Из очистных забоев отбитая взрывом руда сгребается в рудоспуски, ведущие вниз к какому-нибудь штреку, где дежурят рабочие с вагонетками. Каждая вагонетка вмещает около тонны руды, и после заполнения ее катят по штреку на клеть, которая поднимает ее на поверхность.
FIG. 106.—HOMES OF MINERS, BISBEE, ARIZONA
Рудник не сырой, так как в этом регионе выпадает так мало дождей, что подземных ручьев почти нет. Однако местами там тепло, поскольку при контакте кислорода воздуха со свежим сульфидом начинается окисление руды; то есть она начинает гореть и превращаться в иное соединение, подобно тому как огонь изменяет дерево или уголь. Всюду, где идет окисление, выделяется тепло.
В этих глубоких подземных выработках постоянно требуется свежий воздух. Его подают принудительно по трубам, а затем дают возможность подниматься обратно к поверхности. Благодаря этому поддерживается полноценная циркуляция.
Под землей теряешь всякое представление о смене дня и ночи, ибо там всегда темно. В результате мы с удивлением обнаруживаем при выходе из шахты, что над городом опустилась ночь. Повсюду мерцают огни, и шахтеры с тормозками идут на ночную смену.
Еще одно интересное переживание ожидает нас в виде визита на плавильный завод. Здесь яркая медь извлекается из грубых на вид руд. До чего же по-разному выглядят эти два вещества! Кажется, будто у них едва ли есть что-то общее.
Интерьер плавильного завода кажется кусочком преисподней, перенесенным на землю. Наблюдая за происходящим, можно вообразить себя глубоко под землей, где трудится бог огня Вулкан. Ночью эта картина выглядит особенно жутко и внушительно, поскольку тени и общая неясность придают всему странный вид. Пылающие печи, снопы искр, рев доменных печей, удушливые испарения серы и полуголые фигуры мексиканских рабочих, снующих туда-сюда с тряпками на лицах, в совокупности создают поражающее воображение зрелище.
Руду сначала измельчают, а затем помещают в большие вращающиеся цилиндры, где обжигают. В цилиндре сначала разводят огонь, но после того как руда нагревается настолько, что содержащаяся в ней сера начинает гореть, дальнейшая искусственная помощь становится ненужной. Руду добавляют понемногу в количествах, достаточных для поддержания горения. Цель обжига — удалить как можно больше серы.
После выгребания из обжиговой печи руду на тачках подвозят к огромным вертикальным печам и сбрасывают внутрь. Сюда же добавляют такие материалы, как известняк и железо, чтобы способствовать образованию идеально сплавленной или жидкой массы. Эти вещества известны как флюсы. При плавке руды медь начинает отделяться от примесей.
Расплавленная руда в виде светящейся жидкости скапливается на дне печи и вытекает в крупную емкость ковшеобразного типа. Когда один из таких сосудов наполняется, его опрокидывают, и скопившаяся на дне расплавленная медь, будучи тяжелее шлака, перетекает в другой крупный ковш, поддерживаемый цепями на подвесной тележке.
FIG. 107.—SHIPPING COPPER MATTE
Шлак сгружают в вагонетку и вывозят наружу, в то время как огромную чашу с медью и частью шлака переносят на противоположную сторону здания, где ее содержимое выливают в другую печь. Через расплавленную массу в этой печи снизу под большим напором нагнетается мощный поток воздуха, и оставшаяся часть шлака выдувается через верх в виде ливня светящихся частиц.
Со дна печи жидкая медь выпускается и разливается по формам, где окончательно остывает. После этого она известна как штейн. Медь все еще содержит некоторые примеси и вдобавок сохраняет золото и серебро, если они присутствовали в руде. Большинство медных руд содержат небольшое количество этих драгоценных металлов.
Тяжелые слитки медного штейна готовы к отправке на какое-либо производственное предприятие, где их очищают еще сильнее и делают из них различные медные изделия, медную проволоку и т. д. Медь ценна для многих целей, так как она нелегко ржавеет, высоко ковкая и пластичная, а также является хорошим проводником электричества.
На крупных медных рудниках у озера Верхнее медь встречается в самородном состоянии в смеси с породой и не нуждается в плавке; однако на большинстве рудников руда должна пройти через процесс, очень похожий на описанный выше, прежде чем удастся получить металлическую медь.
Каким бы удаленным ни был регион, сколь интенсивной ни была бы жара или холода или какими бы пустынными ни казались окрестности, люди отправятся туда, если будут обнаружены ценные минералы; и там они, возможно, проведут всю свою жизнь, добывая эти вещества, столь важные для мировой промышленности.
