Местность у Ю.З. оконечности Байкала в отношении геологического ее характера.
(Сообщено А.Л. Чкановским).
Горное Отделение Главного Управления определило продолжать в сем году разработку копей лазуревого камня в Прибайкальской местности. Г. Управляющий Горным Отделением, А. С. Савинский, по соглашении с Сибирским Отделом Географического Общества, Дал мне поручение исследовать все известные месторождения этого минерала, а Отдел, с своей стороны, выразил желание, чтобы это поручение было исполнено в связи с геологическим исследованием губернии, начатым мной в минувшем году. Желая точно исполнить возложенное на меня поручение, имею честь представить распорядительному комитету особую записку, которой назначение – показать ту главную идею, которой я предполагал бы подчинить ход предстоящих исследований, основываясь, конечно, на тех сведениях, какие уже имеем о месторождениях лазуревого камня, с одной стороны, и о геологическом строении этой местности с другой.
К Ю.З. от южной оконечности Байкала, в расстоянии не более 80-100 верст от с. Култукского, лежит обширный горный узел, в котором соприкасаются области трех водных систем: р. Иркута, р. Селенги и оз. Байкала. Три горных кряжа, — исходя из этого узла, образуют границу между этими областями; один из этих кряжей идет на запад, навстречу хребту Гурби-Дабацу, оттесняющему верховья Иркута от оз. Косогола и монгольских притоков р. Селенги; другой кряж, совпадая в направлении с предыдущим, идет на Восток, и, сопутствуя с левой стороны системе Селенги, почти до ее устья, оттесняет ее от глубокой котловины Байкала: наконец, третий кряж, особенно интересующий нас в настоящем случае, исходит от узла в направлении более или менее северном, и следовательно образует с обоими предыдущими почти прямой угол.
В этом исследовании на С., кряж узкой гривой извивается сперва между вершинами притоков р. Зон-Мурина, собирающего на его западном склоне воды для Иркута, и между вершинами Байкальских притоков рр. Снежной и Утулика; но, миновав вершины этого последнего, он значительно расширяется в обе стороны, расчленяется на отдельные отроги и заполняет собой все пространство между низовьем р. Зон-Мурина, с одной стороны, и озер. Байкалом – с другой, достигая в своем развитии на севере общей долины ключей Ильчинских и р. Култушной, известной из исследований кН. Крапоткина, показавших, что она составляет естественное продолжение долины Иркута к Байкалу, и сделавших вероятным, что Иркут некогда протекал по этой долине, уже впоследствии времени действием вулканическим разделенной на два склона. Этой расширенной части сказанного кряжа, мы посвящаем здесь все наше внимание и обращаемся прежде всего к ее орографическим особенностям, затем к выразительным чертам ее геологического строения.
Пространство, заключенное между р. Утуликом на юге, и р. Култушной – на севере, рассматриваемое как отдельная целость, представляется в виде горного массива, вытянутого по направлению с В. на З. он достигает самых значительных высот на своем южном пределе и образует здесь гребень кряжа, которого короткая, но крутая южная покать обращена к р. Утулику, между тем как более длинная и пологая северная – падает к р. Култушной. Гребень этот достигает самой значительной своей высоты в гольце Хамардабанском, по моим наблдениям 5389 ф. над уровнем Байкала. Соседний ему голец, Быстренский, имеет еще высоту 4855 ф.; даже седловины этого кряжа опускаются весьма мало; так озеро, из которого берет начало р. Большая Быстрая, лежит на высоте 4214 ф., а ближайшая соседняя седловина с запада, в которой встречаются вершины 3-й Быстрой и 2-й Спусковой, имеет даже высоту 4459 ф.
