коренного золота, а значительно большее количество рассеивается. Специалисты полагают, что в коренных месторождениях, за счет которых возникли древние россыпи Южной Африки, насчитывалось не менее 500 тысяч тонн золота!
Возникает естественный вопрос: где же находились эти тысячи крупных коренных месторождений золота, а также многочисленные огромные месторождения урана? Золото в Южной Африке открыто более ста лет назад, но до сих пор не обнаружены коренные жильные типы золоторудных и урановых месторождений, из которых якобы образовались существующие ныне "россыпи". Вряд ли можно предположить, что они полностью стерты эрозией с лица земли. Подсчеты показывают, что в рудном поле Витватерсранда на площади в 100 тысяч квадратных километров насыщенность рудным золотом доходит до двух тонн на каждый квадратный километр. Откуда могло быть принесено такое сказочно-огромное количество россыпного золота? Ни одна гипотеза не указывает на возможный источник сноса.
Другая загадка. Еще первооткрыватель - фермер Уолкер - обратил внимание на то, что в конгломератах вместе с массой галек молочно-белого жильного кварца содержится много пирита. Но обычно он образует прекрасные кристаллы, а здесь так хорошо окатан, что напоминает шарики. Геологи Южной Африки называют их "пиритовая дробь" или "картечь" - в зависимости от величины окатанных кристаллов. Окатан здесь и рудный минерал урана - уранинит. А загадка заключается в том, что и пирит, и уранинит, в отличие от кварца, минералы очень неустойчивые. Оказавшись на поверхности Земли, они мгновенно окисляются, разрушаются и исчезают. Поэтому в современных речных россыпях их никогда нет. Почему окатанные пирит и уранинит сохранились в галечниках Витватерсранда?
Этот вопрос долгое время не возникал, поскольку считалось, что в эпоху нижнего протерозоя в атмосфере Земли не было кислорода. Поэтому пирит вполне мог сохраниться в речных отложениях. Однако современные анализы дают однозначный ответ: кислород в те времена присутствовал в атмосфере в немалых количествах. И это подтверждается многокилометровыми пластами осадочных толщ железистых кварцитов, сложившихся в протерозое. Пласты состоят из оксида железа - гематита: такие "ржавые" осадки возникают лишь в богатой кислородом атмосфере, когда кристаллы, не успев стать галькой, окисляются и превращаются в рыжий порошок гидроокислов.
В россыпях Витватерсранда пирит не окислился, а превратился в гальку. И ее здесь так много, что в год добывают полмиллиона тонн пирита для получения серной кислоты. И окатанного уранинита, стоимость которого составляет 10 процентов от стоимости золота, здесь тоже добывают много. Почему сохранились в россыпях эти минералы, неустойчивые в условиях земной поверхности? Ответа нет.
Наконец, загадка возраста руды. Геологическая разведка показала, что в десятикилометровой толще древних осадков - песчаников и сланцев - около двух десятков пластов, залегающих друг над другом. Возраст нижних песчаников - 2,5 миллиарда лет, а верхних сланцев - 1,9 миллиарда. Следовательно, десять километров осадков накопились здесь за 600 миллионов лет. Но при этом вот что удивительно. Все многочисленные пласты рудных галечников имеют одинаковый возраст (около 1,9 миллиарда лет), независимо от того, где они залегают: в нижней, средней или верхней части разреза. Ни один геолог не может объяснить, почему древние пески и глины переслаиваются с более молодыми галечниками. Ведь это противоречит всем геологическим представлениям о закономерностях образования осадочных толщ!
СРЕДНЕАЗИАТСКИЙ БЛИЗНЕЦ ВИТВАТЕРСРАНДА
Несмотря на все эти неразгаданные загадки, геологи продолжали считать Витватерсранд гигантской речной россыпью. Так было до тех пор, пока разведка не выявила в Средней Азии на Кураминском хребте крупные коренные месторождения золота в вулканических породах каменноугольного периода.
300 миллионов лет назад в этих местах поднимались огнедышащие горы, похожие на Ключевскую сопку. Сейчас от конусов вулканов ничего не осталось, они уничтожены эрозией. Но на небольшом расстоянии от поверхности оказались их рудоносные глубинные "корни", где сотни миллионов лет назад в трещинах среди андезитовой лавы из минерализованных растворов при температуре около 300оС шел процесс отложения самородного золота.