УГОЛЬ И НЕФТЬ
Люди начинают задаваться вопросом, откуда будет браться топливо, когда пласты угля истощатся, а нефть будет полностью выкачана из земли. Холодные зимы не перестанут наступать регулярно, и мы по-прежнему будем нуждаться в огне для самых разных целей. Это вопрос, который не должен нас тревожить. До тех пор пока солнце светит на небе и океаны покрывают столь значительную часть земли, и до тех пор пока на суше существуют горы, будут течь ручьи с порогами и водопадами. Энергия этих потоков, веками пропадавшая впустую, теперь преобразуется в электричество для целей освещения и обогрева. Мы можем быть уверены, что задолго до того, как рудники перестанут давать уголь, а скважины — нефть, наготове появится нечто лучшее, способное занять их место.
Но уголь и нефть по-прежнему остаются столь важными товарами, что каждый должен иметь представление о том, как они образовались. Наша земля имеет очень длинную историю, большая часть которой записана в породах под нашими ногами, и эта летопись точнее многих человеческих историй, сохранившихся в печатных книгах.
История Земли разделена на различные периоды, каждый из которых отмечен преобладанием определенных видов живых существ. Каменноугольный период получил свое название потому, что в то время климат и облик Земли во многих местах благоприятствовали росту густой и мощной растительности. Эта растительность накапливалась на протяжении долгих лет, образуя мощные отложения, которые постепенно превратились в пласты угля. Однако было бы ошибкой думать, что все пласты угля сформировались примерно в одно и то же время. С тех пор как на Земле появились леса и болота, существовали возможности для образования угольных пластов. Материалы накапливаются даже сейчас и со временем превратятся в угольные залежи.
Мы должны быть столь же внимательны к получению верных представлений о происхождении нефти, поскольку в ходу немало ошибочных мнений. Если уголь возник в результате скопления растительных остатков, то нефть получена из морских организмов, главным образом животных. Если уголь и нефть находятся близко друг к другу, это совпадение случайно и не означает, что эти два вещества каким-то образом связаны.
Наша земля очень стара, и ее поверхность пережила множество трансформаций; горы, равнины и части морского дна менялись местами друг с другом. Везде, где существовали болотистые низины, с тех пор как растения впервые начали буйно расти на Земле, возникала возможность образования угольных пластов. Все мы знаем, как бурно растения растут там, где много тепла и влаги. Многие из нас бывали в болотистых лесах и видели массы гниющих стволов деревьев, сучьев и листьев. Теперь, если мы мысленно представим себе такое болото, медленно погружающееся до тех пор, пока воды какого-нибудь озера или океана не затопили его и не погубили растения, а затем намыли песок и глину поверх погребенного леса, пока он не оказался глубоко под землей, мы поймем, как зарождались угольные пласты. Вскрытые горняками угольные жилы часто демонстрируют стволы и пни деревьев, а также отпечатки листьев и папоротников. Под углем обычно залегает пласт глины, тогда как сверху чаще всего обнаруживается песок или песчаник.
Наиболее старый уголь изменился сильнее всего. Он твердый и довольно трудно воспламеняется, но будучи зажженным, дает больше тепла и горит дольше других углей. Этот уголь, известный как антрацит, широко не встречается в Соединенных Штатах за пределами Пенсильвании. Уголь более молодой, подвергшийся меньшим изменениям под воздействием тепла и давления при глубоком залегании в недрах земли, известен как битуминозный. Именно такой уголь обнаруживается в долинах Миссисипи и Огайо, в Скалистых горах и на тихоокеанском склоне. Еще более молодой уголь, мягкий и имеющий буроватый цвет, называется лигнитом и встречается главным образом на Юге и Западе.
Еще одна разновидность топлива, известная как торф, встречается на болотах, где значительная растительная масса накапливается в настоящее время или накопилась в недавние времена. Торф представляет собой массу растительных стеблей, корней и мха, частично разложившихся и спрессованных вместе. В странах, где мало древесины, торф режут, высушивают и используют в качестве топлива.
Большая часть угля на востоке США сформировалась в каменноугольный период. Эта часть нашей страны была тогда низкой и болотистой; однако Запад, представляющий ныне возвышенную область гор и плато, в то время в значительной степени находился под океаном.
Затем, по мере того как поверхность Земли продолжала меняться, океан отступил из региона Скалистых гор, и возникли обширные болотистые низины с озерами пресной или солоноватой воды. Такие болота существовали в районах, ныне занимаемых Нью-Мексико, Колорадо, Вайомингом, Дакотой и Монтаной. На некоторое расстояние к западу земля была выше, но в штатах Вашингтон, Орегон и Калифорния имелись другие болотистые низины, покрытые густой растительностью.
