Кандидат геолого-минералогических наук Людмила КУЛЕШЕВИЧ, ведущий научный сотрудник, директор Музея геологии докембрия Института геологии Карельского научного центра РАН (город Петрозаводск)

Наиболее древние горные породы возрастом от 3,5 до 1,6 млрд. лет расположены на докембрийских фундаментах. В России они находятся на Алданском щите в юго-восточном районе Сибири и на части Фенноскандинавского (ранее Балтийский) в Карелии. Изучение этих образований важно для понимания эволюции Земли в ранний период ее развития, когда формировалась верхняя оболочка, накапливались полезные ископаемые и кислород. Свидетельства этих процессов сосредоточены в природных геологических объектах и образцах горных пород, руд, минералов, собранных в Музее геологии докембрия Карельского научного центра РАН.

У ИСТОКОВ

Созданный в 1961 г. практически одновременно с Институтом геологии Карельского филиала АН СССР, музей, возглавляемый тогда кандидатом геолого-минералогических наук Виктором Юдиным, стал "накопителем" геологических знаний. Основой коллекции послужили полевые образцы, собранные его сотрудниками и других организаций на территории Карелии. В настоящее время тут хранится более 3,5 тыс. экспонатов. Представленные в двух залах, они отражают сокровища недр края и историю его геологических исследований, начавшуюся почти 300 лет назад с открытия железных и медных руд и изучения источника лечебной железистой воды, обнаруженного в 1714 г. в 50 км к северо-западу от Петрозаводска*. Это дало толчок к разведке новых месторождений. Однако планомер-

* См.: Н. Чикина. Целебные воды Карелии. - Наука в России, 2010, N 2 (прим. ред.).

ные изыскания тут начали только во второй половине XIX в., и связаны они с именами профессора минералогии Санкт-Петербургского университета Платона Пузыревского, академика Петербургской АН (с 1844 г.) Григория Гельмерсена, члена-корреспондента той же академии (с 1901 г.) Александра Иностранцева и академика АН СССР (с 1925 г.) Франца Левинсона-Лессинга.

Фундамент современных представлений о геологии закладывали здесь академик Александр Полканов - организатор и первый директор Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР (в дальнейшем - Карельский научный центр РАН), доктор геолого-минералогических наук Петр Борисов - первый директор нашего института. В послевоенные годы большую роль сыграли картировочные (поисковые) работы члена-корреспондента АН СССР (с 1968 г.) Кауко Кратца и доктора геолого-минералогических наук Владимира Соколова, труды по геоморфологии доктора географических наук Галины Бискэ.

Этапными для музея стали 1998 - 2003 гг. Тогда по инициативе доктора геолого-минералогических наук, директора Института геологии в 1986 - 2000 гг. Сергея Рыбакова и поддержке Министерства природных ресурсов Карелии, а также Ассоциации горных промышленников здесь прошла реставрация, полностью изменившая интерьер и пополнившая экспозицию, что способствовало росту интереса к ней. Из камерного музей превратился в публичный образовательный и просветительский центр, ежегодно принимающий 2,5 - 4 тыс. посетителей - отечественных специалистов и иностранных коллег, туристов, школьников, любителей природы. Его сотрудники проводят полевые экскурсии с выездом на природные объекты, обзорные и специализированные лекции по геологии докембрия*, работают со студентами Петрозаводского государственного университета, изучающими геологию и минералогию. Путешествуя по нашим залам, можно понять, как шло развитие Карельского кратона (стабильный уча-

* Докембрий (буквально - "предшествующий кембрийскому периоду") - интервал геологической истории Земли, начавшийся с момента ее образования (3,9 млрд. лет назад) до появления первых многоклеточных организмов (примерно 570 млн. лет назад) (прим. ред.).

сток континентальной коры) - части Фенноскандинавского щита в архее (3,2 - 2,5 млрд. лет назад) и протерозое (2,5 - 1,6 млрд. лет назад), узнать, извергались ли тут вулканы, какие осадки накапливались в древних водоемах, насколько эти процессы были похожи на сегодняшние и, наконец, ответить на вопрос: что же произошло с рельефом Карелии в четвертичный период (современный этап истории Земли, начавшийся 2,5 млн. лет назад и продолжающийся по сей день)?

