ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГЕОЛОГИИ

Ч. К. ЛЕЙТ

ВИСКОНСИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЬЮ-ЙОРК HENRY HOLT AND COMPANY

Copyright, 1921

АВТОР:

HENRY HOLT AND COMPANY

August, 1923

ОТПЕЧАТАНО В США

CONTENTS

CHAPTER |  |  | PAGE
I. | INTRODUCTION | 1
| Survey of Field | 1
| Economic applications of the several branches of geology and of other sciences | 3
|  | Stratigraphy and paleontology | 4
|  | Structural geology | 5
|  | Physiography | 6
|  | Rock alterations or metamorphism | 10
|  | Application of other sciences | 10
| Treatment of the subject in this volume | 11
II. | THE COMMON ELEMENTS, MINERALS, AND ROCKS OF THE EARTH AND THEIR ORIGINS | 13
| Relative abundance of the principal elements of the lithosphere | 13
| Relative abundance of the principal minerals of the lithosphere | 14
| Relative abundance of the principal rocks of the lithosphere | 16
| Water (hydrosphere) | 18
| Soils and clays | 18
| Comparison of lists of most abundant rocks and minerals with commercial rocks and minerals | 18
| The origin of common rocks and minerals | 19
|  | Igneous processes | 19
|  | Igneous after-effects | 19
|  | Weathering of igneous rocks and veins | 20
|  | Sedimentary processes | 22
|  | Weathering of sedimentary rocks | 23
|  | Consolidation, cementation, and other sub-surface alterations of rocks | 24
|  | Cementation | 24
|  | Dynamic and contact metamorphism | 25
| The metamorphic cycle as an aid in studying mineral deposits | 27
III. | SOME SALIENT FEATURES OF THE GEOLOGY AND CLASSIFICATION OF MINERAL DEPOSITS | 29
| Various methods of classification | 29
| Names | 31
| Mineral deposits as magmatic segregations in igneous rocks | 34
| Mineral deposits within and adjacent to igneous rocks, which were formed immediately after the cooling and crystallization of the magmas through the agency of hot magmatic solutions | 36
| Evidence of igneous source | 37
| Possible influence of meteoric waters in deposition of ores of this class | 41
| Zonal arrangement of minerals related to igneous rocks | 42
| The relation of contact metamorphism to ore bodies of the foregoing class | 45
| Secondary concentration in place of the foregoing classes of mineral deposits through the agency of surface solutions | 46
| Residual mineral deposits formed by the weathering of igneous rocks in place | 50
| Mineral deposits formed directly as placers and sediments | 51
| Mechanically deposited minerals | 51
| Chemically and organically deposited minerals | 52
| Sedimentary mineral deposits which have required further concentration to make them commercially available | 54
| Anamorphism of mineral deposits | 57
| Conclusion | 58
IV. | MINERAL RESOURCES—SOME GENERAL QUANTITATIVE CONSIDERATIONS | 60
| World annual production of minerals in short tons | 60
| World annual production of minerals in terms of value | 62
| Significance of geographic distribution of mineral production | 63
| The increasing rate of production | 63
| Capital value of world mineral reserves | 64
| Political and commercial control of mineral resources | 65
| Reserves of mineral resources | 65
V. | WATER AS A MINERAL RESOURCE | 67
| General geologic relations | 67
| Distribution of underground water | 68
| Movement of underground water | 71
| Wells and springs | 72
| Composition of underground waters | 73
| Relation of geology to underground water supply | 75
| Surface water supplies | 76
| Underground and surface waters in relation to excavation and construction | 78
VI. | THE COMMON ROCKS AND SOILS AS MINERAL RESOURCES | 80
| Economic features of the common rocks | 80
| Granite | 82
| Basalt and related types | 82
| Limestone, marl, chalk | 82
| Marble | 83
| Sand, sandstone, quartzite (and quartz) | 84
| "Sand and gravel" | 84
| Clay, shale, slate | 85
| The feldspars | 86
| Hydraulic cement (including Portland, natural, and Puzzolan cements) | 86
| Geologic features of the common rocks | 88
| Building stone | 88
| Crushed stone | 90
| Stone for metallurgical purpposes | 91
| Clay | 91
| Limitations of geologic field in commercial investigation of common rocks | 92
| Soils as a mineral resource | 94
| Origin of soils | 94
| Composition of soils and plant growth | 96
| Use of geology in soil study | 97
VII. | THE FERTILIZER GROUP OF MINERALS | 99
| General comments | 99
| Nitrates | 101
| Economic features | 101
| Geologic features | 102
| Phosphates | 104
| Economic features | 104
| Geologic features | 105
| Pyrite | 107
| Economic features | 107
| Geologic features | 108
| Sulphur | 109
| Economic features | 109
| Geologic features | 110
| Potash | 111
| Economic features | 111
| Geologic features | 112
VIII. | THE ENERGY RESOURCES—COAL, OIL, GAS (AND ASPHALT) | 115
| Coal | 115
| Economic features | 115
| World production and trade | 115
| Production in the United States | 117
| Coke | 118
| Classification of coals | 119
| Geologic features | 123
| Petroleum | 127
| Economic ffeatures | 127
| Production and reserves | 128
| Methods of estimating reserves | 134
| Classes of oils | 136
| Conservation of oil | 137
| Geologic features | 140
| Organic theory of origin | 140
| Effect of differential pressures and folding on oil genesis and migration | 142
| Inorganic theory of origin | 143
| Oil exploration | 144
| Oil shales | 150
| Natural gas | 151
| Economic features | 151
| Geologic features | 151
| Asphalt and bitumen | 151
| Economic features | 151
| Geologic features | 153
IX. | MINERALS USED IN THE PRODUCTION OF IRON AND STEEL (THE FERRO-ALLOY GROUP) | 154
| General features | 154
| Iron ores | 158
| Economic features | 158
| Technical and commercial factors determining use of iron ore materials | 158
| Geographic distribution of iron ore production | 160
| World reserves and future production of iron ore | 162
| Geologic features | 166
| Sedimentary iron ores | 166
| Iron ores associated with igneous rocks | 171
| Iron ores due to weathering of igneous rocks | 171
| Iron ores due to weathering of sulphide ores | 173
| Manganese ores | 173
| Economic features | 173
| Geologic features | 176
| Chrome (or chromite) ores | 178
| Economic features | 178
| Geologic features | 179
| Nickel ores | 180
| Economic features | 180
| Geologic features | 180
| Tungsten (wolfram) ores | 182
| Economic features | 182
| Geologic features | 184
| Molybdenum ores | 185
| Economic features | 185
| Geologic features | 186
| Vanadium ores | 187
| Economic features | 187
| Geologic features | 188
| Zirconium ores | 189
| Economic features | 189
| Geologic features | 189
| Titanium ores | 190
| Economic features | 190
| Geologic features | 190
| Magnesite | 191
| Economic features | 191
| Geologic features | 192
| Fluorspar | 193
| Economic features | 193
| Geologic features | 194
| Silica | 195
| Economic features | 195
| Geologic features | 196
X. | COPPER, LEAD AND ZINC MINERALS | 197
| Copper ores | 197
| Economic features | 197
| Geologic features | 199
| Copper deposits associated with igneous flows | 200
| Copper veins in igneous rocks | 201
| "Porphyry coppers" | 203
| Copper in limestone near igneous contacts | 204
| Copper deposits in schists | 204
| Sedimentary copper deposits | 205
| General comments | 206
| Lead ores | 209
| Economic features | 209
| Geologic features | 211
| Zinc ores | 213
| Economic features | 213
| Geologic features | 216
XI. | GOLD, SILVER, AND PLATINUM MINERALS | 221
| Gold ores | 221
| Economic features | 221
| Geologic features | 226
| Silver ores | 231
| Economic features | 231
| Geologic features | 234
| Platinum ores | 237
| Economic features | 237
| Geologic features | 239
XII. | MISCELLANEOUS METALLIC MINERALS | 241
| Aluminum ores | 241
| Economic features | 241
| Geologic features | 243
| Antimony ores | 246
| Economic features | 246
| Geologic features | 248
| Arsenic ores | 249
| Economic features | 249
| Geologic features | 251
| Bismuth ores | 252
| Economic features | 252
| Geologic features | 252
| Cadmium ores | 253
| Economic features | 253
| Geologic features | 254
| Cobalt ores | 254
| Economic features | 254
| Geologic features | 255
| Mercury (quicksilver) ores | 255
| Economic features | 255
| Geologic features | 258
| Tin ores | 260
| Economic features | 260
| Geologic features | 261
| Uranium and radium ores | 263
| Economic features | 263
| Geologic features | 264
XIII. | MISCELLANEOUS NON-METALLIC MINERALS | 267
| Natural abrasives | 267
| Economic features | 267
| Geologic features | 269
| Asbestos | 270
| Economic features | 270
| Geologic features | 271
| Barite (barytes) | 272
| Economic features | 272
| Geologic features | 273
| Borax | 274
| Economic features | 274
| Geologic features | 275
| Bromine | 277
| Economic features | 277
| Geologic features | 278
| Fuller's earth | 278
| Economic features | 278
| Geologic features | 279
| Graphite (plumbago) | 279
| Economic features | 279
| Geologic features | 282
| Gypsum | 283
| Economic features | 283
| Geologic features | 284
| Mica | 285
| Economic features | 285
| Geologic features | 287
| Monazite (thorium and cerium ores) | 288
| Economic features | 288
| Geologic features | 289
| Precious stones | 289
| Economic features | 289
| Geologic features | 291
| Salt | 294
| Economic features | 294
| Geologic features | 295
| Talc and soapstone | 299
| Economic features | 299
| Geologic features | 299
XIV. | EXPLORATION AND DEVELOPMENT | 301
| The general relations of the geologist to exploration and development | 301
| Partly explored versus virgin territories | 303
| The use of all available information | 304
| Coöperation in exploration | 305
| Economic factors in exploration | 306
| Geologic factors in exploration | 307
| Mineral provinces and epochs | 308
| Classification of mineral lands | 309
| Outcrops of mineral deposits | 311
| Some illustrative cases | 312
| Topography and climate as aids in searching for mineral outcrops | 314
| Size and depth of ore bodies as determined from outcrops | 315
| The use of placers in tracing mineral outcrops | 316
| The use of magneetic surveys in tracing mineral ledges | 317
| The use of electrical conductivity and other qualities of rocks in exploration | 319
| The use of structure and metamorphism in exploration | 310
| Drilling in exploration | 320
| Quantitative aspects of geologic exploration | 321
| Origin of mineral deposits as a factor in exploration | 322
| Lake superior iron ore exploration as an illustration | 323
| Development and exploitation of mineral deposits | 326
XV. | VALUATION AND TAXATION OF MINERAL RESOURCES | 328
| Popular conception of mineral valuation | 328
| Valuation and taxation of mines | 329
| Intrinsic and extrinsic factors in valuation | 329
| Values of mineral deposits not often established by market transfers | 331
| The ad valorem method of valuation | 331
| Other methods of mineral valuation and taxation | 335
| General comments on taxation of mineral resources | 338
XVI. | LAWS RELATING TO MINERAL RESOURCES | 342
| I. | Laws relating to ownership and control of mineral resources | 342
| On alienated lands | 343
| On the public domain | 344
| Nationalization of mineral resources | 345
| Effect of ownership laws on exploration | 347
| Use of geology in relation to ownership laws | 349
| II. | Laws relating to extraction of mineral resources | 355
| III. | Laws relating to distribution and transportation of mineral resources | 355
| IV. | Other relations of geology to law | 356
XVII. | CONSERVATION OF MINERAL RESOURCES | 359
| The problem | 359
| Differences between private and public efforts in conservation | 363
| The interest rate as a guide in conservation | 364
| Anti-conservational effects of war | 365
| Conservation of coal | 366
| Measures introduced or proposed to conserve coal | 367
| (A) Mining and preparation of coal | 368
| Progress in above methods | 370
| (B) Improvement of labor and living conditions at the mines | 372
| (C) Introduction or modification of laws to regulate or to remove certain restrictions on the coal industry | 373
| (D) Distribution and transportation of coal | 376
| (E) Utilization of coal | 377
| (F) Substitutes for coal as a source of power | 378
| Division of responsibility between government and private interests in the conservation of coal | 379
| Conservation of minerals other than coal | 382
XVIII. | INTERNATIONAL ASPECTS OF MINERAL RESOURCES | 383
| World movement of minerals | 383
| Movemenet of minerals under pre-war conditions of international trade | 385
| Changes during the war | 385
| Post-war condition of the mineral trade | 387
| Tendencies toward international coöperation and possibility of international control of minerals | 389
| Methods of international coöperation | 391
| Conservation in its international relations | 393
| Exploration in its international relations | 395
| Valuation in its international relations | 396
| Relative position of the united states in regard to supplies of minerals | 396
| The coal and iron situation of western europe under the terms of the peace | 400
| Conclusion | 403
| Literature | 403
XIX. | GEOLOGY AND WAR | 405
| Geology behind the front | 405
| Geology at the front | 408
| Effect of the war on the science of economic geology | 412
XX. | GEOLOGY AND ENGINEERING CONSTRUCTION | 413
| Foundations | 413
| Surface waters | 414
| Tunnels | 414
| Slides | 415
| Subsidence | 417
| Railway building | 417
| Road building | 418
| Geology in engineering courses | 419
XXI. | THE TRAINING, OPPORTUNITIES AND ETHICS OF THE ECONOMIC GEOLOGIST | 420
| Pure versus applied science | 420
| Course of study suggested | 422
| Field work | 425
| Specialization in studies | 426
| A degree of Economic Geology | 427
| The opportunities of the economic geologist | 428
| Ethics of the economic geologist | 430

ИЛЛЮСТРАЦИИ

FIGURE | PAGE
1. | Graphic representation of volume change in weathering of a Georgia granite | 21
2. | Commercial (financial) control of the mineral resources of the world | 64
3. | Political (territorial) control of the mineral resources of the world | 64
4. | The fertilizer situation in the United States | 100
5. | Diagram showing the chemical composition and heat efficiency of the several ranks of coal | 122
6. | Origin and development of coal | 123
7. | Chart showing the present tendency of the United States in respect to its unmined reserve of petroleum | 134
8. | The annual output of the principal oil fields of the United States for the last twenty years | 135
9. | Curve showing the usual decline in oil field production after the period of maximum output is reached | 136
10. | Chart showing the relative values of the principal petroleum products manufactured in the United States from 1899 to 1914 | 138
11. | Alteration of Lake Superior iron formation to iron ore by the leaching of silica | 168
12. | Representing in terms of weight the mineralogical changes in the katamorphism of serpentine rocks to iron ore, eastern Cuba | 172
13. | Diagram showing gradation from syenite to bauxite in terms of volume | 245

ГЛАВА I

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ОБЛАСТИ

Приспосабливаясь к физической среде, нам пришлось узнать кое-что о Земле. По большей части именно в течение последнего столетия эти знания были систематизированы в науку геологию, и лишь в последние несколько десятилетий сложные и растущие потребности современной цивилизации потребовали применения геологии в практических целях, что привело к развитию науки, обычно называемой экономической геологией. Эта наука не имеет четкой границы с собственно геологией; практически любая фаза геологии может в какое-то время или в каком-то месте приобрести свой экономический аспект.

Полезность экономической геологии была впервые признана в связи с минеральными ресурсами — и особенно в связи с металлическими ресурсами, их обнаружением и разработкой, — однако выяснилось, что эта наука имеет гораздо более широкое практическое применение. Практика экономического геолога в последние годы приобрела много новых аспектов.

Геолога призывают изучать геологические особенности месторождений полезных ископаемых, их залегание, структуру и происхождение. Полученная таким образом базовая информация полезна при оценке запасов и срока службы месторождений полезных ископаемых. Это естественным образом ведет к вопросам оценки. Поскольку оценка играет столь большую роль в любой налоговой программе, геологи привлекаются налоговыми органами федерального правительства и правительств штатов.

Экономический геолог играет роль как в формулировании законов, касающихся минеральных ресурсов, так и в судебных разбирательствах, возникающих в результате нарушения этих законов.

Нельзя далеко продвинуться в изучении минеральных ресурсов, не рассмотрев вопрос их сохранения. Геологов призывают не только для проведения широких обследований запасов полезных ископаемых, но и для формулирования общих принципов их сохранения и применения этих принципов к конкретным рудникам и минералам.

Знакомство геолога с распределением и природой минеральных ресурсов позволило ему принять участие в решении широких вопросов международного использования природных ресурсов. Условия войны сделали необходимым использование новых источников снабжения, новых каналов распределения и новых методов использования. Экономический геолог столкнулся с вопросами международной торговли, тарифов и судоходства.

Но экономическая геология не ограничивается только минеральными ресурсами. В связи с инженерными предприятиями самого разного рода — каналами, акведуками, туннелями, плотинами, строительными котлованами, фундаментами и т. д. — геология сейчас играет значительную роль как в военное, так и в мирное время.

Природа, количество и распределение подземных вод настолько связаны с геологическими соображениями, что значительное число геологов посвящают все свое время именно этой фазе предмета.

Из этого списка видов деятельности может показаться, что геология слишком широко распространяется в области инженерии и коммерции, но существуют столь же быстрые расширения других областей знаний в сторону геологии. Организация этих промежуточных областей требуется как в интересах науки, так и в интересах лучшей адаптации человечества к окружающей среде. Геолог должен выполнять свою часть работы в этих новых областях, но не оставлять свою традиционную область.

В этом томе предлагается обсудить экономические аспекты геологии без исчерпывающего обсуждения принципов геологии, которые при этом затрагиваются. Практически весь спектр геологической науки имеет какое-то экономическое применение, и было бы бесполезно пытаться в одном томе даже сделать обзор науки геологии в целом. Наша цель скорее состоит в том, чтобы в некоторой перспективе обозначить и проиллюстрировать общий характер применения геологии к практическим делам.

В профессиональной подготовке к практике экономической геологии нет легкого пути. Студенты иногда думают, что поверхностного знания геологических принципов в сочетании с небольшим объемом деловой и экономической информации может быть достаточно. Анализ профессиональных успехов должен прояснить, что экономические геологи наиболее эффективны и наиболее востребованы не столько из-за деловой хватки, хотя это и помогает, сколько из-за их мастерства в самой науке геологии. Короче говоря, чтобы успешно войти в область экономической геологии, нужно сначала стать ученым, пусть даже в ограниченной области.

Традиционное представление о геологе как о замшелом и сгорбленном человеке с сумкой, молотком и увеличительным стеклом, собирающем образцы для хранения в пыльном музее, несомненно, сохранится как карикатура, но вряд ли поможет идентифицировать экономического геолога в его современной работе. При написании этой книги мы надеялись в некоторой мере передать впечатление о широте и разнообразии этой области. Немногие другие науки предлагают такой широкий спектр возможностей, от чисто научных до практических и коммерческих, в сочетании с путешествиями, исследованиями и даже приключениями.

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ГЕОЛОГИИ И ДРУГИХ НАУК

Нет такой фазы геологии, которая в то или иное время или в том или ином месте не имела бы своего экономического применения. Многие ссылки на эти применения сделаны в других главах. Здесь предлагается кратко указать некоторые фазы геологической науки, которые наиболее необходимы для практики экономической геологии. Студент в своей подготовке не может позволить себе исключить любую из них на том основании, что они являются чисто «научными», «академическими» или «теоретическими».

Минералогия и петрология

Минералогия, изучение минералов, и петрология, изучение горных пород (агрегатов минералов), конечно, являются элементарными требованиями при подготовке. Необходимо знакомство с основными минералами и горными породами, и особенно с методами и процессами их идентификации, с их природой и происхождением. Это включает изучение их кристаллографии, химического состава, физических качеств и оптических свойств, изучаемых с помощью микроскопа. В последние годы микроскопическое изучение полированных и протравленных поверхностей руд доказало свою ценность как инструмент.

Стратиграфия и палеонтология

Стратиграфия и палеонтология занимаются осадочной и жизненной историей Земли. Определение возраста земных пластов и условий их отложения требуется в практике экономической геологии. Например, детальное знание последовательности горных пород и их возраста, определяемое по ископаемым остаткам и другим стратиграфическим данным, жизненно важно для интерпретации условий в нефтяном или угольном месторождении, а также для успешной разведки и разработки его запасов. Успех некоторых палеонтологов и стратиграфических специалистов в разведке нефти является доказательством этой ситуации. Некоторые железные руды, фосфаты, соли, калийные соли и другие минералы, а также многие распространенные горные породы, используемые в экономических целях, встречаются в осадочных отложениях и требуют для своей успешной разведки и разработки применения стратиграфических и палеонтологических знаний.

Тесно связано со стратиграфией (а также с физиографией, см. стр. 6-10) изучение осадконакопления, т. е. изучение физических, химических, климатических и топографических условий отложения осадков. Это начинает играть все большую роль в геологической работе и необходимо для интерпретации многих месторождений полезных ископаемых, особенно тех, в которых затрагиваются стратиграфические и физиографические вопросы.

Еще один аспект проблемы стратиграфии и осадконакопления охватывается изучением палеогеографии, или ареального распределения фаун и осадков геологических периодов, вызванного чередующимся погружением и поднятием участков суши. При поиске сокровищ осадочных отложений знание древних географий и древних фаун позволяет исключить некоторые регионы из рассмотрения. Из изучения фаун восточного Канзаса и Миссури, а также фаун вдоль восточной части Скалистых гор было сделано заключение, что в раннепенсильванское время через восточный Канзас должен был проходить хребет — вывод, который имеет значительную экономическую важность в отношении разведки нефти.

Структурная геология

Структурная геология — это изучение физических форм и взаимоотношений горных пород, которые возникают главным образом в результате деформации под действием земных сил. Если бы горные породы оставались в своих первоначальных формах, структурная проблема была бы сравнительно простой, но обычно это не так. Часто они бывают настолько нарушены сбросами, складками и раздавлены, что трудно за наложенными структурными особенностями увидеть первоначальные условия, чтобы проследить геологическую историю. Структурное изучение необходимо не только для интерпретации геологической истории, но часто оно более непосредственно применимо к экономическим проблемам — например, когда месторождения руд сформировались в трещинах и стыках горных пород, а сами месторождения руд были нарушены сбросами и складками. Водные ресурсы часто локализуются в трещинах и других пустотах горных пород и ограничены в своем распределении и потоке из-за сложного залегания деформированных пород. Месторождения нефти и газа часто имеют четко определенную связь со структурными особенностями, выяснение которых почти необходимо для их обнаружения.

Нежелательно останавливаться только на описательных аспектах структурной геологии, как это часто делается; ибо много света на экономическое применение этого предмета может пролить рассмотрение фундаментальных принципов механики, включающих взаимосвязь земных напряжений со структурами горных пород. Простое полевое картирование и описание сбросов и стыков полезно, но в некоторых случаях необходимо сделать шаг вперед и установить механические условия их происхождения, чтобы четко их интерпретировать. Если, например, в горнодобывающем лагере есть последовательные группы минерализованных жил, причем более поздние пересекают более ранние, их можно рассматривать как отдельные структурные единицы. Но если можно показать, что несколько серий жил сформировались в результате одного движения, что нет резкого генетического разделения между различными сериями и что они являются частью единой системы, то эта интерпретация проливает новый свет на разведку и разработку, и даже на вопросы собственности и экстралатеральных прав (Глава XVI).

Физиография

Физиография — это фаза геологии, которая исследует поверхностные особенности Земли. Она имеет дело не только с описанием и классификацией поверхностных форм, настоящих и прошлых (физическая география или геоморфология), но и с процессами и историей их развития. Предмет тесно связан с географией, климатологией, осадконакоплением и гидрологией. Как одна из последних фаз геологии, которая была организована и стала преподаваться, ее экономические применения были сравнительно недавними и еще не получили широкого признания. Из-за этого факта ее экономические применения могут быть суммированы несколько более подробно, чем применения других вышеупомянутых отраслей геологии, которые более или менее принимаются как должное.

Центральной особенностью физиографии является так называемый эрозионный цикл или топографический цикл. Эрозия, действующая через агенты ветра, воды и льда, постоянно работает на поверхности Земли; эродированные материалы в значительной степени переносятся потоками, чтобы в конечном итоге отложиться в океане вблизи континентальных окраин. Конечным результатом является сведение поверхности суши к приблизительной равнине, называемой пенепленом, где-то около уровня моря. Геологическая история показывает, что такие пенеплены часто снова поднимаются относительно уровня моря под действием земных сил или в результате опускания моря, когда эрозия снова начинает свою работу — сначала прорезая узкие, крутые овраги и долины и оставляя широкие промежуточные возвышенности, в каком состоянии эрозионная поверхность описывается как топографически молодая; затем формируя более широкие и обширные долины, оставляя лишь точки и гребни первоначальных пенепленов, в какой стадии поверхность, как говорят, представляет топографическую зрелость; затем сглаживая и уменьшая возвышенности, оставляя мало или не оставляя вовсе первоначальных точек на пенеплене, расширяя долины еще больше и стремясь свести всю страну к почти плоской поверхности, что приводит к состоянию топографической старости. Конечной стадией снова является пенеплен. Этот цикл событий называется эрозионным циклом или топографическим циклом. Поднятие может начаться снова до того, как поверхность будет сведена к базису эрозии; фактически, существует постоянная осцилляция и борьба между эрозией и относительным поднятием поверхности суши.

Действие эрозионного цикла на горные породы с различной устойчивостью к эрозии и разнообразной структурой порождает большое разнообразие поверхностных форм. Физиограф видит эти формы не как гетерогенные единицы, а как части определенной системы и как стадии в упорядоченном ряду событий. Он способен видеть топографические условия за пределами диапазона непосредственного и прямого наблюдения. Он способен определить, какими были эти формы в прошлом, и предсказать их состояние в будущем. Он способен прочитать по топографии подземную структуру, которая определила эту топографию. Данная структура может на разных стадиях топографического развития давать совершенно разнообразные топографические формы. В таком случае важно осознавать, что разнообразие является лишь поверхностным. С другой стороны, небольшое локальное отклонение от обычных топографических форм в данном регионе может отражать аналогичное локальное отклонение в подземной структуре. Таким образом, понимание физиографических деталей может подсказать важные вариации в подземной структуре, которые в противном случае остались бы не обнаруженными.

Многие месторождения полезных ископаемых обязаны своим происхождением или обогащением выветриванию и другим связанным с ним процессам, которые являются предварительными по отношению к эрозии. Эти процессы варьируются по интенсивности, распределению и глубине в зависимости от стадии эрозии или в связи с фазой эрозионного цикла. Они варьируются в зависимости от климатических условий, которые преобладают на эрозионной поверхности. Поэтому месторождения полезных ископаемых часто тесно связаны с топографическими особенностями, настоящими и прошлыми, по виду, форме и распределению. Ниже приведено несколько иллюстративных случаев.

Многие из крупных медных месторождений западной части Соединенных Штатов обязаны своей ценностью вторичному обогащению через действие вод, просачивающихся с поверхности. Когда был открыт этот факт вторичного обогащения, естественно предполагалось, что процесс связан с современной эрозионной поверхностью и с современными климатическими и гидрологическими условиями. Поэтому были сделаны определенные выводы относительно глубины и распределения обогащенных руд. Однако эта концепция оказалась слишком узкой; ибо во многих случаях были найдены доказательства того, что медные месторождения были сконцентрированы в предыдущих эрозионных циклах и, следовательно, в связи с эрозионными поверхностями, ныне частично погребенными, отличными от современной поверхности. Важность этого знания с точки зрения разведки и разработки ясна. Это позволило найти и проследить богатые руды, далеко от современной эрозионной поверхности, которые в противном случае были бы обнаружены исключительно случайно. Исследования такого рода в медных лагерях еще настолько новы, что многое еще предстоит узнать. Экономический геолог, консультирующий по вопросам разведки и разработки медных руд, который в будущем не будет принимать во внимание физиографические факторы, скорее всего, ошибется в существенных моментах, как это случалось в некоторых случаях в прошлом.

Необходимо не только соотносить вторичное обогащение медных месторождений с эрозионной поверхностью, настоящей или прошлой, но и путем изучения условий необходимо установить, насколько близко эрозия следовала за процессами обогащения. В некоторых случаях эрозия следовала настолько медленно, что оставила большие зоны вторичного обогащения. В других случаях эрозия следовала настолько близко за процессами вторичного обогащения, что удалила с поверхности важные части вторично обогащенных месторождений.

Железные руды региона озера Верхнее являются результатом действия вод с поверхности на так называемые железистые формации или яшмы. Здесь опять же сначала предполагалось, что обогащение связано с современной эрозионной поверхностью; но при дальнейших исследованиях был обнаружен факт, что концентрация руд произошла в период между отложением кевинанских и кембрийских пород, и таким образом был пролит новый свет на возможности относительно глубины и распределения руд. Старую докембрийскую поверхность, относительно которой происходила концентрация, можно с некоторой точностью проследить под современной поверхностью. Это позволяет прогнозировать совершенно иную глубину и распределение руд, чем те, которые можно было бы предположить исходя из условий современной поверхности. Условия современной поверхности, с низким рельефом, значительной влажностью и уровнем грунтовых вод, обычно не превышающим 100 футов от поверхности, не обещают месторождений руды на большой глубине. Однако эрозия, которая сформировала старую докембрийскую поверхность, началась в стране с большим рельефом и полузасушливым климатом — условия, которые благоприятствовали глубокому проникновению поверхностных вод, сконцентрировавших руды.

Железные руды восточной Кубы образованы выветриванием серпентинитовой породы на возвышенном плато с низким рельефом, где медленные потоки не способны быстро уносить продукты выветривания. Там, где потоки прорезали это плато и где плато обрывается крутыми склонами к океану, эрозия удалила продукты выветривания, а следовательно, и железную руду. Важным элементом при разведке железной руды в этой стране является локализация регионов слабой эрозии в области серпентинитов. Одно из крупнейших открытий было сделано чисто на топографической основе. Было сделано предположение исключительно на основе изучения топографии, что определенная большая неисследованная область должна содержать железную руду. Последующая работа в густых и почти непроходимых джунглях подтвердила это.

Бокситовые месторождения в нескольких частях мира требуют несколько схожих условий концентрации, и изучение физиографических особенностей является важным фактором в их локализации и интерпретации.

Физиографической проблемой другого рода является определение условий, окружающих происхождение осадочных руд. Некоторые месторождения полезных ископаемых, такие как железные руды «Клинтон», медные руды в «Красных пластах» юго-запада Соединенных Штатов и в сланцах Мансфельда в Германии, многие соляные месторождения и почти вся группа россыпных месторождений золота, олова и других металлов являются результатом осадконакопления из вод, которые получили свои материалы в результате эрозии поверхности суши. Иногда по изучению этих месторождений можно обнаружить положение и конфигурацию береговой линии, глубину воды и вероятную непрерывность и протяженность месторождений. Схожие вопросы встречаются при изучении угля и нефти.

Эта общая проблема является одной из фаз геологии, которой сейчас уделяется большое внимание не только с точки зрения рудоотложения, но и с более широкой геологической точки зрения. Несмотря на тот факт, что осадочные процессы самого разного рода можно наблюдать в действии сегодня, все еще крайне трудно сделать вывод из данного осадочного отложения о точных условиях, которые определили его отложение и ограничили его распределение. Например, осадочные железистые формации дают большую часть железной руды в мире. Поверхностное распределение, структура, особенности вторичного обогащения — все это довольно хорошо изучено; так же как и общие условия осадконакопления достаточно ясны, — но детальная интерпретация этих условий, чтобы позволить нам предсказать протяженность одного из этих месторождений или объяснить его присутствие в одном месте и отсутствие в другом, находится на ранней и схематичной стадии.

Понимание принципов и методов физиографии также жизненно важно для разумного применения геологии к водным ресурсам, почвам, строительству плотин и водохранилищ, а также к большому разнообразию инженерных предприятий, но поскольку эти предметы включают применение многих других фаз геологии, они рассматриваются в отдельных главах. (Главы V, VI и XX.)

Изменения горных пород или метаморфизм

Это одна из новых специальных фаз геологии, которая долгое время рассматривалась как игрушка петрографа или исследователя горных пород. Однако с систематическим развитием предмета было обнаружено, что чрезвычайно многочисленные и сложные изменения горных пород и минералов могут быть определенно сгруппированы и что они контролируются широкими принципами. Стало также очевидно, что эти принципы применимы как к экономическим, так и к неэкономическим минералам и горным породам — другими словами, что сегрегация экономических минералов является лишь инцидентом в проникающих циклах изменений, которые затрагивают все горные породы. Метаморфическая геология, следовательно, для некоторых геологов становится удобным подходом к предмету экономической геологии. Она имеет большое преимущество в том, что стремится сохранить все минералы и все процессы рудоотложения в правильной перспективе по отношению к горным породам и процессам горных пород в целом. Не утверждается, что это единственный подход или что он лучший для всех целей. Краткое описание этой фазы геологии дано в Главе II.