Из того, как разлагается древесина, мы знаем, что на сухом открытом воздухе она не накапливается, а в массе своей уносится ветром. Лишь на болотах и в мелководных водоемах гниющая древесина может скапливаться в пласты. Исходя из этих фактов, мы имеем право делать выводы о прежнем характере поверхности там, где угольных пластов нет. На западе США имеются обширные пласты известняка того же возраста, что и угольные пласты на востоке. Поскольку такие пласты известняка могли образоваться только в океане, их присутствие проливает немалый свет на географию тех далеких времен.
На тихоокеанском склоне болота были не столь обширными и не существовали столь долго, как на Востоке. Природа, по-видимому, направила свои главные усилия на углеобразование в стране к востоку от Скалистых гор. Возможно, она полагала, что жителям Запада не потребуется уголь, раз она одарила их изобилием золота и серебра.
В Аппалачских горах природа сжала пласты в складки и оставила их в таком положении, при котором уголь можно было легко добывать. В долине Миссисипи пласты остались плоскими, почти в своем первоначальном положении, так что для добычи угля пришлось закладывать шахты. На тихоокеанском склоне природа, судя по всему, испытала немало хлопот, устраивая все удовлетворительным образом. Она столько раз создавала и пересоздавала горы, столь сурово сминала в складки и ломала земную кору там, где располагались болота, что ныне значительная часть некогда существовавших угольных пластов разрушилась и была смыта реками. Скудные запасы угля, уцелевшие ныне, в большинстве мест трудно обнаружить и сложно добывать.
FIG. 108.—SEAMS OF COAL ENCLOSED IN SANDSTONE, CALIFORNIA
Лучший уголь, добываемый вблизи Тихоокеанского побережья, поступает с острова Ванкувер. Крупные пласты более молодого и худшего по качеству угля находятся к юго-востоку от Пьюджет-Саунд. Другие пласты залегают в Береговых хребтах западного Орегона, а несколько небольших — в Береговых хребтах Калифорнии. Обширный внутренний регион между Скалистыми горами и Береговыми хребтами располагает очень незначительными запасами угля. Жителям Калифорнии приходится ввозить уголь в больших количествах. Часть его доставляется по железным дорогам из района Скалистых гор, но большая часть прибывает на судах из различных уголков мира: из Англии, Австралии или Британской Колумбии. Корабли доставляют уголь по низким ставкам, а на обратном пути увозят зерно и лес.
Уголь — едва ли не единственный важный минерал, которым природа обделила тихоокеанский склон. Однако в Калифорнии она компенсировала это, накопив большие запасы нефти. В Пенсильвании и Огайо наряду с углем присутствует и нефть. Нефть также была обнаружена в регионе Скалистых гор и в Техасе.
FIG. 109.—A SPRING OF WATER AND PETROLEUM Черная полоса — это нефть
Нефть сочится из горных пород в виде источников — либо сама по себе, либо в сопровождении газов и обладающей резким запахом минеральной воды. Обычно нефть добывают бурением скважин, но на юге Калифорнии есть один горный хребет, который дает ее в больших количествах через туннели, пробитые в его склоне. Нефть чаще всего обнаруживается в пористых песчаниках или сланцах на глубине от одного-двух сотен до трех тысяч футов от поверхности. Она образовалась не в этих породах, а впиталась в них подобно тому, как вода впитывается в кирпич. Породы, породившие нефть, представляют собой темные сланцы или известняк с резким запахом. Нагрейте кусок такой породы, и вы выделите немного нефти.
FIG. 110.—OIL WELLS IN THE CITY OF LOS ANGELES, CALIFORNIA Скопление нефти на переднем плане
Исследуйте кусок сланца из одного из нефтяных районов Калифорнии, и вы обнаружите, что это весьма своеобразная порода, поскольку она состоит почти цели некогда населявших океан микроорганизмов. Среди форм, которые вы найдете, будут кремнистые скелеты диатомей, известковые скелеты фораминифер, рыбья чешуя и, в редких случаях, целые скелеты рыб.
Там, где ныне стоят горы и долины, усеянные нефтяными вышками, когда-то плескались воды открытого океана. Эти воды были заполнены, как и воды сегодняшнего океана, бесчисленным множеством живых существ. По мере гибели этих созданий их тела опускались на дно, и хотя мягкие ткани разлагались, твердые части или скелеты оставались. На протяжении, пожалуй, сотен тысяч лет скелеты продолжали накапливаться, пока не сформировались пласты толщиной в сотни или даже тысячи футов. Материал этих пластов, поначалу представлявший собой мягкую массу вроде ила, поднимаемого земснарядом со дна современного океана, спрессовался в монолитную массу.
