Михаил Горбенко,
ученик 4 класса ГБОУ г. Москвы «Школа № 89 им. А.П. Маресьева», член Клуба юных геологов Межвузовского академического центра навигации по специальностям горно геологического профиля ГГМ РАН
Гуревич Ирина Викторовна,
куратор направления «Научные приключения» Клуба юных геологов Межвузовского академического центра навигации по специальностям горно-геологического профиля ГГМ РАН
В 2020 году Михаил Горбенко совершил путешествие по югу Карелии. Итогом этого путешествия стал научно-исследовательский проект, за который Михаил получил почетное 3-е место на конкурсе «Богатство недр моей страны-2021». Давайте все вместе отправимся в путешествие к Ладожскому озеру, узнаем о полезных ископаемых северного Приладожья и ещё много интересного о необыкновенном, хотя и известном всем, камне!
Введение
Во время путешествия по югу Карелии в районе г. Питкяранта (север Ладожского озера) на острове Сюскюянсаари я обратил внимание на исключительно красивый красный гранит. Он был совершенно не похож на граниты, которые я видел ранее в Южной Карелии, на Кольском полуострове и на Карельском перешейке, поэтому мне захотелось побольше узнать про него и про его применение.
Сначала мне было даже сложно предположить, что с этим гранитом связана такая богатая история, а сам гранит является уникальным.
Рис. 1. Гранит с острова Сюскюянсаари
Географическое положение острова Сюскюянсаари
Остров Сюскюянсаари (в переводе с финского означает «осенний остров») расположен в северной части крупнейшего озера Европы – Ладожского. Берега озера в этом районе скалистые, сильно изрезанные, образующие многочисленные полуострова и шхеры, а также мелкие острова, разделённые проливами. Практически каждый остров является уникальным, так, если Сюскюянсаари сложен красными гранитами и гранито-гнейсами, то соседние острова сложены из серых гранитов. И каждый из островов может служить наглядным пособием для изучения различных геологических процессов: обнажения древнего архейского фундамента; следы движения отступающего ледника; трещины и разломы, возникшие в результате вращения Земли; эрозионные котлы, свидетельствующие об эрозионных процессах и т.д.
От материковой части остров Сюскюянсаари отделял пролив шириной всего около 10 метров, но при начале активной разработки гранитных карьеров в семидесятых годах была сооружена дамба, поэтому остров превратился в полуостров. Он имеет вытянутую форму, длина его 4 км, а ширина всего 1,5 км. Гранитный карьер занимает большую часть острова, а дорога находится не в самом лучшем состоянии, поэтому туристов на острове очень мало. Раньше ближайшим населенным пунктом к острову была бывшая деревня Мурсула (разрушена в ходе советско-финской войны), которая в последствии дала название карьеру. Сейчас ближайшее поселение – город Питкяранта.
В этих местах разворачивались ожесточенные сражения двух войн, о чём напоминают многочисленные братские могилы, поклонные кресты и памятники.
Рис. 2. Мемориал «Долина героев» в районе г. Питкяранта
Удивительный регион Северное Приладожье! Однажды оказавшись здесь, вы навсегда полюбите его величественную природу и будете мечтать о следующей встрече.
Месторождения Питкярантского района
Помимо природных достопримечательностей, этот регион очень интересен с геологической точки зрения.
Питкярантский район с полным правом можно отнести к числу выдающихся в минералогическом отношении районов России. На сегодняшний день здесь, на сравнительно небольшой территории, выявлено более 200 различных минералов.
Еще тысячу лет назад жители Северного Приладожья добывали железную руду из болот (лимониты). Первые промышленные разработки руд в районе города Питкяранта были предприняты еще в 1810 году, когда капитан горного дела Антон Федорович Фурман начал исследование старого медного прииска, однако многие месторождения, на которых он побывал, были оценены как бесперспективные. Но в 1832 году отставной коллежский советник Всеволод Омельянов получил права на освоение Питкярантского прииска с целью добычи меди, а потом и олова. Поначалу горнодобыча сконцентрировалась на добыче и обработке медной и оловянной руды, но с 1890 г. самое большое значение приобрели добыча железной руды и выплавка чугуна, а также добыча серебра.