Применение других наук

Геологию иногда определяют как применение других наук к Земле. Рассматривая широко, нет такой фазы науки, которая не была бы вовлечена в экономическую геологию. В других главах этой книги сделано много ссылок на применения инженерии, математики, физики, химии, металлургии, биологии и экономики.

В разное время и в разных местах требования к земным материалам совершенно разные. В каменном веке было мало использования металлов; в более поздние века использование металлов расширилось. Множественность потребностей современной цивилизации, растущие знания о процессах металлургии, химии и физики, лучшее транспортное сообщение, лучшая организация коммерческой жизни и многие другие факторы стремятся вовлечь новые земные материалы в использование — и, следовательно, в область экономической геологии. Сравнительно несколько лет назад глинозем, одно из самых распространенных и обильных веществ земной коры, не имел общего спроса, за исключением очень ограниченного использования в качестве украшения. Ему уделялось мало внимания экономическими геологами как коммерческому продукту; теперь, однако, алюминий пользуется большим спросом, и сырье, которое его производит, стало предметом интенсивного изучения экономическими геологами.

Короче говоря, экономическая геология включает рассмотрение человека в реакции на его физическую среду. Есть некоторые земные материалы и некоторые условия земной среды, которые еще не входят в область экономической геологии. Но такая большая их доля входит, что «полный экономический геолог» должен был бы быть почти всеведущим. Когда рассматриваешь, какая ничтожно малая часть этой области может быть охвачена любым индивидуумом, становится очевидным, что звание экономического геолога не подразумевает мастерства во всей области. Здесь еще нет тесноты.

ОБРАБОТКА ПРЕДМЕТА В ЭТОМ ТОМЕ

По охвату и манере изложения этот том в некоторой степени следует представлению автором предмета в университетском преподавании. Цель состоит в том, чтобы объяснить природу экономических требований к науке геологии и обсудить кое-что из философии поиска и использования сырья.

Несколько обобщенная статистика используется как средство получения перспективы. Не было предпринято никаких усилий для детальной точности или полноты. Насколько это возможно, количественные характеристики выражены в общих пропорциях, и там, где приведены конкретные цифры, они призваны указывать только такие общие пропорции. Мысль заключалась в том, чтобы не быть настолько конкретными, чтобы цифры вскоре устарели. Были использованы все стандартные статистические источники, но основными источниками были результаты различных специальных исследований, вызванных войной, в которых автор принимал участие.

С геологической стороны было использовано много источников вне собственного опыта автора. По большей части, никаких конкретных ссылок или благодарностей не делается на том основании, что книга стремится представить общие особенности, которые сейчас являются более или менее общим знанием экономических геологов. Сделать ссылки действительно адекватными для исчерпывающего изучения не только обременило бы текст, но и потребовало бы специфичности изложения, которой, как мы надеялись, удалось избежать.

Иллюстративные случаи, выбранные для обсуждения, часто взяты из области опыта автора. Эта область была главным образом регионом озера Верхнее, но включала также основные месторождения полезных ископаемых Северной Америки, Кубы и ограниченные области в Южной Америке и Европе. Таким образом, может показаться, что железорудный и медный регион озера Верхнее выдвигается больше, чем это оправдано его научной или экономической важностью. За это автор не приносит извинений. Перспектива автора в значительной степени определяется его фоном подготовки и опыта, и откровенное признание этого факта может помочь в определении веса, который следует придать его выводам. Это могло бы даже добавить к научной эффективности, если бы каждый автор ограничивал свое обсуждение почти исключительно вопросами в пределах своего собственного диапазона наблюдения и изучения.

Задолженность автора за информацию, полученную из печатных страниц, а также за личные дискуссии и советы, имеет широкий диапазон. Он хотел бы выразить свою теплую признательность за дружеский дух сотрудничества и советы, с которыми эта работа была поддержана — дух, который, как ему нравится думать, особенно характерен для профессии экономической геологии. В частности, он хотел бы отметить эффективную помощь г-на Джулиана Д. Коновера в подготовке и пересмотре рукописи.

ГЛАВА II

ОБЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ ЗЕМЛИ И ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Список твердых веществ Земли, составляющих так называемую литосферу (или каменную сферу), в порядке их распространенности вовсе не соответствует списку, составленному в порядке коммерческой важности. Некоторые из наиболее ценных веществ составляют такую малую долю от общей массы литосферы, что они почти не фигурируют в таблице общих веществ.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ

При сведении к простейшим терминам элементов, внешние десять миль литосферы состоят из: [1]

ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛИТОСФЕРЕ

Oxygen | 47.33
Silicon | 27.74
Aluminum | 7.85
Iron | 4.50
Calcium | 3.47
Magnesium | 2.24
Sodium | 2.46
Potassium |   2.46
| 98.05

Остальные элементы существуют в количествах менее 1 процента. Ни один из этих основных элементов не встречается отдельно в природе, и ни один из них не добывается как элемент для экономических целей.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ОСНОВНЫХ МИНЕРАЛОВ ЛИТОСФЕРЫ

Минералы исключительно состоят из отдельных элементов, но обычно являются комбинациями двух или более элементов; например, кварц состоит из химической комбинации кремния и кислорода. Пропорции общих минералов во внешних десяти милях литосферы в круглых числах следующие:

ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИХ МИНЕРАЛОВ В ЛИТОСФЕРЕ

Feldspar | 49
Quartz | 21
Augite, hornblende, and olivine | 15
Mica | 8
Magnetite | 3
Titanite and ilmenite | 1
Kaolin, limonite, hematite, dolomite, calcite, chlorite, etc. |     3
| 100

При составлении этой таблицы предполагается, что горные породы на глубине до десяти миль примерно на 95 процентов являются магматического типа, то есть кристаллизованными из расплавленной магмы, и примерно на 5 процентов — осадочного типа, то есть сформированными из выветривания и эрозии магматических пород или ранее существовавших осадков и отложенными в пластах или слоях, либо водой, либо воздухом (см. стр. 16-17).

Более надежные цифры для относительной распространенности минералов доступны для каждого из двух классов горных пород, магматических и осадочных. Магматические породы содержат минералы примерно в следующих пропорциях:

ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИХ МИНЕРАЛОВ В МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОДАХ

Feldspar | 50
Quartz | 21
Augite, hornblende, olivine, etc. | 17
Mica | 8
Magnetite | 3
Titanite and ilmenite |     1
| 100

Осадочные горные породы содержат минералы примерно в следующих пропорциях:

ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИХ МИНЕРАЛОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ

Quartz | 35
Feldspar | 16
White mica | 15
Kaolin (clay) | 9
Dolomite | 9
Chlorite | 5
Calcite | 4
Limonite | 4
Gypsum, carbon, rutile, apatite, magnetite, etc. |     3
| 100

Осадочные горные породы включают три основных подразделения: (1) Илы и глины с их измененными эквивалентами, сланцами, глинистыми сланцами и т. д.; (2) пески с их измененными эквивалентами, песчаниками, кварцитами, кварцевыми сланцами и т. д.; (3) мергели, известняки и доломиты с их измененными эквивалентами, мрамором, тальковыми сланцами и т. д. Для краткости эти группы называются соответственно сланцами, песчаниками и известняками. Пропорции минералов в каждой из этих групп горных пород следующие:

ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИХ МИНЕРАЛОВ В СЛАНЦАХ, ПЕСЧАНИКАХ И ИЗВЕСТНЯКАХ

| Average shale | Average sandstone | Average limestone
Quartz |   31.91 |   69.76 |     3.71
Kaolin |   10.00 |     7.98 |     1.03
White mica |   18.40 |  |
Chlorite |     6.40 |     1.15 |
Limonite |     4.75 |       .80 |
Dolomite |     7.90 |     3.44 |      36.251
Calcite |  |     7.21 |   56.56
Gypsum |     1.17 |       .12 |       .10
Feldspar |   17.60 |     8.41 |     2.20
Magnetite |  |       .58 |
Rutile |       .66 |       .12 |       .06
Ilmenite |  |       .25 |
Apatite |       .40 |       .18 |       .09
Carbon |       .81 |  |
Total | 100.00 | 100.00 | 100.00
    1Includes small amount of FeCO3.

При сравнении минерального состава магматических и осадочных пород будет замечено, что самым распространенным отдельным минералом магматических пород и самым распространенным минералом литосферы в целом является полевой шпат; что следующим по порядку является кварц; и что третьей идет группа темно-зеленых минералов, типизированных авгитом и роговой обманкой, обычно называемых ферромагнезиальными силикатами, потому что они состоят из железа и магнезии, с другими основаниями, в комбинации с кремнеземом. Осадочные горные породы, которые в конечном итоге происходят от разрушения магматических пород, контрастируют с магматическими породами главным образом меньшими пропорциями полевых шпатов и ферромагнезиальных минералов, более высокими пропорциями кварца и белой слюды (серицита или мусковита), а также содержанием каолина, доломита, кальцита, хлорита, лимонита и т. д., которые почти отсутствуют в неизмененных магматических породах. Очевидно, что развитие осадков из магматических пород включало разрушение большей части полевых шпатов и ферромагнезиальных силикатов и создание из элементов этих разрушенных минералов большего количества кварца, белой слюды, глины, доломита, кальцита, хлорита и лимонита. Состав минералов осадочных пород таков, что указывает на то, что компоненты воздуха и воды были добавлены в значительных количествах для осуществления этого изменения минерального характера. Например, углекислый газ атмосферы был добавлен к извести и магнезии магматических пород для создания кальцита и доломита, вода была добавлена к некоторому количеству глинозема и кремнезема магматических пород для создания каолина или глины, и как кислород, так и вода были добавлены к железу магматических пород для создания лимонита.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ОСНОВНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ЛИТОСФЕРЫ

Точно так же, как элементы химически соединяются для образования минералов, так и минералы механически соединяются, либо слабо, либо компактно, для образования горных пород. Например, кварц — это минерал. Агрегат частиц кварца образует песок, песчаник или кварцит. Большинство горных пород содержат более одного вида минералов.

Осадочные горные породы занимают значительные площади поверхности Земли, но они относительно поверхностны. Было подсчитано, что если бы они были распределены равномерно и непрерывно по Земле, чего они не являются, они составили бы оболочку толщиной едва в полмили. [2] Магматические породы относительно более распространены глубоко под поверхностью. Если предположить, что осадки ограничены объемом, эквивалентным полумильной оболочке, а остальные породы считать магматическими, то очевидно, что на глубине до десяти миль 95 процентов пород являются магматическими. Наше фактическое наблюдение ограничено мелкой поверхностной зоной, в которой осадки составляют по крайней мере половину всех горных пород.

Магматические породы можно для удобства разделить на два основных типа: (1) гранит и родственные породы, содержащие много кремнезема и, следовательно, кислые в химическом смысле, и (2) базальт и родственные типы, содержащие меньше кремнезема и больше извести, магнезии, железа, соды и поташа, и, следовательно, основные в химическом смысле. Первые — это светло-серые и розовые породы, в то время как вторые — темно-зеленые и серые породы. Гранит и базальт, как они определены технически, являются очень распространенными магматическими породами — настолько распространенными, что эти названия иногда используются для классификации магматических пород в целом на две большие группы: гранитные и базальтовые. Было подсчитано, что около 65 процентов магматических пород относятся к гранитной группе и 35 процентов — к базальтовой группе.

Осадочные горные породы, как уже указывалось, состоят главным образом из трех групп, которые для удобства называются сланцами, песчаниками и известняками. Если мы аппроксимируем средний состав каждой группы и средний состав магматических пород, из которых они в конечном итоге происходят, можно рассчитать, что осадочные породы должны формироваться в пропорциях 82 процента сланцев, 12 процентов песчаников и 6 процентов известняков. Только такая комбинация трех осадков даст средний состав, сравнимый с составом материнских магматических пород. Как фактически наблюдается в полевых условиях, песчаники и известняки находятся в относительно более высоком процентном соотношении, чем здесь указано, что предполагает, что часть сланцев могла быть отложена в глубоких морях, где их невозможно наблюдать, и что часть могла быть настолько изменена или метаморфизована, что они больше не распознаются как сланцы.

Почвы и глины

Выветрелые и дезинтегрированные горные породы на поверхности образуют почвы и глины. Оценка распространенности не делается, но очевидно, что общий объем этих продуктов мал по сравнению с основными классами земных материалов, отмеченными выше, и в значительной части они могут быть включены в эти основные классы.

Вода (Гидросфера)

Было подсчитано, что вся вода Земли, включая океан, поверхностные воды и подземные воды, составляет около 7 процентов объема Земли на глубине до 10 миль. [3]

СРАВНЕНИЕ СПИСКОВ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ С КОММЕРЧЕСКИМИ ГОРНЫМИ ПОРОДАМИ И МИНЕРАЛАМИ

Из общих горных пород и минералов, фигурирующих как более распространенные материалы земной коры, лишь немногие заметно представлены в таблицах минеральных ресурсов. Из них вода и почвы стоят на первом месте. Другие — это общие магматические и осадочные породы, используемые для строительных и дорожных материалов. В списках наиболее распространенных минералов и горных пород отсутствуют большая часть коммерчески важных минеральных ресурсов — включая такие, как уголь, нефть, газ, железная руда, медь, золото и серебро, — что подразумевает, что эти минеральные продукты, несмотря на их огромную абсолютную массу и коммерческую важность, встречаются в относительно незначительных количествах по сравнению с общими минералами горных пород Земли.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ОБЩИХ ГОРНЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ

Общие горные породы и минералы развиваются в общей последовательности, начиная с магматических процессов и проходя через стадии выветривания, эрозии, осадочных процессов и изменений под поверхностью. Коммерческие минералы являются случайными развитиями в рамках тех же процессов.

Магматические процессы

Самые ранние известные горные породы в значительной степени являются магматическими. Осадочные горные породы формируются из разрушения магматических пород, и происхождение горных пород, следовательно, начинается с формирования магматических пород. Магматические породы формируются путем охлаждения расплавленного материала горных пород. Конечный источник этого расплавленного материала нас здесь не беспокоит. Он может происходить из глубоких недр Земли или с глубины сравнительно нескольких миль. Он может включать ранее существовавшую горную породу любого вида, которая была локально расплавлена внутри Земли. Где бы и как бы он ни был сформирован, его тенденция заключается в движении вверх к поверхности. Он может остановиться далеко под поверхностью и медленно остыть, формируя грубокристаллические породы типов гранита и габбро. Магматические породы, сформированные таким образом, называются плутоническими интрузивными породами. Или расплавленная масса может выйти близко к поверхности и кристаллизоваться более быстро в породы менее грубых, и часто порфировых, текстур. Такими интрузивными породами являются порфиры, диабазы и т. д. Или расплавленная масса может фактически излиться на поверхность или быть выброшена из вулканов с взрывной силой. Затем она быстро остывает и формирует мелкокристаллические породы типов риолита и базальта. Они называются эффузивными или экструзивными, или лавами, или вулканическими породами, чтобы отличить их от интрузивных пород, сформированных под поверхностью. Интрузивные массы могут принимать различные формы, называемые штоками, батолитами, лакколитами, силлами, пластами и дайками, определения и иллюстрации которых даны в любом геологическом учебнике. Эффузивные или вулканические породы на поверхности принимают форму пластов, потоков, туфов, агломератов и т. д.

Некоторые из магматических пород сами по себе являются «минеральными» продуктами, как, например, строительные камни и дорожные материалы. Некоторые основные интрузивные магматические породы содержат титаномагнетиты или железные руды как первоначальные компоненты. Другие несут алмазы как первоначальные компоненты. Некоторые специальные разновидности магматических пород, известные как пегматиты, несут грубокристаллическую слюду и полевой шпат коммерческой ценности, а также значительное разнообразие драгоценных камней и других коммерческих минералов. Пегматиты тесно связаны с магматическими последействиями, обсуждаемыми в следующем заголовке. В целом, минеральные продукты, сформированные непосредственно в магматических породах, составляют гораздо менее важный класс, чем минеральные продукты, сформированные другими способами, как описано ниже.

Магматические последействия. Более поздние стадии формирования магматических пород часто сопровождаются выделением горячих вод и газов, которые несут с собой минеральные вещества. Они отлагаются в пустотах соседних пород, или замещают их, или отлагаются в ранее затвердевших частях самой материнской магматической массы. Они формируют «контактово-метаморфические» и некоторые жильные месторождения. Пегматиты, упомянутые выше, в широком смысле относятся к этому классу «магматических последействий», поскольку они являются поздними развитиями в магматических интрузиях и часто переходят в жилы, явно сформированные водными или газообразными растворами. Среди ценных минералов класса магматических последействий — руды золота, серебра, меди, железа, сурьмы, ртути, цинка, свинца и другие. Хотя минеральные продукты большой ценности имеют такое происхождение, большинство из них нуждались в обогащении путем выветривания, чтобы приобрести ту ценность, которую они имеют сейчас.

Выветривание магматических пород и жил

Как только магматические породы появляются на поверхности Земли или вблизи нее, либо в результате экструзии, либо в результате удаления эрозией перекрывающего покрова, они энергично атакуются газами и водами атмосферы и гидросферы, а также различными организмами — с максимальным эффектом на поверхности, но с заметными эффектами, распространяющимися так глубоко, как проникают эти агенты. Эффективность этих агентов также регулируется климатическими и топографическими условиями. В условиях экстремального холода или экстремальной аридности выветривание принимает форму главным образом механической дезинтеграции, и химическое изменение менее заметно. Однако в обычных условиях процессы химического разложения очень очевидны. Результат определенно известен. Горные породы становятся размягченными, рыхлыми и несвязными. Появляются пустоты и отверстия. Объем имеет тенденцию к увеличению, если учитывать все конечные продукты. Первоначальные минералы, главным образом полевой шпат, ферромагнезиальные минералы и кварц, превращаются в глину, смешанную с кварцем или песком, кальцитом или доломитом и оксидом железа, вместе с остаточными частицами первоначальных полевых шпатов и ферромагнезиальных минералов, которые лишь частично разложились. В терминах элементов или химического состава были добавлены вода, кислород и углекислый газ, все общие компоненты атмосферы и гидросферы; и некоторые вещества, такие как сода, поташ, известь, магнезия и кремнезем, были частично унесены циркулирующими водами, чтобы быть переотложенными в другом месте в виде осадков, жильных заполнителей и цементов. Рисунок 1 иллюстрирует фактические изменения минералов и объема при выветривании гранита — одной из самых распространенных горных пород. Минералы анортит, альбит и ортоклаз, названные на этом рисунке, являются полевыми шпатами; сильвин и галит — это хлориды поташа и соды. Процессы выветривания стремятся разрушить первоначальные минералы, текстуры и химический состав. Они коллективно известны как катаморфические изменения, означающие разрушительные изменения. Зона, в которой эти изменения максимальны, называется зоной выветривания. Эта общая зона находится преимущественно над поверхностью или уровнем грунтовых вод, но для некоторых горных пород она распространяется значительно ниже этого уровня. В некоторых регионах уровень грунтовых вод может быть почти у поверхности, а в других, особенно там, где засушливо, он может быть на глубине двух тысяч или более футов. Дезинтегрированные выветрелые горные породы образуют покров переменной толщины, который иногда называют остаточным покровом или «покровной породой».

Рис. 1. Графическое представление изменения объема при выветривании гранита Джорджии.

Минеральные продукты, сформированные путем выветривания из общих магматических пород, включают почвы, глину, бокситы и некоторые руды железа, хромита и никеля. Опять же, коммерческая важность этой группы невелика по сравнению с продуктами, сформированными другими способами, описанными ниже.

Те же процессы выветривания, описанные выше для магматических пород, вызывают значительные изменения экономического значения в месторождениях, сформированных как магматические последействия. В некоторых случаях они приводят к удалению менее ценных минералов, тем самым концентрируя более ценные, а также к размягчению породы и облегчению ее обработки; а в других случаях они стремятся удалить ценные компоненты, которые затем могут быть переотложены непосредственно ниже или могут быть полностью вынесены из окрестностей. Оксидные зоны многих рудных тел сформированы этими процессами.

Осадочные процессы

Осадочные горные породы формируются путем удаления и отложения продуктов выветривания поверхности суши. Воздух, вода и лед, движущиеся под влиянием гравитации и других сил, все помогают в этом переносе. Сломанные или измененные материалы горных пород могут быть просто перемещены вниз по склонам на небольшое расстояние и переотложены на поверхности, формируя один тип наземных или субаэральных отложений, или они могут быть перенесены и отсортированы потоками. Когда они отлагаются в потоках или вблизи их устьев, они известны как речные, аллювиальные или дельтовые отложения. Когда они переносятся в озера и отлагаются, они формируют озерные отложения. В конечном итоге большая их часть, вероятно, будет перенесена в океан и отложена как морские осадки.

Часть выветрелых веществ переносится механически в виде глины и песка, которые идут на формирование сланцевых и песчаниковых осадков. Часть переносится в растворе, как, например, карбонат извести и карбонат магния, которые идут на формирование известняка и доломита. Некоторые из растворенных веществ никогда не переотлагаются, а остаются в растворе в виде солей в море, наиболее распространенной из которых является хлорид натрия. Некоторые из растворенных веществ выветривания, такие как кальцит, кварц и оксид железа, переносятся вниз и отлагаются в пустотах горных пород, где они действуют как цементы.

Осадки в целом состоят из трех основных типов — сланцев (каолин, кварц и т. д.), песчаников (кварц, полевой шпат и т. д.) и известняков или доломитов (карбонаты извести и магнезии). Из них группа сланцев является безусловно самой распространенной. Существует, конечно, много осадков с составом, промежуточным между этими типами. Существуют также осадки, состоящие из крупных неразложившихся фрагментов первоначальных горных пород, сцементированных для формирования конгломератов, или состоящие из мелких фрагментов первоначальных горных пород, сцементированных для формирования аркозов и граувакк. Их, однако, можно рассматривать просто как стадии изменения, которые в повторяющихся циклах выветривания должны в конечном итоге привести к созданию трех основных групп — сланцев, песчаников и известняков.

Минеральные продукты, сформированные осадочными процессами, включают песчаники, известняки и сланцы, используемые как строительный камень и дорожные материалы; некоторые осадочные месторождения железа, такие как руды Клинтон юго-востока Соединенных Штатов и бразильские руды; важные месторождения фосфатов; большинство месторождений соли, гипса, поташа, нитратов и т. д.; сравнительно немногие и неважные медные месторождения; и важные россыпные месторождения золота, олова и других металлов, а также драгоценных камней. С помощью органических агентов осадочные процессы также объясняют первичное отложение угля и нефти.

Выветривание осадочных горных пород

После того как осадочные горные породы сформированы и во многих случаях покрыты более поздними осадками, они могут быть снова выведены на поверхность земными движениями и эрозией, где они, в свою очередь, подвергаются выветриванию. Выветривание осадочных горных пород происходит по линиям, уже указанным для магматических пород. Обычно формируются остаточные покровы нечистой глины и песка. Минеральный состав осадочных пород изначально отличается от состава магматических пород, поэтому результирующие продукты находятся в несколько иных пропорциях; но изменения одинаковы по виду и стремятся лишь продвинуть общий процесс изменения дальше в том же направлении — то есть к производству нескольких веществ, таких как глина, кварц, оксид железа и кальцит, которые транспортируются и переотлагаются для формирования глины, песка и известняка. Циклы такого рода могут повторяться бесконечно.

В результате выветривания осадочных пород образуются некоторые почвы, определенные промышленные глины, железные руды, свинцово-цинковые руды и другие ценные минеральные продукты.

Консолидация, цементация и другие глубинные изменения пород.

Цементация. Как только формируются остаточные продукты выветривания или отлагаются осадочные породы, будь то на воздухе или в воде, начинаются процессы консолидации. Оседание, инфильтрация цементирующих материалов и новообразования или перекристаллизация исходных минералов породы — все это играет свою роль в данном процессе. Ил или глина превращаются в сланец, песок — в песчаник или кварцит, мергель — в известняк или мрамор. Таким образом могут заполняться все мельчайшие пустоты между зернами, а также более крупные отверстия, такие как трещины и разломы. В то же время цементирующие материалы могут замещать некоторые исходные минералы породы, причем новые минералы либо сохраняют, либо разрушают исходные текстуры. Этот процесс иногда называют метасоматическим замещением. Магматические породы, как правило, плотные и поэтому не так сильно подвержены процессам цементации, как осадочные; однако некоторые из наиболее пористых фаз поверхностных лав, а также любые трещины в магматических породах могут подвергаться цементации. Все эти изменения можно объединить общим термином «цементация».

Особая фаза консолидации и цементации возникает вблизи интрузивных магматических пород под воздействием тепла, давления и веществ, выделяемых магматической породой. Это называется контактовым метаморфизмом или термальным метаморфизмом. Эти процессы становятся еще более эффективными при протекании в связи с более интенсивным метаморфизмом, описанным в следующем разделе.

Благодаря цементации некоторые распространенные породы, особенно осадочные, становятся достаточно плотными и прочными, чтобы использоваться в качестве промышленных продуктов, таких как строительный камень и дорожные материалы.

Более важными в качестве минерального сырья являются сами цементирующие материалы. Обычно это кварц, кальцит или оксид железа, не представляющие особой ценности, но местами они включают коммерчески ценные минералы, содержащие золото, медь, серебро, свинец, цинк и многие другие минеральные продукты.

Простым и прямым наблюдением, не вызывающим споров, является тот факт, что многие минералы отлагаются в виде цемента в пустотах пород или замещают породы. С другой стороны, относительно источника растворов, приносящих эти минералы, существуют значительные разногласия. В целом, обычные цементирующие материалы, такие как кварц и кальцит, а также некоторые промышленные минералы, явно образуются как побочные продукты выветривания, переносятся и переотлагаются водами, проникающими с поверхности вниз. Так называемое вторичное обогащение многих ценных жил — это лишь одна из особых фаз цементации из поверхностного источника. В других случаях считается, что глубокая циркуляция обычных грунтовых вод может захватывать рассеянные минеральные вещества из значительной зоны и переотлагать их в концентрированном виде в жилах и других основных каналах. Что касается других цементирующих материалов, предполагается, что их конечный источник находится в магматических интрузиях; фактически, месторождения этого общего характера демонстрируют все переходы от тех, что явно сформированы поверхностными водами независимо от магматической активности, до тех, что имеют контактово-метаморфический характер, и других, относящихся к категории «магматических последействий».

Гипотезы и выводы играют значительную роль в достижении любого заключения относительно источника цементирующих материалов, в результате чего часто остается широкое поле для различий во мнениях и акцентах на относительной важности различных источников рудных минералов.

Динамический и контактовый метаморфизм. Под поверхностью породы не только цементируются, но могут деформироваться или перетираться в результате динамических движений, вызванных огромными земными напряжениями; породы могут претерпевать пластическое течение. Результатом часто является поразительная трансформация характера пород, затрудняющая распознавание их первоначальной природы. Кроме того, магматические интрузии могут сдавливать и перетирать соседние породы, одновременно изменяя их под воздействием тепла и привноса новых материалов. Этот процесс можно назвать контактовым метаморфизмом, но поскольку он приводит к перетиранию пород, он тесно связан с динамическим метаморфизмом. Последний термин также применяется к менее глубоким изменениям в связи с магматическими интрузиями, которые приводят лишь к цементации без перетирания.

Динамический и контактовый метаморфизм в некоторых случаях могут приводить к образованию пород, идентичных по внешнему виду тем, что возникают в результате обычных процессов цементации и перекристаллизации без движения. Например, трудно определить, насколько сильным было движение при образовании мрамора, поскольку оба вида процессов, по-видимому, дают почти одинаковый результат. Однако обычно эффект динамического метаморфизма заключается в создании параллельного расположения минеральных частиц и сегрегации однородных минеральных частиц в полосы, что придает породе сланцеватую или гнейсовидную структуру, и такие породы тогда становятся известными как сланцы или гнейсы. Обычно они обладают способностью раскалываться по параллельным поверхностям, что называется кливажем. Развитие сланцеватой или гнейсовидной структуры сопровождается перекристаллизацией материала породы, создавая новые минералы пластинчатого или столбчатого типа, адаптированные к этому параллельному расположению. Даже состав породы может существенно измениться, хотя это, пожалуй, не самый распространенный случай. В то время как при выветривании порода разрыхляется и дезинтегрируется, в нее обильно добавляются такие вещества, как диоксид углерода, кислород и вода, и развиваются легкие минералы простого состава, при динамическом метаморфизме, напротив, диоксид углерода, кислород и вода обычно удаляются, минералы соединяются, образуя более тяжелые и сложные минералы, пористость устраняется, и в целом порода становится гораздо более плотной и кристаллической. В то время как сегрегация материалов характерна для поверхностных продуктов выветривания, противоположная тенденция — смешивание и агрегация — является правилом при динамическом метаморфизме, несмотря на отмеченную выше незначительную сегрегацию.

Динамический метаморфизм по большей части неблагоприятен для развития минеральных продуктов. Рудные тела, попавшие в зону, где активны эти процессы, могут быть глубоко изменены, но обычно не обогащены. Одним из исключений из этого общего правила является развитие кливажа у глинистого сланца, что позволяет легко его раскалывать и тем самым придает ему ценность. Контактовый метаморфизм, с другой стороны, может приводить к образованию ценных месторождений полезных ископаемых (см. стр. 20, 45-46).

МЕТАМОРФИЧЕСКИЙ ЦИКЛ КАК ПОМОЩЬ В ИЗУЧЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Все описанные выше химические, минералогические и текстурные изменения в породах могут быть коллективно названы метаморфизмом. Фаза метаморфизма, связанная с поверхностным выветриванием, аналогичными изменениями под поверхностью и образованием осадков, называется катаморфизмом или разрушительным изменением. Фаза метаморфизма, связанная с созидательными изменениями в породах вследствие цементации, динамических движений и магматических влияний, называется анаморфизмом. Некоторые геологи ограничивают термин «метаморфизм» изменениями, связанными с контактовым и динамическим метаморфизмом, и называют полученные продукты метаморфическими породами.

Зона, в которой катаморфизм наиболее активен, обычно вблизи поверхности, называется зоной катаморфизма. Более глубокая зона, в которой преобладает анаморфизм, называется зоной анаморфизма. Четких пределов глубины для этих зон не существует. Данная порода может подвергаться катаморфизму, в то время как породы по обе стороны от нее на той же глубине могут испытывать анаморфизм.

В результате катаморфизма породы разрушаются, образуя поверхностные породы, а в результате анаморфизма поверхностные породы снова консолидируются и изменяются, образуя высококристаллические породы, которые по многим своим характеристикам не отличаются от магматических пород, из которых все породы ведут свое конечное происхождение. Другими словами, анаморфизм стремится к воспроизводству магматических пород, хотя редко полностью достигает этого результата. Эти две основные группы изменений вместе составляют метаморфический цикл. Некоторые породы проходят через все фазы цикла, но другие могут переходить непосредственно от одной фазы к продвинутой, минуя промежуточные стадии. Например, магматическая порода может стать сланцем, не проходя промежуточную стадию осадконакопления.

Породы не являются постоянными в своем состоянии, но практически во все времена и в любых местах претерпевают тот или иной вид метаморфизма, который стремится адаптировать их к окружающей среде. Концепция пород как представляющих фазы или стадии в прогрессивном ряду изменений, называемом метаморфическим циклом, значительно помогает в сопоставлении и удержании в памяти многих деталей природы и происхождения пород, а также позволяет взглянуть в некоторой перспективе на условия, которые привели к образованию пород. Сланцеватая осадочная порода начинает рассматриваться как конечный продукт длинного ряда изменений, начинающихся с магматических пород и проходящих через стадии выветривания, осадконакопления, цементации и т. д., каждая из которых была ответственна за определенные минералогические, химические и текстурные особенности, характеризующие породу в настоящее время. Чередование созидательных и разрушительных изменений метаморфического цикла и повторения самого цикла периодически перерабатывают земные материалы в новые формы. Обычно циклы не являются полными в том смысле, что они редко возвращают породу в точно такое же состояние, из которого она начала. Осадочных пород образуется больше, чем превращается в сланцы и гнейсы, а сланцев и гнейсов образуется больше, чем превращается обратно в магматические породы. Соли в океане постоянно накапливаются. Конечным результатом метаморфического цикла является, следовательно, накопление материалов одних и тех же видов. Побочным продуктом этих накоплений является сегрегация промышленных минеральных продуктов.

Метаморфический цикл становится логической и удобной геологической основой для сопоставления, интерпретации и классификации минеральных продуктов. Из-за огромного разнообразия материалов и условий, представленных в месторождениях полезных ископаемых, требуются колоссальные усилия, чтобы запомнить их как независимые сущности; но как инциденты или стадии в хорошо известном ходе метаморфического цикла их существенные характеристики могут быть легко запомнены и удержаны в определенной перспективе.

Руды определенных металлов, таких как железо, встречаются почти в каждой фазе метаморфического цикла — как магматические последействия, как продукты выветривания, как осадочные породы и как сланцы. Руды каждой из этих нескольких фаз имеют групповые характеристики, которые служат для их отличия по важным признакам от руд, принадлежащих к другим фазам цикла. Установив положение любой конкретной руды в метаморфическом цикле, можно сделать ряд надежных выводов относительно минералогического состава, формы, протяженности и других условий, знание которых необходимо для оценки коммерческих возможностей.

