Но если мы исследуем различные горные цепи, мы находим гнейс, слюдяной сланец, роговообманковый сланец, хлоритовый сланец, гипогенный известняк и другие породы, сменяющие друг друга и чередующиеся друг с другом в любом возможном порядке. Действительно, чаще встречается какая-либо разновидность глинистого сланца, образующая самый верхний член метаморфической серии, чем любая другая порода; но этот факт отнюдь не означает, как некоторые воображали, что все глинистые сланцы образовались в конце воображаемого периода, когда отложение кристаллических пластов уступило место отложению обычных осадочных отложений. Такие глинистые сланцы, на самом деле, изменчивы по составу и иногда чередуются с ископаемыми пластами, так что можно сказать, что они почти в равной степени принадлежат к осадочному и метаморфическому порядку пород. Вероятно, если бы они подверглись более интенсивному плутоническому действию, они превратились бы в роговообманковый сланец, фолиационный хлоритовый сланец, чешуйчатый тальковый сланец, слюдяной сланец или другие более совершенно кристаллические породы, такие как те, что обычно ассоциируются с гнейсом.
Однородность минерального характера в гипогенных породах. — Гумбольдт подчеркнуто заметил, что когда мы переходим в другое полушарие, мы видим новые формы животных и растений и даже новые созвездия на небесах; но в породах мы все еще узнаем наших старых знакомых — тот же гранит, тот же гнейс, тот же слюдяной сланец, кварцит и прочее. Безусловно, верно, что существует большое и поразительное общее сходство в основных видах гипогенных пород, хотя они очень разного возраста и стран; но было показано, что каждая из них является, по сути, геологическими семействами пород, а не определенными минеральными соединениями. Они гораздо более однородны по виду, чем осадочные пласты, потому что последние часто состоят из фрагментов, сильно различающихся по форме, размеру и цвету, содержат ископаемые различных форм и минерального состава и приобретают разнообразие оттенков от смеси различных видов осадка. Материалы таких пластов, если бы они были расплавлены и заставлены кристаллизоваться, подчинялись бы химическим законам, простым и однородным в своем действии, одинаковым в любом климате и совершенно не потревоженным механическими и органическими причинами.
Тем не менее, было бы большой ошибкой предполагать, что гипогенные породы, рассматриваемые как агрегаты простых минералов, действительно более гомогенны по своему составу, чем отдельные члены осадочной серии. Во-первых, различные скопления гипогенных пород встречаются в разных странах; и, во-вторых, в любом одном районе породы, которые проходят под одним и тем же названием, часто чрезвычайно изменчивы по своим компонентным ингредиентам или, по крайней мере, по пропорциям, в которых каждый из них присутствует. Так, например, гнейс и слюдяной сланец, столь обильные в Грампианских горах, отсутствуют в Камберленде, Уэльсе и Корнуолле; в частях Швейцарских и Итальянских Альп гнейс и гранит являются тальковыми, а не слюдистыми, как в Шотландии; роговая обманка преобладает в граните Шотландии — шерл в граните Корнуолла — альбит в плутонических породах Анд — обычный полевой шпат в породах Европы. В одной части Шотландии слюдяной сланец полон гранатов; в другой он совершенно лишен их: в то время как в Южной Америке, согласно г-ну Дарвину, именно гнейс, а не слюдяной сланец, наиболее часто является гранатоносным. И не только пропорциональные количества полевого шпата, кварца, слюды, роговой обманки и других минералов варьируются в гипогенных породах, носящих одно и то же название; но, что еще более важно, ингредиенты, как мы видели, одного и того же простого минерала не всегда постоянны (стр. 369 и таблица, стр. 377).
Метаморфические пласты: почему менее известковисты, чем ископаемые. — Было замечено, что количество известкового вещества в метаморфических пластах или, действительно, в гипогенных формациях в целом гораздо меньше, чем в ископаемых отложениях. Так, кристаллические сланцы Грампианских гор в Шотландии, состоящие из гнейса, слюдяного сланца, роговообманкового сланца и других пород мощностью во многие тысячи ярдов, содержат чрезвычайно малую долю интерстратифицированных известковых пластов, хотя они были объектами тщательного поиска для экономических целей. Однако известняк не отсутствует в Грампианских горах, и он ассоциируется иногда с гнейсом, иногда со слюдяным сланцем, а в других местах — с другими членами метаморфической серии. Но там, где известняк встречается в изобилии, как в Карраре и в частях Альп, в связи с гипогенными породами, он обычно образует один из верхних членов кристаллической группы.