ТАЙНЫ ДРЕВНИХ ВУЛКАНОВ

Невзрачными кажутся представленные у нас образцы темно-зеленых изверженных миндалекаменных, пузыристых или подушечных лав и взрывных брекчий - угловатые обломки размерами от 1 см и более, сцементированные между собой. Но именно такие текстуры, накапливавшиеся в море или на суше в разных условиях и в разное геологическое время, служат доказательством их вулканического происхождения.

Они начали появляться тут примерно 2,9 млрд. лет назад, формируя архейскую кору. Их изучение породило новое направление в геологии докембрия - палеовулканологию (от греч. "палео" - древний), большой вклад в развитие и становление которой внес доктор геолого-минералогических наук Анатолий Светов. Он первым усовершенствовал методику реконструкций докембрия и составил специализированные карты раннедокембрийских комплексов для Карельского региона и Фенноскандинавского щита в целом.

Осенью 1966 г. при исследовании древних образований в районе северной окраины поселка Гирвас (Кондопожский район) в русле водосброса Пальеозерской ГЭС ученый обнаружил породы сложного строения, названные впоследствии Гирвасской вулканической

постройкой или Гирвасским вулканом. Сегодня это памятник природы федерального значения, пользующийся популярностью у туристов и гостей Карелии. Их наблюдению доступны только эруптивное (изверженное) жерло, юго-восточный склон лавового конуса и, вероятно, сама трубка взрыва. Остальные составляющие скрыты под довольно мощным чехлом рыхлых озерных и аллювиальных (пойменных) четвертичных отложений. Указанный древний вулкан (порядка 2 млрд. лет) - один из подводящих каналов огромного лавового плато, распространенного на обширной территории Западного Прионежья.

В позднем палеопротерозое (около 1,97 млрд. лет назад) схожие геологические образования, цепочкой располагавшиеся вдоль берега Онежского озера, сформировали рельеф в окрестностях города Петрозаводска* и примыкающего к нему поселка Соломенное**. В это время здесь происходили активные вулканические процессы, сопровождавшиеся взрывами. Именно с такой деятельностью связано образование брекчий - обломочных пород, формирующихся при выбросе лав и туфов и названных геологами соломенскими. Заполнение небольших пустот в затвердевающих лавах, а иногда и в осадках сопровождалось раскристаллизацией поздних минералов, выделяющихся из гидротермальных растворов. Так создавались секреции - пустоты разного размера, заполняемые агатом, халцедоном, аметистом, красным карнеолом, кварцем, кальцитом.

Древний океан в тот период покрывал почти всю поверхность Земли, а на "островках суши" - континентах, периодически скрывавшихся под водой, накапливались осадки, сохранявшие текстуры, типичные для волноприбойных областей. Они, например, хорошо устанавливаются в палеопротерозоиских кварцито-песчаниках, имеющих возраст 2,3 - 1,7 млрд. лет, как слоистые и косослоистые ритмы и знаки "ряби". В них часто видны "трещины усыхания", свидетельствующие о мелководности водоема. Накопление осадков перемежалось с интенсивной вулканической деятельностью на протяжении всех геологических эпох в докембрии.

ЗАСТЫВШИЕ ВОЛНЫ ДРЕВНЕГО МОРЯ

Благодаря изысканиям кандидатов геолого-минералогических наук Владимира Макарихина и Павла Медведева в музее в 1980 - 1990 гг. собрана богатая коллекция строматолитов - продуктов жизнедеятельности сине-зеленых водорослей, появившихся на территории края в палеопротерозое - около 2,3 млрд. лет назад. Из 500 найденных ими образцов 100 представлены в экспозиции. Однако первые находки сделаны упомянутым Пузыревским в карбонатных породах Приладожья в 1866 г. и геологом Сергеем Яковлевым на месторождении мрамора Белая Гора близ поселка Тивдия (Кондопожский район) в 1906 г. Их называли по-разному: кораллами, водорослями и даже фаунистическими остатками. Лишь поздние работы, относящиеся к 1960-м годам, и подробные описания позволили отнести строматолиты к ископаемым продуктам жизнедеятельности сине-зеленых водорослей и бактерий. Заметим: на территории Карелии выделено пять провинций их распространения.

