Развитие научных представлений о рудообразовании и формирование учения о месторождениях полезных ископаемых
Специальные работы, посвященные месторождениям, появляются в XVI и XVII вв. Георгий Агрикола (Бауер), изучавший проявления руд в природных условиях, в 1558 г. написал специальную работу о полезных ископаемых одного из старейших рудных районов Западной Европы — Фрейбергского, в которой он выделил земли, соли, драгоценные камни, металлы и прочие минералы. Он дал классификацию рудных тел по их форме и, описывая жилы, слои, штоки, прожилки, остановился на их происхождении. Он высказал соображения, что руды формировались не вместе с образованием Земли (земной коры), а позже нее, и что они произошли путем заполнения трещин и пустот продуктами, выпадавшими из вод поверхностного происхождения, проникавших в горные породы.
Б 10-14 г. Р. Декарт по-иному объяснил формирование руд. Он считал, что Земля представляет собой звезду с горячим ядром и руды образовались преимущественно из эманаций, поднимавшихся из глубин Земли. Несмотря па установление в дальнейшем многообразия н сложности процессов рудообразования и большие успехи, достигнутые наукой о полезных ископаемых, основной вопрос — что является главнейшим источником образования руд — магма и глубинные эманации или породы земной коры, в которых рассеяны рудные вещества, еще много раз рассматривался на протяжении столетий п до сих пор занимает мысли исследователей.
Указанные представления о происхождении рудных месторождений вызвали большие споры во Фрейбергской горной академии, учрежденной в 1756 г. в Саксонии. Существовавший до этого взгляд на происхождение минеральных месторождений путем испарений из недр Земли и отложения руд по трещинам был отвергнут основателем школы нептуиистов профессором А. Г. Вернером. В своей книге «Новая теория образования жил», изданной в 1791 г., он утверждал, что все месторождения и все горные породы (в том числе и изверженные) образовались в результате выщелачивающего дей
ствия нисходящих, просачивающихся сверху вод, берущих начало из мирового океана.
В противоположность этим односторонним, но очень широко распространившимся идеям, сторонниками школы плутоиистов был высказан совершенно иной взгляд о глубинном происхождении руд. Глава этой школы Д. Хэттон, наблюдавший месторождения Шотландии, расположенные в области изверженных и метаморфических пород, в 1788 г. выдвинул гипотезу о том, что все месторождения являются магматическими инъекциями. Отрицая роль воды в образовании руд, он обосновывал свою также одностороннюю теорию тем, что рудные минералы нерастворимы в воде. Представления плутоиистов получили чрезвычайно широкое распространение, и даже ученики А. Г. Вернера Л. Бух и А. Гумбольдт, вначале верные идеям своего учителя, стали его противниками. Представления пеп- тунистов и плутоиистов существовали в течение длительного периода времени. Отражая односторонние и поэтому неправильные взгляды каждой теории, спор нептуиистов и плутоиистов имел, однако, то положительное значение, что вызвал к жизни новые исследования, новое накопление фактов, причем исследования производились во многих странах, где развивалась горная промышленность.
Россия еще в XVII в. после мероприятий по развитию горной промышленности, проведенных Петром I, по выплавке железа и меди вышла на первое место в мире. К этому времени было открыто много месторождений: Березовское, Турьинское, Богословское, Благодатское и другие па Урале, рудные районы Алтайский и Нерчинский, каменные угли Подмосковья и Донбасса. Появились первые горные школы: в 1713 г. в Олонце, затем па Урале (1721, 1723 гг.) и Алтае, а в 1773 г. в Петербурге была учреждена Высшая горная школа, впоследствии Горный институт, давший целую плеяду замечательных русских ученых. Все в большем количестве появляются сообщения п работы, посвященные различным вопросам геологии полезных ископаемых: были опубликованы сообщения и записки В. Н. Геннипа, С. П. Крашенинникова, В. Н. Татищева, статьи Г. В. Рихмана об асбесте (1720 г.), рудокопной науке (1738 г.) и нефти (1739 г.), работы А. М. Карамышева и многие др.