Также в регионе велась добыча камня. Начало разработке строительного и облицовочного камня в Северном Приладожье положили еще шведы, когда пытались добывать гранит в районе острова Тулолансаари. В промышленных масштабах добыча началась при Екатерине II в окрестностях Сортавалы (мрамор и гранит), а разработки строительного камня около Питкяранты начались в 1860-х годах.
Начиная со второй половины XIX века Питкяранта стала крупным центром горнорудной и металлургической промышленности. Добыча руд продолжалась до 1904 года, когда вследствие экономического кризиса, вызванного русско-японской войной, работы на шахтах и рудниках были практически прекращены, а камень прекратили добывать после Октябрьской революции. Повторное исследование месторождений и дальнейшая разработка начались сразу после войны, в 1946 году.
В районе небольшого города Питкяранта находятся 69 разведанных месторождений по данным Министерства природопользования и экологии Республики Карелия. Среди них:
• Месторождение Муставаара (Салминский массив гранитов рапакиви). В массиве сосредоточены самые красивые граниты рапакиви желто-розового цвета, но, к сожалению, разработка Салминского массива не была столь успешной, как, например, месторождений соседнего Выборгского массива, расположенного в Ленинградской области, или карьеров гранитов рапакиви на территории современной Финляндии. Разработка началась в 1985 году.
• Месторождение гранитов Сюскюянсаари. Разрабатывается с 1866 года. Граниты этого месторождения относятся к элитным сортам гранита. В настоящий момент месторождение практически не разрабатывается.
• Кительское месторождение гранатов. Ещё в 1583 году шведами было обнаружено месторождение «Карельских рубинов». Гранаты в этом месторождении добываются сравнительно легко, так как содержатся в кварц- биотитовом сланце, но настоящие ювелирные камни на этом месторождении встречаются редко.
• Мурсульское месторождение гранито-гнейсов. Разработка ведется с 1972 года. Добывается щебень различных фракций.
• Месторождение Келиваара. Здесь добывают гранит рапакиви коричнево-красного и коричнево-серого цвета. Оно приурочено к Салминскому массиву гранитов рапакиви, но, в отличие от Муставаары, оно действующее.
• Месторождение Уксунлахти. Здесь разрабатывался порфировидный гнейсо-гранит красного цвета. Оно приурочено к Уксинскому гранито-гнейсовому куполу. Месторождение находится в государственном резерве.
• Месторождение Уккомяки. Здесь добывался гнейсо-гранит коричневого цвета (станция метро Выборгская). Оно приурочено к Мурсульскому гранито-гнейсовому куполу. Месторождение находится в государственном резерве.
• Месторождение Линнаваара. Здесь добывался гранитный пегматит с 1974 по 1990 год. В настоящий момент месторождение законсервировано.
• Урановорудное месторождение Карку. Открыто 3 залежи. 1-я залежь открыта в 2000 году, запас месторождения: 6818 тыс. т.
• Кительское полиметаллическое месторождение. Разрабатывается с 1984 года, крупнейшее в Европейской части России месторождение олова. В рудах месторождения в заметных количествах присутствуют цинк, медь, кадмий, олово.
• Питкярантское полиметаллическое месторождение. Разрабатывалось с 1814 по 1904 год, на нём располагалось два десятка рудников и несколько металлургических заводов. Добывались медь, железо, олово, серебро, а также графит.
• Вялимякское месторождение титано-магнетитовых руд. Разрабатывалось с 1889 по 1909 год, в настоящее время месторождение утратило промышленное значение.
• Месторождение железа Люппикко. Месторождение разрабатывалось с 1856 года по начало ХХ века. В данный момент месторождение не разрабатывается, остались только отвалы.
• Месторождение доломитового мрамора Хопунваара. Разрабатывалось с 1830 по 1904 год, добывалось сырьё для питкярантского стекольного завода. Попутно там же добывался магнетит.