СНОСКИ:

[1] Кларк Ф. У., Данные по геохимии: Бюллетень 695, Геологическая служба США, 1920, стр. 35.

[2] Кларк Ф. У., Данные по геохимии: Бюллетень 695, Геологическая служба США, 1920, стр. 33.

[3] Кларк Ф. У., Данные по геохимии: Бюллетень 695, Геологическая служба США, 1920, стр. 22-23.

ГЛАВА III

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИИ И КЛАССИФИКАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

РАЗЛИЧНЫЕ МЕТОДЫ КЛАССИФИКАЦИИ

Минеральные продукты могут быть классифицированы по использованию, коммерческой значимости, географическому распространению, форме и структуре, минералогическому и химическому составу или происхождению. Каждая из этих классификаций полезна для определенных целей. Геолог обычно предпочитает классификацию, основанную на происхождении или генезисе. Однако в следующих главах о минеральных ресурсах такая классификация не является основной из-за стремления подчеркнуть экономические аспекты. Минеральные товары рассматриваются как единицы и по группам использования. Некоторые минеральные товары имеют так много различных видов происхождения в разных регионах, что распределение их по нескольким генетическим группам при описании сделало бы невозможным сохранение единства, необходимого для рассмотрения экономических аспектов.

Хотя в описательных главах делается много ссылок на происхождение, читателю может быть трудно собрать их в единую перспективу; по этой причине мы в самом начале суммируем некоторые характерные черты происхождения месторождений полезных ископаемых и их геологической классификации.

Для неспециалиста причина акцента на происхождении часто не ясна. «Практический» человек часто рассматривает эту фазу предмета как нечто второстепенное по отношению к непосредственным экономическим вопросам — как площадку для безобидных теоретиков. Ответ экономического геолога заключается в том, что только знание происхождения позволяет прийти к пониманию условий, которые так хорошо позволяют отвечать на многие практические вопросы. При разведке месторождений полезных ископаемых очевидно, что понимание видов геологических условий и процессов, при которых, как известно, развивается данный тип месторождения, приводит к исключению многих неперспективных территорий и концентрации работ на благоприятных участках. При формировании любой оценки месторождений полезных ископаемых за пределами непосредственно вскрытой площади — например, при оценке глубины, формы, изменения ценности, минералогического характера или перерывов из-за разломов — трудно сформировать какое-либо разумное представление о вероятностях, если не понятна история месторождения. Если, например, известно, что руда образована горячими водами, связанными с остыванием магматических пород, следует ожидать иных условий ниже зоны наблюдения, чем если руда образована поверхностными водами. Если рудное тело сформировано как единый эпизод в простых геологических условиях, интерпретация возможностей в данной ситуации может сильно отличаться от интерпретации, применяемой там, где история была более сложной. Если поверхностные условия предполагают возможность вторичного обогащения руд, интерпретация подземных условий будет отличаться от тех, что применяются там, где нет доказательств такого обогащения.

Там, где месторождение полезных ископаемых полностью вскрыто в трех измерениях, часто можно решить экономические вопросы тоннажа, качества, формы и ценности без помощи геологии. Также, где условия сравнительно просты и единообразны по всему району, локального знания других рудников может быть достаточным основанием для ответа на эти вопросы для любого нового разрабатываемого объекта. Эмпирических методов может быть достаточно. Однако редко условия бывают настолько простыми, что не требуется никаких геологических выводов. Даже там, где проблемы решаются без привлечения геолога, геологические выводы необходимы при интерпретации известных фактов и их экстраполяции. Часто бывает так, что практик имеет в уме довольно сложный набор геологических гипотез, основанных на его индивидуальном опыте, которые делают так называемые теории геолога консервативными по сравнению с ними. Геолог подходит к конкретной проблеме с багажом установленных геологических принципов и наблюдений, и его первая мысль — установить все местные условия, которые помогут расшифровать полную историю месторождения полезных ископаемых. Нет такого факта, касающегося истории, как бы далек он ни был от практических вопросов, который не мог бы быть потенциально ценным.

С этим отступлением для объяснения акцента геолога на происхождении минеральных продуктов мы можем вернуться к рассмотрению нескольких принципов генезиса пород и минералов, которые оказались значимыми при изучении минеральных продуктов.

В предыдущих главах было указано, что месторождения полезных ископаемых — это лишь инциденты в массе обычных пород; что они создаются теми же процессами, что создают обычные породы, что ни один из процессов, затрагивающих месторождения полезных ископаемых, не является уникальным для этих минералов, и что большинство обычных пород при случае сами используются как минеральные ресурсы. Эти факты подчеркиваются для того, чтобы стало ясно, что изучение месторождений полезных ископаемых не может быть отделено от изучения пород, и что изучение последних необходимо для того, чтобы привести месторождения полезных ископаемых в их надлежащую перспективу. Погружение в детали месторождения полезных ископаемых облегчает исследователю возможность забыть или минимизировать эти отношения.

Тем не менее, при изучении месторождений полезных ископаемых, и особенно месторождений металлических минералов, некоторые геологические особенности заметно выделяются на общем фоне, указанном выше. Наше обсуждение этих особенностей будет следовать порядку генезиса пород, указанному в описании метаморфического цикла.

НАЗВАНИЯ

Любая классификация месторождений полезных ископаемых на основе происхождения является более или менее произвольной. Четких границ, подразумеваемых использованием названий классов, в природе не существует. Месторождения полезных ископаемых настолько сложны и настолько взаимосвязаны по происхождению, что классификация по генезису указывает только на существенные и центральные признаки класса; она не определяет резко границы классов.

Практически невозможно для любого геолога представить классификацию, которая была бы принята без оговорок другими геологами, хотя может быть достигнуто согласие по существенным признакам. Трудности в достижении согласия усугубляются наследием прошлого в виде названий, определений и классификаций, которые не совсем соответствуют современным концепциям, основанным на более полной информации, — но которые, тем не менее, стали настолько прочно утвердившимися в литературе, что трудно избежать их использования. В ходе исследований придумывается много новых названий, чтобы более точно соответствовать конкретной ситуации, но только в счастливых случаях эти новые названия выдерживают конкуренцию с традиционным обращением и авторитетом старых названий. Геолог часто находится в отчаянии в своей попытке выразить свои идеи ясно и точно, и в то же время использовать термины, которые будут понятны его читателям и не вызовут ненужных споров.

В качестве иллюстрации вышесказанного можно сослаться на несколько терминов, обычно используемых в экономической геологии, таких как «первичный», «вторичный», «сингенетический», «эпигенетический», «супергенный», «гипогенный», «проторуда» и т. д.

Наиболее часто используемыми из этих терминов являются «первичный» и «вторичный». Почти невозможно определить их таким образом, чтобы охватить все концепции, для которых они использовались, и все же в своем контексте они были очень полезны для передачи существенных идей. Руда, образованная прямыми процессами осадконакопления, иногда называлась первичной, тогда как руда, образованная более поздним обогащением этих осадков, называлась вторичной. Руда, образованная непосредственно магматическими процессами, называлась первичной, тогда как руда, образованная обогащением такой первичной руды более поздними процессами, называлась вторичной. Однако ясно, что эти термины являются лишь относительными, применимыми к конкретной последовательности, и что они не фиксируют абсолютное положение руды в последовательности, применимой ко всем рудам. Например, руды, отложенные непосредственно как осадки или россыпи, могут быть получены в результате эрозии ранее существовавших рудных тел — в этом случае иногда бывает удобно называть осадочные руды или россыпи вторичными, а более ранние руды — первичными. Или сульфидное месторождение, возникшее в результате магматических воздействий, может претерпеть два или три последовательных обогащения, каждое последующее из которых является вторичным по отношению к предыдущему, но первичным по отношению к последующему. Несмотря на эти очевидные трудности, термины «первичный» и «вторичный» могут быть вполне понятными как указывающие на относительный порядок развития при заданном наборе условий.

Термин «сингенетический» использовался для месторождений полезных ископаемых, образованных процессами, аналогичными тем, которые сформировали вмещающие породы, и в целом одновременно с ними, а «эпигенетический» — для тех, которые были привнесены в ранее существовавшие породы. В некоторых случаях «сингенетический» может быть примерно синонимом «первичного», а «эпигенетический» — «вторичного», и все же первичная руда может быть эпигенетической. Например, сульфиды цинка в известняках долины Миссисипи (стр. 54-55) являются эпигенетическими, и все же они являются первичными по отношению к более позднему обогащению. Эти два набора терминов призваны передать несколько разные идеи и не являются взаимозаменяемыми.

Рэнсом [4] предложил, особенно для жильных и контактовых месторождений, ряд названий, который имеет значительное преимущество в определенности: гипогенные руды, образованные в целом восходящими неокисляющими растворами, возможно, горячими; супергенные руды, образованные в целом окисляющими и поверхностными растворами, изначально холодными и движущимися вниз; и проторуды, или металлизированные породы или жильные вещества, которые слишком бедны по содержанию, чтобы классифицироваться как руды, но которые были бы превращены в руды, если бы процесс обогащения был доведен достаточно далеко. В этой связи Рэнсом определяет первичную руду как необогащенный материал, который можно выгодно добывать. Учитывая общее использование терминов «первичный» и «вторичный» как выражающих последовательную связь развития руды, сомнительно, что это более точное определение вытеснит старое использование. Также можно отметить, что коммерческие условия могут потребовать, согласно этим определениям, обозначения руды как проторуды в одно время или в одном месте и как первичной руды в другое. Гипогенные руды преимущественно первичные, а супергенные руды преимущественно вторичные, но и те, и другие могут включать как первичные, так и вторичные руды.

Термины этих нескольких классификаций перекрываются и стремятся выразить разные аспекты одной и той же ситуации. Хотя в определенных применениях они почти синонимичны, в других — нет.

В этом тексте автор, безусловно, не избежал трудностей в отношении вышеупомянутых названий, да и, по правде говоря, не предпринимал никаких исключительных усилий для этого. Его главная цель — передать в несколько элементарных терминах понятную идею о центральных особенностях экономической геологии. В основном используются наиболее широко принятые термины. Почти на каждом шагу можно было бы, в интересах точности, вводить уточняющие дискуссии о названиях — но ценой нарушения непрерывности и перспективы в изложении основного предмета. Автор не хочет преуменьшать необходимость тщательной и точной номенклатуры; но он считает важным, чтобы студент сосредоточил свое внимание на центральных объективных фактах предмета и чтобы он не был введен в заблуждение иногда чрезмерно настойчивой пропагандой определенных названий или классификаций в предпочтение другим. Если факты поняты, у него обычно не будет трудностей в суждении о значимости разнообразия названий, предложенных для выражения этих фактов. Если же, с другой стороны, студент подходит к предмету с готовым набором названий и определений, выученных наизусть, он рискует воспринимать факты только под одним углом и через искаженную перспективу.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ КАК МАГМАТИЧЕСКИЕ СЕГРЕГАЦИИ В МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОДАХ

В этот класс включены месторождения, которые кристаллизуются внутри тела магматической породы, почти, если не совсем, одновременно с соседней породой. Эти месторождения образуют один из основных типов сингенетических месторождений.

Титанистые магнетиты составляют широко распространенный, но в настоящее время коммерчески недоступный класс железных руд. Кристаллы магнетита этих месторождений прорастают с другими компонентами магматической породы, обычно типа габбро, и сами месторождения по существу являются магматическими породами. Их формы по большей части неправильные, границы плохо определены, а концентрация варьируется. Хотя их магматическое происхождение ясно, существует мало согласия относительно точных условий, которые определили их сегрегацию в расплавленной породе. Часто наблюдается тенденция руд следовать определенным первичным слоистым структурам в магматической массе, факт, причина которого не очевидна.

Никелевые руды Садбери в Онтарио, Канада, основной источник никеля в мире, залегают главным образом внутри и вдоль нижней границы большой интрузивной магматической массы основного типа, называемой норитом, и локально руды выступают за пределы границы в соседние породы. Их текстуры и их совместная кристаллизация с первичными минералами магматической породы позволяют предположить, что они по существу являются частью массы норита и что они кристаллизовались во время некоторых сегрегационных процессов, которые были эффективны до того, как магма затвердела. Рядом с рудами могут находиться гранитные породы, которые, подобно рудам, по-видимому, являются сегрегациями из магмы норита. Локально как руды, так и ассоциированные гранитные породы замещают основное тело норита таким образом, что это указывает на их несколько более позднюю кристаллизацию. Однако тесная ассоциация руд с первичными минералами в магме, вместе с их отсутствием в более высоких частях норита и в посторонних породах далеко от контакта, указывают другим исследователям на то, что они не были привнесены извне блуждающими растворами, которые последовали за интрузией основной магмы, а что они были сегрегированы внутри магмы по существу на месте. Залегание этих тяжелых руд вблизи основания норита естественно предполагает, что они были сегрегированы путем оседания на дно расплавленной магмы, но этот вывод подразумевает определенные физические условия магмы, которые еще не были доказаны. Опять же, точная природа процесса и роль, которую играют в нем водные и газообразные растворы, являются предметом некоторых сомнений и споров. Разрешение этой проблемы ожидает решения более общей проблемы происхождения и кристаллизации магм.

В этом общем классе магматических месторождений можно упомянуть также алмазы, платину, хромит, корунд и другие минеральные продукты, хотя для формирования промышленных руд многих из этих веществ потребовалась дальнейшая концентрация путем выветривания и осадконакопления.

Пегматиты — это крупнокристаллические кислые дайковые породы, которые часто сопровождают крупную магматическую интрузию и которые, очевидно, кристаллизовались несколько позже основной магматической массы. Они могут представлять собой либо четко ограниченные дайки, либо более неправильные тела, которые переходят в окружающую магматическую массу. Они имеют состав, примерно сходный с ассоциированной магматической породой, но обычно иное соотношение минералов. Они, вероятно, являются результатом дифференциации материнской магмы. Пегматиты представляют особый интерес для экономического геолога из-за частоты, с которой они несут промышленные минералы, такие как драгоценные камни, слюда, полевой шпат, касситерит (оловянная руда) и другие. Они демонстрируют полный переход от даек с определенно магматическими характеристиками к жилам, состоящим в основном из кварца, в которых доказательства магматического происхождения не столь ясны. Таким образом, пегматиты обеспечивают связующее звено между рудами прямого магматического происхождения и рудами, образованными как «магматические последействия», которые обсуждаются в следующем параграфе. Аплиты — это мелкозернистые кислые магматические породы примерно того же состава, что и пегматиты, и часто показывают те же общие отношения к рудам.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ВНУТРИ И ВБЛИЗИ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД, КОТОРЫЕ СФОРМИРОВАЛИСЬ СРАЗУ ПОСЛЕ ОСТЫВАНИЯ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МАГМ ПОСРЕДСТВОМ ГОРЯЧИХ МАГМАТИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ.

Эти месторождения тесно связаны по месту и времени с магматическими породами, либо интрузивными, либо эффузивными, и обычно считаются происходящими примерно из того же источника; и все же они дают четкие доказательства того, что были отложены после того, как соседние магматические породы полностью кристаллизовались и растрескались. Таким образом, это эпигенетические месторождения. Они сами по себе не являются магматическими породами и не составляют пегматиты, но часто переходят в пегматиты и принадлежат к той же общей стадии в последовательности событий. Они включают месторождения, образованные контактовым метаморфизмом. Иногда их обозначают общим термином «магматические последействия» — термин, также применяемый в некоторых случаях к пегматитам. Некоторые геологи проводят различие между месторождениями «глубоких жил» (стр. 43) и «контактово-метаморфическими» месторождениями, но эти два типа настолько тесно связаны по месту и происхождению, что для наших целей они будут рассматриваться вместе.

Руды этого класса явно отлагаются из блуждающих растворов, которые странствуют через отверстия всех видов в магматической породе и наружу в соседние вмещающие породы. Они также замещают боковые породы; известняк особенно восприимчив. Это фаза контактового метаморфизма. Некоторые из наиболее важных металлоносных месторождений принадлежат к этому классу, включая большинство золотых, серебряных, медных, железных, свинцовых и цинковых руд западной части Соединенных Штатов и медные месторождения озера Верхнее.

В целом, руды этого класса более обильны вокруг интрузивных магматических пород, то есть вокруг магматических пород, которые остановились и остыли, не достигнув поверхности, — чем в ассоциации с эффузивными магматическими породами, которые излились на поверхность в виде лавовых потоков, — но последние отнюдь не являются незначительными, включая такие месторождения, как медные руды озера Верхнее, медные руды Кеннекотт на Аляске, некоторые из золото-серебряных месторождений Голдфилда и других лагерей Невады, и многие другие.

Существует общее сходство в последовательности событий, показанной изучением рудных тел, связанных с интрузивами. Во-первых, вторжение магмы, приводящее к контактовому метаморфизму соседних пород, иногда с заметными, а часто и без заметных эффектов сдавливания на вторгнутые породы; во-вторых, остывание, кристаллизация и растрескивание как магматической породы, так и соседней породы; в-третьих, введение рудоносных растворов в эти трещины — иногда как единый эпизод, иногда как длительный и сложный процесс, формирующий различные типы минералов на последовательных стадиях. Этот порядок может в некоторых случаях повторяться циклами, и перекрытие последовательных событий является общей чертой.

Одним из интересных фактов является то, как магматическая масса вторгалась и экстенсивно изменяла вмещающие породы в некоторых минеральных районах — в некоторых случаях путем их сдавливания и смятия, а в других без значительного нарушения их структурного залегания. Последнее проиллюстрировано в районе Бингем в Юте и районе Филипсбург в Монтане. В таких случаях так мало доказательств сдавливания вмещающих пород, что возникает вопрос, как такие большие массы интрузивов могли быть введены без большего нарушающего структурного эффекта. Это естественно ведет к рассмотрению общей проблемы способа продвижения магм через соседние породы — предмета, который все еще в значительной степени находится в области спекуляций, но который не исключается тем самым из поля споров. Факты такого рода, по-видимому, благоприятствуют позиции некоторых геологов, что магмы могут ассимилировать породы, в которые они вторгаются.

Доказательства магматического источника

Никто никогда не видел ни одного из этих месторождений в процессе формирования; поэтому вывод о том, что они возникли из горячих растворов, либо водных, либо газообразных, либо тех и других, которые были по существу «последействиями» магматической активности и происходили из того же первичного источника, что и ассоциированные магматические породы, является выводом, основанным на косвенных доказательствах того рода, который суммирован ниже:

(1) Тесная ассоциация как по месту, так и по времени с магматическими породами. Это относится не только к отдельным месторождениям, но и к определенным группам месторождений, которые имеют общие характеристики и которые составляют металлогеническую провинцию; также к группам того же геологического возраста, которые указывают на металлогеническую эпоху (стр. 308-309). Ассоциация с магматическими породами в одном месте могла бы быть совпадением, но ее частое повторение вряд ли может быть так объяснено. Часто отмечается зональное расположение минералов вокруг интрузивов. Геологические данные часто показывают, что процессы рудоотложения были завершены до следующего геологического события — как, например, в районе Тонопа в Неваде (стр. 236), где руды были сформированы в связи с определенными вулканическими потоками и были покрыты более поздними потоками, не несущими руды, без какого-либо значительного интервала эрозии между двумя событиями.

(2) Общий контраст в минералогическом и химическом составе, текстуре и минеральных ассоциациях между этими рудными минералами и минералами, которые, как известно, образуются обычными поверхностными агентами при обычных температурах. Последние несут характерные доказательства своего происхождения. Когда, следовательно, обнаруживается минеральная группа, которая показывает контрастные доказательства, ясно, что действовали какие-то другие агенты; и естественное предположение состоит в том, что растворы были горячими, а не холодными; что они пришли снизу, а не сверху.

(3) Контраст между характером и составом этих руд (и их ассоциированной жильной породы) и характером и составом боковых пород, вместе с отсутствием выщелачивания боковых пород, благоприятствует выводу, что рудные минералы являются чужеродными веществами, привнесенными из посторонних источников. Поскольку источник не очевиден сверху, а наблюдаемые там процессы не являются такими, чтобы привести к этим результатам, делается вывод, что отлагающие растворы были горячими и пришли снизу.

(4) Тот факт, что многие из рудных минералов никогда не развиваются при обычных температурах на поверхности. Для некоторых из них экспериментальная работа также указала на высокую температуру как на необходимое условие их формирования.

Кварц, который является обычным спутником руд и часто составляет основную жильную породу, служит геологическим термометром в том смысле, что он обладает точкой инверсии или температурой, выше которой он кристаллизуется в определенной форме, а ниже которой — в другой. В месторождениях этого класса часто обнаруживалось, что он кристаллизуется при более высоких температурах.

Кварц иногда показывает пузырьки, содержащие жидкость, газ и мелкие тяжелые кристаллы, вероятно, оксида железа, как в районе Клифтон-Моренси в Аризоне. Ясно, что рудоносные растворы в этих полостях до кристаллизации тяжелых минеральных включений удерживали в растворе не только гораздо большие количества минеральных веществ, чем может быть поглощено водой при обычных температурах, но также такое вещество, как оксид железа, которое совершенно нерастворимо при обычных холодных условиях.

(5) Ассоциация руд с минералами, несущими фтор и бор, со многими силикатными минералами, такими как гранат, амфиболы, пироксены, слюда (серицит) и другие, и с другими минералами, которые, как известно, являются характерными образованиями внутри или вблизи магматических масс и которые, как известно, не образуются под воздействием агентов выветривания на поверхности. Отмечаются различные характерные группировки этих ассоциированных минералов. В известняке большая часть массы может быть замещена гранатом и другими силикатами в матрице кварца. В магматической породе рудоносные растворы могли изменить боковую породу в плотную смесь кварца, серицита и хлорита. Там, где преобладает серицит, изменение называется серицитовым изменением. Там, где важен хлорит, его иногда называют хлоритовым или «пропилитическим» изменением. Хлоритовые фазы обычно находятся дальше от месторождения полезных ископаемых, чем серицитовые фазы, что указывает на менее интенсивные и, вероятно, более холодные условия отложения. Локально с рудами ассоциируются другие минералы, как, например, в районе Голдфилд в Неваде (стр. 230), где алунит замещает магматическую породу. Алунит — это сульфат калия-алюминия, который отличается от серицита тем, что сера занимает место кремния. В кварцитах свинцово-серебряных рудников района Кер-д’Ален в Айдахо (стр. 212) сидерит или карбонат железа является характерным материалом жильной породы, замещающим боковую породу.

Кварц в некоторых случаях, как отмечено выше, дает доказательства высокотемпературного происхождения и, следовательно, магматической ассоциации. Джаспероидный кварц, как хорошо проиллюстрировано в районе Тинтик в Юте (стр. 235), может показывать текстуру и кристаллизацию, предполагающие отложение из коллоидного раствора — процесс, который может происходить как при холодных, так и при горячих условиях, но который, как считается, ускоряется теплом.

Определенные минералы, такие как магнетит, ильменит, шпинель, корунд и т. д., часто встречаются как первичные сегрегации внутри массы магматической породы. Эти и другие минералы, включая минералы олова и вольфрама, монацит, турмалин, рутил и различные драгоценные камни, характерно развиты в пегматитах, которые, как известно, являются магматическими породами, кристаллизовавшимися на более поздних стадиях магматической интрузии. Когда, следовательно, такие минералы обнаруживаются в других месторождениях полезных ископаемых, магматический источник является правдоподобным выводом. Например, в медных жилах Бьютта, Монтана (стр. 201), найдены касситерит (оксид олова) и вольфрамовые минералы. Их присутствие, следовательно, добавляет еще один пункт к доказательствам источника горячих вод снизу.

(6) Случайное существование горячих источников вблизи этих месторождений полезных ископаемых. Там, где горячие источники имеют недавний возраст, они могут предполагать своим теплом, устойчивым потоком и минеральным содержанием, что они происходят из эманаций от все еще остывающих магм. В лагере Тонопа (стр. 236) холодные и горячие источники существуют бок о бок, демонстрируя такие контрасты, что предполагают, что некоторые из них обусловлены обычной циркуляцией с поверхности, а другие могут иметь глубокий источник внизу, в остывающих магматических породах. Это доказательство не является окончательным. Горячие источники в целом не показывают доказательств рудоотложения в каком-либо масштабе, приближающемся к тому, который должен был быть вовлечен в формирование этого класса рудных тел. Многое было сделано из незначительных количеств металлических минералов, найденных в нескольких горячих источниках, но минеральное содержание мало, и вывод отнюдь не уверен, что воды являются первичными водами от остывания магматических пород внизу.

В этой связи ртутные месторождения Калифорнии (стр. 259) вносят уникальную линию доказательств. В районах недавних лав сульфид ртути (киноварь) фактически отлагается из горячих источников предполагаемого магматического происхождения, воды которых несут карбонат натрия, сульфид натрия и сероводород — химическую комбинацию, известную экспериментально как растворяющую сульфид ртути. Окисление и нейтрализация этих растворов горячих источников вблизи поверхности выбрасывает сульфид ртути. В то же время серная кислота, таким образом образованная, экстенсивно выщелачивает и обесцвечивает окружающие породы. Такое обесцвечивание является обычным вокруг ртутных месторождений. Когда вспоминается, что ртутные месторождения содержат незначительные количества золота и серебра и сульфидов других металлов; что они тесно связаны с золото-серебряными месторождениями; и далее, что такие золото-, серебро- и другие сульфидные месторождения часто содержат незначительные количества ртути, — легко предположить возможность того, что эти минералы могли аналогичным образом иметь свое происхождение в горячих растворах снизу. Присутствие ртути в месторождении тогда становится наводящим на мысль о условиях горячих вод.

(7) Руды иногда встречаются в инвертированных желобах, указывающих на отложение растворами снизу, как, например, в седловидных золотых рудах Новой Шотландии и Австралии, и в некоторых медных рудах лагеря Джером в Аризоне (стр. 204). Это залегание не указывает, были ли растворы горячими или холодными, магматическими или метеорными, но в связи с другими доказательствами иногда рассматривалось как значимое для магматического источника внизу.

Возможно, ни одна из этих линий доказательств не является окончательной; но вместе они создают сильный аргумент в пользу вывода, что растворы, которые отложили руды этого класса, были горячими, пришли из глубоких источников и, вероятно, были первичными растворами, выделенными остывающими магмами.

Вывод о том, что некоторые руды происходят из магматических источников, основанный на доказательствах описанного выше рода, не означает обязательно, что руда происходит из непосредственно соседней части остывающей магмы. Фактически, доказательство является решающим, возможно, в большинстве случаев, что источник минеральных растворов был несколько ниже; что эти растворы могли возникнуть в том же плавильном котле с магмой, но что они поднялись независимо и немного позже — возможно, по тем же каналам, возможно, по другим.

Возможное влияние метеорных вод на отложение руд этого класса

Вряд ли безопасно, при существующих знаниях, применять вышеуказанный вывод ко всем месторождениям полезных ископаемых с магматическими ассоциациями, или в любом случае полностью исключать другой агент — а именно, грунтовые воды поверхностного или метеорного происхождения, которые присутствуют сейчас и могут предполагаться часто присутствовавшими в породах, в которые были введены руды. Такие воды могли быть нагреты и приведены в энергичную циркуляцию введением магматических масс, и тем самым могли получить возможность эффективно искать и сегрегировать мелко рассеянные частицы руды с широких площадей. Это было предложено как вероятность для медных руд Кеннекотт на Аляске (стр. 200) и для медных руд Эли, Невада. В лагере Голдфилд (стр. 230) руды тесно связаны с алунитом таким образом, что предполагают общее происхождение. Было найдено трудным объяснить присутствие алунита иначе, чем через агент поверхностных окисляющих вод, действующих на сероводород, идущий снизу.

В ранние дни экономической геологии был относительно больший акцент на возможной эффективности грунтовых вод в концентрировании руд этого типа. С признанием доказательств более глубокого источника, связанного с магмами, акцент быстро качнулся в другую крайность. Хотя доказательство того, что магматический процесс был важным, является надежным, трудно увидеть, как и в какой именно степени этот процесс мог быть связан с действием грунтовых вод — которые, вероятно, присутствовали в нагретом состоянии вблизи контакта. Возможно, никогда не будет возможно тесно различать эти два агента. Кажется вероятным, что на некоторых стадиях они были настолько тесно связаны, что конечный результат отложения не может быть специфически приписан ни одному, ни другому.

Зональное расположение минералов, связанных с магматическими породами

Во многих горнодобывающих районах накапливаются доказательства того, что месторождения полезных ископаемых этих магматических ассоциаций были отложены с грубым зональным расположением вокруг магматической породы. В Бингеме, Тинтике и Бьютте (стр. 204, 208, 235) медные руды в целом находятся ближе всего к магматической породе, а свинцовые, цинковые и серебряные руды — дальше. Более того, кварцевая жильная порода вблизи магматической породы, вероятно, содержит минералы, характерные для горячих растворов, в то время как дальше такие минералы, как доломит и кальцит, появляются в жильной породе, что предполагает более холодные условия. В Корнуолле (стр. 262) оловянные руды встречаются близко к интрузивам, а свинцово-серебряные руды — дальше. Переходы отнюдь не являются единообразными; рудные столбы одного класса руды могут локально резко пересекать или проходить сквозь те, что принадлежат к другому классу.

Существование зон, расположенных горизонтально или по площади вокруг интрузивов, предполагает также возможность вертикального зонального расположения по отношению к глубоким источникам растворов. Конечно, когда принимается во внимание вторичная концентрация с поверхности, описанная позже, может быть заметное зональное распределение в вертикальном направлении, но это не первичная зональность. Несколько жил и районов показывают доказательства вертикальной зональности, по-видимому, связанной с первичным отложением; по большей части, однако, в любом одном руднике или лагере пока мало доказательств первичной вертикальной зональности. С другой стороны, определенные группы минералов характерны для интенсивных условий тепла и давления, как указано грубой перекристаллизацией и высокой степенью метаморфизма пород, с которыми они ассоциированы; и другие группы имеют такие ассоциации, чтобы указывать на гораздо менее интенсивные условия температуры и давления. Глубина — это только один фактор, определяющий интенсивность условий, но она дает удобный способ указать их; поэтому месторождения полезных ископаемых, ассоциированные с магматическими породами, иногда классифицируются экономическими геологами на основе глубоких, промежуточных и мелких глубин формирования.

Существует значительное количество минералов, которые образуются во всех трех этих зонах, хотя и в разных пропорциях. Сравнительно мало таких, которые равномерно характерны для одной зоны. В целом, возможно удовлетворительно противопоставить месторождения полезных ископаемых, представляющие очень интенсивные метаморфические условия, обычно ассоциированные с формированием на большой глубине, тем, что сформированы на поверхности или вблизи нее; но есть много месторождений с промежуточными характеристиками, которые трудно удовлетворительно разместить.

Доступные месторождения глубокой зоны ассоциированы с плутоническими магматическими породами, которые были глубоко эродированы, а не с поверхностными лавами. Они характеризуются минералами золота, олова, железа, титана, цинка и меди, а иногда вольфрама и молибдена, в жильной породе из кварца, которая содержит также минералы, такие как гранат, корунд, амфибол, пироксен, турмалин, шпинель и слюда. Минералы глубокой зоны не отличаются от минералов пегматитов в их группировке и ассоциациях.

Месторождения, сформированные на малых глубинах, связаны с эффузивными породами и интрузивами вблизи поверхности. Эрозия не была глубокой. Характерны ртуть, серебро и золото (теллуриды, самородные металлы и сульфиды серебра), сурьма, свинец и цинковые минералы, вместе с алунитом, адуляром и баритом. Металлическая медь также не является редкой. Очень часто материал жильной породы в большей степени кальцит, чем кварц, тогда как кальцит не присутствует в глубокой зоне. [5]

Тенденция доказательств в последние годы благоприятствовала выводу, что основные руды, ассоциированные с магматическими породами, не развивались на очень больших глубинах. Даже в пределах нашего узкого диапазона наблюдения есть разница в пользу более мелких глубин, и самые большие глубины, которые мы можем наблюдать, в конце концов, лишь тривиальны в масштабе Земли.

Обзор месторождений полезных ископаемых штата Юта позволил сделать обобщение, что руды чаще связаны с интрузивными штоками, чем с формами, известными как лакколиты, и что внутри и вокруг интрузивных штоков руды гораздо более обильны вблизи верхней части или апекса штока, чем на глубине. В тех частях региона, где эрозия удалила все, кроме более глубоких частей штоков, рудные тела встречаются реже. Будет интересно проследить за проверкой этого обобщения в других частях мира.