От этих высот, наш кряж, который назовем Хамардабанским, высылает отроги на СЗ и СВ; из них самый значительный сопутствует р. Большой Быстрой с правой стороны, сначала в виде узкой гривы, потом, расширяясь, оттесняет р. Б. Быструю к Иркуту, и длинным и крутым склоном упирается в долину р. Култушной, занимая здесь всю ширину пространства между р. Иркутом и Байкалом. С его восточной покати ниспадают в Байкал рр. Слюдянка, Похабиха и Талая. Называю его отрогом Быстренским; следующие цифры дают понятие и его постепенном понижении к северу. По соседству гольцов, на вершине гряды, разобщающей две крайние левые вершины Слюдянки, он имеет 3876 ф., а не доходя версты две до долины р. Култушной, он, в горе, называется Тальской, сохраняет еще 1639 ф. возвышения. Высшая же точка этой долины – водораздел между ключами Ильчинскими, отстоящий в прямой линии от Хамардабанского гольца не более как на 22-25 верст, имеет всего 710 ф.
Из этого обзора видно, что в конфигурации нашего горного массива проявляются две резкие черты: во первых, существование кряжа Хамардабанского, с более или менее выразительной формой растянутого между р. Зон-Мурином и устьем Утулика в Байкал; вторая черта топографии местности высказывается в существовании отрога Быстреньского. Исходя почти под прямым углом из Хамардабанского кряжа, он приподнимает северный склон этого последнего, и разделяет его на две части, направляя общую покатость одной из них на СЗ., другой на СВ.
Теперь посмотрим на сколько эти особенности конфигурации объясняются геологическим строением местности, причем однако считаю необходимым прибавить, что мне несколько знакомо собственно только пространство между р. Б. Быстрой и оконечностью Байкала; но так, как я в этом обзоре буду останавливать внимание исключительно на породах преобладающих, соображаясь в том с направлением их пролеганий, то по сему полагаю возможным говорить о целом горном массиве, не ограничиваясь одной только его восточной, мною посещенной половиной.
На гриве Хамардабанского кряжа, на обоих гольцах, мы встречаем только гнейсы. Ясно и отчетливо видно пролегание этих пластов, круто падающих к югу; — такое залегание показывает, что по направлению к северу должны выступать более глубокие пласты. Мы спускаемся по северному склону, долиной Слюдянки: приблизительно до уровня 3260 ф. развиты все те же гнейсы; на этой высоте из под них выступает известняк и образует господствующую породу до р. Култушной. Следовательно, весь северный склон Хамардабанского кряжа состоит из выходов, переломанных пластов, приподнятых в направлении ВЗ.
Это поднятие было первое, постигшее рассматриваемую местность; для нас важно то обстоятельство, что его действием обнажился и стал доступным для внешних атмосферных деятелей, известняк, первоначально сокрытый под гнейсами.
Таковы результаты исследования по направлению с Ю, на С. Если проследить строение с З. на В., то убеждаемся, что гребень Быстреньского отрога состоит из масс несомненно вулканических, и что к этим массам с обеих сторон, как кажется, прилегают известняки, только в седловинах попадающиеся на гриве отрога, — вероятно в виде полос, сообщающих оба склона.
В этих явлениях нам предлежит доказательство, что известняк, обнаженный при предыдущем поднятии, впоследствии времени подлежал вторичному перевороту, при котором он снова был разломан и дал выход массам, раздвинувшим его в стороны для образования склонов Быстреньского отрога.
Имею основание полагать, что это поднятие было не прямолинейное, но центральное; что следовательно, по его ближайшему соседству, можно ожидать встретить всевозможное положение пластов; обстоятельство, которое остается не без влияния на ход исследования.
Ознакомившись с орографией и геологией местности перейдем теперь к изучению месторождений лазуревого камня; это нам доставит некоторые факты, при помощи которых возможно нам будет вникнуть несколько глубже в особенности строения, которое нам до сих пор известно еще только в общих чертах.
Месторождение лапис-лазури были по ныне исследованы только г. Меглицким – по р. Слюдянке, и г. Версиловым – по рр. Талой и М. Быстрой.