В ходе последних исследований было установлено высокое содержание индия в рудах Питкярантского и Кительского месторождений, которое во много раз превышает содержание этого элемента в ранее разведанных месторождениях России.
Мне удалось посетить первые три месторождения, так как они наиболее легкодоступны для начинающих исследователей, хотя отвалы части шахт находятся уже непосредственно в черте города. Неиспользуемые рудники уже затоплены, а вход в штольни Хопунваара завален (после гибели людей в заброшенных стволах), но в окрестностях Питкяранты проводятся учебные практики для студентов Геологического факультета МГУ и СпбГУ, так как есть доступ к многочисленным отвалам.
Большое обилие и разнообразие материала делает невозможным рассказ сразу обо всех этих месторождениях Питкяранты, поэтому в дальнейшем я хочу рассказать про прекрасный гранит Сюскюянсаари.
Геологическая история месторождения Сюскюянсаари. Граниты, их виды
Потрясающее разнообразие месторождений Питкярантского района напрямую связано с его геологической историей. Территория современного Северного Приладожья расположена на Балтийском щите, на его Кольско-Карельском сегменте.
Рис. 4. Схематическая карта участка Балтийского щита
Балтийский щит – крупнейшее поднятие фундамента в пределах Восточно-Европейской платформы, занимающее территорию Карелии, Кольского полуострова, а также Финляндии. Разделяется на три сегмента: Свекофеннский, Кольско-Карельский (самый древний) и Южно-Скандинавский. Северное Приладожье расположилось как раз в зоне стыка Свекофеннского и Кольско-Карельского сегментов, или, как упрощенно объясняют, в зоне стыка края древнего континента (Карельского кратона) возрастом около 3 млрд лет и «молодого» вулканического острова (Свекофеннский сегмент) возрастом 1,9 млрд лет. В месте их соединения прослеживается серия крупных надвигов: земная кора состоит из серии пластин, надвинутых друг на друга с юго-востока на северо-запад. Эта зона называется Раахе-Ладожской зоной. Большая часть этой зоны расположена в болотистой местности, но полоса вдоль берега Ладожского озера прекрасно обнажена в результате тектонических движений и эрозии, поэтому очень хорошо изучена геологами. Южная часть зоны уже скрыта под осадочными отложениями Русской плиты.
В архее территория нынешней Карелии и Кольского полуострова представляли собой горную страну, эти горы называют Карелидами. В результате интенсивных вулканических процессов гранитные и диабазовые магмы приносили на поверхность много минерального вещества, из которого потом формировались полезные ископаемые. В результате эрозионных процессов эти горы были практически разрушены, так как начиная с периода 1,9 млрд лет назад прекратилось накопление осадочных пород на этой территории и стало преобладать континентальное выветривание. Современный рельеф Карелии и, соответственно, Приладожья окончательно был сформирован в ходе окончания последнего, Валдайского оледенения примерно 16 тыс. лет назад, а осадочные отложения, скрывающие архейский фундамент, в основном являются ледниковыми наносами, а также отложениями последнего моря, покрывавшего территорию Карелии, – Иольдиевого моря.
Если говорить непосредственно о Питкярантском районе, то он расположен в Северной части Карельского кратона, возраст пород выхода фундамента (гнейсы и мигматиты) датируется 2,7 млрд лет по данным цирконометрии.
Одной из интересных особенностей Питкярантского района являются гранито-гнейсовые купола, которые были обнаружены в 1907 году финским геологом Отто Трюстедтом, а подробно исследованы финским геологом Пентти Эскола в 1949 году. Ему удалось выявить три разных по возрасту основных породы, из которых состоит купол. Анализируя полученные данные, он разработал теорию окаймленных гранито-гнейсовых куполов.