Скудость, таким образом, карбоната извести в плутонических и метаморфических породах в целом, по-видимому, является результатом какой-то общей причины. До тех пор, пока считалось, что гипогенные породы возникли до создания органических существ, было легко приписать отсутствие извести несуществованием тех моллюсков и зоофитов, которыми секретируются раковины и кораллы; но когда мы приписываем кристаллические формации плутоническому действию, естественно спросить, не может ли само это действие способствовать вытеснению углекислоты и извести из материалов, которые оно приводит в состояние плавления или полурасплава. Хотя мы не можем спуститься в подземные регионы, где развивается вулканическое тепло, мы можем наблюдать в регионах потухших вулканов, таких как Овернь и Тоскана, сотни источников, как холодных, так и термальных, вытекающих из гранита и других пород и имеющих воды, обильно насыщенные карбонатом извести. Количество известкового вещества, которое эти источники переносят в течение веков из нижних частей земной коры в верхние или вновь образованные части той же самой, должно быть значительным. [487-A]
Если бы количество кремнистых и глиноземистых ингредиентов, приносимых такими источниками, было велико, вместо того чтобы быть совершенно незначительным, можно было бы утверждать, что минеральное вещество, таким образом вытесненное, подразумевает просто разложение обычных подземных пород; но чудовищный избыток карбоната извести над любым другим элементом должен с течением времени привести к тому, что земная кора внизу будет почти полностью лишена своих известковых составляющих, в то время как мы знаем, что то же самое действие придает более новым отложениям, постоянно формирующимся в морях и озерах, избыток карбоната извести. Известковое вещество изливается в эти озера и океан тысячами источников и рек; так что часть почти каждой новой известковой породы, химически осажденной, и многих рифов ракушечного и кораллового камня должна быть получена из минерального вещества, вычтенного плутоническим агентством и выгнанного газом и паром из расплавленных и нагретых пород в недрах земли.
Не только карбонат извести, но и свободный газ углекислоты обильно выделяется из почвы и трещин пород в регионах активных и потухших вулканов, как близ Неаполя и в Оверни. В результате этого процесса ископаемые раковины или кораллы часто могут терять свою углекислоту, а остаточная известь может входить в состав авгита, роговой обманки, граната и других гипогенных минералов. То, что удаление известкового вещества ископаемых раковин является частым явлением, доказывается тем фактом, что такие органические остатки часто замещаются кремнеземом или другими минералами, а иногда пространство, некогда занимаемое ископаемым, остается пустым или отмечено лишь слабым отпечатком. Мы действительно не должны удивляться общему отсутствию органических остатков в кристаллических пластах, когда мы помним, как часто ископаемые уничтожаются, полностью или частично, даже в третичных формациях — как часто огромные массы песчаника и аргиллита различных возрастов и толщиной в тысячи футов лишены ископаемых — как некоторые пласты могли сначала быть лишены части своих ископаемых, когда они стали полукристаллическими или приняли переходное состояние Вернера — и как оставшиеся органические остатки были стерты, когда они были сделаны метаморфическими. Некоторые породы последнего упомянутого класса, более того, должны были подвергаться снова и снова возобновленному плутоническому действию.
ГЛАВА XXXVIII.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ЖИЛЫ.
Учение Вернера о том, что минеральные жилы были трещинами, заполненными сверху — Жилы сегрегации — Обычные металлоносные жилы или рудные жилы — Их частое совпадение со сбросами — Доказательства того, что они возникли в трещинах в твердой породе — Жилы, сдвигающие другие жилы — Полировка их стенок — Раковины и галька в рудных жилах — Свидетельства последовательного расширения и повторного открытия жил — Наблюдения Фурне в Оверни — Размеры жил — Почему некоторые попеременно раздуваются и сужаются — Заполнение рудных жил путем сублимации снизу — Химическое и электрическое действие — Относительный возраст драгоценных металлов — Медные и свинцовые жилы в Ирландии древнее корнуоллского олова — Свинцовая жила в лейасе, Гламорганшир — Золото в России — Связь горячих источников и минеральных жил — Заключительные замечания.
То, каким образом металлические вещества распределяются по земной коре, и особенно явления тех почти вертикальных и таблитчатых масс руды, называемых минеральными жилами, из которых получается большая часть драгоценных металлов, используемых человеком, — это предметы высочайшей практической важности для горняка и не меньшего теоретического интереса для геолога.
