Шунгит и шунгитовые породы

В геологических и минералогических учебниках всего мира описывается похожий иа антрацит оригинальный минерал, впервые изученный в 1879 году известным русским геологом Л. А. Иностранцевьм, который дал ему наименование шунгит по названию села Шуньги в Заонежском районе, где он был открыт. Так Шуньга стала всемирно известным в специальной литературе геграфическим пунктом.
Чем же примечателен этот типично карельский черный минерал и какой практический интерес могут представить содержащие его черные шунгитовые породы?

Еще в 1842 году на небольшом кряже в селе Шуньга иа узком перешейке между озерами Путкозеро и Волгмозеро горный инженер Комаров обнаружил выходы плотной слоистой черной породы с сильным смоляным блеском, которую он принял по внешнему виду за каменный уголь. Новый минерал был очень хрупок, он мог после накаливания гореть. Залегает шунгит среди такой же, но матовой черной породы в виде небольших жилок толщиной в несколько сантиметров. Химический анализ показывает, что он состоит в основном из углерода (92—93 процента) и небольшого количества водорода, кислорода и азота (всего 5,7 процента). После сжигания шунгит оставляет 2.2 процента зольных минеральных веществ.
А. А. Иностранцев определил шунгит как «крайний член в ряду аморфного углерода», подобный антрациту.

Теплотворная способность шунгита составляет 7000—7500 калорий, то есть не ниже высших сортов антрацита. Позднее, уже в советское время, было произведено рентгенометрическое изучение шунгита, позволившее определить внутреннее строение этого минерала: ом занял место между некристаллическим антрацитом и кристаллическим графитом.

Матовые черные породы, содержащие жилки блестящего шунгита, образуют пласты мощностью до 3,6 метра. Они оказались также шунгитом, содержащим значительно больше зольных веществ и меньше углерода, водорода, азота и кислорода. Эти породы были названы шунгитом второй и третьей разностей.
Вторая разность шунгита еще способна гореть, она дает при полном сгорании до 4000—5700 калорий тепла. Третья разность, наиболее зольная, уже не подходит под тип угольного топлива и содержит углерода всего 18—35 процентов.

Шунгское месторождение впервые детально было изучено только в 1933 году, когда вторую разность шунгита признали сравнительно высококалорийным топливом. Практически использовать его можно только в специальных топках с удалением шлака в жидком (расплавленном) виде. Большое количество золы вызывает при горении образование жидкого шлака, который обволакивает куски шунгита и мешает равномерному сгоранию минерала. Этот дефект карельского «антрацита» п незначительные разведанные его запасы пока не позволяют практически освоить Шунгское месторождение, в котором самая ценная и чистая первая разность шунгита составляет всего лишь 1—2 процента.

Но шунгит малозольный может при температурах прокаливания до 2500—3000' дать горючий газ («водяной газ») с теплотворной способностью в 2500 калорий. Шунгит в порошке дает хороший материал для производства граммофонных пластинок.
Интересной особенностью шунгитовых пород является состав их золы, в которой после сгорания углерода содержится окиси ванадия (V2O5) до 1,5 процента, калия (К2О) до 5,5 процента, а также небольшое количество меди, никеля и фосфора.

Собственно минерал шунгит и его матовые вторая и третья разности в Карелии встречаются довольно редко. Шире распространены мягкие слоистые шунгитовые породы, которые называются шунгитовыми глинистыми сланцами. Углистого шунгитового вещества в них содержится только 10—15 процентов, поэтому шунгитовые сланцы неспособны гореть. Тем не менее они при выветривании иногда приобретают землистое строение и становятся похожими на черную сажу. Такие породы, как увидим ниже, имеют большое значение в сельском хозяйстве.

К западу от Заонежья шунгитовые породы встречаются в районе Спасской Губы, Кончезера, у Кондопоги, возле Мунозера, Габозера, на озере Сандал (Лычный остров), в окрестностях Туломозера и озера Суоярви и т. д. Во многих перечисленных пунктах шунгитовые породы с поверхности сильно разрушены и превращены в черную щебенку с землистым мелкоземом. Местами они образуют пахотный слой черной плодородной почвы— «олонецкого чернозема», как называл ее в конце прошлого столетия академик Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, изучавший в Прнонежье диабазовую формацию изверженных пород.

Отчего же зависит плодородие олонецкого чернозема?
Объяснить это можно двумя причинами: физическими и химическими свойствами карельских почв, развившихся па материнской для них породе — шунгитовых сланцах. Черный цвет этих почв в условиях холодного северного климата должен играть большую роль в их тепловом режиме. Сильное поглощение почвами солнечного тепла днем и медленная отдача его при ночном охлаждении делают теплыми как самую почву, так и прилегающий к ней слой воздуха, то есть создаются наиболее выгодные для растений условия роста. При коротком лете и резких сменах температуры воздуха днем и почыо, при ранних на севере заморозках сохранение тепла в почве и над почвой имеет первостепенное значение для выращивания сельскохозяйственных культур.

Второе положительное качество шунгитовых почв — отсутствие в материнской породе и в самих почвах глинистого вещества, от которого происходит заплывание почв после дождей и образование в жаркую погоду губительных для дыхания корневой системы растений поверхностных корок. Шунгитовые почвы хорошо проницаемы как для воды, так и для воздуха.
Не меньшую роль в продуктивности шунгитовых почв играет и их химизм. В этих почвах почти отсутствует органический гумусовый материал как питательное начало для растений. Но благодаря высокому содержанию калия шунгитовые сланцы могут широко использоваться в качестве минерального удобрения.