Рис. 5. Расположение гранито-гнейсовых куполов в Северном Приладожье. 1. Коккасельский купол; 2. Импилахтинский купол; 3. Мурсульский купол; 4. Питкярантский купол; 5. Сортавальский купол; 6. Кирьявалахтинский купол; 7. Куккоаниемский купол; 8. Салминский купол
Гранито-гнейсовый купол представляет собой поднятие слоев земной коры, встречающееся преимущественно на щитах древних платформ. Каждый гранито-гнейсовый купол окаймлен и отделен от своих соседей структурами (отсюда и название), заполненными метаморфизованными вулканогенными и осадочными породами нижнего протерозоя. Гнейсовые ядра куполов в Северном Приладожье состоят из пород фундамента (архей, ранний протерозой). В России аналогичные образования располагаются в Южной Якутии и Бурятии (Алданский щит), в Россошанском районе Воронежской области, на Енисейском кряже.
Существуют три теории образования гранито-гнейсовых куполов:
• купола образуются в результате наложения перпендикулярных складок земной коры;
• купола образуются в результате выдавливания с глубины гранитной массы, наподобие того, как выдавливается глина;
• купола образуются при выдавливании на поверхность жестких гранитных блоков.
На побережье Ладожского озера с запада на восток в Питкярантском районе последовательно наблюдаются Импилахтинский, Мурсульский и Питкярантский купола. Всего же в Северном Приладожье насчитывают 20 куполов.
Месторождение гранитов Сюскюянсаари приурочено к Мурсульскому куполу. Ядро его составляют граниты и гранито-гнейсы, возраст которых по данным цирконометрии 2,5 млрд лет (ранний протерозой). Ближе к краю купола гранито-гнейсы преобразуются в амфиболиты, которые образуют дайки.
В окаймлении гранито-гнейсовых куполов шли процессы рудообразования. И именно с этим связано наличие рудных полей в Питкярантском районе. Также залежи руды расположены вдоль Салминского массива гранитов рапакиви и на окраине Питкярантского купола – Питкярантско-Кительское рудное поле. Вокруг Люпиккского гранито-гнейсового купола располагаются три крупных рудных проявления (Хопунваара, Хопунлампи, Люпикко). Кительское месторождение гранатов расположилось между Мурсульским и Питкярантским куполами.
Граниты, их виды. Отличительные черты гранитов Сюскюянсаари
Гранит – это магматическая порода, состоящая из кварца, полевого шпата и слюды. Слово «гранит» происходит от латинского «granum» и означает «зерно». Является основным компонентом материковой земной коры.
Граниты относятся к числу самых распространенных естественных облицовочных камней, занимающих первое место среди других видов природного камня по декоративности, высокой прочности и возможности получения крупных блоков.
В зависимости от процентного содержания темноцветных минералов в составе гранита он подразделяется на несколько разновидностей: аляскит (не содержит темноцветных минералов), роговообманковый-биотитовый (роговая обманка заменяет биотит), плагиогранит (содержит преимущественно плагиоклаз), биотитовый (содержание биотита 6-8 %).
В зависимости от содержания тех или иных полевых шпатов граниты бывают: микроклиновые, микроклин-плагиоклазовые или плагиоклазовые.
В зависимости от величины зерна граниты разделяют на мелкозернистые (зерна до 2 мм), среднезернистые и крупнозернистые (зерна свыше 10 мм).
В зависимости от структурно-текстурных особенностей гранит может быть рапакиви, порфировидным, гнейсовидным, пегматоидным и мусковитным.
Физико-механические свойства гранитов находятся в тесной взаимосвязи с их минеральным составом и структурно-текстурными особенностями.
Надо отметить, что далеко не каждый камень может быть использован для целей строительства. Его строение должно быть однородно при постоянном минеральном составе, а зерна минералов должны быть приблизительно одних размеров и располагаться в породе равномерно, ведь по этой причине мелко- и среднезернистые породы более стойки к воздействию атмосферных факторов. Ну и также камень, который будет применяться для облицовки, должен иметь декоративные свойства, а также быть долговечным.