Ученый постоянно стремится к поиску лежащей в основе простой истины. Подобные проблески порядка и симметрии в распределении руд вокруг магматических пород, которые дают вышеуказанные факты, побуждают воображение к созданию концепции простого типа или модели распределения руд вокруг интрузий. По этой причине мы не должны упускать из виду тот факт, что в нынешнем состоянии знаний типичным и очевидным случаем является неравномерное и гетерогенное распределение, и что существуют многочисленные вариации и противоречия даже для самых простых обобщений, которые могут быть сделаны. Наблюдателя неоднократно поражает причудливое распределение руд вокруг магматических масс по сравнению с их регулярностью расположения в ходе осадочных процессов, которые будут обсуждаться позже. До сих пор не объяснено, как интрузия, подобная граниту Бьютта, может создавать так много различных типов руд в разных местах вдоль своей периферии или внутри своей массы, и при этом, по-видимому, в одних и тех же общих условиях и временном диапазоне. Трудно также разглядеть законы, согласно которым последовательные миграции магмы из того, что кажется единым глубоко залегающим источником или «плавильным котлом», могут переносить столь контрастные минеральные растворы. Далеко под поверхностью, вне пределов нашего наблюдения, очевидно, существует удивительная лаборатория для соединения и очистки руд, но о ее точном местоположении и природе ее процессов мы можем только догадываться.

Другие особенности распределения минералов, связанных с магматическими породами, указываются их группировкой в металлогенические провинции и эпохи (см. стр. 308-309).

Связь контактного метаморфизма с рудными телами вышеуказанного класса.

Отложение руд магматического происхождения во вмещающих породах, в которые внедряются магматические породы, является фазой контактного метаморфизма. Обычно там, где происходит это отложение, наблюдаются дальнейшие обширные замещения и изменения вмещающих пород, приводящие к образованию больших масс кварца, граната, пироксена, амфибола и других силикатов, а в некоторых случаях кальцита, доломита, сидерита, барита, алунита и других минералов. В широком смысле отложение руд в контактах магматических пород при контактном метаморфизме является лишь эпизодом в гораздо более широко распространенных и обширных изменениях такого рода. Именно поэтому тема контактного метаморфизма представляет интерес для экономистов-геологов. Образовавшиеся здесь минералы, которые не являются рудными, проливают много света на природу рудоносных растворов, условия температуры и давления, а также на процессы, которые локально и попутно развивают рудные тела. Однако эта тема является сложной, и ее полное обсуждение относится к трактатам по метаморфизму. Мы можем отметить лишь несколько наиболее важных особенностей.

На протяжении многих сотен ярдов породы, прилегающие к интрузиям, могут быть метаморфизованы почти до неузнаваемости. Это особенно верно для известняка, который может быть полностью превращен в сплошные массы кварца и силикатов. Сланцы и песчаники обычно подвергаются менее существенному воздействию. Сланцы становятся плотными, высококристаллическими породами типа «роговика» с порфировыми выделениями силикатных минералов. Пески и песчаники становятся высококристаллическими кварцитами, испещренными порфировыми выделениями силикатов. Иногда даже эти породы могут быть в значительной степени замещены другими минералами, как в районе Кер-д’Ален, где кварциты, прилегающие к рудным жилам, могут быть полностью замещены карбонатом железа.

Вопрос, представляющий особый интерес для экономистов-геологов, — это источник материалов для новых минералов в этих обширно измененных зонах. В некоторых случаях известно, что минералы являются результатом перекристаллизации материалов, уже присутствующих в породе, после удаления определенных веществ, таких как углекислый газ и известь, в условиях давления и температуры контактных зон. В таких случаях очевидно произошло значительное уменьшение объема для заполнения пустот, созданных удалением веществ. В большинстве случаев новые вещества или минералы явно привнесены из магматического источника, замещая вмещающую породу объем в объем настолько точно, что исходные текстуры и структуры, такие как слоистость, не разрушаются. Во многих случаях результат явно обусловлен сочетанием перекристаллизации материалов, уже присутствующих, и привнесения минералов магматическими растворами извне. Настолько очевидны свидетельства привнесения материалов извне, что в некоторых кругах возникла тенденция не замечать обширную перекристаллизацию веществ, уже присутствующих; и различный акцент, придаваемый этим двум процессам разными наблюдателями, привел к некоторым разногласиям.

ВТОРИЧНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ВМЕСТО ВЫШЕУКАЗАННЫХ КЛАССОВ МИНЕРАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОСРЕДСТВОМ ПОВЕРХНОСТНЫХ РАСТВОРОВ

Минеральные месторождения прямого магматического расслоения редко подвергаются сильному воздействию поверхностных изменений, возможно, из-за их крупнокристаллической структуры и смешения с устойчивыми кристаллическими породами. Минеральные месторождения типа «магматического последействия» могут быть глубоко изменены под воздействием поверхностных факторов. Более растворимые компоненты выносятся, оставляя менее растворимые. Оставшиеся части, вероятно, превращаются в оксиды, карбонаты и гидраты в результате реакции с кислородом, углекислым газом и водой, которые всегда присутствуют на поверхности и на малых глубинах. Эти процессы наиболее эффективны на поверхности и до уровня постоянных грунтовых вод, хотя локально они могут распространяться глубже. Эта измененная верхняя часть рудных тел обычно называется зоной окисления. Она может представлять собой либо обогащение, либо обеднение рудных ценностей, в зависимости от того, растворяются ли рудные минералы менее или более быстро, чем сопутствующие минералы и породы; все они удаляются в той или иной степени. В некоторых месторождениях есть свидетельства того, что цинк и медь были вынесены из верхней зоны в большом количестве; но они оказались связаны с известняком, который растворялся еще быстрее, в результате чего произошло остаточное накопление ценностей меди и цинка. Марганец, железо и кварц обычно более устойчивы, чем другие минералы, и имеют тенденцию концентрироваться выше. То же самое в некоторой степени относится к золоту и серебру. Обилие оксида железа, оставшегося таким образом, объясняет название «железная шляпа» или «госсан», так часто применяемое к верхней части зоны окисления. Нередко, особенно в медных рудах, верхняя часть зоны окисления почти или полностью лишена ценностей и называется «кэппинг» (пустая порода).

Глубина или мощность зоны окисления зависит от топографии, глубины уровня грунтовых вод, климатических условий и скорости эрозии. Удачное сочетание условий может привести к образованию глубокой зоны окисления со значительными накоплениями ценностей. В других случаях эрозия может следовать за окислением настолько быстро, что препятствует росту мощной зоны окисления.

Из изучения многих рудных месторождений ясно, что процесс окисления протекал неравномерно до настоящего времени, а зависел от удачного сочетания факторов, которое не часто повторялось в течение геологического времени. В качестве иллюстрации этого, основное окисление медных руд Бисби в Аризоне (стр. 204) произошло до третичного периода, по отношению к месту, которое с тех пор было покрыто более поздними отложениями. Условия в медных лагерях Рэй, Майами и Джером в Аризоне (стр. 203-205) также указывают на максимальное окисление в ранний период. Месторождения железной руды озера Верхнего (стр. 167-170) были в основном сконцентрированы до кембрийского периода, во время выравнивания гористой местности в условиях аридного или полуаридного климата. Зона окисления этих месторождений не имеет тесной связи с современной топографией или современным уровнем грунтовых вод. В медных месторождениях Кеннекотт (Аляска) всякое окисление прекратилось со времени ледникового периода из-за замерзания водных растворов. Считается, что в Бьютте и Бингеме основная концентрация руд произошла в более раннем физиографическом цикле, чем нынешний. Циклический характер формирования зон окисления признан сравнительно недавно, и в сравнительно ближайшем будущем, несомненно, будет выяснено гораздо больше. Его практическое значение для разведки очевидно (см. стр. 325).

Следует четко осознавать, что процессы окисления не ограничиваются зоной выше уровня грунтовых вод. Локально окисляющие растворы могут проникать и эффективно работать на гораздо больших глубинах, особенно там, где породы, проходимые на более высоких отметках, имеют такой состав или находятся в такой стадии изменения, что не поглощают большую часть кислорода. Следовательно, наличие оксидных руд ниже уровня грунтовых вод не обязательно является доказательством того, что уровень грунтовых вод поднялся с момента их образования. С другой стороны, факты наблюдений действительно указывают в целом на заметную разницу в циркуляции и химическом воздействии между водами выше и ниже этого горизонта и показывают, что окисление преимущественно осуществляется выше, а не ниже этой опорной поверхности.

Во время формирования зоны окисления эрозия полностью удаляет часть рудных материалов из района, как механически, так и в растворе. Однако известно, что часть материала в растворе проникает вниз и переотлагается в частях рудного тела ниже зоны окисления — то есть обычно ниже уровня грунтовых вод. Свидетельства этого процесса являются решающими в отношении нескольких минералов. Известно, что медь переходит в раствор в виде сульфата меди на поверхности и переотлагается в виде халькозина там, где эти сульфатные растворы вступают в контакт с халькопиритом или пиритом ниже. Этот процесс был не только воспроизведен в лаборатории, но и обычное покрытие халькозина вокруг зерен пирита и халькопирита ниже уровня воды указывает на то, что этот процесс действительно эффективен. Сульфиды цинка, свинца, серебра и других металлов аналогичным образом концентрируются в разной степени. Зона отложения вторичных сульфидов, образованная таким образом, называется зоной вторичного сульфидного обогащения. Руды, состоящие в основном из вторичных сульфидов, также называются супергенными рудами (стр. 33). В некоторых месторождениях, как, например, в медных месторождениях Рэя и Майами, ниже зоны вторичных сульфидов обнаруживается бедная сульфидная зона, которая, очевидно, имеет первичную природу. Минерализованный материал этой зоны, если он слишком беден для добычи, называют проторудой.

С открытием несомненных доказательств вторичного сульфидного обогащения возникла естественная тенденция преувеличивать его важность как причины образования ценностей. Продолжающееся изучение сульфидных месторождений, хотя и не опровергая его существование и локальную важность, в некоторых районах ясно показало, что этот процесс имеет свои ограничения как фактор концентрации руд и что небезопасно предполагать его эффективность во всех лагерях или при всех условиях. В Бьютте, например, вторичный халькозин четко распознается. Естественный вывод заключался в том, что по мере углубления жил доля халькозина будет быстро уменьшаться и будет встречена более бедная первичная зона халькопирита, энаргита и других первичных минералов. Однако огромное обилие халькозина в сплошных массах, которые сейчас доказаны на глубине 3500 футов, далеко за пределами вероятного диапазона вод с поверхности в любой геологический период, по-видимому, указывает на то, что большая часть халькозина является первичной. Нынешняя тенденция в Бьютте состоит в том, чтобы считать вторичным халькозином только определенные сажистые фазы, встречающиеся на верхних уровнях. Сплошные массы халькозина на медных рудниках Кеннекотт вряд ли можно объяснить результатом вторичного сульфидного обогащения. Следов других первичных минералов нет, и халькозин здесь считается, вероятно, первичным.

Возможное преувеличение процесса вторичного обогащения, упомянутого выше, имело своим логическим следствием тенденцию к переоценке устойчивости первичных руд на глубине. Само использование терминов «вторичный» и «первичный» предполагает антитезу между поверхностными и глубинными рудами. Прогресс в исследованиях, как указано на предыдущих страницах, по-видимому, указывает на то, что первичные руды не являются равномерно глубокими и что во многих случаях они отчетливо ограничены определенным набором формаций или условий сравнительно близко к поверхности.

В целом процессы окисления и вторичного сульфидного обогащения изучались в основном качественными методами с помощью микроскопа и путем рассмотрения возможных химических процессов. Эти методы раскрыли природу, но не количественный диапазон и взаимосвязи различных процессов. Многое еще предстоит сделать в плане количественного анализа руд в больших масштабах на разных глубинах в качестве проверки выводов, сделанных другими методами. Можно знать, например, что минерал растворим и фактически удаляется из зоны окисления и переотлагается ниже. Естественный вывод, следовательно, заключается в том, что минерал будет обеднен выше и обогащен ниже. Во многих случаях его фактическое распределение оказывается обратным, что указывает на то, что этот процесс был лишь одним из факторов в конечном результате, а более быстрое растворение и отложение других материалов — другим фактором. Если бы кто-то подошел к изучению концентрации железных руд с твердой идеей нерастворимости кварца с химической точки зрения и сделал бы соответствующие выводы, он не смог бы представить истинную картину ситуации. Хотя кварц нерастворим по сравнению с большинством минералов, он, тем не менее, более растворим, чем оксид железа, и поэтому конечным результатом концентрации на поверхности является накопление железа, а не кремнезема. Описания процессов обогащения, опубликованные во многих отчетах, часто вводят в заблуждение в этом отношении. Они могут быть верны в указании фактического существования процесса, но могут привести читателя к предположениям о конечных результатах, которые являются неверными.

ОСТАТОЧНЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, ОБРАЗОВАННЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД НА МЕСТЕ

Магматические породы, не содержащие минеральных месторождений, при выветривании могут превратиться в минеральные месторождения. Латеритные железные руды, такие как на Кубе (стр. 172), многие месторождения бокситов, многие остаточные глины и некоторые месторождения хромитов и никеля являются яркими представителями этого класса. Химические и минералогические изменения, связанные с формированием этих месторождений, довольно хорошо изучены. Определенные компоненты исходной породы выщелачиваются и уносятся, оставляя другие компоненты, такие как оксиды и гидраты, в достаточно большом процентном содержании в массе, чтобы быть коммерчески доступными. Накопление крупных месторождений зависит от наличия климатических и эрозионных условий, которые определяют, что остаточное месторождение останется на месте, а не будет унесено эрозией по мере его образования. В оледенелых частях мира месторождения такого рода обычно были удалены и рассеяны в ледниковых отложениях.

Когда минералы этих месторождений подвергаются эрозии, транспортировке и переотложению в концентрированной форме, они попадают в класс россыпных или осадочных месторождений, описанных под следующим заголовком. Конечно, существует много промежуточных стадий, когда остаточное месторождение перемещается лишь локально и когда различие между этим классом месторождений и следующим описанным является произвольным.

МИНЕРАЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, ОБРАЗОВАННЫЕ НЕПОСРЕДСТВЕННО В ВИДЕ РОССЫПЕЙ И ОСАДКОВ

Минеральные месторождения этого класса представляют большую ценность, включая соль, гипс, поташ, серу, фосфаты, нитраты и важные доли руд железа, марганца, золота, олова, вольфрама, платины и драгоценных камней; а также многие распространенные породы, имеющие коммерческое значение. Минералы этих месторождений происходят в результате выветривания и эрозии земных поверхностей, как магматических, так и осадочных. Они отлагаются как на воздухе, так и под водой, как механически, так и химически (частично с помощью организмов). Эти месторождения образуют основной тип сингенетических месторождений (стр. 32); термин «седигенетические месторождения» также применялся к ним.

Механически отложенные минералы

Механическая эрозия ранее существовавших минеральных месторождений или пород и их транспортировка, сортировка и отложение ответственны за россыпи золота, олова, вольфрама, платины и различных драгоценных камней, а также за некоторые железные пески и конгломераты. Пески, песчаники, сланцы и некоторые глины и бокситы также относятся к этой группе. Эти месторождения могут образовываться на воздухе или под водой, а также в различных климатических и топографических условиях. В процессе формирования минералы различной плотности более или менее сортируются и имеют тенденцию к сегрегации в слои. Этот процесс не отличается от искусственного процесса механического обогащения, где руды дробятся, встряхиваются и обрабатываются проточной водой. Процесс наиболее эффективен для минералов, которые устойчивы к истиранию и растворению и имеют такую плотность, которая отличает их от других минералов материнской породы.

Происхождение месторождений такого рода довольно очевидно, если они имеют недавний возраст и не были впоследствии изменены или погребены. Значительный объем экспериментальной работы ясно выявил основные элементы этих процессов. Физиографические и климатические условия играют важную роль и не могут быть безопасно проигнорированы никем, кто изучает такие месторождения.

Обширные медные месторождения существуют в виде осадков (стр. 205-206). Неясно, в какой степени они отложены механически, а в какой — химически. По большей части концентрация меди таким образом была недостаточной для получения месторождений большой коммерческой ценности; минерал слишком сильно рассеян. Относительно небольшие количества добываются в сланцах Мансфилда в Германии и сланцах и песчаниках Нонсач в районе озера Верхнего.

Относительно Клинтонских и подобных железных руд Соединенных Штатов и Ньюфаундленда, докембрийских железных руд Бразилии и юрских железных руд Англии и Западной Европы (стр. 166-167) сейчас принято считать, что они являются прямыми осадочными месторождениями, в которых механические факторы сортировки и отложения сыграли значительную роль. Насколько химические и бактериальные факторы также были эффективны, неясно. Климатические, топографические и другие физиографические и осадочные условия, которые вызывают отложение этой большой группы руд, представляют собой одну из великих нерешенных проблем экономической геологии. Изучение современных условий отложения дает мало ключей к пониманию того особого сочетания условий, которое было необходимо для достижения столь замечательных результатов в прошлом.

В целом, минералы этой механически отложенной группы не сильно подвержены позднему поверхностному изменению и концентрации, потому что, уже подвергшись выветриванию, они находятся в состоянии, устойчивом к таким влияниям.

Химически и органически отложенные минералы

Продукты поверхностного выветривания и эрозии частично уносятся в химическом растворе и переотлагаются в виде осадков. Осадки, образованные таким образом, включают известняк и доломит, сидерит, соль, гипс, поташ, серу, фосфаты, нитраты и другие минералы. Осаждение может быть вызвано химическими реакциями, органической секрецией или испарением растворов. Процессы качественно изучены, и обычно возможно с разумной точностью установить условия глубины воды, связь с береговой линией, климат, характер эрозии и другие подобные факторы; однако огромный масштаб некоторых из этих месторождений и их беспорядочное ареальное и стратиграфическое распределение представляют нерешенные проблемы относительно точных комбинаций факторов, которые сделали такие результаты возможными.

Химически и органически отложенные минералы этого класса обычно восприимчивы к дальнейшему изменению под воздействием поверхностного выветривания, и некоторые из них, например фосфаты и сидериты, таким образом вторично концентрируются. Эти процессы обсуждаются под следующим заголовком.

В целом, великая нерешенная проблема происхождения всей группы минеральных месторождений в россыпях и осадках относится к масштабу результатов. Наблюдение за современными процессами и условиями отложения этих минералов дает удовлетворительные доказательства их природы, но не дает нам ясного представления о точных комбинациях факторов и условий, необходимых для получения таких огромных результатов, которые представлены минеральными месторождениями. Например, растворение железа на земной поверхности и переотложение в болотах и лагунах (как фактически наблюдается сегодня) показывают, как могут образовываться некоторые осадки железной руды; но эти процессы совершенно неадекватны для объяснения отложения железных руд в мощных массах на обширных площадях без примеси других осадков — как представлено Клинтонскими железными рудами Северной Америки, юрскими рудами Европы и Англии и древними железными рудами Бразилии. Палеозойские моря в северных и восточных Соединенных Штатах наступали на сухопутные области на севере и востоке и отлагали обычные осадки, такие как песчаник, сланец и известняк. Внезапно, насколько известно, не вскрывая никаких новых источников питания на древних сухопутных областях и без каких-либо еще установленных изменений в топографических или климатических условиях, они отложили огромные массы железной руды. В этой ситуации явно есть какой-то циклический фактор, который мы еще не понимаем.

Различные месторождения соли, гипса, поташа, серы и других минералов, как известно, являются результатом испарения, и отложение каждого из этих минералов, как известно, связано со степенью испарения, а также с температурой, давлением и такими факторами, как массовое действие и кристаллизация двойных солей. Природа процессов довольно хорошо изучена; но опять же, наблюдение за современным протеканием этих процессов не дает нам много ключей к огромным накоплениям в определенные времена и места в прошлом. Трудно сказать, какие именно условия климата в сочетании с конкретными физиографическими факторами могли сохранить однородность условий в течение длительных периодов, необходимых для объяснения некоторых из чрезвычайно мощных соляных месторождений. Опять же, какой-то циклический фактор в ситуации остается невыясненным.

ОСАДОЧНЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, КОТОРЫЕ ПОТРЕБОВАЛИ ДАЛЬНЕЙШЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ, ЧТОБЫ СТАТЬ КОММЕРЧЕСКИ ДОСТУПНЫМИ

Условия для прямого отложения осадочных минеральных месторождений вышеуказанного класса также ответственны за отложение минералов в более рассеянной или вкрапленной форме, требующей дальнейшей концентрации через поверхностные факторы, чтобы сделать их коммерчески доступными. Некоторые из этих месторождений обсуждаются ниже.

Свинцовые и цинковые руды долины Миссисипи, Вирджинии, Теннесси, Силезии, Бельгии и Германии (стр. 211-212, 216-219) находятся в осадочных породах, далеко удаленных от магматических источников. Свинец и цинк были отложены в более или менее рассеянной форме с вмещающими осадками. Предполагается, что отложение было изначально химическим и благоприятствовалось присутствием органического материала, который является довольно обычным спутником осадков. Предполагается далее, что эти органические участники были изначально локализованы во время седиментации в так называемых эстуарных каналах и береговых бухтах. При последующем воздействии выветривания свинцовые и цинковые минералы растворялись и переотлагались в более концентрированной форме в трещинах и в качестве замещений известняка.

Согласие относительно происхождения этих месторождений, насколько оно существует, не выходит за рамки этих широких обобщений. Существуют разногласия относительно того, были ли первоначальными источниками рудных минералов осадки непосредственно выше, из которых минеральные растворы были перенесены вниз во время выветривания и эрозии, или же первоначальные минералы находились ниже и были перенесены вверх артезианской циркуляцией, или же они были расположены латерально и были доставлены в их нынешнее положение движением вдоль пластов, или же имело место какое-то сочетание этих процессов. По мнению автора, собранные к настоящему времени доказательства в целом подтверждают вывод о прямой нисходящей концентрации из вышележащих источников, которые были удалены эрозией, хотя этот вывод не объясняет, почему некоторые сульфидные месторождения дают так мало свидетельств значительного нисходящего переноса из их нынешнего положения. Этот вопрос далее обсуждается на страницах 216-219. Выбор различных альтернатив имеет некоторое практическое значение для разведки.

Поскольку эти руды были приведены приблизительно в их нынешнее положение, они претерпели значительное окисление вблизи поверхности и вторичное сульфидное обогащение ниже. Химические и минералогические изменения довольно хорошо изучены, но количественный диапазон этих изменений и их относительная важность в определении конечного результата далеки от понимания. Несомненные доказательства вторичного сульфидного обогащения привели в некоторых кругах к предположению об эффективности в создании ценностей, что, по-видимому, не подтверждается количественными тестами.

Группа минеральных месторождений в песчаниках в Юте рассматривается как результат химической концентрации материала, изначально рассеянного в породе. Они включают месторождения серебра, меди, марганца, урана и радия. Месторождения Силвер-Риф, включая серебро, медь, уран и ванадий, являются коммерчески наиболее важными из этого типа. Рудные минералы обычно связаны с обугленным материалом, представляющим остатки растений, и замещают известковый и цементирующий материал породы, а также некоторые зерна кварца. Месторождения рассматриваются как образованные циркулирующими водами, которые собирали минералы, рассеянные в осадочных породах, и отлагали их при контакте с углеродистым веществом, более ранними сульфидами или другими осаждающими агентами. Считается, что циркуляция в некоторых местах имела артезианский характер и в значительной степени контролировалась структурными особенностями. Месторождения Силвер-Риф находятся вблизи гребня заметной антиклинали. Большинство минералов были позже изменены поверхностными растворами.

Другая большая группа руд, которую следует рассмотреть под этим заголовком, — это железные руды озера Верхнего, которые изначально были отложены как осадки, называемые джасперами или железистыми формациями, с слишком низким процентом железа, чтобы быть полезными, и которые потребовали вторичной концентрации поверхностными факторами, чтобы сделать их ценными. Процесс концентрации был простым. Железные минералы были окислены на месте, а нежелезистые минералы были выщелочены, оставив железные руды. Этот процесс контрастирует с концентрацией, описанной выше, тем, что мало свидетельств сбора железных минералов из рассеянных источников. Железные руды озера Верхнего — это по существу остаточные концентрации на месте. Выдающиеся проблемы вторичной концентрации относятся к структурным особенностям, которые определили каналы, по которым работали окисляющие и выщелачивающие воды, и к топографическим и климатическим условиям, которые существовали в то время, когда выполнялась эта работа. Как и во многих других классах руд, сначала предполагалось, что эти процессы связаны с современной поверхностью эрозии; но теперь известно, что концентрация произошла давно в условиях, сильно отличающихся от тех, что существуют сейчас. Эти месторождения вносят вклад в быстро накапливающиеся доказательства циклического характера концентрации руд.

Наши наименее удовлетворительные знания о рудах озера Верхнего относятся к специфическим условиям, которые определили начальную стадию седиментации так называемой железистой формации. Как и в случае с Клинтонскими железными рудами, современная седиментация не дает адекватного ключа. Исследователи этой проблемы вернулись к ассоциации железистой формации с современными ей вулканическими породами, как дающей возможное объяснение широкого отклонения от обычных условий седиментации, засвидетельствованного этими формациями.

Угольные месторождения являются прямыми результатами седиментации органического материала. Они в основном представляют собой накопления растительного вещества на месте. Однако, чтобы сделать их доступными для использования, они проходят длительный период конденсации и дистилляции. Условия первичного отложения могут быть выведены из современных болот и топей; но, как и в случае с осадками, описанными под предыдущим заголовком, мы иногда затрудняемся объяснить масштаб процесса и особенно объяснить поддержание надлежащих поверхностных условий роста растений и накопления в течение длительных периодов, в течение которых, как считается, происходило опускание сухопутных областей и наступление морей. Процессы вторичной концентрации также изучены качественно, но многое еще предстоит узнать о влиянии давления и тепла, эффекте непроницаемых покрывающих пород и других факторах.

Различные горючие сланцы и асфальтовые месторождения являются по существу исходными осадками, которые впоследствии подверглись более или менее сильному разложению и дистилляции. Миграция дистиллятов в подходящие подземные резервуары ответственна за накопление нефтяных и газовых месторождений.

Нефть и газ — это дистилляты из этих горючих сланцев и асфальтовых месторождений, а также из других органических осадков, таких как углеродистые известняки. Дистилляты мигрировали в свои нынешние положения под давлением грунтовых вод. Стратиграфические горизонты, благоприятные для их накопления, общепризнаны. Геолог занимается идентификацией этих горизонтов и выяснением того, где они существуют под землей. Он далее занимается анализом различных структурных условий, которые дадут ключ к существованию локальных резервуаров, в которых могла накопиться нефть или газ. Настолько капризны миграции нефти, что самое интенсивное изучение этих условий все еще оставляет огромные нераскрытые возможности.

АНАМОРФИЗМ МИНЕРАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Минеральные месторождения, образованные любым из способов, указанных выше, могут претерпевать повторяющиеся превращения, как на поверхности, так и глубоко под поверхностью, с последующими изменениями характера. Они могут быть сцементированы или замещены путем привнесения минеральных растворов извне. Они могут быть деформированы под воздействием огромных давлений земных недр, подвергаясь тому, что называется динамическим метаморфизмом (стр. 25-27), который имеет тенденцию искажать их и придавать им сланцеватые и кристаллические характеристики. Они могут быть прорваны магматическими породами, вызывающими значительные химические, минералогические и структурные изменения. Все эти изменения могут происходить вблизи поверхности, но в целом они более обильны и имеют более выраженные эффекты глубоко под поверхностью.

В целом все эти изменения глубокой зоны имеют тенденцию делать породы более кристаллическими и плотными, а минералы — более сложными. Полости закрываются. Процесс в основном является интегрирующим и конструктивным, который был назван анаморфизмом, чтобы противопоставить его дезинтегрирующим и разрушительным процессам вблизи поверхности, которые были названы катаморфизмом (см. также стр. 27-28). В процессе анаморфизма мало что есть в плане сортировки и сегрегации, что имело бы тенденцию обогащать и концентрировать металлические рудные тела. Напротив, процесс имеет тенденцию запирать ценные минералы в устойчивые комбинации с другими веществами, делая их более трудными для извлечения при добыче. Более поздние магматические интрузии или обычные грунтовые воды могут привносить минералы, которые локально обогащают руды в анаморфных условиях, но это относительно незначительные эффекты. Иллюстрация общего эффекта дается сравнением кубинских железных руд, которые являются мягкими и могут быть легко извлечены, с железными рудами Кле-Элум в Вашингтоне, которые, по-видимому, имеют такое же происхождение, но которые впоследствии были погребены другими породами и стали твердыми и кристаллическими. В первом случае руды могут добываться легко и дешево с помощью паровых экскаваторов на поверхности. Во втором требуются подземные методы добычи, которые стоят слишком дорого для извлеченного сорта руды.

С другой стороны, тот же общий вид анаморфных процессов при применении к углю приводит к концентрации и улучшению сорта. То же самое верно до определенного момента в концентрации нефти; но там, где процесс заходит слишком далеко, нефть может быть потеряна (стр. 140-141).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Минеральные месторождения формируются и модифицируются практически всеми известными геологическими процессами, но в широком смысле основные ценности производятся тремя основными способами:

(1) Как последействие магматической интрузии, посредством водных и газообразных растворов, выделяемых из остывающей магмы.

(2) Посредством процессов сортировки при седиментации — тех же процессов, которые формируют песчаник, сланец и известняк. Органические факторы являются важными элементами в этих процессах.

(3) Посредством выветривания поверхности породы на месте, которое может развивать ценности либо путем растворения ценных минералов и их переотложения в концентрированной форме, либо путем растворения неценных минералов и оставления ценных минералов концентрированными на месте. Последний процесс является гораздо более важным.

Подавляющее преобладание ценностей минеральных месторождений в целом обнаруживается во втором из названных классов.

При всех этих условиях оказывается, что максимальные результаты достигаются на поверхности и вблизи нее. В масштабе земли даже так называемые глубокие жилы можно рассматривать как отложения из растворов, достигающих более открытых и прохладных внешних частей земли. Однако ценные минеральные месторождения обнаруживаются в самых глубоких породах, которые были обнажены эрозией, и вопрос о том, что было бы обнаружено на еще больших глубинах, ближе к центру земли, является предметом чистой спекуляции.

В конечном счете все минералы происходят из магматических источников внутри земли. Прямые вклады из этих источников лишь в малой части имеют достаточную концентрацию, чтобы представлять ценность; по большей части они нуждаются в сортировке и сегрегации в поверхностных условиях.

Мы можем только строить догадки о причинах появления ценных минералов в одних магматических породах и не в других. Многие граниты внедряются во внешнюю оболочку земли, но лишь немногие несут «минералы»; также из серии интрузий в одной и той же местности только одна может нести ценные минералы. Ясно, что каким-то образом эти минералы первично сегрегированы внутри земли. Причины этой сегрегации настолько связаны с проблемой происхождения земли в целом, что никакого адекватного объяснения пока не может быть предложено. Наше индуктивное рассуждение из известных фактов пока ограничено сегрегацией внутри данной массы магмы, и даже здесь условия лишь смутно воспринимаются. Обсуждение этих конечных проблем выходит за рамки этой книги.

СНОСКИ:

[4] Рэнсом, Фредерик Лесли, Медные месторождения близ Супериора, Аризона: Бюл. 540, Геол. служба США, 1914, стр. 152-153; Медные месторождения Рэя и Майами, Аризона: Проф. доклад 115, Геол. служба США, 1919, стр. 156; Дискуссия: Econ. Geol., том 8, 1913, стр. 721.

[5] Для более специфических определений вертикальных зон рудоотложения в ассоциации с магматическими породами см. Спурр, Дж. Э., Теория рудоотложения: Econ. Geol., том 7, 1912, стр. 489-490; Линдгрен, В., Минеральные месторождения, McGraw-Hill Book Co., 2-е изд., 1919, Главы XXIV-XXVI; и Эммонс, В. Х., Принципы экономической геологии, McGraw-Hill Book Co., 1918, Главы VI-VIII.

Отличное обсуждение случая вертикального и ареального зонирования минералов содержится в «Рудные месторождения батолита Боулдер в Монтане», Пол Биллингсли и Дж. А. Граймс, Бюл. Амер. ин-та горн. инж., том 58, 1918, стр. 284-368.

[6] Батлер, Б. С., Лафлин, Г. Ф., Хейкс, В. К. и др., Рудные месторождения Юты: Проф. доклад 111, Геол. служба США, 1920, стр. 201.

[7] Лейт, Ч. К., и Мид, В. Дж., Метаморфическая геология, Ч. 2, Henry Holt and Company, Нью-Йорк, 1915.

[8] Батлер, Б. С., Лафлин, Г. Ф., Хейкс, В. К. и др., Рудные месторождения Юты: Проф. доклад 111, Геол. служба США, 1920, стр. 152-158.

[9] Ван Хайз, Ч. Р., и Лейт, Ч. К., Геология региона озера Верхнего. Мон. 52, Геол. служба США, 1911, стр. 506-518; и приведенные там ссылки.

ГЛАВА IV

МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ — НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ СООБРАЖЕНИЯ

Of the 1,500 known mineral species, perhaps 200 figure in commerce as mineral resources.

Для минеральных веществ, используемых в коммерческих целях, термин «минерал» используется в этой главе в широком значении, чтобы охватить любые или все материалы, из которых извлекаются необходимые элементы, — будь то эти материалы отдельные минералы или группы минералов; будь то породы или руды; будь то жидкости или твердые тела.