В копях по Слюдянке лазуревый камень попадался в виде неправильных гнезд в известняке, после выработки которых не оставалось никаких признаков для дальнейшего руководства в поисках. На двух месторождениях, осмотренных г. Меглицким, минерал этот попадался на месте перекрестка трещин, изрезывающих известняк; далее г. Меглицкий сообщает, что по его наблюдению известняки, содержащие слюду, не заключают лазуревого камня; присутствие же графита не мешает его нахождению. Весьма полное описание приисков лазуревого камня по рр. М. Быстрой и Талой и обстоятельное изложение условий его нахождения, помещены в статье г. Версилова. Из нее мы узнаем, что лапис-лазули попадался изредка также и виде правильных жил; обыкновенно же внутри трещин, неправильным образом пересекающих известняк; эти трещины, достигающие до 1 арш. в поперечнике, выполнены мучнистым известняковым веществом, которое перемешано со слюдой, имеет цвет белый, иногда же окрашено железом; лапис- лазули размещен в этом веществе в виде валунов, а также в виде угловатых отторженцев. Из минералов, сопутствующих лазуревому камню, г. Версилов приводит железный колчедан и серу.
Нахождение лазуревого камня в виде валунов и отторженцев внутри известковой мякоти, приводит г. Версилова к мнению, что эти куски представляют собой сдвинувшийся выход, отделившийся во время вулканического перемещения известняка от коренного месторождения, залегающего глубже в почве; при этом перемещении действием трения образовалась также и известковая мякоть. Такое мнение нашло себе впоследствии, по видимому, подтверждение в том обстоятельстве, что когда работы на копях углублялись больше против прежнего, лапис-лазули стал попадаться большими кусками и высшего достоинства.
Связь между лазуревым камнем т серой г. Версилов до такой степени нашел тесной, что он эту последнюю называет участницей в образовании лапис-лазули. Связывая ее нахождение с известным свойством этого минерала принимать при нагревании небесно-синий цвет, г. Версилов приходит к заключению, что лазуревый камень, бывший сперва бесцветным, окрасился в цвета ему свойственные – зеленый, фиолетовый, синий – уже впоследствии, под действием температуры паров серы, выделяющихся из глубин земли и соединявшихся с ним; избыток же серы осаждался по соседству на трещинах известняка в чистом, кристаллическом виде.
Но с этим объяснением мы согласиться не можем; уже одно то обстоятельство, что минерал изменяет цвет от действия одного только нагревания, делает совершенно лишним участие серы в виде паров; да притом же мы знаем из наблюдений Норденшильда, что цвет лазуревого камня зависит от примеси особого пигмента, не ему одному исключительно свойственного, но встречающихся и в минералах с ним вместе находимых. Таким образом, прямое участие паров серы показывается нам не совсем вероятным.
Но нас интересуют здесь не подробности процесса образования лазуревого камня в частности, а лишь только общие условия, какие местность представляла для деятельности химических процессов, и в которых отражается ее геологический характер. В этом отношении для нас особенно важны подробности, сообщенные выше о месторождениях лазуревого камня; их разбор, впрочем, приводит нас к мнению несколько отличному от мнения г. Версилова.
Что серу действительно должно считать участницей в образовании лапис-лазули не подлежит сомнению. В виде серной кислоты она входит в состав этого минерала; притом сей последний обыкновенно является проросшим железным колчеданом, и иногда так совершенно, что почти нельзя сомневаться об одновременности образования обоих минералов.
Это последнее обстоятельство особенно важно; оно исключает само по себе участие высокой температуры в процессах образования этих минералов: ее действию не мог бы противостоять колчедан без разложения. К такому результату приводит нас и нахождение графита: Бишоф доказал, что зернистый известняк, содержащий графит, не мог подлежать действию жара. Мы видим, таким образом, что более постоянные спутники лапис-лазули – колчедан и графит – мало говорят в пользу прямого вмешательства жара в процессе образования месторождений лазуревого камня.
Обращаемся к третьему, самому постоянному его спутнику – к сере. Но именно ее нахождение на почве, в которой вулканические породы, как мы сказали, имеют значительное развитие, делает посредничество водных химических процессов на столько вероятным, на сколько оно делает неправдоподобным непосредственное участие высокой температуры.
Полный свод наших сведений о нахождении и условиях образования самородной серы мы находим у Бишофа. Извлекаю из его сочинения, то что, по моему мнению, применимо к месторождениям серы в Прибайкальской местности.
В этом отношении для нас особенно поучительно ее нахождение на вулканической почве Сицилии. Там сера находится в пустотах разделенных известняков; в этих последних она не размещена правильно, а заметным образом придерживается более значительных трещин, изрезывающих породу. По соседству месторождений серы встречается гипс.