Рис. 6. Вариации цвета гранита Сюскюянсаари
Гранит Сюскюянсаари – щелочной мелкозернистый и среднезернистый гнейсовидный гранит красного или розового цвета, имеющий однородную структуру. На отдельных участках месторождения граниты переходят в гнейсо-граниты, имеющие такой же минеральный состав, что и основой гранит, но имеют местами тонкий рисунок за счет линейного расположения чешуек биотита. Поэтому в некоторых источниках гранит Сюскюянсаари относят к гнейсовидным.
Состав гранита Сюскюянсаари:
Микроклин 40-60 %;
Кварц 20-30 %;
Плагиоклаз 15-20 %;
Биотит до 5 %.
Красный цвет гранита определяется присутствием розового микроклина, а сероватый придает плагиоклаз. Микроклин и плагиоклаз входят в группу полевых шпатов, наиболее распространённых породообразующих минералов.
Гранит Сюскюянсаари относится к элитным сортам гранита и является самым ярким «красным» гранитом в России. Для этого гранита являются нормой существенные вариации цвета (рис. 6), от розового до темно-вишневого, и рисунка. Преимуществом этого камня является стойкость к воздействию внешней среды и длительный срок использования. Этот гранит обладает высокой плотностью (2630 кг/м³) и показателями устойчивости в любой среде. Этот камень почти не впитывает воду и выдерживает до 100 циклов заморозки.
В отличие от его «соседа», гранита рапакиви с Салминского массива, влагопоглощение у него 0,08 %. против 0,2 %.
Надо также отметить, что граниты месторождений Карело-Кольского региона чрезвычайно плотные, с низким водопоглощением и слабой истираемостью, но среди них всех гранит Сюскюянсаари является самым прочным.
В соответствии с классификацией гранит Сюскюянсаари по декоративности может быть отнесен к I классу, то есть признан высокодекоративным.
Еще одной важной характеристикой для декоративного камня является его полируемость: граниты, содержащие большое количество слюды, невозможно отполировать. Гранит Сюскюянсаари полируется до зеркального блеска.
Стоит отметить, что гранит Сюскюянсаари очень дорогой.
Область его применения – для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений, монументов и мемориальных комплексов; во внутренней облицовке зданий – это стены, лестницы, полы.
Граниты острова Сюскюянсаари местами пронизаны жилообразными телами (дайками) тёмно-серых, почти черных массивных амфиболитов, которые также разрабатывались Валаамским монастырем в 1870–1900-е гг. для строительных целей. От общего объема запасов месторождения дайковые тела составляли 8–15 % (по состоянию на 1972 год).
Минеральный состав амфиболитов:
Роговая обманка 40–70 %;
Плагиоклаз 10–30 %;
Кварц 10–15 %;
Биотит 1 %.
Амфиболиты также хорошо полируются.
Продолжение статьи «Гранит острова Сюскюянсаари» будет опубликовано в следующем номере журнала «Горная промышленность «Юниор». Не пропустите!
Литература
1. http://nedrark.karelia.ru/mnia/uran_karelia.htm.
2. В.И. Иващенко, А.И. Голубев. Новые аспекты минералогии и металлогении питкярантского рудного района. Труды Карельского научного центра РАН.
3. Краткий геологический очерк Импилахтинского полигона и его обрамления. http://impilahti.museums.spbu.ru.
4. Основные виды полезных ископаемых и особенности их размещения. http://impilahti.museums.spbu.ru.
5. Валаамский гранит. http://www.most-spb.ru/stat/stat10.htm.
6. Борисов И.В. Три каменных острова – одна история.
7. Борисов И.В. История горного дела Северного Приладожья.
8. П.А. Борисов. Карельский декоративный камень. 1949.
9. П.А. Борисов. О чем говорят камни Карелии. 1973.
10. В.А. Шеков. Палитра карельского камня. 2006.
11. В.А. Шеков. Дорога горных промыслов. 2014.
12. Савостин И.А. Анализ современного состояния камнедобычи и камнеобработки на Северо-Западе СССР. 1980.
13. А.Г. Булах. Каменное убранство Петербурга. 1999.
14. М.С. Зискинд. Декоративно-облицовочные камни. 1986.
15. В.А. Осколков. Облицовочные камни месторождений СССР. 1991.