Следующие цифры являются обобщениями, основанными на имеющейся разрозненной информации. Цель состоит в том, чтобы указать общую перспективу, а не детали, которые были бы необходимы для точного утверждения.

МИРОВАЯ ГОДОВАЯ ДОБЫЧА МИНЕРАЛОВ В КОРОТКИХ ТОННАХ

За исключением воды, но включая нефть, мировая годовая добыча минеральных ресурсов составляет два миллиарда тонн. Эта цифра относится к сырому минералу, как он выходит из земли, а не к минералу в его концентрированной форме.

Из этой общей добычи уголь составляет почти 70 процентов, камень и глина 10 процентов, железная руда около 9 процентов, нефть 4 процента, медная руда 3 процента, а все остальные минералы составляют менее 6 процентов.

Если распределить эту годовую добычу на поверхности в виде равномерной массы с расчетной средней плотностью, основанной на относительных пропорциях сырых минералов, она покрыла бы квадратную милю на глубину 2300 футов.

Из общего годового производства 85 процентов приходится на страны, граничащие с бассейном Северной Атлантики; 75 процентов приходится на Соединенные Штаты, Англию и Германию; Соединенные Штаты имеют 39 процентов от общего объема, Англия 18 процентов и Германия 18 процентов. По континентам Европа составляет почти 51 процент, Северная Америка почти 42 процента, Азия почти 4 процента, а остальные континенты почти 4 процента. Добыча минералов в Соединенных Штатах в последние годы составляла около 900 000 000 тонн.

Согласно переписи населения Соединенных Штатов 1920 года, почти половина всех предприятий или бизнесов, занимающихся карьерными или горными работами в этой стране, работают в сфере нефти и газа.

Из сырых материалов, извлеченных из земли, возможно, 10 процентов, включая золото, серебро, медь, свинец, цинк, никель и другие руды, концентрируются в основном на руднике, в результате чего эта часть тоннажа по большей части не выходит за пределы рудника. Около 90 процентов общего производства, следовательно, в значительной степени фигурирует в транспортировке минеральных ресурсов.

По оценкам, примерно две трети годового мирового производства используется или переплавляется внутри стран происхождения, а оставшаяся одна треть экспортируется. Из минералов, перемещаемых на международном уровне, уголь и железо составляют 90 процентов тоннажа.

Мощность металлургической переработки в мире в пересчете на годовое производство сырого металла оценивается почти в 100 000 000 коротких тонн. Из этого количества около 80 процентов находится в Соединенных Штатах, Англии и Германии. Только Соединенные Штаты имеют более половины от общего объема. Из мощностей по нефтепереработке Соединенные Штаты контролируют почти 70 процентов.

Одной из значимых особенностей ситуации, суммированной выше, является концентрация производства и переработки в сравнительно немногих местах в мире. Это утверждение с еще большей силой относится к отдельным минеральным товарам.

Воду можно рассматривать как минеральный ресурс в той мере, в какой она используется как товар для питья, мытья, энергии, ирригации и других промышленных нужд. Для целей навигации и дренажа, или как препятствие при раскопках, она, вероятно, не была бы так классифицирована. Хотя нелегко определить границы использования воды как минерального ресурса, ясно, что даже при узкой интерпретации общий тоннаж, извлеченный из земли как минеральный ресурс, превышает по количеству все другие минеральные ресурсы вместе взятые.

МИРОВАЯ ГОДОВАЯ ДОБЫЧА МИНЕРАЛОВ В ПЕРЕСЧЕТЕ НА СТОИМОСТЬ

В пересчете на стоимость минеральные ресурсы предстают в иной перспективе. Годовая мировая стоимость добычи минералов, за исключением воды, составляет приблизительно 9 000 000 000 долларов. Эта цифра получена путем деления годовой стоимости добычи каждого из основных минералов в Соединенных Штатах на процент, который добыча в Соединенных Штатах составляет в мировом производстве, и сложения полученных таким образом цифр. Используемые здесь значения — это в основном продажные цены на рудниках. Невозможно абсолютно свести цифры к стоимости минерала, как он выходит из земли; всегда включены некоторые статьи транспортировки. Этот метод подсчета, конечно, является лишь грубейшим приближением; значения, полученные в Соединенных Штатах, не могут быть точно экстраполированы на остальной мир из-за локально варьирующихся условий. Однако цифры послужат для грубых сравнительных целей.

Из этой общей стоимости уголь составляет примерно 61 процент, нефть 12 процентов, железо 6 процентов, медь 5 процентов и золото 3 процента.

В пересчете на стоимость около 25 процентов мирового производства минералов доступно для экспорта за пределы стран происхождения. Из этого экспортного излишка Соединенные Штаты имеют около 40 процентов, состоящих в основном из угля, меди и ранее нефти.

Стоимость годовой добычи минералов в Соединенных Штатах в последние годы составляла от примерно 3 500 000 000 до 5 500 000 000 долларов. Годовой импорт минеральных продуктов в Соединенные Штаты в последнее время составлял в среднем около 450 000 000 долларов, причем более крупными статьями являются медь, олово, удобрения, нефть, драгоценные камни, марганец, никель и вольфрам.

Опять же, перспектива меняется, когда рассматривается стоимость водных ресурсов. Как физиологически незаменимый ресурс, ценность воды в одном смысле бесконечна. Нет способа оценить точную стоимость общего годового объема, используемого для питья и бытовых нужд, — хотя даже здесь некоторое представление о величине вовлеченных цифр может быть получено путем рассмотрения средней стоимости воды на душу населения в городах, где ведутся учеты, и умножения этого на население мира. Этот расчет не будет означать, что какая-либо такая сумма фактически платится за воду, потому что локальное использование источников, колодцев и ручьев вряд ли может быть оценено на денежной основе; но если человеческие усилия во всем мире по обеспечению необходимой водой примерно так же эффективны, как в среднем американском городе, цифры будут указывать на общий денежный эквивалент этих усилий.

ЗНАЧИМОСТЬ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДОБЫЧИ МИНЕРАЛОВ

Замечательная концентрация мировой добычи и переработки вокруг бассейна Северной Атлантики, указанная вышеприведенными цифрами, не означает, что природа сконцентрировала минеральные месторождения здесь в такой степени. Это скорее выражение локализованного приложения энергии к минеральным ресурсам людьми этой части мира. Приложение такого же количества энергии в других частях мира существенно изменило бы распределение текущей добычи минералов. Контролирующим фактором является не количество минералов, присутствующих в земле; известно, что оно велико в других частях мира, и больше будет найдено при необходимости. Контролирующие факторы следует искать в исторических, этнологических и средовых условиях. Эта тема далее обсуждается в главах о различных ресурсах, и особенно в отношении железа и стали.

ВОЗРАСТАЮЩИЙ ТЕМП ПРОИЗВОДСТВА

Добыча минеральных ресурсов в огромном масштабе, указанном выше, является сравнительно недавней датой.

С 1880 года до конца 1918 года стоимость годовой добычи минералов в Соединенных Штатах увеличилась с 367 000 000 долларов до более чем 5 500 000 000 долларов, или почти в пятнадцать раз; измеренная другим способом, она увеличилась с чуть более 7 долларов на душу населения до более чем 52 долларов.

В Соединенных Штатах с 1905 года было добыто больше угля, чем за всю предшествующую историю страны. Больше железной руды было добыто с 1906 года, чем за всю предшествующую историю. Добыча золота в Соединенных Штатах практически началась с золотой лихорадки в Калифорнии в 1849 году. Великая добыча золота в Южной Африке началась в 1888 году. Добыча алмазов в Южной Африке началась около 1869 года. Широкое использование всех минеральных удобрений является сравнительно недавним. Мировая добыча нефти сейчас больше каждый год, чем она была за любые десять лет, предшествовавшие 1891 году, и больше нефти вышло из земли с 1908 года, чем за всю предшествующую историю мира. Использование бокситов в больших масштабах в качестве алюминиевой руды датируется практически с момента внедрения запатентованных электролитических методов восстановления в 1889 году.

В некотором смысле мир только что вступил в гигантский эксперимент по использованию земных материалов.

Наиболее примечательная черта этого эксперимента связана с огромным приобретением власти, на что указывает ускоряющийся темп добычи и потребления энергетических ресурсов — угля, нефти и газа (а также гидроэнергии). С 1890 года потребление угля на душу населения в Соединенных Штатах утроилось, а потребление нефти на душу населения увеличилось в пять раз. Если перевести энергию этих источников, используемую ежегодно в последние годы, примерно в человеческую силу, то окажется, что каждый мужчина, женщина и ребенок в Соединенных Штатах потенциально контролирует эквивалент тридцати рабочих — по сравнению с семью в 1890 году. Энергия высвобождается в масштабах, никогда ранее не достигавшихся, с последствиями, которые мы еще едва ли можем установить и оценить. Это соображение не может не вызвать вопрос о способности современной цивилизации контролировать и координировать динамические факторы в сложившейся ситуации.

КАПИТАЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ МИРОВЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЗАПАСОВ

Невозможно точно вывести капитальную стоимость минеральных ресурсов из стоимости годовой добычи, но, опять же, можно сделать некоторое приближение. Прибыль от добычи минеральных ресурсов в целом, с учетом затрат на разведку, вероятно, не выше, чем в других отраслях (стр. 330). Если мы предположим 6-процентную доходность, что, возможно, где-то близко к мировому стандарту процентной ставки на капитал, и капитализируем стоимость мировой годовой добычи по этой ставке, мы получим мировую капитальную стоимость минеральных ресурсов, исключая воду, в 150 миллиардов долларов. Это предполагает бесконечно долгий срок службы запасов. Это допущение, возможно, нуждается в некоторых оговорках, но автор придерживается мнения (глава XVII), что оно оправдано для достаточно длительного периода, чтобы обосновать вышеуказанный метод расчета.

Рис. 2. Коммерческий (финансовый) контроль над минеральными ресурсами мира.

Рис. 3. Политический (территориальный) контроль над минеральными ресурсами мира.

ПОЛИТИЧЕСКИЙ И КОММЕРЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ НАД МИНЕРАЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ

Наличие минерального ресурса в пределах страны не обязательно означает контроль со стороны этой конкретной политической единицы. Гражданин Соединенных Штатов может владеть минеральным ресурсом в Южной Америке. Коммерческий контроль такого рода, как было продемонстрировано во время войны, имеет более далеко идущее значение, чем предполагалось, и стало необходимым установить не только объем добычи в разных странах, но и коммерческий контроль над этой добычей. Исследование этого вопроса для двадцати трех ведущих товаров показывает, что политический и коммерческий контроль отнюдь не совпадают. Они частично обобщены на прилагаемых графиках из Спурра [11]. Следует отметить, что графики показывают контроль над многими товарами, каким он существовал в 1913 году, последнем нормальном году перед войной. Изменения во время и после войны, конечно, в значительной степени изменили ситуацию для определенных товаров, особенно для железа, угля и поташа. Эти события обобщены в обсуждении отдельных ресурсов. Также следует отметить, что коммерческий или финансовый контроль над мировыми минералами под влиянием поощрительной и протекционистской политики некоторых правительств, обсуждаемой в главе XVIII, в настоящее время находится в состоянии изменчивости. Сегодня происходят значительные изменения, и их следует ожидать в будущем.

ЗАПАСЫ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Цифры годовой добычи лишь в очень частичной степени являются показателем распределения огромных запасов минеральных ресурсов. Например, в Китае существуют огромные запасы угля, которые еще не используются в сколько-нибудь значительной степени. Минеральные ресурсы Южной Америки и Африки находятся на очень ранней стадии освоения. Общие мировые запасы, конечно, не будут известны до тех пор, пока разведка и освоение мировых ресурсов не будут завершены — время, которое, вероятно, никогда не наступит. Цифры запасов представляют лишь наше нынешнее частичное состояние знаний и, вероятно, будут значительно изменены в будущем. Более того, количественная точность знаний о запасах настолько варьируется в разных частях мира, что почти невозможно составить мировые цифры, имеющие какую-либо большую достоверность. Тем не менее, можно установить некоторые общие факты.

Каждая страна в мире испытывает дефицит поставок некоторых минералов. Соединенные Штаты находятся в лучшем положении, чем любая другая страна, но все же испытывают недостаток во многих минеральных товарах (см. стр. 396-399). Ни один континент не обладает достаточными запасами всех минеральных товаров.

Однако для мира в целом можно с достаточной уверенностью утверждать, что запасы основных минералов в настоящее время известны как достаточные, за исключением нефти, олова и, возможно, золота и серебра. Под «достаточными» мы подразумеваем такие, которые не дают повода для беспокойства в ближайшие несколько десятилетий. Для многих минеральных товаров количества, находящиеся сейчас в поле зрения, не продержатся долго, но возможности расширения и открытия настолько велики, что можно с достаточной уверенностью рассчитывать на долгосрочную доступность этих товаров в будущем.

Нынешний дефицит нефти, олова и других упомянутых минералов может быть лишь временным. Большая часть мира еще не исследована, и нынешние запасы лишь отмечают стадию этого исследования. Тем не менее, соотношение запасов и открытий, с одной стороны, и ускоренного использования, с другой, вызывает серьезную озабоченность. Заглядывая в будущее, проблема минеральных запасов в целом заключается не в возможном конечном количестве, которое может содержать земля — предположительно, ни в одном случае оно не является недостаточным, — а в успехе, с которым ресурс может быть найден и освоен, чтобы не отставать от быстрого ускорения спроса. В главе о сохранении ресурсов высказано предположение, что будущие трудности, скорее всего, возникнут из-за неспособности координировать динамические факторы спроса и предложения, а не из-за абсолютной нехватки материала в недрах земли.

СНОСКИ:

[10] Бастин, Эдсон С., и Маккаски, Х. Д., Работа по минеральным ресурсам, проделанная Геологической службой США: Минеральные ресурсы Соединенных Штатов за 1918 год, Геологическая служба США, часть 1, 1920, стр. 3а.

[11] Спурр, Дж. Э., Кому принадлежит земля?: Инженерный и горный журнал, том 109, 1920, стр. 389-390.

ГЛАВА V

ВОДА КАК МИНЕРАЛЬНЫЙ РЕСУРС

ОБЩИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ

Поскольку твердая земля является особой заботой геологии, геологу может показаться самонадеянным претендовать на воды, находящиеся в ней, но он не отказывается от этого наследства. Вода настолько всепроникающа, что ее наличие воспринимается как нечто само собой разумеющееся; и настолько многочисленны и сложны ее связи, что нелегко провести объективный обзор проблемы воды в ее связи с геологией.

Первоначальным источником воды, как и воздуха, являются расплавленные магмы, поступающие снизу. Они несут воду и газы, некоторые из которых высвобождаются, а некоторые удерживаются в породах при остывании, чтобы позже высвободиться во время изменений пород. Предполагается, какой бы теории происхождения Земли мы ни отдавали предпочтение, что на ранних стадиях Земля не имела ни гидросферы, ни атмосферы, и что в процессе роста Земли они постепенно накапливались на поверхности и вблизи нее указанным образом.

Во время изменений на поверхности вода добавляется к минеральному составу пород, а при изменениях глубоко под поверхностью она может быть удалена. Вода — это агент, посредством которого осуществляются большинство минеральных и химических изменений пород. Это также агент, который в основном отвечает за сегрегацию минеральных месторождений. Вода, как в виде текучей воды, так и в твердой форме льда, играет важную роль в определении конфигурации земной поверхности. Вода — это среда, в которой образуется большинство осадочных пород. Она является важным агентом в развитии почвы и в органическом росте. Эти различные влияния воды на геологические процессы затрагивают экономическую сферу во многих точках, особенно в отношении концентрации руд и развития почв и поверхностных форм.

Вода входит в область экономической геологии еще более непосредственно как минеральный ресурс. Водоснабжение для самых разнообразных целей почти на каждом шагу включает геологические соображения.

Наконец, вода может быть подспорьем или помехой при земляных работах и при самых разнообразных строительных операциях, как в военное, так и в мирное время; и в этом отношении она снова создает геологические проблемы.

Роль воды в геологических процессах, таких как сегрегация минералов, более или менее попутно обсуждается в других главах. В этой главе мы можем более полно рассмотреть применение геологии к общей теме водоснабжения.

С геологической точки зрения вода является минералом — одним из самых важных минералов, — а также составной частью других минералов. Она становится минеральным ресурсом, когда непосредственно используется человеком. Обычно она числится как минеральный ресурс, когда поставляется и продается как «минеральная вода», но между водами, названными так, и водоснабжением в целом, очевидно, нет удовлетворительной границы, поскольку большинство из них используются для одних и тех же целей, и ни одна из них не свободна от минеральных веществ. Вода, которая перекачивается и подается по трубам для муниципального водоснабжения, является таким же минеральным ресурсом, как и вода, которая разливается в бутылки и продается под торговой маркой. Точно так же вода, которая используется для орошения, гидроэнергетики и множества других целей, может логически рассматриваться как минеральный ресурс.

Несмотря на огромное экономическое значение воды как минерального ресурса, ее ценность более или менее принимается как должное, а соображения оценки и налогообложения гораздо менее очевидны, чем в случае с другими минеральными ресурсами. Вода должна быть получена независимо от стоимости, и рыночные соображения в гораздо меньшей степени являются ограничивающим фактором. Экономическое применение геологии к этому ресурсу скорее ограничено вопросами разведки, освоения, общего объема поставок и сохранения, чем попытками установить денежную стоимость.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Свободная вода существует в пустотах горных пород, где ее иногда называют гигроскопической водой. Существует также большое количество воды, молекулярно связанной со многими минералами горных пород, в какой форме она называется конституционной водой. Эта вода зафиксирована в породе так, что она недоступна для использования, хотя некоторые процессы изменения пород высвобождают ее и вносят в свободную воду. Непосредственным источником подземных вод, как свободных, так и связанных, являются в основном поверхностные или дождевые воды. Подчиненное количество может поступать непосредственно из магматических эманаций или в результате разрушения определенных гидратированных минералов. В конечном счете, как уже указывалось, даже поверхностная вода происходит из таких источников.

Пустоты в горных породах состоят из трещин и многих других разломов, небольших пространств между зернами пород (поровое пространство), а также миндалевидных и других пустот, характерных для поверхностных вулканических пород. Многие из этих пустот имеют капиллярный и субкапиллярный размер. Большинство пород, даже плотные магматические породы, в некоторой степени пористы, а некоторые породы пористы в очень высокой степени. Пустоты в некоторых поверхностных материалах могут составлять 84 процента от общего объема. В целом, самые крупные и наиболее непрерывные пустоты находятся вблизи поверхности — где породы в целом в большей степени относятся к осадочному типу и более трещиноваты, разрушены и разложены, чем глубоко внутри земли. Самые большие запасы воды находятся в неконсолидированных отложениях. Вода в магматических и других плотных породах обычно находится в более ограниченном количестве.

Приблизительное количество воды, которое будет поглощено почвами и горными породами 1

Material | Volume of water absorbed per 100 of material
Sandy soil2 |  45.4
Chalk soil2 |  49.5
Clay2 |  50-52.7
Loam2 |  45.1-60.1
Garden earth2 |  69.0
Coarse sand2 |  39.4
Peat subsoil2 |  84.0
Sand |  30-40
Sandstone |  5-20
Limestone and dolomite |  1-8
Chalk |  6-27
Granite |  03.-.8
    1 Mead, Daniel W., Hydrology: McGraw-Hill Book Co., New York, 1919, p. 393.
    2 Woodward, H. B., Geology of soils and substrata: Edward Arnold, London, 1912.

Непосредственно на поверхности пустоты горных пород могут быть не заполнены водой; но ниже поверхности, на расстояниях, варьирующихся в зависимости от климатических и топографических условий, вода насыщает пустоты горных пород и образует то, что иногда называют зоной насыщения или морем подземных вод. Верхняя поверхность этой зоны называется зеркалом грунтовых вод или уровнем грунтовых вод. Пространство между зеркалом грунтовых вод и земной поверхностью иногда называют вадозной зоной или зоной выветривания, поскольку это пояс, в котором процессы выветривания наиболее активны. Зона выветривания не обязательно сухая. Вода с поверхности проникает и опускается через нее, а вода также поднимается через нее снизу; она может содержать взвешенные карманы воды, окруженные сухими породами; она не является непрерывно и полностью насыщенной.

Зеркало грунтовых вод или уровень грунтовых вод может находиться вблизи или на поверхности в низких и влажных районах, и может быть на две тысячи футов или более ниже поверхности в засушливых регионах с высоким топографическим рельефом. Из-за влияния капиллярности зеркало грунтовых вод не является горизонтальной поверхностью. Оно демонстрирует неровности, более или менее повторяющие контуры поверхности, хотя и не столь резко выраженные.

Нижний предел грунтовых вод более неровный, чем верхняя поверхность, и менее определенно известен. В целом, пустоты в горных породах имеют тенденцию уменьшаться с глубиной из-за цементации и закрытия полостей под давлением, которое порода не может выдержать. Но породы настолько сильно различаются по своему первоначальному характеру и по своей реакции на физическую и химическую среду, что нередко можно обнаружить плотные и непроницаемые породы выше, а открытые и пористые породы ниже. Нижний предел зоны обильных подземных вод варьируется соответственно. Скважина может встретить почти сухую породу на сравнительно небольшой глубине, или она может достичь пористого водоносного пласта на значительной глубине. На больших глубинах иногда обнаруживаются карманы воды, которые имеют состав, отличный от состава поверхностных вод, и которые, очевидно, изолированы от поверхностных вод зонами непроницаемой породы.

Были предприняты попытки рассчитать общий объем подземных вод путем измерения пустот горных пород и принятия допущений относительно глубины, на которую могут простираться такие пустоты. Таким образом, было подсчитано, что если бы все грунтовые воды были собраны в единое целое, они образовали бы оболочку толщиной от восьмидесяти до двухсот футов (в зависимости от допущений) над всеми континентальными областями.

ДВИЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Доступность водоснабжения определяется движением или потоком воды, а также ее распределением и количеством. Естественный поток воды под землей вызывается гравитацией в более крупных пустотах, но в более мелких пустотах адгезия и капиллярность также являются важными силами.

Из всей воды, выпадающей на поверхность, часть может вообще не уходить под поверхность, а немедленно испаряться или присоединяться к стоку — то есть к поверхностным потокам. Другая часть может проникнуть на небольшое расстояние в зону выветривания, а затем присоединиться к стоку. Из воды, достигающей зоны насыщения, часть может вскоре выйти на поверхность в низких местах и присоединиться к стоку, а часть может проникнуть глубоко.

Выше зоны насыщения гравитация переносит воду вниз по извилистым путям, пока она не достигнет зеркала грунтовых вод. После этого ее курс в значительной степени определяется самой низкой точкой выхода из зеркала грунтовых вод. Другими словами, зеркало грунтовых вод — это неровная поверхность; и под влиянием гравитации вода стремится двигаться от высоких точек этой поверхности к низким. Между точкой входа и точкой выхода из зеркала грунтовых вод вода следует различными курсами, в зависимости от пористости и пустот в горных породах. В целом она заполняет все доступные пустоты и использует все доступное поперечное сечение при продвижении из одной точки в другую. Разница в высоте или «напор» между точкой входа и точкой выхода, вместе с пористостью породы и другими факторами, определяют общую скорость ее движения (см. стр. 73). При равной пористости поток максимален вдоль линии, непосредственно соединяющей две точки, а на более извилистых курсах поток меньше.

Поверхностная вода сначала проникает в землю через бесчисленные мелкие отверстия. Вскоре, однако, она стремится сконцентрироваться в каналы наиболее легкого потока, в результате чего в последней части своего подземного пути она может быть сильно сконцентрирована в крупных магистральных каналах. Эти каналы могут состоять из трещин или, часто, из очень грубых и проницаемых пластов. Осадочные породы в целом содержат больше всего пустот, и поэтому самый большой поток и самый большой запас воды часто локализуются в них. Из осадочных пород песчаники и известняки обычно содержат самые крупные и наиболее непрерывные пустоты и, таким образом, обеспечивают наиболее свободную циркуляцию воды. Пустоты в мелкозернистых сланцах могут по объему равняться пустотам в песчаниках и известняках, но отверстия настолько малы и прерывисты, что вода не течет свободно. Независимо от общего количества воды, если нет непрерывных отверстий какого-либо размера, поток может быть небольшим.

Отношения более пористых пород к вмещающим непроницаемым пластам также глубоко влияют на поток подземных вод. Между непроницаемыми пластами циркуляция может быть сконцентрированной и энергичной внутри пористого пласта. Там, где пористый пласт не ограничен таким образом, движение может быть более рассредоточенным и менее энергичным локально. Наклон пластов, конечно, также влияет на направление и величину потока.

Влияние гравитации на подземные воды может локально приводить к состоянию равновесия, при котором движение практически отсутствует. В таком случае вода по существу застаивается и движется только тогда, когда ее извлекают искусственными отверстиями.

КОЛОДЦЫ И ИСТОЧНИКИ

Подземные воды становятся доступными для использования с помощью источников, а также через колодцы или скважины. Вода поднимается на поверхность в естественных источниках в точках, где давление или напор, обусловленный ее проникновением в землю на более высоком уровне, достаточен, чтобы вытолкнуть ее на поверхность после более или менее длительного подземного пути. Движение может быть полностью направлено вниз и в сторону к точке выхода, или оно может быть направлено вниз, в сторону и вверх. Обычно путь вод источников не уносит их далеко под поверхность. Тепло и газы могут добавляться под поверхностью при контакте с остывающими магматическими породами или при поступлении от них. Они могут ускорять движение вод источников вверх и давать термальные и насыщенные газом воды, как в источниках и гейзерах Йеллоустонского парка.

Когда бурится скважина для использования запасов подземных вод, вода может не подниматься в искусственном отверстии, и ее, возможно, придется поднимать на поверхность.

Если, однако, вода ограничена под непроницаемым пластом и находится под давлением воды из более высоких областей, отверстие скважины может просто позволить ей двигаться вверх под собственным давлением или напором. Это давление может поднять ее вверх всего на несколько футов или прямо до поверхности или выше, в последнем случае скважина называется артезианской. Основным условием для артезианской циркуляции является пористая зона, наклоняющаяся вниз от поверхности под непроницаемым пластом, который стремится ограничить и запрудить воду. Вода в любой точке водоносной породы находится под давлением, которое более или менее эквивалентно весу столба воды, определяемому разницей в высоте между этой точкой и точкой входа или зоной питания воды. Если зона питания выше, чем устье скважины, вода поднимется прямо до поверхности; если нет, она поднимется только частично. Капиллярное сопротивление, однако, может и обычно уменьшает теоретическое давление, рассчитанное таким образом.

Поток в глубоких артезианских циркуляциях обычно медленный. Для артезианских скважин южного Висконсина было подсчитано, что водам, проникающим в выход на поверхность наклоненных к югу слоев песчаника и известняка в северной части штата, потребовалось двести или триста лет, чтобы достичь точки в южной части штата, где они извлекаются. Из-за этого медленного движения большое количество скважин в любом одном месте может исчерпать местный запас быстрее, чем он пополняется из остальной части формации. Бурение дополнительных скважин поблизости в таких случаях не увеличивает общий дебит, а лишь распределяет его между большим количеством скважин.

Пористость горных пород, а следовательно, и поток артезианской циркуляции, в некоторых случаях может быть искусственно увеличена путем взрывных работ и дробления.

СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Подземные воды никогда не бывают полностью свободны от растворенных минеральных веществ, и редко они свободны от взвешенных частиц. Некоторые воды желательны, потому что они содержат очень небольшие количества растворенных минеральных веществ. Другие ценятся, потому что они имеют необычно высокое содержание определенных минеральных веществ. При определении вредного или полезного воздействия растворенных веществ многое зависит от цели, для которой вода будет использоваться — будь то питье, стирка, паровые котлы или орошение. Вблизи поверхности подземные воды могут нести бактерии, а также животные и растительные отходы, которые с санитарной точки зрения обычно нежелательны. Более глубокие воды с большей вероятностью лишены этого загрязнения из-за фильтрации через горные породы и почвы.

Растворенные минеральные вещества подземных вод происходят по большей части из растворения горных пород, с которыми воды вступают в контакт, особенно на поверхности или вблизи нее. Посредством подземных вод происходят большинство минеральных и химических изменений горных пород. Растворенные вещества в растворе в любое время и в любом месте могут поэтому рассматриваться как побочные продукты изменений горных пород. Локально они могут в некоторой степени происходить из прямых эманаций от остывающих магматических масс.

Наиболее распространенными минеральными веществами, содержащимися в водах, являются известь и магнезия. Менее распространены, но обильны локально, сода, поташ, железо и кремнезем. Воды содержат также определенные кислотные и газообразные вещества, наиболее распространенным из которых является углекислый газ; и менее распространены, но локально обильны, хлор и сернистый газ. Там, где известь и магнезия обильны, вода обычно классифицируется как жесткая вода. Там, где они отсутствуют или подчинены соде и поташу, вода обычно классифицируется как мягкая вода. Большие количества кислотных веществ, таких как хлор и сера, вредны для большинства целей. Там, где присутствуют необычные количества углекислого газа или других газов, они могут при расширении вызывать вспенивание воды.

Если бы мы попытались описать и определить характеристики, касающиеся растворенного минерального содержания и температуры, которые делают одну воду более желательной, чем другую, мы вошли бы в область самой удивительной сложности и область со многими удивительными противоречиями. Для наиболее широкого использования самой желательной водой является холодная вода, максимально свободная от минерального содержания, и особенно та, в которой отсутствует избыток извести и магнезии, делающих ее жесткой; также отсутствует избыток кислотных компонентов, таких как сернистый газ, углекислый газ или хлор, которые придают воде вкус или делают невозможным ее использование в котлах. Локально и по особым причинам востребованы воды других качеств. Воды, настолько чрезмерно газированные, что они пенятся, сернистые воды, хлорные воды, воды с высоким содержанием железа, высоким содержанием кремнезема, высоким содержанием поташа, высоким содержанием соды или высоким содержанием магнезии, или воды с высокой температурой, могут стать рассматриваться как желательные. Интересным фактом является то, что любая вода с необычным вкусом, или необычным минеральным содержанием, или необычной температурой, скорее всего, будет рассматриваться как имеющая лечебную ценность. Иногда это мнение основано на научных знаниях; иногда это эмпирический вывод, основанный на опыте; а иногда это может быть просто суеверие. В одном случае желательной особенностью может быть присутствие большого количества углекислого газа; в другом случае это может быть его отсутствие. В одном случае желательной особенностью может быть высокая температура; в другом случае — низкая температура. Та же комбинация качеств, которая в определенной местности может рассматриваться как весьма желательная, может рассматриваться как весьма вредная где-то еще, где в моде другие типы вод.

Права собственности и реклама привели к использованию для питьевых целей определенных вод, которые по существу не отличаются от более широко доступных вод, не рассматриваемых как имеющие особую ценность. Два источника, расположенные бок о бок, или источник и глубокая скважина, чьи воды имеют точно такие же химические характеристики, могут использоваться и оцениваться по совершенно разным шкалам. Любая попытка классифицировать минеральные воды, продаваемые населению, каким-либо научным способом раскрывает самую запутанную и неясную ситуацию. Можно только заключить, что популярность определенных вод основана не только на объективных качествах состава, а скорее на причинах, которые лежат в областях психологии и коммерции.

Роль, которую играет мнение в оценке воды, хорошо иллюстрируется общим предпочтением родниковых вод по сравнению с колодезными. В сознании общественности «родниковая вода» означает воду необычайной чистоты и с более желательным минеральным содержанием, чем колодезная вода. Можно привести примеры районов, в которых поверхностные или родниковые воды имеют состав, не отличающийся от состава более глубоких колодезных вод, и гораздо более вероятно, что они загрязнены из-за близости к поверхности; и все же люди будут платить значительные суммы за родниковую воду, предпочитая ее дешево доступной колодезной воде.

СВЯЗЬ ГЕОЛОГИИ С ВОДОСНАБЖЕНИЕМ ПОДЗЕМНЫМИ ВОДАМИ

Очевидно, что знание геологии полезно при поиске источника подземных вод. Локально факты могут стать настолько хорошо известными эмпирически, что бурильщик скважин способен получить удовлетворительные результаты, не используя ничего, кроме самых грубых геологических знаний; но в целом внимание к геологическим соображениям имеет тенденцию устранять неудачи при бурении скважин и обеспечивать более надежное и удовлетворительное водоснабжение.

При бурении на воду важно знать природу, последовательность и структуру горных пород под поверхностью, чтобы иметь возможность идентифицировать и сопоставлять их по образцам бурения. Одной лишь идентификации образцов часто достаточно, чтобы определить, была ли скважина пробурена достаточно глубоко или слишком глубоко для достижения максимальных результатов. Чтобы прийти к какому-либо предварительному приближению результатов для данной местности, может потребоваться знание общей геологии всего региона. Особенно для дорогих глубоких артезианских скважин необходимо заранее проработать геологические возможности. Бесполезно, например, искать артезианскую воду в граните; но в области полого наклоненных пластов, с чередованием пористых и непроницаемых слоев, эксперт часто может с высокой степенью уверенности рассчитать глубину, на которой будет найден данный пористый пласт, и давление, под которым будет находиться вода в этом конкретном пласте в данной точке. Даже минеральный состав воды в некоторых случаях может быть предсказан на основе геологического изучения.