Как утверждает Медведев, эти минерализованные постройки образованы из осаждаемого в результате метаболической активности микроорганизмов (цианобактерий) раствора карбонатного материала. Возраст Земли около 7 млрд. лет, а древнейших пород, сформированных при осаждении песка в водоеме, - около 3,8 - 3,5 млрд. Значит, через 1 млрд. лет после образования планеты она уже была заселена первыми "жителями" - одноклеточными безъядерными мик-

* См.: О. Базанова, М. Хализева. "Петрозаводск знаменит!" - Наука в России, 2009, N 2 (прим. ред.).

** См.: А. Прохоров и др. Сад на скалах. - Наука в России, 2009, N 3 (прим. ред.).

роорганизмами, обитавшими в безкислородной среде и оставившими следы своей жизнедеятельности в виде ископаемых остатков*.

Впрочем, цианобактерии создают строматолитовые постройки и ныне. Как правило, это происходит в экстремальных местах: в водоемах с высокой соленостью, глубоководных и наземных гидротермальных источниках, связанных с вулканизмом, т.е. в условиях, которые были на Земле свыше 3 млрд. лет назад.

ШУНГИТЫ - ЗАТВЕРДЕВШАЯ НЕФТЬ

В застойных областях, существовавших в людиковии (один из периодов раннего докембрия: около 1,97 млрд. лет назад), накапливались толщи, называемые сейчас черными сланцами, или шунгитами**. Они широко представлены в экспозиции нашего музея. Поистине открытием последних лет стало доказательство того, что округлые "каплевидные" образования блестящих черных антраксолитов - это затвердевшая нефть.

Первые находки природного минерала были сделаны в начале XVIII в. в районе поселка Шуньга - одном из самых древних и крупных в Заонежье (на западе Онежского озера). Их издавна называли "олонецким черноземом" (по названию губернии, в которой находился поселок), поскольку они давали богатый урожай, и использовали также для приготовления черной краски. Эти земли и отдельные выходы минерала на поверхность в виде скал впервые описал естествоиспытатель, академик Петербургской АН Николай Озерецковский в 1792 г. Затем в 1842 г. штабс-капитан корпуса горных инженеров Николай Комаров обнаружил здесь крупные скопления "смолистой горной породы". А наблюдавший их в 1860 г. Гельмерсен дал им сразу несколько определений: "черный аспид", "рыхлое углистое вещество" или "глинистый сланец, изобилующий графитом". К концу 1870-х годов "шуньгский антрацит" был известен как горючий материал, годный к использованию в военно-морском флоте.

Преодолеть сложившееся убеждение в том, что черные сланцы - это лишь каменный уголь, помогли работы упомянутого Иностранцева. Он детально изучал их образцы в 1877 и 1879 гг. и впервые назвал исследуемый минерал "шунгитом" в книге "Геология. Общий курс" (1885 г.), определив его положение как "крайнего члена в ряду аморфного углерода".

В настоящее время это название носит большая группа черных докембрийских горных пород с 45 - 80%-ным содержанием углеродистого вещества. Они различаются по внешнему виду, механическим, химическим свойствам и находят все более широкое практическое применение. Многие их разновидности уже используют как комплексное полезное ископаемое для пирометаллургических и химических процессов.

В 1890-х годах ученые обнаружили в этих соединениях так называемые фуллереновые молекулы*** - пус-

* См.: В. Пармон. Автокатализ - старт для появления жизни? - Наука в России, 2004, N 4 (прим. ред.).

** См.: Ю. Калинин. Экологический потенциал шунгита. - Наука в России, 2008, N 6 (прим. ред.).

*** См.: Б. Вольтер. Поющее сердце и динамические системы. - Наука в России, 1997, N 6 (прим. ред.).

тотелые углеродные "мячики" из 60 и более атомов. Благодаря сетчато-шарообразному строению (в виде сферы, состоящей из пяти- и шестигранников) они оказались идеальными наполнителями. Комбинируя внутри углеродных шаров разные атомы и молекулы, можно создавать поистине фантастические материалы будущего, востребованные в нанотехнологиях, медицине, электронике, оптикоэлектронике и других высокотехнологичных отраслях промышленности.