Взгляды, принятые в отношении металлоносных жил, были модифицированы, или, скорее, претерпели почти полную революцию с середины прошлого века, когда Вернер, будучи директором Горной школы во Фрайберге в Саксонии, впервые попытался обобщить тогда известные факты. Он учил, что минеральные жилы первоначально были открытыми трещинами, которые постепенно заполнялись кристаллическим и металлическим веществом, и что многие из них, будучи однажды заполненными, были снова расширены или открыты заново. Он также указал, что жилы, таким образом сформированные, не все относятся к одной эре, а имеют различные геологические даты.
Такие мнения, хотя и слегка намеченные более ранними писателями, никогда прежде не были общепринятыми, и их объявление одним из авторитетов с большим опытом составило эру в науке. Тем не менее, я показал, прослеживая в другой работе историю и прогресс геологии, что Вернер был далеко позади некоторых своих предшественников в своей теории вулканических пород и менее просвещен, чем его современник, доктор Хаттон, в своих спекуляциях относительно происхождения гранита. [489-A] Согласно ему, плутонические формации, как и кристаллические сланцы, были веществами, осажденными из хаотической жидкости в каком-то первобытном или зарождающемся состоянии планеты; и металлы, следовательно, будучи тесно связаны с ними, согласно ему, имели подобное таинственное происхождение. Он также придерживался мнения, что трапповые породы были водными отложениями, а дайки порфира, зеленокаменной породы и базальта были трещинами, заполненными их содержимым сверху. Отсюда он естественно сделал вывод, что минеральные жилы получили свои компонентные материалы из вышележащего океана, а не из подземного источника; что эти материалы были сначала растворены в водах выше, вместо того чтобы подняться путем сублимации из озер и морей изверженного вещества внизу.
По мере того как гипотеза первобытной жидкости, или «хаотического менструума», была оставлена в отношении плутонических формаций, и когда все геологи пришли к единому мнению относительно истинного отношения вулканических и трапповых пород, начали питаться разумные надежды, что явления минеральных жил могут быть объяснены известными причинами или химическим, термическим и электрическим агентством, все еще действующим в недрах земли. Основания этого заключения будут лучше поняты, когда будут описаны и объяснены геологические факты, выявленные горными работами.
О различных видах минеральных жил. — Каждый геолог хорошо знаком с теми жилами кварца, которые изобилуют в гипогенных пластах, образуя линзовидные массы ограниченного размера. Они иногда наблюдаются также в песчаниках и аргиллитах. Жилы карбоната извести одинаково обычны в ископаемых породах, особенно в известняках. Такие жилы, по-видимому, некогда были щелями или небольшими полостями, вызванными, подобно трещинам в глине, сжатием массы, которая консолидировалась из жидкого состояния или просто сократила свои размеры при переходе от более высокой к более низкой температуре. Кремнистые, известковые и иногда металлические вещества иногда находили свой путь одновременно в такие пустые пространства путем инфильтрации из окружающих пород или путем сегрегации, как это часто называют. Смешанные с горячей водой и паром, металлические руды могли проникать в пастообразную матрицу, пока не достигали тех вместилищ, образованных сжатием, и таким образом давали начало тому нерегулярному скоплению жил, называемому немцами «штокверк», в намек на различные этажи, на которых в таких случаях ведутся горные работы.
Более обычные или регулярные жилы обычно разрабатываются в вертикальных шахтах и, очевидно, были трещинами, вызванными механическим насилием. Они прорезают все виды пород, как гипогенные, так и ископаемые, и простираются вниз на неопределенные или неизвестные глубины. Мы можем предположить, что они соответствуют таким разломам, которые мы видим время от времени вызванными толчком землетрясения. Металлоносные жилы, относимые к такому агентству, иногда имеют ширину в несколько дюймов, но чаще 3 или 4 фута. Они держат свой курс непрерывно в определенном преобладающем направлении на мили или лиги, проходя через породы, различающиеся по минеральному составу.
Вертикальные разрезы рудника Хьюэл-Пивер, Редрут, Корнуолл.