Одной из наиболее очевидных и непосредственно полезных услуг геолога в большинстве местностей является сбор и сохранение образцов скважин для целей идентификации и корреляции геологических формаций, а также в качестве руководства для дальнейшего бурения. Неспособность сохранить образцы часто приводила к бесполезному и дорогостоящему дублированию работы.

Проблема водоснабжения в некоторых местностях сравнительно проста и легка. В других областях существует бесконечное разнообразие геологических условий, которые влияют на проблему, и геолог считает необходимым использовать все научные знания любого рода, которые могут быть применены, — особенно знания, касающиеся типа породы, стратиграфии и структуры.

ПОВЕРХНОСТНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Там, где подземные воды не обильны или не являются дешево доступными, или где требуются большие количества воды, как в крупных городах или для целей орошения, используются поверхностные воды. В целом поверхностные воды с большей вероятностью загрязнены растительными и животными веществами и требуют очистки для питьевых целей.

Поверхностные воды также используются для орошения, гидроэнергетики, дренажа, отвода сточных вод и т. д. Это огромное разнообразие видов использования переносит рассмотрение поверхностных вод во многие области, помимо геологии, но понимание и интерпретация геологических условий тем не менее являются фундаментальными. Это подтверждается включением геологических дискуссий в большинство учебников по гидрологии и в отчеты Гидрографического отделения Геологической службы США. Сам факт того, что эта важная отрасль правительственных исследований находится в ведении Геологической службы США, указывает на ее тесную связь с геологией.

Принципы геологии, используемые при изучении поверхностных вод, относятся главным образом к физиографии (см. главу I). Обычно необходимо знать общее количество потока, его годовое и сезонное изменение, а также возможные методы выравнивания или концентрации; максимальное количество потока, изменение во время периодов паводков и возможности сокращения или контроля; минимальный поток и его возможную модификацию путем хранения или вспомогательного источника. Эти вопросы очевидно связаны с размером и формой водосборной площади, топографией, структурой горных пород, отношением между подземным потоком или поглощением и стоком, а также другими физиографическими факторами. Цитируя Д. У. Мида: [12]

Геологические условия часто имеют большое значение из-за их влияния на количество и регулярность стока. Если геологические отложения водосборной площади являются высоконепроницаемыми, поверхностный поток будет принимать и передавать воду в массу только через трещины и разломы в породе. Проницаемые материалы, такие как песчаники, пески, гравий и трещиноватые или раздробленные породы, вызывают просачивание, замедляют сток и, если такие отложения подстилаются непроницаемым пластом, обеспечивают подземное хранение, которое задерживает воду вдали от условий, допускающих испарение, и, следовательно, имеет тенденцию увеличивать сток и выравнивать поток. С другой стороны, если такие проницаемые отложения обладают другими выходами за пределами русла потока и водосборной площади, они могут привести к отводу большей или меньшей части просачивающихся вод полностью от конечного потока реки. Крупнозернистые пески и гравий будут быстро впитывать осадки в свою структуру. Мелкие и рыхлые слои песка также быстро принимают и передают осадки, если только осадки не являются чрезвычайно сильными, при которых часть их может стекать по поверхности.

Многие из высокопроницаемых отвердевших формаций принимают воду медленно и требуют значительного времени контакта, чтобы принять и удалить максимальное количество.

На плоских, проницаемых участках осадки определенной интенсивности часто необходимы для получения любого результирующего потока реки. В одной водосборной площади Колорадо дренажный канал обычно сухой, за исключением случаев после выпадения осадков в полдюйма или более. Меньшее количество осадков, за исключением условий предварительно насыщенной площади, испаряется и просачивается через почву в глубоко залегающий проницаемый песчаник под поверхностью, который передает их за пределы водосборной площади. Такие результаты часто сильно затушевываются вмешательством других факторов, таких как температура, растительность и т. д.

Естественное хранение любой водосборной площади и возможности искусственного хранения зависят главным образом от ее топографии и геологии. Хранение выравнивает поток, хотя отвод осадков путем хранения снега или льда в северных районах часто снижает зимний поток до минимума за год. Как поверхностное, так и подповерхностное хранение иногда удерживают воду от рек в то время, когда она могла бы быть выгодно использована. Хранение, хотя и необходимое для регулирования, не всегда является преимуществом для условий немедленного потока.

ПОДЗЕМНЫЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ В ОТНОШЕНИИ К ЗЕМЛЯНЫМ И СТРОИТЕЛЬНЫМ РАБОТАМ

Едва ли необходимо упоминать об этом предмете. В горном деле расходы на откачку являются одним из больших факторов стоимости. Прогноз количества и потока воды, с которыми придется столкнуться при добыче, основан на геологических условиях. То же самое верно при прокладке туннелей, каналов и глубоких фундаментов. Детальное изучение количества и природы воды в породе и почве Панамского канала было жизненно важным для знания причины и возможностей предотвращения оползней. Горные обвалы в целом тесно связаны с количеством и распределением содержания воды.

Важность грунтовых вод как вредного фактора в военных операциях была показана во время недавней войны при рытье траншей и других полевых работах. Вначале, за возможным исключением германской армии, отсутствие научного изучения условий грунтовых вод привело к множеству ненужных трудностей. Вскоре стало необходимым изучать и наносить на карту условия воды в больших деталях до начала операций. Большая часть этой работы была проделана геологами (см. главу XIX).

Геологические соображения вовлечены в большое разнообразие инженерных начинаний, связанных с улучшением рек и гаваней, местами для плотин и т. д., упомянутых в главе XX.

СНОСКИ:

[12] Мид, Дэниел У., Гидрология: McGraw-Hill Book Co., Нью-Йорк, 1919, стр. 447-448, 456.

ГЛАВА VI

ОБЫЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И ПОЧВЫ КАК МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБЫЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Под общим заголовком обычных горных пород включены обычные магматические, осадочные и «метаморфические» породы, а также неконсолидированные глины, пески и гравий, характерные для поверхностных условий, которые добываются и разрабатываются для коммерческого использования. Почвы тесно связаны с этой группой; но поскольку они представляют собой особые проблемы, они обсуждаются под отдельным заголовком в конце главы. Названия обычных горных пород будут использоваться с общим коммерческим значением, приданным им Геологической службой Соединенных Штатов в ее отчетах о минеральных ресурсах.

Из-за их неисчерпаемого количества и легкой доступности стоимость продуктов из обычных горных пород невелика на единицу веса; но в совокупности она занимает высокое место среди минеральных продуктов. По тоннажу обычные горные породы составляют, возможно, 10 процентов от мирового годового объема добычи всех минеральных товаров (исключая воду).

Больший тоннаж обычных горных пород используется в коммерческих целях в дробленых или измельченных формах для дорожного материала, для железнодорожного балласта и для цемента, кирпича, бетона и флюса. В блоках и конструкционных формах, меньшего совокупного тоннажа, они используются как строительный камень, монументальный камень, брусчатка, бордюрный камень, плиты для тротуаров, кровельный камень, огнеупорный камень и для многих других строительных и производственных целей.

Обычные горные породы — это товары, в которых большинство стран мира самообеспечены. Международная торговля этими товарами незначительна, ограничиваясь небольшими количествами материалов для специальных целей или местными перемещениями на короткие расстояния, допускаемыми хорошими транспортными средствами.

Обычные горные породы настолько обильны и широко распространены, что сохранение сырья обычно не является жизненно важной проблемой. Принципы сохранения ресурсов, однако, применимы к фактору человеческой энергии, необходимому для их эффективного использования. В оценке обычных горных пород также более важными факторами являются не внутренние качества камней, а скорее условия их доступности для использования.

Из-за объема и сравнительно низкой внутренней стоимости основными коммерческими факторами доступности обычных горных пород являются транспортировка и легкость добычи, но это отнюдь не единственные факторы, определяющие доступность. Их минеральный и химический состав, их текстура и структура, их долговечность, их поведение при изменениях давления и температуры и другие факторы вступают в игру в значительной степени. Взвешивание и интеграция этих факторов с целью достижения выводов о доступности конкретных каменных материалов также зависят от целей, для которых эти материалы должны использоваться. Проблема совсем не проста. Поиск конкретной породы для удовлетворения определенного спроса в определенных пределах стоимости часто бывает долгим и трудным. Из-за обилия и широкого распространения обычных горных пород и их разнообразия использования существует немало популярных заблуждений относительно их доступности. Многие строительные и производственные предприятия столкнулись с катастрофическими препятствиями из-за тенденции предполагать доступность камня без проведения полнейшего технического исследования. Многие карьерные предприятия потерпели крах по той же причине. Легко предположить, что, поскольку гранит в определенной местности выгодно добывается и используется, какой-то другой гранит в той же местности имеет равные шансы. Однако незначительные различия в структуре, текстуре и составе, или в затратах на добычу и транспортировку, могут означать всю разницу между прибылью и убытком. Даже если все эти условия удовлетворительно соблюдены, строители и пользователи часто настолько консервативны, что новый продукт с трудом пробивается на рынок. Хорошо зарекомендовавший себя строительный или декоративный камень, или известняк, используемый в качестве флюса, может удерживать рынок годами перед лицом конкуренции со стороны столь же хороших и более дешевых поставок. Сам масштаб карьерного предприятия может определить его успех или неудачу.

Гранит

Термин «гранит», как он используется в коммерции, включает настоящий гранит и такие родственные породы, как сиенит и гнейс. На самом деле, даже кварцит иногда называют гранитом в коммерции, как в случае с барабускими кварцитами Висконсина, но это уже слишком. Для статистических целей Геологическая служба Соединенных Штатов также включила небольшие количества диорита и габбро. Основными видами использования гранита являются, примерно в порядке важности, монументальный камень, строительный камень, щебень, брусчатка, бордюрный камень, каменная наброска и бутовый камень. Тридцать штатов в Соединенных Штатах производят гранит, лидерами являются Вермонт, Массачусетс, Северная Каролина, Мэн, Висконсин, Миннесота и Калифорния.

Базальт и родственные типы

Базальт и родственные породы иногда включаются под названием «трапп», которое включает — помимо типичного базальта и диабаза — мелкозернистый диорит, габбро и другие основные породы, которые менее распространены и схожи по химическим и физическим свойствам. Основным использованием этих пород является щебень для дорожных и балластных целей и для бетона. Они производятся в пятнадцати штатах, лидерами являются Нью-Джерси, Пенсильвания, Калифорния и Коннектикут.

Известняк, мергель, мел

В Соединенных Штатах известняк используется главным образом как щебень для дорожного материала, железнодорожного балласта, бетона и цемента, как флюсующий камень для металлургических целей и в производстве извести. Второстепенные виды использования — как строительные камни, брусчатка, бордюрный камень, плиты для тротуаров, бутовый камень и каменная наброска; на щелочных заводах, сахарных заводах, бумажных фабриках и стекольных заводах; и для сельскохозяйственных целей. Для производства цемента, в металлургических флюсах и в большинстве производственных и сельскохозяйственных целей используются как известняк, так и известь (известняк с удаленным нагреванием CO2). Известь также широко используется при изготовлении раствора для строительных работ, при дублении кожи и в большом разнообразии химических производств. Общее количество известняка, используемого для всех целей в Соединенных Штатах, почти равно количеству железной руды. Почти каждый штат в союзе производит известняк, но более важными производителями являются Пенсильвания (где большое количество используется для флюсования), Огайо, Индиана, Нью-Йорк, Мичиган и Иллинойс.

Тесно связан с известняком в коммерческом использовании, а также в химическом составе, известковый мергель, который широко используется в производстве портландцемента.

Мел — это мягкое аморфное вещество того же состава, что и известняк. Основными видами использования мела являются наполнитель в резине и компонент краски и замазки. Он также используется для полировки. Основными производителями этого товара являются Англия, Дания и Франция, а главным потребителем — Соединенные Штаты. Соединенные Штаты зависят от импорта в своих поставках мела для производства белил. До войны две трети поступали из Англии и треть из Франции. Во время войны импорт ограничивался Англией, с небольшим тоннажем из Дании. Никакие месторождения отечественного мела не эксплуатировались в коммерческих целях. Несколько худшие белила, но способные быть замененными мелом в большинстве случаев, производятся из отходов мелкого материала карьеров известняка и мрамора.

Мрамор

Мрамор — это известняк, который был грубо перекристаллизован метаморфизмом. Мрамор в коммерции включает небольшое количество серпентина, добываемого и продаваемого в Массачусетсе, Калифорнии, Мэриленде, Пенсильвании и Вермонте, а также небольшое количество так называемого ониксового мрамора или травертина, полученного из пещер и других месторождений в Кентукки и других штатах. Основными видами использования мрамора являются строительные и монументальные камни. Из двадцати двух штатов, производящих мрамор, лидерами являются Вермонт, Джорджия и Теннесси.

Небольшое количество мрамора особой красоты, приспособленного для декоративных целей, импортируется из европейских стран, особенно из Италии. Импорт мрамора из Италии составляет около двух третей, как по тоннажу, так и по стоимости, всего камня, импортируемого в Соединенные Штаты.

Песок, песчаник, кварцит (и кварц)

Песок состоит главным образом из частиц кварца или кремнезема, хотя иногда присутствуют полевой шпат и другие минералы. Песчаники — это частично сцементированные пески. Кварциты — это полностью сцементированные пески. В некоторой степени эти вещества используются взаимозаменяемо для одних и тех же целей.

Основными видами использования песка в порядке коммерческих итогов являются строительные цели — для раствора, бетона, силикатного кирпича и т. д., — как формовочный песок в литейных цехах, как компонент стекла, при шлифовке и полировке, при мощении, как песок для двигателей, как огнеупорный или печной песок, в производстве ферросилиция (стальной сплав) и в фильтрах. Ссылка на песок как абразив и в производстве стали сделана в главах XIII и IX. Почти каждый штат производит некоторое количество песка, но для некоторых более специализированных видов использования, таких как стекольный песок, формовочный песок и огнеупорный или печной песок, распределение более или менее ограничено. Геологическая служба Соединенных Штатов собрала информацию о распределении различных видов песка и гравия и выполняет очень полезную функцию, предоставляя данные о поставках материала для конкретных целей. Мелкие формовочные пески импортировались из Франции, но во время войны отечественные источники в Нью-Йорке и Огайо были развиты достаточно, чтобы удовлетворить любые требования.

Песчаник в коммерции включает кварциты Миннесоты, Южной Дакоты и Висконсина, а также мелкозернистые песчаники Нью-Йорка, Пенсильвании и других мест, известные в торговле как «синий камень». В Кентукки большая часть добываемого песчаника известна на местном уровне как «вольный камень». Основными видами использования песчаника являются строительный камень, щебень и ганистер (для силикатного кирпича и футеровки печей). Другие виды использования — для брусчатки, бордюрного камня, плит для тротуаров, каменной наброски, бутового камня, точильных камней, оселковых камней и камней для пульпы (см. также главу XIII). Песчаник иногда измельчается в песок и используется в производстве стекла и как формовочный песок. Большинство штатов союза производят песчаник, основными производителями являются Пенсильвания, Огайо и Нью-Йорк.

«Песок и гравий»

Там, где песок грубый и нечистый и смешан с галькой, он обычно называется «песок и гравий». Для песка и гравия основными видами использования являются железнодорожный балласт, дорожное строительство и бетон. Песок и гравий производятся почти в каждом штате союза, крупнейшими производителями являются Пенсильвания, Огайо, Иллинойс, Нью-Джерси и Северная Каролина.

Глина, сланец, шифер

Сланец — это консолидированная глина, обычно с тонкой ламинацией из-за напластования. Шифер — это более плотная и кристаллическая порода, производимая обычно анаморфизмом глины или сланца под давлением и характеризующаяся тонкой сланцеватостью, которая обычно наклонена к осадочному напластованию.

Глины используются главным образом для строительного и дорожного кирпича и черепицы, канализационных труб, железнодорожного балласта, дорожного материала, глиняного замка, портландцемента и гончарных изделий. Глина добывается почти в каждом штате. Огайо, Пенсильвания, Нью-Джерси и Иллинойс имеют наибольшее производство. Существовал значительный импорт высококачественных глин, главным образом из Англии, для специальных целей — таких как наполнение и покрытие бумаги; производство фарфора, фарфора для электрических целей и тиглей; и для использования в ультрамариновых пигментах, в санитарной керамике, в клеенке и в качестве наполнителей в хлопчатобумажных отбельных цехах. Военный опыт показал возможность замены отечественными глинами для большинства этих видов использования; но результаты не во всех случаях были удовлетворительными, и Соединенные Штаты, несомненно, продолжат использовать импортные глины для некоторых из этих специальных целей.

Сланцы из-за своей тонкослоистости и мягкости не представляют ценности в качестве строительного камня, но используются в производстве кирпича, черепицы, керамики и портландцемента.

Своей коммерческой ценностью глинистые сланцы обязаны прежде всего сланцеватости, которая обеспечивает четко выраженные плоскости раскалывания. Основные области их применения — кровельные работы, а также использование в виде так называемого «мельничного сырья» для санитарно-технических, строительных и электротехнических нужд. Небольшие объемы используются для изготовления надгробий, дорожного покрытия, сланцевой крошки для кровельных материалов, школьных грифельных досок, материалов для бильярдных столов и т. д. Цвет, тонкость сланцеватости и размер чешуек являются основными характеристиками, определяющими использование того или иного вида сланца. Добыча сланца ведется в десяти штатах, при этом основной объем производства приходится на Пенсильванию и Вермонт.

Полевые шпаты

Полевые шпаты — это минералы, а не горные породы, однако они упоминаются здесь, поскольку вместе с кварцем составляют подавляющую часть земных материалов. По оценкам, полевые шпаты составляют 50 процентов всех магматических пород и 16 процентов осадочных пород. Поскольку магматические породы встречаются гораздо чаще, чем осадочные, процентное содержание полевых шпатов в земной коре ближе к первой цифре, чем ко второй. В большинстве пород полевой шпат представлен слишком мелкими зернами и слишком тесно связан с другими минералами, чтобы иметь коммерческое значение; только в одном типе пород — пегматите, который является магматической породой с чрезвычайно крупнозернистой и неравномерной текстурой, — кристаллы полевого шпата достаточно велики и сконцентрированы, чтобы быть доступными для промышленного использования.

Полевой шпат используется главным образом в производстве керамики, фарфора, фаянса, эмалированной посуды, а также эмалированного кирпича и плитки. В составе этих изделий он применяется для снижения температуры плавления других ингредиентов и формирования прочной связи между их частицами. Его использование при создании глазури для керамических изделий также обусловлено низкой температурой плавления. Менее распространенное применение полевого шпата — в качестве абразива (глава XIII). Одна из разновидностей полевого шпата содержит около 15 процентов поташа, и из-за распространенности этого минерала проводилось много экспериментальных работ по определению возможности выделения поташа для нужд производства удобрений; однако из-за высокой стоимости этот источник поташа вряд ли в ближайшее время сможет конкурировать с солями поташа, уже сконцентрированными самой природой.

Полевой шпат добывается в одиннадцати штатах, но основной объем производства приходится на Северную Каролину и Мэн. Соединенные Штаты также импортируют некоторое количество полевого шпата из Канады.

Гидравлический цемент (включая портландцемент, натуральные и пуццолановые цементы)

Цемент — это промышленный продукт, изготавливаемый из известняка (или мергеля) и глины (или сланца). Иногда эти два вида веществ настолько сочетаются в природе (как в некоторых глинистых известняках), что они пригодны для производства цемента без искусственного смешивания. В данной книге мы не ставим целью обсуждать промышленные продукты; однако цементная промышленность предполагает столь простое преобразование сырья и настолько тесно локализована в зависимости от распределения сырьевых ресурсов, что упоминание некоторых ее выдающихся особенностей представляется целесообразным.

Гидравлический цемент используется почти исключительно в качестве строительного материала. Он является важнейшим компонентом бетона. Первоначально использовавшийся главным образом для скрепления кирпичной и каменной кладки, а также для фундаментных работ, он нашел широкое применение, особенно с внедрением железобетона. Он используется в дорожном строительстве, а его новейшее применение — в судостроении.

За исключением качественного топлива, сырье, необходимое для производства цемента, встречается практически повсеместно во всем мире. Хотя практически все страны производят некоторое количество цемента, зачастую натурального качества, только крупнейшие производители выпускают его в объемах, достаточных для собственных нужд, и в результате наблюдается значительное мировое движение этого товара. Мировая торговля ведется преимущественно портландцементом.

После Соединенных Штатов странами-производителями, имеющими наибольший экспортный излишек цемента в нормальных условиях, являются Германия и Великобритания. Франция и Бельгия до войны были крупными производителями и экспортерами, но война значительно снизила их производственные мощности на тот момент. Швеция, Дания, Австрия, Япония и Швейцария производят цемент в меньших масштабах, но имеют значительные излишки для экспорта. Италия и Испания имеют крупные производства, которые примерно соответствуют их собственным потребностям. Голландия и Россия импортируют большие объемы из других европейских стран. Дальневосточная торговля поглощает избыточное производство Японии. В Южной Африке и Австралазии производство почти равно спросу. В Канаде, хотя отрасль растет очень быстро, спрос все еще превышает производство. В Южной и Центральной Америке, Мексике и Вест-Индии спрос значителен и, вероятно, будет расти; производство до сих пор было недостаточным. В этих странах либо недавно завершено строительство, либо строятся несколько современных заводов, и на многие другие выданы концессии. Эти новые заводы в значительной степени финансируются американским капиталом.

Соединенные Штаты являются крупнейшим в мире производителем цемента, их годовое производство составляет около 45 процентов от мирового объема. Внутреннее потребление всегда было почти таким же высоким, как и производство, а экспорт обычно не превышал 4 процентов от общего объема поставок с заводов. Южная и Центральная Америка представляют собой рынки для экспорта цемента из Соединенных Штатов.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Описание геологических особенностей распространенных горных пород, используемых в коммерческих целях, потребовало бы написания целого трактата по геологии. Это основные материалы земной коры, и по ним мы читаем геологическую историю Земли. В предыдущих главах был дан краткий обзор относительной распространенности обычных земных материалов и процессов их образования. По сравнению с ними месторождения металлических руд являются лишь незначительными эпизодами в развитии этой огромной группы минеральных ресурсов.

В этом разделе будут упомянуты лишь некоторые свойства горных пород и другие геологические особенности, требующие первоочередного внимания при определении пригодности той или иной распространенной горной породы для коммерческого использования. Этот перечень весьма фрагментарен, поскольку областей применения так много и они настолько разнообразны, что описание всех геологических особенностей, важных с точки зрения всех видов использования, очень быстро вывело бы дискуссию далеко за рамки книги такого объема. [13]

Строительный камень

Для строительных камней основными геологическими особенностями, требующими внимания, являются структура, долговечность, красота и окраска.

Структуры горной породы включают трещиноватость, осадочную слоистость и вторичную сланцеватость. Почти все горные породы трещиноваты. Трещины могут быть открытыми и заметными или закрытыми и почти незаметными. Закрытые или начальные трещины создают плоскости ослабления, известные под разными названиями, такими как «рифт», «зерно» и т. д., которые в значительной степени определяют форму блоков, извлекаемых из карьера. При правильном распределении они могут облегчить добычу камня. В других случаях они могут быть вредными, ограничивая размер извлекаемых блоков и создавая каналы для агентов выветривания. Некоторые породы, обладающие в остальном хорошими качествами, настолько прорезаны трещинами, что бесполезны для чего-либо, кроме получения щебня. Плоскости напластования или слоистость осадочных пород оказывают влияние, аналогичное трещинам, и, подобно им, могут быть полезными или невыгодными в зависимости от их расположения. Вторичная сланцеватость некоторых пород, особенно глинистых сланцев, позволяет раскалывать их на плоские плиты, что делает их полезными для определенных целей.

Правильные методы добычи и использования горной породы могут минимизировать неблагоприятные эффекты ее структурных особенностей. Использование камнерезных машин вместо взрывчатых веществ означает меньшее разрушение породы. При правильной обработке поверхности можно избежать раскрытия мелких трещин. Слоистые породы, уложенные «по пласту», так что плоскости напластования расположены горизонтально, служат дольше, чем если их уложить «на ребро».

Долговечность горной породы может зависеть от ее проницаемости для воды, которая может проникать вдоль плоскостей напластования или начальных плоскостей разломов, либо через мельчайшие поры между минеральными частицами. Вода может вызывать катастрофические химические изменения в минералах, а при замерзании и оттаивании — приводить к раскалыванию. По этой причине менее проницаемые породы в целом обладают большей долговечностью, чем более проницаемые. Высокопроницаемые породы, используемые в сухих местах или в сухом климате, прослужат дольше, чем в других условиях.

Долговечность также определяется различными коэффициентами расширения минералов, составляющих породу. Там, где минералы неоднородны в этом отношении, дифференциальные напряжения возникают с большей вероятностью, чем там, где минералы однородны. Аналогичным образом, крупнозернистая порода в целом менее долговечна, чем мелкозернистая. Расширение и сжатие камня при обычных температурных изменениях, а также при воздействии огня и замерзании, должны быть известны для многих видов строительства.

Минералы по-разному сопротивляются выветриванию, поэтому минеральный состав породы является еще одним значительным фактором, определяющим ее долговечность. Там, где пирит присутствует в изобилии, он легко выветривается, оставляя окрашенные железом ямки и высвобождая серную кислоту, которая разлагает породу. Обилие слюды, особенно если она сконцентрирована вдоль плоскостей напластования, способствует легкому раскалыванию породы при выветривании. Аналогичным образом, слюда часто выветривается быстрее, чем окружающие минералы, придавая поверхности ямчатый вид; в мраморах и известняках ее неравномерное распределение может испортить внешний вид. Обилие кремня или черта вредно для известняков и мраморов, поскольку, будучи более устойчивым, он выступает в виде рельефа на выветренной поверхности, мешает гладкой резке и полировке и часто заставляет породу раскалываться вдоль линий кремневых конкреций. Обилие тремолита также может быть невыгодным для известняков и мраморов, поскольку он выветривается до зеленовато-желтой глины и оставляет ямчатую поверхность.

Предел прочности на сжатие горной породы имеет очевидную связь с ее использованием в строительстве. Порода должна быть достаточно прочной для заданной нагрузки. Большинство твердых пород, обычно рассматриваемых для строительных целей, достаточно прочны для нагрузок, которым они подвергаются, и этот фактор, пожалуй, обычно менее важен, чем уже упомянутые структурные и минеральные особенности.

Часто необходимо знать модуль упругости и другие механические константы горной породы, например, в случаях, когда она должна сочетаться с металлом или другой кладкой, либо подвергаться исключительным ударным нагрузкам.

Красота и окраска горной породы — это скорее ее эстетические, чем утилитарные характеристики. Они особенно важны при строительстве зданий и памятников для общественных или декоративных целей.

Щебень

Наибольшее использование горной породы или камня приходится на дробленую форму для дорожного строительства, железнодорожных насыпей и бетона, и в будущем ожидается значительное увеличение спроса на такие цели. Для дорожного строительства необходимо учитывать сопротивление камня истиранию, твердость, вязкость, цементирующую способность, поглощение и удельный вес. Известняк хорошо цементируется, но по другим качествам он нежелателен для интенсивного движения. Глинистые сланцы мягкие и глинистые, они истираются в массу, которая в сухую погоду становится сухой и порошкообразной, а в сырую — грязной. Базальт и родственные ему породы устойчивы к истиранию и хорошо цементируются. Граниты и другие крупнозернистые магматические породы плохо цементируются и не устойчивы к истиранию. Многие песчаники очень твердые и хрупкие, они устойчивы к истиранию, но не цементируются.

Применение геологии в широком масштабе для изучения источников и качеств щебня сейчас требуется в связи с крупными государственными и национальными проектами дорожного строительства. Эта работа отнюдь не ограничивается простым тестированием физических качеств дорожно-строительных материалов, найденных вдоль предполагаемого маршрута, но включает тщательное изучение их геологического залегания, распространения и вероятных объемов. В некоторых северных штатах для этой цели предпочтительны специалисты по ледниковой геологии.

Камень для металлургических целей

Использование известняка и других пород в качестве металлургических флюсов в значительной степени зависит от химического состава. Сравнительно немногие известняки достаточно чисты для этой цели. Для футеровки печей кварцит или ганистер должны быть исключительно чистыми. Поиск в полевых условиях пород необходимого состава требует геологического обслуживания.

Глина

Для разнообразных целей, в которых используется глина, необходимо знать степень ее пластичности, предел прочности на разрыв, усадку (как на воздухе, так и при обжиге), плавкость, цвет, удельный вес и химические свойства. Тестирование глины для различных возможных применений — это узкоспециализированная работа, обычно выходящая за рамки компетенции геолога, хотя некоторые геологи были лидерами в этом типе исследований. Чаще в сферу деятельности геолога входят вопросы, касающиеся происхождения, полевой классификации, распространения, количества и других геологических условий, влияющих на качество и добычу.

Глина образуется в результате выветривания обычных горных пород, содержащих силикаты, посредством довольно хорошо изученных процессов выветривания (см. главу II). Она может оставаться на месте над материнской породой или может быть перенесена и переотложена, либо на суше, либо под водой, под воздействием воздуха, воды и льда. Тип материнской породы, климатические условия и характер выветривания, а также степень сортировки во время транспортировки — все это определяет состав и текстуру образующейся глины, в результате чего классификация на основе происхождения может указывать на общие групповые характеристики, которые желательно знать для коммерческих целей. Например, остаточные глины от выветривания гранита могут быть в широком смысле противопоставлены остаточным глинам, образованным выветриванием известняка, и обе они отличаются по групповым характеристикам от глин в ледниковых отложениях. Классификация по происхождению также может быть полезна для указания общих особенностей глубины, количества и распространения. Однако генетическая классификация глин часто недостаточна для указания точных характеристик, которые необходимо знать при определении их пригодности для узких и специальных технических требований. Более того, глины, подходящие для определенных коммерческих требований, могут образовываться несколькими различными способами, и классификация, основанная на конкретных качествах, поэтому может вовсе не соответствовать геологической классификации, основанной на происхождении.

Геологи проявляли особый интерес к причинам пластичности глины и способу ее затвердевания при высыхании. В целом было установлено, что эти явления обусловлены содержанием коллоидных веществ глинистого характера, которые служат не только для удержания вещества вместе во время пластического течения, но и для связывания его при высыхании. Роль коллоидов в образовании глин, а также многих других минеральных продуктов, в настоящее время является вопросом, который подвергается интенсивному изучению.

Те же процессы, которые производят глину, при особых условиях производят железные руды, бокситы, зоны окисления многих сульфидных рудных тел и почвы, о чем упоминается на других страницах.

Ограничения геологической области в коммерческом исследовании обычных горных пород

В целом качества земных материалов, определяющие их пригодность для использования, лишь в незначительной степени являются теми качествами, которые геолог обычно рассматривает для целей картирования и описания. Обычная геологическая карта и отчет по району указывают на распространение и общую природу обычных горных пород, а также на степень их использования в качестве минеральных ресурсов. Однако редко добавляется достаточно точное описание, например, глины, чтобы позволить читателю определить, для каких из многих различных целей этот материал может быть использован. Разнообразие применений настолько велико, а технические требования для различных целей настолько разнообразны и изменчивы, что почти невозможно составить описание, которое было бы достаточно всеобъемлющим и в то же время достаточно точным, чтобы дать всю информацию, желательную для экономических целей. Если геолог заинтересован в раскрытии коммерческих возможностей сырьевых материалов района, он может выбрать некоторые из наиболее перспективных особенностей и подвергнуть их техническому анализу, необходимому для определения их пригодности для специальных целей. В этой фазе своей работы он может счесть необходимым заручиться сотрудничеством квалифицированных техников и лабораторий в различных специальных областях. Проблема упрощается, если геолог ищет конкретный материал для конкретной цели, ибо тогда он подкрепляет себя знанием конкретных необходимых качеств и направляет свое полевое и лабораторное исследование соответствующим образом.

Слишком часто геолог не осознает сложности и определенности требуемых качеств и делает заявления и рекомендации по использованию сырьевых материалов, основанные на довольно общих геологических наблюдениях. С другой стороны, инженер, производитель или строитель часто ошибается и тратит деньги без необходимости, не принимая во внимание общие геологические особенности, которые могут быть очень полезны при определении распространения, количества и общих характеристик необходимых сырьевых материалов.