Затем это старое морское дно подверглось тектоническим возмущениям. Оно поднялось, и гравий, глина и песок с какого-то нового берега были смыты поверх пласта животного происхождения, глубоко его похоронив. Продолжающиеся движения земли в конце концов смяли эти породы в складки, которые при сжатии и разломах разогрелись. Тепло и давление запустили химические реакции в разложившихся телах животных, и частицы органического вещества выделились в виде нефти и газа. Эти вещества продавливались через трещины в породах в самых разных направлениях. Часть продуктов нашла выход на поверхность и образовала источники, в то время как другие порции скопились, образовав огромные резервуары в таких пористых породах, как песчаник. Серные и минеральные источники, встречающиеся в нефтеносных регионах, подсказывают нам, что этот процесс нефтеобразования продолжается и поныне.
Нефть по выходе из земли обычно имеет буроватый или зеленоватый оттенок и гораздо гуще очищенного продукта, используемого в наших лампах. Некоторая сырая нефть выглядит густой и смолистой, а при длительном воздействии воздуха превращается в твердую черную массу, называемую «асфальтом». Последняя при размягчении от тепла и смешивании с песком образует ценный материал для уличных мостовых.
КЛИМАТ ТИХООКЕАНСКОГО СКЛОНА
Западная часть Соединенных Штатов демонстрирует весьма интересные климатические особенности. В Калифорнии, например, можно встретить любую степень температуры от тропической жары до арктического холода. В пустынях юго-восточной части штата воздух чрезвычайно сух, тогда как на северо-западе дожди идут почти каждый месяц в году.
На берегах Пьюджет-Саунд термометр редко опускается ниже точки замерзания, в то время как южная Ньюфаундленд в той же широте характеризуется холодной и снежной погодой по меньшей мере шесть месяцев в году. Южная Калифорния лежит на той же широте, что и центральная Джорджия, но ее средняя температура у побережья лишь немногим выше температуры Пьюджет-Саунд, при этом зимой там теплее, а летом прохладнее, чем в Джорджии. Пустыни южной Калифорнии и Аризоны настолько жаркие, что в течение четырех месяцев года работа на солнце почти невозможна; однако в расположенных совсем неподалеку более высоких частях гор Сьерра-Невада царит арктический климат. Весь тихоокеанский прибрежный регион, за исключением гор, обладает гораздо более мягким климатом, чем можно было бы ожидать, судя лишь по его широте. Познавательно будет выяснить причины столь поразительных климатических контрастов, представленных в различных частях склона.
Воображаемые линии, проходящие через точки с одинаковой температурой на земной поверхности, называются «изотермами». Эти линии редко совпадают по направлению с параллелями широты, а далеко изгибаются к северу или югу. Неправильный ход изотерм обусловлен множеством причин. Среди них — распределение суши и воды, направление господствующих ветров, положение горных хребтов и высота над уровнем моря.
Fair weather over central portion of Pacific slope. Storm coming in upon coast of Washington
Stormy weather over the western half of the United States
Зимой изотермы сильно отклоняются к северу над Северным Тихоокеанским и Северным Атлантическим океанами; однако над лежащей между ними сушей они столь же сильно изгибаются на юг. Летом положение изотерм почти меняется на противоположное, по крайней мере в отношении суши, поскольку в сердце материка они выгибаются на север. Существуют веские причины для незначительного изменения изотермических линий на западных берегах Северной Америки и Европы и их сильного смещения во внутренних районах с зимы на лето, однако эти причины совсем не трудно понять.
Температура крупных водоемов меняется в течение года незначительно, так как вода нагревается и остывает медленно. Поверхность суши, напротив, нагревается быстро, а затем столь же быстро теряет тепло со сменой времен года. Воздух над океаном летом прохладнее, а зимой теплее из-за влияния воды, но над сушей, в районах, удаленных от больших водоемов, колебания температуры между днем и ночью, летом и зимой весьма велики.
Ранее считалось, что теплое течении Куросио, омывающее западный берег Северной Америки, отвечает за исключительно мягкий климат в тех местах, а Гольфстрим производит аналогичный климат на побережье западной Европы. Однако более тщательное исследование показало, что причиной мягкого климата в этих землях, над которыми они проносятся, являются не теплые океанические течения, а скорее ветры, дующие со стороны воды. В умеренных широтах наблюдается медленное движение воздуха в восточном направлении, и вследствие этого климат западного побережья Северной Америки не отмечен столь резкими контрастами зимой и летом, как внутренние и восточные районы. Удивительно также обнаруживать, сколь близки средние зимние и летние температуры в Сан-Франциско. Удивительно также отметить, что средняя температура Сиэтла столь мало отличается от температуры Сан-Диего, хотя эти два пункта разделены шестнадцатью градусами широты.