Что металлоносные жилы были трещинами. — Поскольку некоторые умные горняки, после внимательного изучения металлоносных жил, не смогли примирить многие их характеристики с гипотезой трещин, я начну с изложения доказательств в ее пользу. Самым поразительным фактом, который, возможно, может быть приведен в ее поддержку, является совпадение значительной доли минеральных жил со сбросами, или теми дислокациями пород, которые бесспорно обусловлены механической силой, как объяснено выше (стр. 62). Существуют даже доказательства почти в каждом горнодобывающем районе последовательности сбросов, посредством которых противоположные стенки разломов, ныне вместилища металлических веществ, претерпели смещение. Так, например, предположим, что a a, рис. 513, — это оловянная жила в Корнуолле, причем термин «жила» (lode) применяется к жилам, содержащим металлические руды. Эта жила, идущая с востока на запад, имеет ширину в ярд и сдвинута медной жилой (b b) аналогичной ширины.
Первая трещина (a a) была заполнена различными материалами, частично химического происхождения, такими как кварц, флюорит, перекись олова, сульфид меди, мышьяковистый колчедан, висмут и сульфид никеля, и частично механического происхождения, включающими глину и угловатые фрагменты или детрит пересеченных пород. Пластины кварца и руды в некоторых местах параллельны вертикальным сторонам или стенкам жилы, будучи отделены друг от друга чередующимися слоями глины или другого землистого вещества. Иногда металлические руды рассеяны в виде отдельных масс среди жильных пород.
Ясно, что после постепенного введения олова и других веществ вторая трещина (b b) была произведена другим разломом, сопровождавшимся смещением пород вдоль плоскости b b. Это новое отверстие было затем заполнено минералами, некоторые из которых напоминали те, что были в a a, как флюорит (или фторид извести) и кварц; другие — иные, причем медь была в изобилии, а олово отсутствовало или было очень редким.
Мы должны затем предположить, что произошел толчок третьего землетрясения, разорвавший все породы вдоль линии c c, рис. 514; трещина в этом случае была шириной всего 6 дюймов и просто заполнена глиной, полученной, вероятно, от трения стенок разлома или частично, возможно, намытой сверху. Это новое движение подняло породу таким образом, что прервало непрерывность медной жилы (b b) и в то же время сдвинуло или переместило в боковом направлении в том же направлении часть оловянной жилы, которая ранее не была сломана.
Снова, на рис. 515 мы видим свидетельство четвертой трещины (d d), также заполненной глиной, которая прорезала оловянную жилу (a a) и слегка приподняла ее вверх к югу. Различные изменения, здесь представленные, не являются идеальными, но показаны в разрезе, полученном при разработке старого корнуоллского рудника, давно заброшенного, в приходе Редрут, называемого Хьюэл-Пивер, и описанном как г-ном Уильямсом, так и г-ном Карном. [491-A] Основное движение, здесь упомянутое, или движение c c, рис. 515, простирается через пространство не менее 84 футов; но в этом, как и в случае с другими тремя, будет видно, что очертания страны выше, или географические особенности Корнуолла, не затронуты никакими дислокациями, так как мощная денудирующая сила была явно проявлена после всех сбросов. (См. выше, стр. 69.) В Корнуолле обычно говорят, что существует восемь различных систем жил, которые могут быть подобным образом отнесены к стольким же последовательным движениям или разломам; и немецкие горняки Гарцских гор также говорят о восьми системах жил, относимых к стольким же периодам.
Помимо уже объясненных доказательств механического воздействия, противоположные стенки жил часто бывают отполированы и покрыты штрихами, как если бы они подверглись сильному трению, причем это наблюдается даже в тех случаях, когда не было смещения. Мы можем приписать такое истирание вибрационному движению, которое, как известно, сопровождает землетрясения и вызывает перетирание противоположных стенок трещин. Подобные движения иногда происходили в минеральных жилах, которые были полностью или частично заполнены; так, включенные куски породы, отделившиеся от стенок, оказываются окатанными, отполированными и покрытыми штрихами.
То, что очень многие жилы первоначально сообщались с поверхностью страны или с морским дном, доказывается наличием в них хорошо окатанных галек, сходных с теми, что встречаются в поверхностных аллювиальных отложениях, как, например, в Оверни и Саксонии. В Богемии такие гальки были встречены на глубине 180 саженей. В Корнуолле г-н Карн упоминает настоящие гальки кварца и сланца в оловянной жиле рудника Релистран на глубине 600 футов от поверхности. Они были сцементированы оксидом олова и бисульфитом меди и прослежены на пространстве более 12 футов в длину и такой же ширины. [492-A] Морские ископаемые раковины также были найдены на больших глубинах, вероятно, будучи поглощенными во время подводных землетрясений. Так, г-н Вирле утверждает, что грифея была встречена в свинцовом руднике близ Семюра во Франции, а мадрепоровая коралл — в плотной жиле киновари в Венгрии. [492-B]