Трудно провести грань между надлежащими областями деятельности геолога и областями инженера, металлурга и других техников. Весьма желательно, чтобы специалист в любой из этих областей знал по крайней мере о существовании других областей и что-то об их общей природе. Слишком часто его действия указывают на то, что он не остро осознает даже существование этих смежных отраслей знаний. Степень и детализация, с которыми геолог будет знакомиться с этими другими областями, конечно, будут варьироваться в зависимости от его подготовки и обстоятельств его работы. Каков бы ни был его предел, он должен быть четко осознан; его работа должна быть тщательной до этого предела, и его усилия не должны тратиться впустую в областях, которые он не является наиболее квалифицированным для исследования.

Эти замечания применимы довольно широко к минеральным ресурсам, но они особенно уместны в отношении обычных горных материалов, с которыми геолог имеет дело ежедневно, — ибо он склонен предполагать, что знает о них все и что он квалифицирован давать профессиональные советы отраслям, использующим их. В связи с металлическими ресурсами металлургические и другие технические требования, скорее всего, будут более четко осознаны, а границы — более резко очерчены, в результате чего геолог, возможно, не так склонен пускаться в проблемы, которые он не квалифицирован решать.

Пределы геологической работы, обсуждаемые здесь, не обязательно являются пределами, отделяющими научную работу от ненаучной. Изучение и определение качеств горных пород, необходимых для коммерческих целей, столь же научно, как и изучение качеств, обычно рассматриваемых в чисто геологической работе, и результаты технических коммерческих исследований могут быть весьма поучительными с чисто геологической точки зрения. Когда область научных изысканий установлена обычаем, любой выход за традиционные пределы почти наверняка будет рассматриваться консерваторами в этой области как ненаучный и будет восприниматься легкомысленно. Автор полностью осознает существование пределов и необходимость их признания; но он объяснил бы свою осторожность в превышении этих пределов соображениями подготовки и эффективности, а не страхом, что он станет «запятнанным» ненаучными вопросами в тот момент, когда выйдет за границы своей традиционной области.

ПОЧВЫ КАК МИНЕРАЛЬНЫЙ РЕСУРС

Почвы обычно не числятся в списке минеральных ресурсов; но как выветрелая и измененная горная порода, обладающая огромной экономической ценностью, они стоят почти во главе списка минеральных продуктов.

Происхождение почв

Почвы образуются из магматических, осадочных и «метаморфических» горных пород в результате процессов выветривания и смешивания измененных минеральных продуктов с разложившимися остатками растений или гумусом. Гумус в среднем составляет, возможно, 3 или 4 процента почвенной массы, а иногда достигает 75 процентов. Не всякая выветрелая горная порода является почвой в сельскохозяйственном смысле. Для этой цели термин в основном ограничивается верхними несколькими дюймами или футами, пронизанными корнями растений.

Общий процесс почвообразования составляет одну из важнейших фаз катаморфизма — разрушительной стороны метаморфического цикла, описанной в главе II. Процессы катаморфизма или выветривания, обычно сопровождающиеся образованием почв, затрагивают поверхностные горные породы практически на всех континентальных территориях.

Выветривание высококислой магматической породы с большим содержанием кварца дает остаточную почву с большим содержанием кварца. Выветривание основной магматической породы без кварца дает глинистую почву без кварца, которая может быть богата железом. Там, где дезинтеграция была значительной, почва содержит обилие исходных силикатов породы и меньше измененных минералов.

Образование почвы из осадочных пород включает те же процессы, что и изменение магматических пород; но, начиная с пород разного состава, результат, конечно, в некоторых отношениях иной. Песчаники при выветривании дают только песчаную почву. Известняки теряют свой карбонат кальция в результате растворения, оставляя в качестве примесей только глину с фрагментами кварца или черта. Фут почвы может представлять собой результат выветривания сотни футов известняка. Сланцы могут выветриваться в продукты, более похожие на те, что образуются при выветривании магматических пород. Силикаты в сланцах разрушаются, образуя глину, которая смешивается с оксидом железа и кварцем.

В некоторых местностях почва может накапливаться до значительной глубины, позволяя процессам выветривания дойти до крайности; в других процессах они могут прерываться эрозией, которая сметает выветрелые продукты на промежуточных стадиях разложения и может оставить очень тонкую и слабо разложившуюся почву.

Почвы, образованные выветриванием, могут оставаться на месте в виде остаточных почв, либо они могут быть перенесены, отсортированы и переотложены, либо на суше, либо под водой. По оценкам Бюро почв Соединенных Штатов [14], более 90 процентов почв Соединенных Штатов, которые были до сих пор нанесены на карту, обязаны своим появлением и распределением транспортировке движущейся водой, воздухом и льдом (ледниками), и менее 10 процентов остались на месте над своей материнской породой. Ледники могут перемещать продукты выветривания или измельчать свежие горные породы в порошок, называемый «каменной мукой», и таким образом формировать почвы, имеющие химический состав, более близкий к составу неизмененных пород. Ледниковые почвы обычно довольно плохо отсортированы, в то время как почвы, перенесенные ветром и водой, скорее всего, демонстрируют высокую степень сортировки.

Характер перенесенной почвы менее тесно связан с материнской породой, чем характер остаточной почвы, поскольку процессы сортировки и смешивания материалов из разных источников вмешиваются, чтобы развить отложения, по природе совершенно отличные от остаточных почв; но даже перенесенную почву иногда можно проследить до известного материнского происхождения.

При отложении под водой почвенные материалы могут быть подняты над водой в результате физико-географических изменений и обнажены на поверхности в состоянии, пригодном для немедленного использования. Либо они могут быть погребены другими отложениями и не обнажаться снова до тех пор, пока не будут довольно хорошо затвердевшими и сцементированными, — в этом случае они должны снова пройти процессы размягчения при выветривании, прежде чем станут пригодными для использования. Там, где почвы погребаются под другими породами и затвердевают, они классифицируются как осадочные породы и составляют часть геологической летописи. Многие остаточные и перенесенные почвы можно распознать в геологической колонке; фактически, большое количество осадочных пород, с которыми обычно имеют дело в стратиграфической геологии, на самом деле являются перенесенными почвами.

Развитие почв в результате выветривания не следует рассматривать как особый процесс изменения горных пород, не связанный с процессами, производящими другие минеральные продукты. Точно те же процессы, которые производят почвы, могут давать важные месторождения железной руды, бокситов и глины, а также вызывать вторичное обогащение многих месторождений металлических минералов. Например, выветривание сиенитовой породы, не содержащей кварца, при определенных условиях, как в Арканзасе, приводит к образованию крупных месторождений бокситов, которые являются истинными почвами и полезны в качестве таковых, — но которые оказываются более ценными из-за содержания в них боксита. Выветривание основной магматической породы, как на Кубе, может привести к образованию важных остаточных месторождений железной руды, которые также используются в качестве почв. Выветривание железистого известняка может привести к образованию остаточных железных и марганцевых руд в глинистых почвах.

Состав почв и рост растений

Минеральные ингредиенты в почвах, необходимые для роста растений, включают воду, поташ, известь, магнезию, нитраты, серу и фосфорную кислоту — все они по количеству уступают обычным продуктам выветривания (стр. 20-22, 23-24). Из этих компонентов магнезия почти всегда присутствует в достаточном количестве; в то время как поташ, нитраты, известь, сера и фосфорная кислота, хотя часто достаточно обильны в целинной почве, при извлечении из почв в результате роста растений подвержены истощению при обычных методах возделывания и могут нуждаться в пополнении удобрениями (глава VII). Некоторые почвы могут быть чрезмерно богаты кремнеземом, железом или другими компонентами, так что оставшиеся компоненты присутствуют в слишком малых количествах для успешного роста растений.

Даже там, где почвы изначально имеют достаточно всех необходимых химических элементов, одна почва может поддерживать рост растений, а другая — нет, по той причине, что необходимые компоненты растворимы и, следовательно, доступны для корней растений в одном случае и нерастворимы в другом. Очевидно, что минеральные комбинации, в которых встречаются различные элементы, являются важными факторами, делающими их доступными для использования растениями. Аналогичным образом, почва определенного химического и минералогического состава может быть плодородной при одном наборе климатических условий, а почва аналогичного состава может быть бесплодной в другой местности — что указывает на то, что доступность компонентов также определяется климатическими и другими условиями выветривания. Даже при одинаковом химическом составе и одинаковых климатических условиях могут существовать такие различия в текстуре между различными почвами, что они будут сильно различаться по урожайности.

Единицей классификации почв является «тип почвы», который представляет собой почву, обладающую сельскохозяйственным единством, определяемым текстурой, химическим характером, топографией и климатом. Обычно называемые типы: глина, глинистый суглинок, иловатый суглинок, суглинок, мелкопесчаный суглинок, песчаный суглинок, мелкий песок и песок. В целом почвенные материалы настолько неоднородны и настолько далеки от специфического происхождения из горных пород, что в такой классификации геологический фактор происхождения не принимается во внимание. В более широком смысле почвы могут быть классифицированы по провинциям на основе географии, сходных физико-географических условий и сходства материнских пород; например, почвы провинции плато Пидмонт, засушливого юго-западного региона, ледниковой и лёссовой провинции и т. д. В такой классификации геологические факторы более важны. Почвы внутри провинции могут быть подразделены на «почвенные серии» на основе общих типов подпочв, рельефа, дренажа и происхождения.

Использование геологии в изучении почв

Хотя желательность конкретных почв в широком смысле связана с характером материнских пород, и хотя благодаря геологическим знаниям можно заранее предсказать, что некоторые территории более благоприятны, чем другие, для развития хороших почв, в вопрос вмешивается так много других факторов, что геологический фактор может быть второстепенным. Почвовед находит знания геологии полезными в качестве основы для широкого изучения своего предмета; но при исследовании его тонкостей он уделяет внимание главным образом другим факторам, таким как доступность обычных компонентов для использования растениями, наличие и доступность мельчайших количеств материалов, обычно не рассматриваемых геологом как важные, климатические условия и текстура. Поскольку многие геологические факторы сравнительно просты, большая часть экспертной работы по почвам требует лишь элементарных и эмпирических знаний геологии. Геолог, хотя он может полностью понимать происхождение почв и может указывать на некоторые широкие особенности, должен приобрести обширную технику, не тесно связанную с геологией, прежде чем станет эффективным в работе по почвенному картированию и диагностике.

По этим причинам картирование и классификация почв, хотя часто и начинались геологами государственных или федеральных служб, в своем техническом развитии и применении теперь перешли в значительной степени в руки почвоведов в специальных почвенных службах, аффилированных с Министерством сельского хозяйства США и сельскохозяйственными колледжами.

СНОСКИ:

[13] Хорошее резюме по этой теме можно найти в книге «Инженерная геология» Г. Риса и Т. Л. Уотсона, издательство Wiley and Sons, 2-е изд., 1915 г.

[14] Марбат, Кертис Ф., Почвы Соединенных Штатов: Бюл. 96, Бюро почв, 1913 г., стр. 10.

ГЛАВА VII

ГРУППА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Почвы — это выветрелая горная порода, более или менее смешанная с органическим материалом. Процессы выветривания, формирующие почвы, находятся в области геологических исследований, но изучение почв в связи с сельским хозяйством требует внимания к текстуре и к нескольким их очень второстепенным компонентам, которые имеют мало геологического значения. Поэтому изучение почв стало узкоспециализированным и техническим предметом, для которого необходим геологический фон, но который обычно выходит за рамки компетенции геолога. Однако для восполнения веществ, дефицитных в почвах, требуется добыча, разработка карьеров или извлечение важных минеральных ресурсов, и в этой части почвенной проблемы геолог особенно заинтересован.

Почвы могут изначально испытывать дефицит нитратов, фосфатов или поташа; или постоянное возделывание почв может извлекать эти материалы быстрее, чем их поставляют естественные природные процессы. В некоторых почвах достаточно фосфатов и поташа, чтобы удовлетворять все потребности растений бесконечно; но процессы выветривания и изменения, благодаря которым эти материалы становятся растворимыми и доступными для жизни растений, в большинстве случаев не успевают за истощением, вызванным возделыванием. Тонна пшеницы извлекает из почвы в среднем 47 фунтов азота, 18 фунтов фосфорной кислоты, 12 фунтов поташа. На старых почвах в Европе было признано необходимым использовать в среднем 200 фунтов смешанных минеральных удобрений ежегодно на акр. На более новых почвах Соединенных Штатов средний показатель, использованный до сих пор, составлял менее одной седьмой от этого количества. Таким образом, Соединенные Штаты до сих пор расходовали исходные материалы, накопленные в почве природой, но их было недостаточно, чтобы получить что-то похожее на урожайность с акра более высокоудобренных почв Европы.

В дополнение к нитратам, фосфатам и калийным солям, в связи с почвами используются значительные количества извести и серной кислоты, а также некоторое количество гипса. Известь получается из дробленого известняка (стр. 82-83) и используется главным образом для нейтрализации кислотности или «закисления» почвы; поэтому она лишь косвенно связана с удобрениями. Серная кислота используется для обработки фосфоритов, чтобы сделать их более растворимыми и доступными для жизни растений. Это требует добычи пирита и серы. Гипс под названием «земельный гипс» применяется к почвам, испытывающим дефицит серы, необходимой для жизни растений; увеличение его использования в будущем представляется вероятным. Существуют также значительные количества инертных минеральных веществ, которые используются в качестве наполнителей в удобрениях для придания объема продукту, но не имеют сельскохозяйственной ценности. Пропорции веществ удобрений, используемых в Соединенных Штатах, грубо суммированы на рисунке 4.

Соединенные Штаты обладают обильными запасами двух основных минеральных веществ, входящих в состав коммерческих удобрений, — фосфоритов и серосодержащих материалов, необходимых для их обработки. В отношении поташа Соединенные Штаты зависят от Европы, если только отечественная промышленность не будет очень сильно поощряться протекционистскими тарифами. В отношении минеральных нитратов Соединенные Штаты зависели от Чили, и из-за дешевизны поставок, несомненно, будут продолжать активно использовать этот источник. Однако из-за развития внутри страны заводов по фиксации азота из воздуха, извлечения азота из угля в побочных процессах и использования азотсодержащих растений, Соединенным Штатам, вероятно, потребуется все меньше минеральных нитратов из Чили.

Индустрия удобрений в Соединенных Штатах все еще находится в зачаточном состоянии и, вероятно, будет иметь большой рост. Более того, многое еще предстоит узнать о смешивании удобрений, а также о количествах и видах используемых материалов. Важность серы как питательного вещества для растений была осознана сравнительно недавно. Использование удобрений в Соединенных Штатах пришло частично через образование и деятельность сельскохозяйственных школ, а частично через рекламу компаний-производителей удобрений. Увеличение использования поташа было в значительной степени обусловлено пропагандой немецких торговых агентов. Изучение карты, показывающей распределение использования удобрений по стране, очень четко указывает на беспорядочное распределение эффектов этой различной деятельности. Одна местность может использовать большие количества, в то время как соседняя территория с аналогичными физическими условиями использует мало. Внезапное прекращение поставок удобрений на период трех или четырех лет во время войны имело очень пагубные последствия в некоторых местностях, но не было столь катастрофическим, как ожидалось, в других, — подчеркивая тот факт, что использование удобрений было частично случайным и не было точно приспособлено к конкретным потребностям.

Рис. 4. СИТУАЦИЯ С УДОБРЕНИЯМИ В СОЕДИНЕННЫХ ШТАТАХ. СМИТСОНОВСКИЙ ИНСТИТУТ — НАЦИОНАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ СОЕДИНЕННЫХ ШТАТОВ

НИТРАТЫ

Экономические особенности

Существует несколько источников азота для целей удобрения: минеральные нитраты, азот, извлекаемый из воздуха определенными растениями с помощью бактерий и запахиваемый в почву, азот, извлекаемый непосредственно из воздуха путем объединения атомов азота и кислорода в электрической дуге или путем объединения азота и водорода для образования аммиака, азот, извлекаемый из воздуха для создания соединения кальция, углерода и азота (цианамид), азот, сохраняемый из угля в форме аммиака как побочный продукт производства кокса, и азот из различных органических отходов. Азот в форме аммиака также является одним из потенциальных продуктов нефтеносных сланцев (стр. 150). Хотя основное использование азотистых материалов — в качестве удобрений, дополнительные важные количества используются в аммиаке для холодильных установок и в форме азотной кислоты в большом количестве химических производств. Во время войны использование нитратов было в значительной степени перенаправлено на производство взрывчатых веществ. Геолог интересуется главным образом минеральными нитратами как минеральным ресурсом, но другие источники азота, особенно его извлечение из угля, также затрагивают его область.

Почти единственным источником минеральных нитратов для мира в настоящее время является Чили, где имеются месторождения нитрата натрия или чилийской селитры, содержащие незначительные количества нитрата калия. Около двух третей чилийского материала обычно идет в Европу и около одной четверти — в Соединенные Штаты. Поставки коммерчески контролировались главным образом Великобританией и чилийскими компаниями, поддерживаемыми британским и немецким капиталом.

Зависимость мира от Чили стала болезненно очевидной во время войны. Германия была единственной нацией, которая в значительной степени развила другие источники азотистых материалов. Другие нации в очень большой степени зависели от минеральных нитратов как для удобрений, так и для целей производства боеприпасов. Общие потребности намного превышали общий объем производства из Чили, что требовало международного соглашения о распределении продукции между нациями. Поток из нескольких сотен судов, перевозящих нитраты из Чили, был одной из жизненно важных военных артерий. Эта ситуация привела к напряженным усилиям в воюющих странах по развитию других источников азота. Соединенные Штаты, по правительственным ассигнованиям, начали строительство обширных заводов по фиксации азота из воздуха, и строительство коксовых печей с улавливанием побочных продуктов вместо старых расточительных печей ульевого типа было ускорено. Германия до войны уже далеко продвинулась в обоих этих направлениях, не только в своих границах, но и в строительстве заводов по фиксации в Скандинавии и Швейцарии. Военные условия потребовали дальнейшего развития этих процессов в Германии, в результате чего эта страна вскоре стала полностью самодостаточной в этом отношении. Одним из эффектов стало почти полное исключение в Германии всего, кроме процесса коксования угля с улавливанием побочных продуктов.

Военное развитие азотной промышленности в Соединенных Штатах для целей производства боеприпасов довело внутреннее производство почти до довоенных потребностей только для удобрений. С растущим спросом на удобрения и дешевизной чилийских поставок натуральных нитратов, вероятно, что Соединенные Штаты будут продолжать в течение многих лет импортировать значительные количества чилийских нитратов. Можно отметить, что, хотя эта страна обычно потребляет около одной четверти чилийского продукта, американские интересы коммерчески контролируют менее одной двадцатой части выпуска. По-видимому, если не для других целей, то хотя бы для будущей защиты, будут предприняты усилия по развитию отечественной промышленности до такой степени, чтобы в кризисной ситуации Соединенные Штаты могли быть независимы от Чили. В частности, можно ожидать увеличения выпуска аммиака как побочного продукта коксохимического производства (см. также стр. 118-119), поскольку азотистый материал, произведенный таким образом, не должен нести фиксированную часть производственных затрат и не требует протекционистских тарифов.

Запасы чилийской селитры, как известно, достаточны для мировых потребностей на неопределенно долгое будущее.

Геологические особенности

Минеральные нитраты в целом, и особенно нитраты натрия и калия, легко растворимы при обычных температурах. Поэтому месторождения минеральных нитратов очень редки и встречаются только в засушливых регионах или других местах, где они защищены от дождя и грунтовых вод. Единственные известные крупные месторождения — это месторождения северного Чили и некоторые расширения в прилегающих частях Перу и Боливии. Они расположены на высоких пустынных плато, где почти полностью отсутствуют дожди, и образуют пласты толщиной от одного до шести футов вблизи поверхности. Самый важный минерал, нитрат натрия или чилийская селитра, смешан с различными другими растворимыми солями, включая поваренную соль, минералы бора и нитрат калия, а также с рыхлой глиной, песком и гравием. Нитратные месторождения встречаются в основном вокруг и чуть выше небольших чашеобразных впадин в пустыне, которые содержат обилие поваренной соли. Материал самого высокого качества содержит от 40 до 50 процентов нитрата натрия, а материал товарного качества должен содержать не менее 12-15 процентов.

Происхождение нитратных пластов обычно считается аналогичным происхождению пластов каменной соли (стр. 295-298), буры и других солевых остатков. Источником азота, вероятно, было органическое вещество в почве, такое как бывшие отложения птичьего гуано, кости (которые действительно находят в том же пустынном бассейне) и древнее растительное вещество. Считается, что под действием нитрифицирующих бактерий на это органическое вещество образовались нитратные соли, которые выщелачивались поверхностными и грунтовыми водами и, вероятно, переносились в растворе в замкнутые водоемы. Здесь они смешивались с различными другими солями, и все они выпадали в осадок по мере испарения вод бассейнов. Деликесценция и последующая миграция более растворимых нитратов привели к их накоплению вокруг краев бассейнов. Таким образом, нитратные пласты являются по существу продуктом высыхания.

Хотя только что изложенное происхождение довольно широко принято, были выдвинуты несколько других теорий. Было высказано предположение, что отложения образовались не в водных бассейнах, а что грунтовые воды, несущие нитраты в растворе, поднимались и поднимаются к поверхности, где в условиях чрезвычайной засушливости быстро испаряются, оставляя нитраты смешанными с поверхностными глинами. Одна группа авторов объясняет отложения фиксацией атмосферного азота посредством электрических явлений. Другие отмечают частое присутствие азота в вулканических эксгаляциях и связь чилийских нитратных пластов с поверхностными вулканическими породами; они предполагают, что эти породы были источником азота, который в необычных климатических условиях выщелачивался, а затем отлагался при испарении.

ФОСФАТЫ

Экономические особенности

Основное использование природных фосфатов — в производстве удобрений. Они также используются в производстве фосфора, фосфорной кислоты и других соединений фосфора, для спичек, для определенных металлургических операций и для газов, используемых в военных операциях.

Добываемый материал — это главным образом фосфат кальция (трикальцийфосфат). Чтобы сделать его доступным для использования растениями, его обрабатывают серной кислотой для образования растворимого суперфосфата; отсюда важность серной кислоты и ее минеральных источников — пирита и серы — в индустрии удобрений. Небольшой процент фосфата также измельчается и вносится непосредственно в почву в сыром виде. Другими фосфатными материалами являются основной шлак от фосфористых железных руд, перерабатываемых в сталь по Томасовскому процессу, гуано с островов Тихого океана, а также кости и отходы (танкаж) из стран, занимающихся разведением скота и упаковкой мяса. Эти материалы используются для тех же целей, что и природные фосфаты.

Соединенные Штаты являются крупнейшим фактором в мировой фосфатной промышленности, как в отношении производства, так и в отношении запасов.

Крупнейшие и наиболее доступные европейские источники находятся в Тунисе и Алжире под французским контролем и в Египте под английским контролем. Бельгия и северная Франция были значительными производителями фосфатов, но с развитием месторождений более высокого качества в других странах их производство упало до очень малой доли от мирового объема. Также было очень малое и незначительное производство в Испании и Великобритании. Россия имеет крупные запасы, которые практически не разрабатываются.

Хотя в Западной Европе сравнительно мало фосфоритов, значительное количество фосфатных поставок получается в качестве побочного продукта из Томасовского шлака, полученного из фосфористых железных руд. Эти руды поступают главным образом из Лотарингии и Швеции, но английские и российские руды могут использоваться аналогичным образом.

За пределами Европы и Соединенных Штатов существуют меньшие запасы фосфатов в Канаде, Голландской Вест-Индии, Венесуэле, Чили, Южной Австралии, Новой Зеландии и на нескольких островах Индийского и Южного Тихого океанов. Ни один из них еще не внес значительного вклада в мировое производство, и их удаленность от основных стран-потребителей, граничащих с бассейном Северной Атлантики, настолько велика, что вряд ли будет какое-либо значительное движение в эту часть мира. С другой стороны, некоторые острова Южных морей имеют крупные запасы исключительно высококачественного гуано и костяных фосфатов, которые, несомненно, будут использоваться во все возрастающих количествах для экспорта в Японию, Новую Зеландию и другие близлежащие страны. Самые важные из этих островов сейчас контролируются Великобританией, Японией и Францией.

Поразительной особенностью ситуации является то, что страны Центральной Европы, которые были крупными потребителями фосфатного материала, потеряли не только фосфаты тихоокеанских островов, но и лотарингские фосфористые железные руды, и теперь почти полностью зависят от британских, французских и американских фосфатов.

В Соединенных Штатах запасы фосфатов очень велики. Они добываются главным образом во Флориде, Теннесси и Южной Каролине; но крупные запасы, хотя и более низкого качества, известны в Арканзасе, Монтане, Айдахо, Вайоминге и Юте. Существуют возможности для развития местных фосфатных производств на западе в связи с производством серной кислоты из отходящих газов плавильных печей в близлежащих горнодобывающих центрах. Компания Anaconda Copper Mining Company занялась производством суперфосфата как способом использования серной кислоты, производимой в связи с ее плавильными операциями. Соединенные Штаты независимы в поставках фосфатов и имеют излишки для экспорта. Эта страна, Англия и Франция осуществляют контроль над большей частью мировых запасов фосфатного материала. В конкуренции за мировую торговлю фосфаты Флориды и Каролины выгодно расположены для экспорта, но в Европе существует сильная конкуренция со стороны огромных месторождений во французской Северной Африке, которые расположены примерно так же хорошо.

Геологические особенности

Небольшие количества фосфора обычны в магматических породах в форме минерала апатита (фосфат кальция с хлоридом или фторидом кальция). Апатит особенно обилен в некоторых пегматитах. В нескольких местах, например, в Адирондаках, где магнитная сепарация железных руд оставляет остаток, содержащий много апатита, а также в Канаде и Испании, где добывались жилы апатита, этот материал используется как источник фосфатных удобрений. Однако основная масса мировых фосфатов получается из других источников — осадочных и остаточных пластов, описанных ниже.

Фосфор в горных породах растворяется в той или иной форме грунтовыми водами; часть его поглощается наземными растениями и животными для построения своих тканей, а другая часть переходит в раствор и попадает в море, где поглощается морскими растениями и животными. В местах скопления костей и экскрементов наземных животных или раковин и продуктов жизнедеятельности морских животных могут образовываться залежи фосфатного материала.

В некоторых местах, где скапливается огромное количество морских птиц, например на пустынных побережьях и океанических островах, образовались залежи гуано. Некоторые из них, как, например, уже выработанные месторождения Перу и Чили, находятся в аридном климате и хорошо сохранились. Другие, как на Антильских островах и в Океании, подвергаются воздействию периодических дождей; в значительной степени фосфаты были выщелочены, вынесены вниз и переотложены, пропитав и частично заместив подстилающие известняки. Таким образом образовались залежи, содержащие до 85 процентов фосфата кальция.

Еще более важные тела фосфатов образовались в результате накопления остатков морских животных, вероятно, при совместном химическом, бактериальном и механическом осаждении. Эти процессы сформировали основные продуктивные месторождения в мире, включая месторождения Соединенных Штатов, Северной Африки и России, а также фосфатные железные руды Англии и Центральной Европы. Осадочные особенности многих фосфатных пород, в частности их оолитовые текстуры, обнаруживают заметное сходство с особенностями железных руд типа Клинтон (стр. 166-167).

Морские фосфатные пласты изначально состоят преимущественно из фосфата кальция и карбоната кальция в различных пропорциях. В зависимости от степени вторичного обогащения они образуют два основных типа месторождений. Обширные пласты западной части Соединенных Штатов (в верхнем карбоне) являются твердыми, и обогащение в результате выветривания произошло в них в очень малой степени; в своих более богатых частях они содержат от 70 до 80 процентов фосфата кальция, а крупные участки варьируют лишь от 30 до 50 процентов. В юго-восточных месторождениях (силур и девон в Теннесси и третичный период в Каролинах и Флориде) произошло значительное обогащение, порода стала более мягкой, а общее содержание варьирует от 65 до 80 процентов. И карбонат кальция, и фосфат кальция растворимы в обычных грунтовых водах, но карбонат более растворим. Таким образом, карбонат выщелачивался быстрее, и, кроме того, нисходящие воды, несущие фосфат, часто отлагали его, замещая карбонат. Эти процессы обогащения, иногда дополняемые механической концентрацией, сформировали высококачественные залежи как в изначально фосфатных пластах, так и в различных подстилающих толщах. Обычны конкреционные и нодулярные текстуры. «Галечные» месторождения Флориды состоят из фосфатных материалов, раздробленных и переработанных речными водами и наступающими мелководными морями.

ПИРИТ

Экономические особенности

Основное применение пирита — производство серной кислоты. Большие количества кислоты используются в производстве удобрений из фосфатной породы, а в военное время — в производстве боеприпасов. Серная кислота превращает фосфатную породу в суперфосфат, который растворим и доступен для усвоения растениями. Другие виды применения кислоты рассматриваются в связи с серой. Пирит также используется в Европе для производства бумаги из древесной массы, но в Соединенных Штатах для этой цели до сих пор использовалась исключительно самородная сера. Остаток от обжига пирита представляет собой высококачественный железнорудный материал, часто с очень низким содержанием фосфора, что желательно при составлении шихты для доменных печей.

Большинство стран Европы являются производителями пирита, значительные объемы также добываются в Соединенных Штатах и Канаде. Европейская продукция реализуется в основном на этом континенте, но значительные количества поступают в Соединенные Штаты из Испании.

До войны внутренние источники обеспечивали от четверти до трети внутреннего спроса на пирит. Импорт поступал в основном из Испании и Португалии в центры потребления на атлантическом побережье. Сокращение зарубежного импорта пирита во время войны увеличило внутреннее производство примерно на треть, а также привело к более активному использованию канадских поставок, но общего количества было недостаточно для удовлетворения спроса. Спрос был удовлетворен за счет увеличения использования серы из внутренних месторождений (стр. 109). К концу войны запасы пирита накопились в такой степени, что с перспективой возобновления импорта из Испании производство пирита в Соединенных Штатах практически прекратилось. Военный опыт продемонстрировал возможность замены серой, которую Соединенные Штаты имеют в больших и дешевых для добычи количествах. Поэтому будущее пиритовой промышленности в Соединенных Штатах выглядит туманным, за исключением поставок, используемых локально, как на территории, прилегающей к Великим озерам, и за исключением небольших количеств, извлекаемых на местах в качестве побочных продуктов при добыче угля или из руд цинка, свинца и меди. Производство пирита в прошлом было сосредоточено главным образом в Аппалачском регионе, особенно в Вирджинии и Нью-Йорке, а также в Калифорнии.

Геологические особенности

Пирит, желтый сульфид железа, является самым распространенным и обильным из металлических сульфидов. Он образуется в самых разнообразных условиях и ассоциациях. Марказит и пирротин, другие минералы сульфида железа, часто встречаются вместе с пиритом и используются для тех же целей.

Крупные месторождения Рио-Тинто в Испании, производящие около половины мирового пирита, были сформированы путем замещения сланцев нагретыми растворами из близлежащих изверженных пород. Руды залегают в линзовидных телах и состоят почти из сплошного пирита с небольшим количеством кварца и рассеянными зернами и прожилками халькопирита (сульфида меди и железа). Они содержат около 50 процентов серы, а большая часть содержит около 2 процентов меди, которая также извлекается.

Подобные проявления пирита в меньшем масштабе известны во многих местах. Пирит очень часто встречается в жильных и замещающих месторождениях золота, серебра, меди, свинца и цинка. В долине Миссисипи он извлекается как побочный продукт из свинцово-цинковых руд, а в Кордильерском регионе можно было бы легко производить большие количества побочного пирита, если бы существовал местный спрос. Пиритовые месторождения Аппалачского региона представляют собой главным образом линзы в сланцах; их происхождение неясно, хотя некоторые из них, как полагают, были сформированы путем замещения метаморфизованных известняков и сланцев.

В условиях выветривания пирит окисляется, при этом сера образует серную кислоту — важный агент вторичного обогащения меди и других сульфидов, — а железо образует минералы гематит и лимонит в виде «железной шляпы».

Пирит также часто встречается в осадках, по-видимому, образуясь главным образом в результате восстановительного действия органического вещества на соли железа в растворе. В Иллинойсе и прилегающих штатах он добывается как побочный продукт угледобычи.

СЕРА

Экономические особенности

Сера используется для многих тех же целей, что и пирит. В довоенных условиях крупнейшим направлением использования в Соединенных Штатах было производство бумажной массы сульфитным способом. Второстепенные виды использования включали сельское хозяйство в качестве фунгицида и инсектицида, вулканизацию резины и производство пороха. Около 5 процентов серы в Соединенных Штатах использовалось в производстве серной кислоты. Во время войны это использование значительно возросло из-за нехватки пирита и больших количеств серной кислоты, необходимых для производства взрывчатых веществ. Замена пирита серой в производстве серной кислоты продолжалась после войны и, вероятно, будет играть важную роль в будущем. Серная кислота является важным материалом для широкого спектра производственных процессов. Некоторые из ее наиболее важных применений: в производстве суперфосфатных удобрений из фосфатной породы; в очистке нефтепродуктов; в черной металлургии и коксохимической промышленности; в производстве нитроглицерина и других взрывчатых веществ; а также в общей металлургической и химической практике.