Отметим: шунгитовые и шунгитсодержащие породы в объемах, достаточных для практического применения, распространены на огромной территории (около 10 тыс. км"), тяготеющей к впадине Онежского озера (от Петрозаводска на юге до реки Пажа на севере и от поселка Гирвас на западе до поселка Толвуя на востоке).

РУДНЫЕ ПРОМЫСЛЫ

На стендах верхнего зала нашего музея представлена краткая история геологических исследований края и раздел, посвященный зарождению рудных промыслов в Олонецкой губернии.

В начале XVIII в. строительство Санкт-Петербурга и укрепление мощи русской армии потребовали срочных поисков железных и медных руд. В Карелии их вели простые люди - рудознатцы. Так, по указу Петра I в 1702 г. "дозорщик" Иван Патрушев провел секретную экспедицию, оценив возможности создания предприятий по переплавке руд. И уже в 1703 г. в устье реки Лососинка заложили первый завод, вслед за ним в близлежащих местах появились еще четыре чугунно-литейных, объединенных общим названием - Петровские. Они использовали корковые и кавернозные лимонитовые* болотные и озерные железные руды. Позднее в XIX в. на Туломозерском заводе стали использовать гематитовые**.

В середине XX в., в послевоенные годы в регионе выявили крупнейшие магнитные аномалии и открыли коренные месторождения железистых кварцитов - магнетитовые руды. Крупнейшее среди них - Костомукшское (расположено в 480 км от Петрозаводска), прогнозные ресурсы которого оценивают в 1400 млн. т.

Накопление железа происходит и в наши дни. Избыток этого элемента, содержащегося в современных

* Лимонит - группа минералов гидрооксидов железа (прим. ред.).

** Гематиты - минералы подкласса простых оксидов железа (прим. ред.).

водоемах, оставляет ржавый осадок на траве, почве и даже посуде горожан. Осаждаясь на корнях деревьев, он образует удивительные лимонитовые трубочки. На мелких же обломках камней формируются плоские бляшки, напоминающие монеты, их еще называют монетными рудами. В нашей коллекции представлены необычные морфологические формы этих минералов.

Но железистые воды могут быть и полезными. Так, на базе источника лечебной воды в 1719 г. в 50 км от Петрозаводска согласно Указу Петра I был открыт первый российский курорт "Марциальные воды". По содержанию железа его источники превосходят все подобные у нас и за рубежом. Ценный элемент в них находится в двухвалентной форме и особенно хорошо усваивается организмом.

Поиск и разработку сульфидных медных и полиметаллических руд ученые вели с XVIII в. Тогда в Заонежье были сделаны находки самородной меди (хотя археологи указывают на ее использование в украшениях еще в III в. до н.э.), а на Воицком руднике вблизи поселка Надвоицы (Сегежский район Карелии) в 1737 г. нашли первое в России золото. Его образец демонстрируют даже в Венском музее естественной истории с 1827 г.

Основные горные промыслы и предприятия в XVIII в. были сосредоточены в северном Приладожье (местность, примыкающая к Ладожскому озеру). В скарнах (породах, образующихся на контакте мраморов и гранитов под действием растворов отделяющихся от последних), где содержатся коричневато-красные, черные и травянисто-зеленые гранаты, андрадиты, мелониты, искали медь, свинец, а обнаружили минерал олова - касситерит SnO₂. Отлитая из него медаль, как память об опытных технологических работах, хранится в нашем музее.

Практическое же изучение минералогии скарнов начали в конце XIX в. студенты двух университетов - Петербургского и Хельсинкского по инициативе Пузыревского. И по сей день эти удивительные природные объекты - излюбленные места практики молодых геологов.

МИНЕРАЛЫ БЕЛОМОРЬЯ

Наиболее интересную часть нашей коллекции составляют образцы минералов севера Карелии - Беломорья. В ней представлены розовые рубины, малиновые альмандины, изумрудно-зеленый фуксит, кианит, ставролит и аметист.

Мы храним коллекцию пегматитов, представленную блоковыми и графическими срастаниями плагиоклаза и кварца, а также кристаллы плагиоклаза, имеющие нежную иризацию (оптический эффект в виде радужного сияния) из-за внутреннего преломления света. Один из основоположников геохимии академик Александр Ферсман (1883 - 1945)*, совершивший в начале XX в. поездку в эти северные края, назвал его беломоритом. Из пегматитов добывали крупные кристаллы листовой слюды - мусковита, издавна известного на Руси: его использовали в жилых помещениях "как стекло". В наше время он востребован как изоляционный и технический материал.