Особенно большую роль в создании основ пауки о минеральных месторождениях сыграли работы величайшего русского ученого М. В. Ломоносова, явившегося провозвестником учения о рудных месторождениях. Он высказывал «еретическое» для того состояния науки мировоззрение об изменяемости природы и о взаимной связи различных явлений. В замечательных работах «О слоях земных», «Слово о рождении металлов от трясения земли» и «Первые основания металлургии и рудных дел» М. В. Ломоносов высказал важнейшие взгляды на многие основные вопросы рудных месторождений, независимые от суждений других исследователей.
Он указал на взаимосвязь землетрясений, тектоники и горообразования и ясно наметил связь рудных месторождений с тектоникой. За 90 лет до Эли-де-Бомона М. В. Ломоносов пришел к выводу о разновременности и многоэтапное™ образования рудных жил; отметил значение не только послерудных нарушений, но и внутрн- рудной тектоники, должная оценка которой дана лишь в нашу эпоху. Он показал, что по взаимному пересечению рудных жил можно определить их относительный возраст. М. В. Ломоносовым высказаны правильные представления об окислении руд месторождений и об использовании этого фактора при их поисках.
Несмотря на распространение в эпоху М. В. Ломоносова так называемой теории «флогистона», от которой не был свободен и сам М. В. Ломоносов, его представления в части происхождения руд как образовавшихся из глубинных горячих водных растворов или паров в трещинах земной коры были несомненно прогрессивными. Он писал, что «горная материя сгущалась, от воды отделяясь и принимая в себя серные пары, металлы с ними соединяла». Еще за 100 лет до появления латераль-секреционной теории он указал на возможность заимствования металлов растворами также из вмещающих пород. Легко убедиться в том, что еще до развернувшегося спора нептунп- стов и илутопистов он хорошо представлял сложность и многообразие формирования рудных месторождений. В своих работах М. В. Ломоносов касался и других важных вопросов минеральных месторождений — морфологии жил и их благонадежности, рудных столбов, россыпей и др. Таким образом, работы М. В. Ломоносова явились важнейшим этапом в создании науки о минеральных месторождениях, а сам М. В. Ломоносов — одним из основателей этой пауки.
Развитие феодализма, а затем и капитализма привело к широкому освоению рудных районов и к интенсивным поискам новых минеральных месторождений во многих странах Европы. Стали появляться многочисленные описания месторождений и районов, в результате чего накапливался большой фактический материал, который интерпретировался и обобщался, развивались различные отрасли науки. В России после М. В. Ломоносова серьезное значение имели исследования путешественника И. И. Лепехина, исследователя Кольского полуострова и Онежского края Н. Я. Озерецков- ского. затем М. Е. Головина, П. Н. Рычкова, Н. Г. Туманского, А. А. 'Мартова, И. Абрамова, исследователя Урала Н. Н. Фалька, известного путешественника П. С. Далласа, П. Г. Лемана, Г. К. Разумовского и многих др. Было создано «Горное ведомство», под руководством которого все более и более расширялись геологические работы. Начал выходить «Горный журнал», появились «геогностиче- ские» карты. В 1789 — 1794 гг. Д. Лебедевым и М. Ивановым была составлена первая геологическая карта Восточного Забайкалья. Работы В. М. Севергипа, А. М. Теряева, Д. С. Менынешша, И. Г. Га- веловского, Д. С. Соколова и других русских ученых, относившиеся к концу XVIII в. и первой половине XIX в., имели существенное значение для установления односторонности представлений непту- нистов. с одной стороны, и плутонистов — с другой, и выявления многообразия природных процессов рудообразования.
В XVIII п XIX вв. появилось большое количество работ, посвященных изучению минеральных месторождений Европы и Америки. Особо важное значение имели работы французского ученого Эли-де- Вомона п его немецкого последователя Б. Котты. Эли-де-Бомои в 1847 г. указал на доминирующее значение месторождений, образованных эманациями глубинного магматического происхождения. Он выделил собственно магматические месторождения, образованные при охлаждении интрузий в процессе кристаллизации магмы, и месторождения гидротермальные, возникшие из горячих вод, выделявшихся при охлаждении магмы. Б. Котта (1859 г.) в своем трактате также подчеркнул многообразие происхождения рудных месторождений и указал на большую роль магматизма. Будучи хорошим петрологом, он акцептировал важную роль в образовании руд растворов магматического происхождения и отметил зональное расположение руд II минералов при их отложении в зависимости от падения температуры рудоносных растворов.