Рудные тела здесь двух типов: обычные кварц-пиритовые жилы и более поздние рудные столбы совершенно необычного состава, которые проходят сквозь эти кварцевые жилы. Необычность рудных столбов в том, что они забиты, словно начинены окатанными обломками разных горных пород: валуны, галька андезитов, обломки кварцевых жил - все это перемешано и прочно сцементировано более молодыми, чем они сами, пиритом и кварцем с примесью золота.
И вот в этих рудах я с изумлением увидел множество зерен пирита, похожих на дробь или картечь. Здесь же были и типичные кристаллы пирита в виде кубиков, и такие, которые уже начали превращаться в шарики. Микроскопические исследования показали, что все это - следы окатывания. Но не обычного, а какого-то совершенно неизвестного процесса глубинного окатывания вмещающих горных пород и более ранних кварц-пиритовых жил в рудоносных подземных "реках".
Мне кажется, здесь можно предположить картину, какую не рисовали ранее ни научные монографии, ни учебники по геологии. В недрах вулкана бурлит кипящий водно-газово-рудоносный поток, в нем несутся валуны андезитов, они дробят и размалывают более молодые рудные жилы так же, как это делают чугунные шары шаровых мельниц на горнообогатительных фабриках. Газы и водопаровая смесь под давлением в тысячи атмосфер пробивают в лаве вертикальные каналы - трубы, и они тут же наполняются окатанными обломками минералов рудных жил и цементируются золотоносным кварцем.
Рудные залежи в Кураминских горах свидетельствуют о том, что конгломерат - сцементированная галька - может возникать не только на поверхности Земли, в реках, озерах, но и в ее глубинах, в трещинах, заполненных рудообразующим кипящим раствором. И самое главное: рудные конгломераты Средней Азии внешне практически не отличимы от золотоносных конгломератов Южной Африки. Пиритовые галечники так похожи, словно они возникли не в разных концах Земли, а взяты из одного месторождения. Сходен и геохимический состав их цемента: помимо золота, в нем сконцентрировались уран и торий.
Отсюда вывод: происхождение золотоносных конгломератов Южной Африки вовсе не обязательно связывать с отложениями древних рек. Их могла сформировать глубинная энергетика Земли. Гипотеза о глубинном происхождении Витватерсранда легко объясняет его загадки.
НОВЫЕ ПУТИ К РЕШЕНИЮ ЮЖНОАФРИКАНСКИХ ЗАГАДОК
Гипотеза о формировании рудоносных глубинных конгломератов дает ответ на, казалось бы, неразрешимые геологические вопросы. Рудные пласты внедрились в мощную толщу осадочных пород одновременно с расплавом магмы и водно-газовых рудных растворов, выделявшихся из огромного магматического "котла". Эти бурные подземные "реки" текли тысячи лет, о чем свидетельствует прекрасная окатанность валунов гранита, галек жильного кварца, зерен уранинита, пирита и других минералов.
Как только мы убеждаемся в возможности формирования глубинных конгломератов, очень сходных с поверхностными, сразу снимаются многочисленные вопросы и парадоксы. Золоторудные глубинные конгломераты, обнаруженные в относительно молодых палеозойских вулканических породах, позволяют направить поиск крупных золоторудных месторождений по совершенно новым путям. Ведь раньше геологи были уверены, что искать их надо лишь в осадочных отложениях древнейших пород, площадь распростра нения которых на Земле очень невелика. И поиски месторождений золота подобного типа никак не связывали с активностью магматических пород. Оказалось, что рудоносные глубинные конгломераты формируются в тесной связи с магматизмом, вокруг огромных бассейнов жидкого глубинного расплава, застывающего среди осадочных пород. Возраст этих пород может быть довольно молодым, конечно, по геологическим меркам.
Выходит, что при поисках рудоносных глубинных конгломератов надежным признаком могут служить окатанные неустойчивые минералы, на поверхности быстро окисляющие и разрушающие. Из них самый заметный и распространенный - тот самый галечниковый пирит, на который более века назад обратил внимание южноафриканский фермер Уолкер.
Список литературы
Портнов А. М. Глубинные конгломераты - месторождения золота, урана, алмазов // Природа, 1980, N 7.
Портнов А. М. Витватерсранд как рудная формация глубинных конгломератов // Известия вузов. Серия геологическая, 1997, N 4.
А. Портнов, доктор геолого-минералогических наук, профессор. Глубинные золотоносные "реки" земли