Относительно процесса образования этой серы Бишоф полагает следующее: из вулканической почвы выделяется сернисто-водородный газ вместе с парами воды; сгущаясь и поглащая газ, пары превращаются в его водный раствор; в прикосновении с воздухом из этого раствора сера выделяется в чистом виде; вода же, освободившись от газа, выщелачивает известняк, образуя в нем пустоты.
Что касается источника, доставляющего материал для образования сернисто-водородного газа, то по мнению Бишопа, его должно усматривать в залежах гипса, какими изобилует почва Сицилии. Подземный жар превращает гипс в сернистый кальций, который от соприкосновения с горячей водой, или даже от действия угольной кислоты, — столь обыкновенной в вулканических местностях, — разлагается, с выделением сернисто-водородного газа.
Мы видим из сказанного, что сущность зависимости между нахождением серы и явлениями вулканическими, состоят в следующем: развитые по близости вулкана породы не только изрезываются трещинами значительной длины и глубины, но следствием того, что высокая температура внутренностей земли ближе передвигается к ее поверхности, породы эти легче подлежат действию этой температуры; если между породами находится гипс, то он, превращаясь в сернистый кальций, доставляет материал для образования серы. Что же касается до циркуляции воды, то она, следствием существования многочисленных щелей кругом вулкана, усложняется, и находит все условия для образования восходящих ключей, в свою очередь приносящих с собой на поверхность более высокую температуру. Таким образом, весь процесс образования серы требует только присутствия гипса, по близости места вулканического действия.
Удовлетворяет ли избранная нами местность этим условиям? Мы выше сказали, что породы несомненно огненные не малое в ней имеют развитие; следовательно предположение, что за ней должно признать характер местности вулканической, должно бы показаться естественным. Но относительно второго условия – нахождения гипса – мы встречаем некоторые затруднения.
Заметим прежде всего, что как процесс образования серы в этой местности, так и деятельность вулканическую, должно считать уже прекратившимися. Ни одно явление не доказывает, что эти процессы еще продолжаются; исключение составляют разве только теплые ключи, которые говорят довольно в этой местности: их температура весьма не высока, но они зимой бывают теплые; быть может, что они представляют собой последний признак, ныне почти совершенно погасшей вулканической деятельности. Нет никакого основания полагать, чтобы на этой почве совершившихся процессов возможно было где либо приискать залежи неизмененного гипса; находившись здесь прежде, он, повсему вероятию, весь употреблен был в дело. Следовательно, прямых доказательств его былого существования мы и иметь не можем; но мы можем располагать доказательствами косвенными. Известно, что гипс не безразлично попадается в почве, — ибо хотя и нет определенной какой либо формации, которой бы он был исключительно свойственен, его залегание, однако, в том отношении правильно, что в пределах известного пространства он исключительно попадается в одном каком либо пласте.
В Иркутской губернии, на сколько он ныне исследован, гипс находится исключительно только в ярусе красных песчаников. Следовательно, если бы мы могли представить доказательство, что этот ярус развит у Ю.З. оконечности Байкала, то этим мы сделали бы весьма вероятным и прежнее нахождение в них гипса.
В этом вопросе мы встречаемся с одной из важнейших задач науки, не решив которой, геолог тщетно напрягал бы усилия пролить свет на события и на перевороты, которым подлежала данная местность; я говорю о необходимости определить отношение пород метафорических к осадочным. У Ю.З. оконечности Байкала, как мы видели, развиты преимущественно гнейсы и зернистые известняки; из каких осадочных пород произошли эти метафорические породы и находился ли в ряду первых, в свое время красный песчаник, или нет? Что бы решить этот вопрос мне приходится упомянуть, что исследования минувшего лета доказали, что здесь в крае развиты три осадочные формации; по преобладающему характеру пластов, слагающих эти формации, я обнимаю из названиями: желтого песчаника, известняка и красного песчаника; в этом порядке они и налегают одна на другой. К этим трем формациям, или ярусам, должны быть отнесены все метафорические породы, развитые в крае.