Поражают необычной футляровидной формой находящиеся в коллекции скелетные кристаллы апатитов. Впрочем, подобные минералы "с начинкой

* См.: Р. Баландин. Поэт камня. - Наука в России. 2003, N 6 (прим. ред.).

внутри", состоящей из плагиоклаза, представлены не только у нас, но и в других геологических музеях России.

ТЕПЛО ПРИРОДНОГО КАМНЯ

Коренные выходы горных пород Приладожья и Заонежья, красота местных шхер сделали эту территорию привлекательной для первых поселений, а также возведения монастырей, церквей и скитов. На их строительство шел так называемый серый сердобольский гранит, добывавшийся на островах северной Ладоги у города Сердоболь (ныне Сортавала). Для отделки и украшения дворцов близлежащей северной столицы, Петербурга, применяли редкий полосчатый черно-белый ювенский мрамор (из села Йоэнсу), а также различных оттенков и рисунков рускеальский и тивдийский (по названию поселков, где были открыты эти месторождения). Транспортировали добытый камень водными артериями. Каждому проезжающему с карьеров государь Петр I приказывал доставлять по нескольку "каменных штук".

Рускеальское месторождение на северо-западном берегу Ладожского озера (в 32 км от Сортавалы) известно с XVIII в. В 1768 г. императрица Екатерина II подписала указ "Об изготовлении мрамора и дикого камня на строение Исаакиевской церкви в Кексгольмском уезде, погостах Сердобольском и Рускеальском с устройством там шлифовальных мельниц". С этого момента началась активная эксплуатация карьера. Здешний природный камень, разнообразный по окраске (от темно-серой и черной до снежно-белой), сыграл исключительную роль при возведении архитектурных творений в Петербурге. Его использовали в облицовке Исаакиевского и Казанского соборов, Инженерного замка, Русского музея, в интерьерах Зимнего и Мраморного дворцов. Сегодня на базе каньона создан горный парк "Рускеала" с остатками штреков и шахт, имеющий статус памятника индустриальной культуры (горного дела) конца XVIII - начала XX вв. Древняя выработка, заполненная изумрудно-зеленой водой, и белоснежные отвесные скалы привлекают внимание и специалистов, и любителей природы.

Шесть разновидностей мрамора добывали в карьере близ поселка Тивдия (в 62 км к северо-западу от Кондопоги). Иногда его называли белогорским - по месторождению Белая Гора, открытому в 1757 г. купцом Иваном Мартьяновым. Узнавшая об этом императрица Елизавета Петровна послала туда людей, приказав в короткий срок организовать добычу мраморных блоков и их обработку на заводах. Технологический процесс ломок подробно описал упомянутый Николай Озерецковский в "Путешествии по озерам Ладожскому и Онежскому" (1785 г.). Тивдийский камень, чрезвычайно богатый оттенками (их более тридцати: от бледно-розового до сиреневого), как и рускеальский, шел на отделку фасадов зданий и дворцовых интерьеров Петербурга и его пригородов - Петродворца и Царского Села. Однако во второй половине XIX в. промышленная разработка белогорского мрамора замедлилась и к началу XX в. была прекращена.

Природный камень использован и в интерьере нашего музея. Например, пол в нижнем зале представляет собой эффектную мозаику из мраморных плит, изготовленных на местном Кондопожском камнеобрабатываюшем комбинате.

Как облицовочный материал особой популярностью пользуются малиновые кварцито-песчаники, добываемые с конца XVIII в. в Прионежье у села Шокша, - главным образом благодаря интенсивному цвету, обеспеченному небольшой примесью окисленного железа, усиливающемуся при полировке пород. Этот красивый красный камень присутствует в отделке многих зданий и мемориальных комплексов Петрозаводска, а также Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге, Мавзолея В. И. Ленина в Москве, гробницы Наполеона в Париже.

Однако не только горные породы, но и выплавки из них - силаниты - пользуются сегодня спросом. Богатейший раздел музея демонстрирует диапазон их применения в стекольной, керамической, химической и других отраслях промышленности.