Несмотря па работы М. В. Ломоносова и позднейшие исследования и обобщения Эли-де-Бомона, Б. Котты и других ученых, обоснованные большим фактическим материалом, и достижениями развивающихся смежных отраслей наук, в конце XIX в. в Западной Европе, а затем н в Америке имело место возрождение взглядов иептуиистов в виде латераль-секрециоипой теории. Эта теория, высказанная в начале 1847 г. К. Г. Бишоффом, но особенно защищавшаяся в Германии в 1882 г. Ф. Заидборгером, заключалась в том, что в качестве источника всех руд рассматривались вмещающие породы, из которых металлы выщелачивались водами атмосферного происхождения и отлагались по трещинам. Подтверждением этой теории авторы считали наличие некоторых металлов в минералах горных пород, например никеля, меди и кобальта в оливинах, свинца и цинка в пироксенах, габбро, мышьяка, свинца и цинка в биотитах и т. п. А. Добре, С. Ф. Эммонс (1868 г.) и С. Р. Ванхайз (1901 г.) также принимали эту теорию, но считали, что воды прогревались па глубине, приобретали химическую активность, в результате чего происходило выщелачивание рассеянных в горных породах металлов, а затем отложение руд по трещинам при подъеме вод в верхние- горизонты.
Этим представлениям были противопоставлены данные многочисленных исследователей, отличавшихся большой тщательностью наблюдений. В критике теорий важную роль сыграли также работы A. П. Карпинского, Е. С. Федорова, И. В. Мушкетова в России, Ф. Ношенного (1893 г.) в Чехословакии, П. Ниггли в Швейцарии,
B. Лнпдгрена и К. Эммонса в США, И. X. Л. Фогта в Норвегии и др.
В 1920 г., когда американский геолог И. Сперр выдвинул теорию
происхождения руд из вязких рудных магм и совершенно исключил действие гидротермальных растворов, вновь возродилась теория плу- топистов. Эта теория вызвала большой интерес и в других странах, по в результате большой дискуссии в США она была отвергнута и снова наступило владычество гидротермальной теории происхождения
руд. Особенно широкое распространение гидротермальная теория происхождения руд получила после опубликования В. Лппдгрепом его монографии и классификации минеральных месторождений. Многие американские и западноевропейские исследователи (в то.м числе и специалисты по рудным месторождениям) полагают, что «в настоящее время неоспоримо господствует теория магматических вод» (Бетмаи, 1925). Эта точка зрения нашла отражение и в работе
Ч. Парка и Р. Мак-Дормида (1965 г.), переведенной на русский язык. Однако последние исследования показали, что такие представления уже не отражают всех достижений учения о рудных месторождениях. Глубокий анализ накопленного материала, полученного в результате проведения огромных по масштабу геологических работ, приводят к тому, что старые классические схемы уже не объясняют всего многообразия наблюдающихся фактов и требуют развития или замены. В настоящее время благодаря широкому использованию смежных и особенно точных наук качественные методы изучения рудных месторождений все более заменяются количественными.
Исследования показали, что в формировании эндогенных месторождений огромное значение имели процессы не только плутонизма, но и палеовулканизма, а также процессы метаморфизма, а в образовании экзогенных месторождений — процессы гипергенеза, седи- меитогенеза, диагенеза и катагенеза. Важное значение приобрела проблема рудоносности пород докембрия. Эти и многие другие теоретические вопросы имеют большое значение в изучении процессов рудообразования и в поисково-разведочном деле. Никогда ни в одной стране они не ставились столь широко и остро, как у нас в СССР. Нет сомнения, что основываясь на материалистическом понимании природных явлений, рассматривая их в поступательном развитии, во взаимосвязи между собой и средой, беря в основу диалектический метод, мы приближаемся к решению и этих сложных проблем, которое в конечном итоге сделает наши поиски и разведки еще более эффективными.