Проблема шунгитового удобрения может быть решена при широком использовании огромных торфяных массивов республики для создания новых сельскохозяйственных угодий. Богатый органическими веществами торф в смешении с молотым шуигитовым сланцем даст наиболее производительный пахотный слой.

Несколько подробнее остановимся на вопросе о происхождении шунгита и шунгитовых сланцев.
При тщательном изучении их минеральной (зольной) части оказалось, что в глинистых шунгитовых сланцах отсутствует глинистый материал: его заменяют мельчайшие частицы калиевого полевого шпата, калиевой слюды и кварца.
Как мы уже знаем, шунгитовые сланцы—осадочные породы с ясно выраженной грубой или .мелкоплитчатой слоистостью. Возникли они в мелководных морских заливах из иловато-глинистого материала, богатого органическими веществами (битумами).
Присутствие в сланцах большого количества пылевидного углеродистого вещества указывает на широкое развитие в древних полузамкнутых морских водоемах простейшей органической жизни, за счет которой на дне накапливались и разлагались остатки живых растительных и мелких животных организмов. Черные иловатые осадки обогащались углеродом, водородом, азотом и кислородом органического происхождения. В этих условиях процесс разложения органических остатков протекал при слабом притоке кислорода и поэтому носил характер гниения. С течением времени такие илы уплотнились, органическое вещество перешло в так называемые битумы и получилась слоистая осадочная порода— битуминозные глинистые сланцы, богатые углеродом. азотом и пр.

Карельские битуминозные сланцы образовались сотни миллионов лет назад, в период зарождения на Земле жизни, представленной в то время самыми простейшими и мелкими формами растений и беспозвоночных животных. Битуминозные осадки, будущие шунгитовые сланцы, за громадные промежутки времени (не менее полутора миллиарда лет) должны были претерпеть огромные изменения. Па них отлагались новые толщи осадков — глинистые породы, известняки, доломиты, песчаники и кварциты. Тяжестью своих мощных пластов они уплотнили битуминозные осадки до твердой сланцевой породы. Такую последовательность процесса осадкообразования мы действительно наблюдаем в обнаженных древнейших слоистых породах Карелии.
Превращению битуминозных сланцев в настоящие шунгитовые сланцы способствовал другой важнейший геологический фактор — извержение породы диабазовой магмы. В течение всего периода накопления и уплотнения древних осадочных пород происходило интенсивное внедрение в их толщи диабазовых расплавленных масс, что прекрасно видно на современных обнажениях, например, по западному берегу Онежского озера.
Началась полная переработка черных сланцев: битуминозная часть породы, потеряв свои летучие элементы (водород, кислород, азот), обогащалась в то же время углеродом, который преобразовался в антрацитовидный шунгит. Минеральные части иловатых осадков перекристаллизовались в полевой шнат, кварц и слюду. Часть органического вещества при этом переносилась в жидком виде по трещинам в шуигитовые метаморфизованные сланцы. Здесь она затвердела в виде жилок наиболее чистой смолоподобной блестящей разности минерала шунгита, содержащего до 98 процентов углерода.
Обогатились при этом и слои доломитов, залегающих среди шунгитовых сланцев. В разрезе Шунгского месторождения встречаются пласты доломитов, превратившихся в черную, обуглероженную кристаллическую породу — черный доломит.

Па местах соприкосновения диабазов и черных сланцев последние пропитались кремнеземом (кварцевым материалом) и превратились в новую, очень твердую черную породу (роговики), близкую по своим свойствам к кремню. Она называется также «лидийским» камнем, или «лидитом», так как впервые была найдена в провинции Лидия в Малой Азии. Ювелиры назвали эту породу «пробирным» камнем — он применяется для определения пробы в золотых изделиях.

Крупные куски лидита встречаются в Шуньге, на Волкострове (Кижский архипелаг на Онежском озере), на Лычном острове (озеро Сандал) и во многих других местах, где черные шунгитовые сланцы подверглись метаморфизму на границе с диабазовыми породами.

Но в таких местах можно сделать и другие интересные минералогические находки. На том же Волкострове автор этой книги еще в 1908 году нашел в окремпелых породах небольшие полости — погребки, стенки которых были выстланы коркой кварца. На ней сидели щеточки (друзы) из мелких кристаллов фиолетового горного хрусталя (аметиста). Эти кристаллики замечательны не только своей красивой формой в виде шестигранных призм с пирамидкой наверху п густой окраской, но и тем, что в них прорастают тонкие иголочки минерала из группы бурого железняка (гётита). Сноповидные отростки иголочек гётита заключены в аметисте и выступают веером наружу. В таких же «погребках» были найдены и очень редкие, почти кубической формы, кристаллики прозрачного горного хрусталя, так называемого кубического кварца. О них упоминалось выше.
Под воздействием диабазовых магм на черные шунгитовые сланцы па Лычном острове образовался волокнистый асбест, а в Шунгском месторождении известный исследователь Карелии В. М. Тимофеев нашел еще один волокнистый минерал —помбелит, представляющий собой магнезиальный алюмосиликат, богатый калием.

В толще черных шуигитовых сланцев нередко встречаются также отдельные кубические кристаллики или зернистые сростки в виде желваков (конкреций) очень распространенного в Карелии минерала серного колчедана - пирита — соединения железа с серой.
Как видит читатель, шунгитовые породы могут рассказать много интересных историй о древних морях, процессах накопления осадков.
Автор полагает, что использование этих пород в качестве комплексного минерального сырья имеет серьезную перспективу.