Нахождение известняка между двумя ярусами, с которыми он не имеет ни одной общей черты, должно быть существенно облегчит эту задачу: он особенно хорош в значении геологического уровня, по отношении к которому можно определить положение того или другого пласта, применяя это к породам осадочным, также как и к метафорическим.
Соображаясь с этим, гнейсы Хамардабанского кряжа, по своему залеганию на известняке, должны бы соответствовать ярусу желтого песчаника; а из направления падения пластов следует также, что более древние породы, лежащие под известняками, могут выступать только далее к северу, где-нибудь по соседству р. Култушной; они, равным образом, могли бы попадаться вблизи вулканических пород, выступом своим образовавших отрог Быстренский.
Но, спрашивается, есть ли основания полагать, что этот глубокий ярус должен необходимо встречаться под известняком?
В этом я почти не могу сомневаться, ибо везде где в исследованиях минувшего года я имел случай видеть породы подлежащие известняку, везде он налегал на пороадх напластованных – красном песчанике или соответствующих ему кварцитах и кремнистых сланцах, — и потому полагаю, что ярус красного песчаника развит повсеместно в почве края на весьма обширной площади, которой границы, впрочем, еще не определены.
Нахождение яруса красного песчаника у Ю.З. оконечности Байкала имеет для меня тем более вероятия, что здесь попадались мне кварциты и кремнистые сланцы, тождественные с видимыми в других местностях. Из я встретил на устье р. Слюдянки, а ьакже на гребне Быстенского отрога, ближе к его северному концу; но, к сожалению, в обоих местах мне невозможно было изучить отношение этих пород к известняку. Впрочем, еще одно обстоятельство делает вероятным нахождение здесь того же яруса. Кварциты и сланцы, о которых мы говорим, действием выветривания превращаются в сыпучий песок, иногда ослепительно белый, иногда же разнообразных пестрых цветов. Точно такие пески я наблюдал в долине Култушной, но и здесь, к сожалению, не мог убедиться от какой именно породы они произошли.
Все эти сведения, конечно, не имеют силы неопровержимых доказательств, они, однако, делают вероятным, что исследования и здесь докажут несомненное былое существование яруса красного песчаника: с приисканием этих доказательств, сделается вполне вероятным и предположение, что находящийся здесь в свое время гипс послужил материалом для образования серы, столь тесно связанной с лазуревым камнем.
Но и в другом еще отношении результат этот должен бы отразиться на ходе исследования, ибо хотя он касается почти только серы, но он ставит ее нахождение в зависимость от водных химических процессов, и устраняет прямое участие жара в процессах преобразования пород, участие, которое следовало бы предполагать на основании выше приведенного мнения г. Версилова.
В этом смысле рузультат наш находит себе уже теперь подкрепление в общем характере других еще явлений в этой местности. Сыздавна здешние известняки славятся богатством содержащих в них минералов (Из этой местности я нахожу поименованными у авторов ли же см имел случай видеть следующие минералы: доломит, горные хрустали и различные кварцы, скаполит, глапколит, строгополит, амфибол, салит, байкалит, лучистый камень, тремолит, какшаронит, апатит, эпидог, поленые шпаты, тальк, шпинель, хондродит, сафирин, штейнгелит, вениса, зазуренный камень, лапронит, графит, сера, железный колчедан, стронцианит); явление не редкое, где подобная порода связана с вулканическими выступами. Общепринятое мнение, что известняк такого рода, отличающийся зернистостью сложения, произошел путем перерождения из осадочных и хотя в процессе этого перерождения несомненно была деятельна вулканическая порода, она, однако, главным образом действовала через посредство воды, которую или выделяла из своей массы, или же подчиняла своему теплотворному влиянию воду восходящих ключей; принося из глубин различные минеральные вещества, вода этими растворами пропитывала известняк и низлагала в нем те различные минералы, которые ныне представляют столько многостороннего научного интереса.
Предполагаю подчинить ход предстоящих исследований вопросам, здесь в сжатом виде изложенным; они обнимают главным образом следующее задачи: изучение Быстренского отрога, по отношению к слагающим его вулканическим породам: образ проявления сих последних и их влияние на прилежавшие осадочные породы, до принятия сими последними вида пород метафорических.
Опубликовано в июле 1870 года.