Соединенные Штаты являются крупнейшим в мире производителем серы. Основными зарубежными странами, производящими значительные количества серы, являются Италия, Япония, Испания и Чили. Европа является главным рынком сбыта итальянской серы. Несмотря на возросший спрос в Европе, производство в Италии сократилось в результате неблагоприятных условий труда, добычи и транспортировки, и дефицит пришлось покрывать за счет Соединенных Штатов. Производство серы в Японии растет. Обычно около половины экспортируемого материала поступает в Соединенные Штаты для удовлетворения потребностей бумажной промышленности в тихоокеанских штатах, а половина направляется в Австралию и другие британские колонии. Производство в Испании относительно невелико и растет медленно; большая его часть потребляется внутри страны. Небольшое производство в Чили в основном потребляется внутри страны, а большие дополнительные количества импортируются.

Добыча серы в Соединенных Штатах, которая в 1913-14 годах была второй после Италии, сейчас составляет три четверти всей мировой добычи, и Соединенные Штаты стали крупным экспортером серы. Запасы достаточны, а производство растет, в результате чего Соединенные Штаты могут не только удовлетворять свои собственные потребности, но и широко использовать этот товар в мировой торговле. Небольшие количества серы добываются в некоторых западных штатах, но более 98 процентов производства приходится на Луизиану и Техас.

Геологические особенности

Самородная сера встречается главным образом в осадочных пластах, где она ассоциирует с гипсом и обычно с органическим веществом. Месторождения этого типа известны во многих местах, наиболее важными из которых являются месторождения Сицилии и побережья Мексиканского залива в Соединенных Штатах. В последнем регионе пласты известняка несут линзы серы и гипса, которые, по-видимому, локализованы в куполообразных поднятиях пластов. Месторождения перекрыты несколькими сотнями футов рыхлых водоносных песков, через которые трудно пробить шахту. Используется остроумный и эффективный процесс добычи, при котором перегретая вода закачивается вниз для расплавления серы, которая затем вытесняется на поверхность сжатым воздухом и оставляется для затвердевания в больших бункерах. Сицилийские месторождения представляют собой аналогичные линзы в глинистых известняках, содержащие от 20 до 25 процентов серы, ассоциированные с гипсом и битуминозным мергелем; они разрабатываются шахтами.

Относительно происхождения этих месторождений было выдвинуто несколько теорий. Считалось, что материалы для месторождений осаждались одновременно с вмещающими осадками; и что сера могла образоваться путем окисления сероводорода в осаждающих водах при участии воздуха или серобактерий, или что она могла быть получена путем восстановления гипса органическим веществом или бактериями. Другие предполагали, что горячие воды, поднимающиеся из изверженных пород, могли принести как серу, так и гипс, кристаллизация которых вызвала поднятие пластов, наблюдаемое на полях Мексиканского залива (см. также стр. 298).

Самородная сера также встречается в минеральных источниках, из которых выделяется сероводород, где она образуется путем окисления сероводорода. Она также встречается в трещинах лавы и вокруг вулканических жерл, где, вероятно, образовалась в результате реакций между вулканическими газами и воздухом. Японские и чилийские месторождения относятся к вулканическому типу.

КАЛИЙ

Экономические особенности

Калий используется главным образом в качестве компонента удобрений в сельском хозяйстве. Он также используется в производстве мыла, определенных видов стекла, спичек, определенных взрывчатых веществ и химических реактивов.

Долгое время производство калия было по сути германской монополией. Основные месторождения находятся в окрестностях Штасфурта в центральной части Северной Германии (около гор Гарц). Штасфуртские соли, несомненно, достаточны для удовлетворения мировых потребностей в калии на неопределенное будущее. Однако другие месторождения, открытые в долине Рейна в Эльзасе в 1904 году, оказались весьма обширными; и хотя производство до сих пор было ограничено ограничениями, наложенными германским правительством, оно тем не менее стало значительным. Качество (18 процентов K2O) превосходит обычный материал, добываемый на основных германских месторождениях, а месторождения обладают регулярностью структуры и однородностью материала, благоприятными для более дешевой добычи и переработки, чем это имеет место на Штасфуртских месторождениях.

Другие страны также развили источники калия, некоторые из которых, вероятно, продолжат производство даже в условиях конкуренции с упомянутыми выше месторождениями признанного значения. Примечательны среди новых разработок месторождения в Испании. Они еще не производят в больших масштабах, но их будущее производство может быть значительным. Менее важные месторождения известны в Галиции, Тунисе, России и восточной Абиссинии, а нитратные месторождения Чили содержат небольшой процент калия, который извлекается в ходе некоторых операций.

До войны Соединенные Штаты получали калий из Германии. Германская калийная промышленность была хорошо организована и защищена германским правительством, которое прилагало все усилия для поддержания мировой монополии. Во время войны экспорт калия из Германии был прекращен, за исключением экспорта в нейтральные страны, непосредственно прилегающие к германской территории. Результатом в Соединенных Штатах стало то, что цена на калий выросла настолько, что это значительно уменьшило его использование в качестве удобрения.

Последовавшие усилия по увеличению производства калия в Соединенных Штатах увенчались значительным успехом, но максимальный достигнутый объем производства составлял лишь около одной четверти обычных довоенных потребностей. Основными американскими источниками являются щелочные пласты и рассолы в Небраске, Юте и Калифорнии, и особенно на озере Серлс, Калифорния. Они обеспечили 75 процентов общего объема добычи. Небольшие количества извлекались в Юте из минерала алунита (сульфата калия и алюминия), в Вайоминге из лейцита (силиката калия и алюминия), в Калифорнии из келпа или морских водорослей, а в различных местностях — из пыли цементных заводов и доменных печей, из древесной золы, из промывных вод шерсти, из отходов винокуренных заводов и заводов по производству свекловичного сахара, а также из различных промышленных отходов. К концу войны в калийной промышленности был достигнут достаточный прогресс, чтобы указать на то, что Соединенные Штаты могут стать самообеспечивающимися в будущем, хотя и при высоких затратах. Возобновление импорта дешевого калия из Германии, с вероятными дальнейшими предложениями из Эльзаса и Испании, делает невозможным продолжение производства калия в Соединенных Штатах; за исключением, возможно, извлечения побочных продуктов, которое будет продолжаться в связи с другими отраслями промышленности. Спрос на защитный тариф стал неизбежным результатом (см. главы XVII и XVIII).

Геологические особенности

Калий является одним из восьми наиболее распространенных элементов на Земле. Он встречается как первичный компонент большинства изверженных пород, некоторые из которых содержат проценты, столь же высокие, как в коммерческих калийных солях, используемых для удобрений. Он присутствует в некоторых осадках, а также встречается во многих сланцах и гнейсах. Различные силикаты калия — лейцит, полевой шпат, серицит и глауконит — и сульфат калия, алунит, привлекали внимание, и некоторые из них использовались в небольшой степени, но ни один из них обычно не способен конкурировать на рынке. Потенциальные запасы, таким образом, практически неограниченны по количеству и распределению. Месторождения, из которых калий можно извлечь с разумными затратами, однако, известны лишь в немногих местах, где они сформировались как соленосные осадки.

При разложении горных пород калий, подобно натрию, легко растворим, но в значительной части он поглощается и удерживается глинистыми материалами и не выносится. Поэтому калий в речных и океанических водах присутствует в меньшей степени, чем натрий, а залежи калийных солей гораздо реже, чем залежи каменной соли и других соединений натрия. Крупные месторождения в пермских пластах Штасфурта, а также в третичных отложениях Эльзаса и Испании, образовались в результате испарения очень больших количеств соленой воды, предположительно морской воды. Они состоят из калийных солей, преимущественно хлорида, смешанных и перекристаллизованных с хлоридами и сульфатами магния, натрия и кальция. В Штасфуртских месторождениях калийно-магниевые соли занимают относительно тонкий горизонт в верхней части около 500 футов пластов каменной соли, причем все это подстилает площадь около 200 миль в длину и 140 миль в ширину. Основными минералами в калийном горизонте являются карналлит (водный хлорид калия и магния), кизерит (водный сульфат магния), сильвин (хлорид калия), каинит (водная двойная соль хлорида калия и сульфата магния) и обычная соль (хлорид натрия). Калийные пласты представляют собой последнюю стадию испарения вод крупного замкнутого бассейна, и специфические климатические и топографические условия, которые вызвали их формирование, были предметом многих предположений. Эта тема далее рассматривается в обсуждении пластов обычной соли (стр. 295-298).

В Соединенных Штатах месторождения на озере Серлс, Калифорния, были образованы теми же процессами в меньшем масштабе. В данном случае испарение не было доведено до завершения, но кристаллизация и отделение других солей сконцентрировали калий (вместе с магнием) в остаточном рассоле или «маточной жидкости». Месторождения этого озера или болота также содержат буру (см. стр. 276) и отличаются по пропорциям солей от Штасфуртских месторождений. Это объясняется тем, что они, вероятно, произошли не из океанических вод, а из выщелачивания материалов из пород окружающих возвышенностей, транспортировки этих материалов в растворе реками и грунтовыми водами и концентрации в пустынном бассейне путем испарения.

Щелочные озера Небраски считаются имеющими очень недавнее геологическое происхождение. Они лежат в депрессиях в бывшей области песчаных дюн и содержат большие количества калия, предположительно накопленного путем выщелачивания золы, образовавшейся в результате повторяющихся сжиганий травы в прилегающей местности.

Из других природных минеральных источников наиболее важным является алунит. Основные разрабатываемые месторождения находятся в Мэрисвилле, штат Юта, но этот минерал довольно распространен в западной части Соединенных Штатов, ассоциируя с золотыми месторождениями, как в Голдфилде, Невада. Алунит встречается в виде жильных и замещающих месторождений, часто в ассоциации с изверженными породами, и предполагается, что он имеет изверженное происхождение. Его происхождение рассматривается в связи с рудами Голдфилда (стр. 230).

СНОСКИ:

[15] Гейл, Хойт С., Калийные месторождения Эльзаса: Бюл. 715-B, Геол. служба США, 1920, стр. 17-55.

[16] Гейл, Хойт С., Калийные месторождения в Испании: Бюл. 715-A, Геол. служба США, 1920, стр. 1-16.

ГЛАВА VIII

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ — УГОЛЬ, НЕФТЬ, ГАЗ (И АСФАЛЬТ)

УГОЛЬ

Экономические особенности

Уголь превосходит все другие минеральные ресурсы, за исключением воды, по объему производства, стоимости и спросу. Это величайший из энергетических источников — уголь, нефть, газ и гидроэнергия. Примерно две трети мирового угля используется для получения энергии, одна шестая — для плавильной и металлургической промышленности, и одна шестая — для отопительных целей. Уголь составляет более одной трети железнодорожных грузоперевозок Соединенных Штатов и является крупнейшим отдельным фактором тоннажа в международной торговле; 70 процентов довоенного тоннажа исходящих грузов из Англии приходилось на уголь.

Мировое производство и торговля. Крупнейшие угледобывающие страны мира граничат с бассейном Северной Атлантики. Соединенные Штаты производят около 40 процентов мирового объема, Великобритания — около 20 процентов, а Германия — около 20 процентов. Другие страны, добывающие уголь, располагаются примерно в следующем порядке: Австро-Венгрия, Франция, Россия, Бельгия, Япония, Китай, Индия, Канада и Новый Южный Уэльс. Существует сходство в основных чертах распределения добычи угля и производства железной руды. Крупные центры добычи угля — Пенсильванское и Иллинойсское месторождения в Соединенных Штатах, район Мидлендс в Англии и Нижнерейнский или Вестфальский бассейны в Германии — также являются крупными центрами черной металлургии этих стран. Как и в случае с железной рудой, наблюдается поразительное отсутствие значительной добычи угля в южном полушарии и в Азии. Важным элементом в мировом распределении запасов угля является английская всемирная система угольных станций для судоходства.

Все основные угледобывающие страны обладают большими запасами угля. За пределами этих стран наиболее важные мировые запасы находятся в Китае, на который можно рассчитывать в плане большого будущего развития. По большей части, за исключением вероятного развития в Китае, вероятно, что страны, производящие сейчас большую часть угля, будут продолжать делать это в будущем, и что отдаленные части мира будут по-прежнему снабжаться в основном из этих стран.

Количество и распределение мировых запасов угля были оценены, возможно, с большей степенью точности, чем запасы любого другого минерального ресурса. Из этих оценок следует, что североамериканский континент содержит около половины мировых запасов (главным образом в Соединенных Штатах, с меньшими количествами в Канаде), а Азия — около одной четверти (главным образом в Китае, с некоторым количеством в Индии). Европа содержит лишь одну шестую мирового общего количества, главным образом на территории бывшей Германской империи и в Великобритании, с меньшими количествами в России, Австро-Венгрии, Франции и Бельгии. Австралазия (Новый Южный Уэльс), Африка (Британская Южная Африка) и Южная Америка (Чили, Бразилия, Перу и Колумбия) вместе содержат менее десятой части общих запасов. Поскольку уголь является одной из великих основ современного индустриализма, большие запасы высококачественных углей в Китае привели к убеждению, что Китай может однажды превратиться в великую промышленную нацию. Аналогичным образом, нехватка угля в большинстве стран Южной Америки и Африки, по-видимому, исключает развитие там каких-либо очень крупных производственных отраслей, за исключением случаев, когда доступна гидроэнергия. Запасы угля и сохранение угля далее обсуждаются в главе XVII.

Война привела к значительным нарушениям в добыче и распределении угля. Возврата к нормальным условиям еще не произошло, и некоторые из изменений, вероятно, являются постоянными. Крупное зарубежное движение угля из Германии было остановлено, а из Англии — сокращено. В некоторой степени дефицит был восполнен за счет экспорта угля из Соединенных Штатов, особенно в Южную Америку. Прекращение нормального германского экспорта во Францию и страны Средиземноморья, оккупация французских и бельгийских угольных бассейнов немцами и частичное ограничение германского экспорта в скандинавские страны привели к тому, что Европа поглотила большую часть британского угля, доступного для экспорта, и, кроме того, потребовала уголь из Соединенных Штатов. Напряжение в мировой угольной промышленности для удовлетворения энергетических потребностей войны слишком свежо и живо, чтобы требовать чего-то большего, чем упоминание. Мир почти впервые осознал совершенно жизненно важный и существенный характер этой отрасли.

После войны произошло постепенное возобновление экспорта угля из Англии по старым направлениям международной торговли. Германская зарубежная экспортная торговля не была восстановлена и не может быть восстановлена в течение долгого времени, если Германия выполнит условия Мирного договора. Действительно, из-за медленного восстановления добычи германского угля все еще наблюдается значительное отставание в поставках, доступных для европейских стран. Условия Мирного договора сократили территорию германских угольных запасов и потребовали значительных дополнительных поставок угля, которые должны быть доставлены во Францию, Бельгию, Люксембург и Италию.

Увеличенный экспорт угля из Соединенных Штатов во время войны, вероятно, будет частично продолжаться в будущем, хотя большая часть продукции Соединенных Штатов в будущем, как и в прошлом, будет поглощаться локально. Большая часть угля в Соединенных Штатах, доступного для экспорта, содержит больше летучих веществ, чем британский и германский экспортный уголь. Это качество в некоторой степени будет ограничивающим фактором в экспорте. С другой стороны, это может привести к более широкому внедрению брикетирования, коксования и других процессов, которые будут способствовать улучшению местной промышленности и иметь консервационный эффект.

Япония, несомненно, удержит часть азиатского угольного рынка, завоеванного во время войны.

Международные угольные отношения далее обсуждаются в главе XVIII. [17]

Производство в Соединенных Штатах. Основными чертами распределения запасов угля в Соединенных Штатах являются:

(1) Локализация добычи и запасов антрацита в ограниченной области в регионе Лоутон в Пенсильвании. Низкосортный антрацитовый уголь также встречается в Род-Айленде, Северной Каролине, Колорадо и Айдахо.

(2) Локализация добычи битуминозного угля в восточных и внутренних штатах Пенсильвании, Западной Вирджинии, Огайо, Индианы, Иллинойса и Кентукки. Основные запасы битуминозного угля находятся в тех же провинциях, но важные дополнительные запасы известны в Техасе, в Северной и Южной Каролине, а также в провинциях Скалистых гор и Тихоокеанского побережья.

(3) Наличие больших тоннажей суббитуминозного угля на западе, которые практически не добывались.

(4) Наличие больших месторождений лигнита в регионе побережья Мексиканского залива и в регионе Северных равнин, которые не разрабатывались.

Кокс. Около одной шестой части битуминозного угля, добываемого в Соединенных Штатах, перерабатывается в кокс, то есть подвергается нагреванию в печах, из которых исключен кислород, чтобы удалить летучие газы (главным образом углеводороды и воду), которые составляют около 40 процентов веса угля. Остаточный продукт, кокс, представляет собой легкую, пористую массу со значительно более высоким процентом фиксированного углерода, чем битуминозный уголь. Что касается состава, коксование искусственно достигает в некоторой степени того же результата, что и природа в своем медленном развитии высококачественных углей, но текстура кокса сильно отличается от текстуры угля. Не все битуминозные угли подходят для производства кокса; и такие угли часто делятся на два класса, известные как коксующиеся и некоксующиеся угли. Кокс используется главным образом для плавильных целей. Благодаря своей губчатой, пористой текстуре он горит быстрее и интенсивнее, чем уголь.

Газы, выделяющиеся при коксовании, теряются в старомодных «ульевых» печах, но в современных коксовых печах с улавливанием побочных продуктов эти газы при надлежащей обработке дают ценные продукты каменноугольной смолы и аммиак. Подсчитано, что сумма стоимости продуктов, извлеченных таким образом из тонны угля, умножает стоимость тонны угля на шахте по крайней мере в тринадцать раз. Важность этого факта с точки зрения сохранения ресурсов невозможно переоценить. В настоящее время более половины общего объема кокса, производимого в Соединенных Штатах, поступает из печей с улавливанием побочных продуктов, и эта доля, несомненно, будет увеличиваться в будущем.

БАЛАНС, ПОКАЗЫВАЮЩИЙ РАЗНИЦУ МЕЖДУ СТОИМОСТЬЮ 1 ТОННЫ БИТУМИНОЗНОГО УГЛЯ НА ШАХТЕ И СТОИМОСТЬЮ ПРОДУКТОВ, КОТОРЫЕ ОН СОДЕРЖИТ, ОСНОВАННЫЙ НА УСЛОВИЯХ, ПРЕОБЛАДАВШИХ В 1915 ГОДУ. 1

| Value of mine, 1915 | Quantity | Value at point of production, 1915
1 ton (2,000 pounds) |  | 1,500 pounds smokeless fuel | $5.002
bituminous coal |  | 10,000 cubic feet gas, | 9.003
contains | $1.13 = |     at 90c. per 1,000 |
|  | 22 pounds ammonium | .61  
|  |     sulphate at 2.8c. |
|  | 2-½ gallons benzol, at 30c. | .754
|  | 9 gallons tar, at 2.6c. | .234
Total |    $1.135 |  | $15.59  
1Gilbert, Chester G., and Pogue, Joseph E., The energy resources of the United States—A field for reconstruction: Bull. 102, U. S. National Museum, vol. 1, 1919, p. 11.
2Figure based upon approximate selling price of anthracite.
3Figure based upon average price of city gas.
4These figures would be much higher if an adequate coal products industry were in existence.
5This figure shows clearly that lowering the cost of production cannot be expected to lower the price of coal. Even if the cost of production were eliminated, the price of coal would merely be a dollar less.

Классификация углей. Точное наименование и классификация различных разновидностей угля — непростое дело. Три основных класса — антрацит, битуминозный уголь и лигнит — имеют групповые характеристики, определяемые их составом, цветом, текстурой, происхождением и использованием, и для общих целей эти названия имеют достаточно определенное значение. Однако существует полная градация угольных материалов от торфа через лигнит до битуминозных углей и антрацита; многие разновидности попадают вблизи границ основных групп, и их специфическое наименование тогда становится затруднительным. Кроме того, уголь состоит из нескольких веществ, которые неодинаково варьируются в своих пропорциях. Трудно расположить все эти переменные в градуированном ряду таким образом, чтобы позволить точное наименование угля. Более того, научное наименование угля может не служить цели различения углей, используемых для различных коммерческих целей. Даже коммерческие названия варьируются между собой в зависимости от использования, для которого рассматривается уголь.

Таким образом, наименование и классификация углей является постоянным источником трудностей и споров. Самая ранняя и наиболее широко используемая классификация основана на отношении между фиксированным (или нелетучим) углеродом и летучими компонентами, называемом «топливным отношением». Для этой цели проводятся «приблизительные» анализы угля в терминах фиксированного углерода, летучих веществ, влаги, золы и серы. Антрацит имеет более высокое топливное отношение, чем битуминозный уголь; то есть он имеет больше фиксированного углерода по отношению к летучим веществам. Аналогично, битуминозный уголь имеет более высокое топливное отношение, чем лигнит. Топливное отношение грубо измеряет теплоту или калорийность угля, другими словами, его топливную ценность. Однако некоторые битуминозные угли имеют более высокую калорийность, чем некоторые антрациты, потому что большая часть их летучих веществ является горючей и дает больше тепла, чем соответствующий вес фиксированного углерода в антраците. Топливное отношение довольно хорошо различает угли высших рангов и дает классификацию, соответствующую грубо их коммерческому использованию. Для низших рангов угля она не столь удовлетворительна, потому что летучие компоненты таких углей содержат большие и варьирующиеся проценты негорючего водорода, кислорода и азота. Также такие угли содержат большие и более варьирующиеся количества влаги, которая инертна к горению и требует тепла для своего испарения. Два угля низших рангов с одинаковым топливным отношением могут иметь очень разные топливные качества и различное коммерческое использование из-за разного количества инертных летучих веществ и воды. Для этих углей иногда желательно дополнить химическую классификацию физическими критериями. Например, суббитуминозный уголь может быть отличен от лигнита не только по топливному отношению, но и по блестящему черному внешнему виду в отличие от тусклого, древесного внешнего вида лигнита. Битуминозный уголь может быть отличен от суббитуминозного по способу выветривания. Другие классификации пытались признать эти трудности и все же сохранить чисто химическую основу, рассматривая отдельно горючие и негорючие летучие компоненты. Для этой цели необходимо иметь не просто приблизительные анализы, а полные анализы в терминах элементов.

Определения основных видов угля по Кэмпбеллу [18] из Геологической службы Соединенных Штатов следующие:

Антрацит. Антрацит в целом хорошо известен и может быть определен как твердый уголь, имеющий топливное отношение (фиксированный углерод, деленный на летучие вещества) не более 50 или 60 и не менее 10.

Полуантрацит. Полуантрацит — это также твердый уголь, но он не такой твердый, как настоящий антрацит. Он богат фиксированным углеродом, но не настолько, как антрацит. Его можно определить как твердый уголь с топливным отношением в диапазоне от 6 до 10. Нижний предел неопределен, так как трудно сказать, где должна быть проведена линия для отделения «твердого» угля от «мягкого» и в то же время для разделения двух рангов в соответствии с их топливным отношением.

Полубитуминозный уголь. Название «полубитуминозный» крайне неудачно, так как буквально оно подразумевает, что этот уголь имеет половину ранга битуминозного, тогда как оно применяется к виду угля, который имеет более высокий ранг, чем битуминозный — на самом деле супербитуминозный. Полубитуминозный уголь можно определить как уголь с топливным отношением в диапазоне от 3 до 7. Его относительно высокий процент фиксированного углерода делает его почти бездымным при правильном сжигании, и, следовательно, большинство этих углей поступает на рынок как «бездымные угли».

Битуминозный уголь. Термин «битуминозный», как его обычно понимают, применяется к группе углей, имеющих максимальное топливное отношение около 3, и, следовательно, это вид угля, в котором летучие вещества и фиксированный углерод почти равны; но этот критерий нельзя использовать без оговорок, так как то же самое можно сказать о суббитуминозном угле и лигните. Как отмечалось ранее, отличительной чертой, которая служит для отделения битуминозного угля от углей более низкого ранга, является то, как он подвергается воздействию выветривания.

Суббитуминозный уголь. Термин «суббитуминозный» принят Геологической службой для того, что обычно называли «черным лигнитом» — термин, который является нежелательным, потому что уголь не является лигнитным в смысле отчетливо древесного, и потому что использование этого термина, по-видимому, подразумевает, что этот уголь немногим лучше коричневого, древесного лигнита из Северной Дакоты, тогда как многие угли этого ранга приближаются по качеству к низшему сорту битуминозного угля. Суббитуминозный уголь обычно отличим от лигнита по своему черному цвету и кажущемуся отсутствию отчетливо древесной текстуры и структуры, а от битуминозного угля — по потере влаги и последующему разрушению («слакингу»), которому он подвергается при попеременном намокании и высыхании.

Лигнит. Термин «лигнит», как он используется Геологической службой, ограничен теми углями, которые отчетливо коричневые и либо заметно древесные, либо глиноподобные по своему внешнему виду. Они являются промежуточными по качеству и развитию между торфом и суббитуминозным углем.

Рис. 5. Диаграммы, показывающие химический состав и тепловую эффективность различных рангов угля. Верхняя диаграмма: Сравнительная теплотворная способность образцов угля, представленных на нижней диаграмме, вычисленная на беззольной основе. Нижняя диаграмма: Изменение фиксированного углерода, летучих веществ и влаги углей различных рангов, от лигнита до антрацита, вычисленное для образцов в том виде, в каком они получены, на беззольной основе. По Кэмпбеллу.

Геологические особенности

Геологические особенности угля можно удобно описать в терминах происхождения или генезиса. Уголь имеет существенные общие черты с асфальтом, нефтью и газом. Все они состоят из углерода, водорода и кислорода с небольшими количествами других материалов, объединенных в различных пропорциях. Все они являются «органическими» продуктами, которые обязаны своим происхождением распаду тканей растений и, возможно, животных. Все они были погребены вместе с другими породами под поверхностью. Общие геологические процессы, затрагивающие все породы, в основном определили эволюцию этих органических продуктов и формы, в которых мы находим их сейчас. Возникнув на поверхности, они участвовали в конструктивных или анаморфических изменениях метаморфического цикла, которые происходят под поверхностью, и под этими влияниями прошли различные стадии конденсации, очистки, дистилляции и отверждения.

Все стадии развития угля были прослежены. Вкратце, история такова:

Рис. 6. Происхождение и развитие угля. По Гилберту.

Этот экспонат показывает последовательные химические стадии в эволюции угля. Поразительные качества оригинала теряются при воспроизведении из-за использования рисунков вместо реалистичной раскраски, но эффект сохраняется в достаточной степени, чтобы указать на природу последовательности и прямоту, с которой она ведет обратно к происхождению в растительных накоплениях. Эволюционный процесс, как видно, принимает форму увеличения плотности посредством прогрессивного вытеснения летучих веществ в ходе геологического времени. Этот вывод подтверждается вне разумных сомнений фактическим присутствием органических остатков в угольных пластах.

Травы, деревья и другие растения, растущие на болотах и топях, разлагаются и образуют растительный гумус в виде торфа. Торфяное болото сверху вниз состоит из: (1) живых растений, (2) мертвых растений и (3) плотной коричневато-черной массы разложившегося и конденсированного растительного материала, в которой растительная структура более или менее неразличима. Торф состоит главным образом из фиксированного углерода и летучих веществ, а также серы, влаги и золы. Летучие вещества состоят в основном из различных комбинаций водорода и углерода, называемых углеводородами; они уходят в виде газа или дыма при нагревании торфа до красного каления. Фиксированный углерод — это углерод, оставшийся после того, как летучие вещества были удалены. Зола представляет собой более негорючий минеральный материал, обычно по природе глинистый или сланцевый. Влага в торфе может достигать 90 процентов.

Существенным условием для мощного накопления торфа, по-видимому, является обилие влаги, которая способствует пышному росту и защищает растительные остатки от полного окисления или разложения. Без влаги растительный материал полностью окислился бы, практически не оставив остатка, как это происходит в сухом климате. Для формирования мощных торфяных пластов, по-видимому, подразумевается некий баланс между медленным созданием органических накоплений и оседанием области, чтобы поддерживать ее вблизи уровня грунтовых вод. Известно, что современные болотные отложения в некоторых случаях имеют мощность сорок футов. Этой мощности недостаточно, чтобы объяснить некоторые из великих угольных пластов внутри Земли; но, по-видимому, невозможно избежать вывода, что такого же рода отложения, сформированные в большем масштабе в прошлом, были первым шагом в формировании угольных пластов. Считается, что плоские, болотистые прибрежные равнины обеспечивают наилучшие условия для мощного накопления торфа. Существуют веские доказательства того, что большинство отложений накапливается по существу на месте, без заметной транспортировки.

Со временем эти поверхностные накопления растительного материала могут осесть и быть погребенными под глиной, песком или другими горными породами. Процессы конденсации, начатые в торфяном болоте, затем продолжаются. Они приводят ко второй стадии формирования угля — лигниту или бурому углю. Он коричневый, древесный по текстуре и имеет коричневую черту. Он имеет более высокий процент фиксированного углерода и меньше летучих веществ и воды, чем торф.

Продолжение процессов отверждения производит суббитуминозный уголь, или черный лигнит, который обычно черный и иногда имеет довольно яркий блеск. Его иногда отличают от битуминозного угля, если он выветрился или высох, по способу, которым он растрескивается неравномерно или расщепляется параллельно напластованию — характерной чертой битуминозного угля является столбчатый излом.

Следующей стадией формирования угля является битуминозный уголь. Он имеет большую плотность, чем лигниты или суббитуминозные угли, черный, более хрупкий и ломается с кубическим или раковистым изломом. Он богаче фиксированным углеродом, беднее летучими веществами и водой. Разновидность битуминозного угля, называемая «кеннель-уголь», характеризуется необычно высоким процентом летучих веществ, что заставляет его легко воспламеняться. Этот материал имеет тусклый блеск и раковистый излом. Он состоит почти полностью из спор и споровых оболочек, которые являются смолистыми или восковыми продуктами таких растений, как те, что жили в исходном угольном болоте.

Существуют градации от битуминозного угля до антрацита. Полубитуминозный и полуантрацитовый — это названия, используемые в некоторой степени для этих промежуточных разновидностей. Финальной стадией формирования угля является антрацит — твердый, хрупкий, черный, с сильным блеском и раковистым изломом. Он имеет более высокий процент фиксированного углерода и, соответственно, меньше летучих компонентов, чем любой из других углей.

Угли образуют полностью градуированный ряд от торфа до твердого антрацита. Сравнение составов угольных материалов на разных стадиях ясно показывает, что произошло. Влага уменьшилась, определенные летучие углеводороды были удалены в виде газов, а кислород уменьшился. С другой стороны, остаточный фиксированный углерод, сера и обычно зола остались в более высоком проценте. Это изменение в составе графически представлено на рисунке 6.

В ходе этого процесса объем постепенно уменьшался, а плотность увеличивалась. Пять футов древесины или растения могут произвести около одного фута битуминозного угля или шесть десятых фута антрацита.

Точные физические условия в Земле, которые определяют прогрессивные изменения в углях, описанные выше, не могут быть полностью специфицированы. Время — один из факторов: чем дольше время, тем больше возможность для достижения этих результатов. Другим фактором, несомненно, является давление, обусловленное весом перекрывающих осадков или движениями земной коры. В торфе конденсационные изменения такого рода достигаются искусственно давлением брикетировочных машин. Другим фактором, как полагают, является тепло, развиваемое движениями земной коры и вулканизмом, которое, по-видимому, облегчает удаление летучих материалов и, таким образом, ускоряет градационные изменения, описанные выше. Это подтверждается тем фактом, что в местах, где горячие вулканические лавы проходили через угольные пласты, они локально производили угли антрацитовых и коксоподобных разновидностей. В целом, однако, не удалось определить степень, в которой тепло было ответственно за изменения. Угли, которые были развиты в разных местностях, в условиях, которые кажутся почти одинаковыми тепловыми условиями, могут показывать совершенно разные степени прогресса к антрацитовой стадии. Другим фактором, который был предложен как возможно способствующий изменению, является степень проницаемости пород, перекрывающих уголь, для летучих материалов, которые улетучиваются из угля во время его очистки. Аргументируется, что в областях складчатости или хрупких пород, где покров треснул, летучие газы имеют лучший шанс уйти, и что изменение к антрациту, вероятно, продвинется здесь дальше, чем где-либо еще.

Бактериальное действие является важным фактором на ранних стадиях, при частичном разложении растительного материала для формирования торфа; накопление продуктов жизнедеятельности от этого действия, однако, по-видимому, подавляет дальнейшую бактериальную активность.

Угольные месторождения имеют первичные формы осадочных пластов. Они обычно тонкие и таблитчатые, и широко линзовидные — в истинном масштабе будучи похожими на листы тонкой бумаги. Максимально они редко превышают 100 футов в мощности, а в среднем составляют менее 10 футов. Редко рабочий угольный пласт находится полностью один; вероятно, будет несколько наложенных и перекрывающихся угольных пластов, разделенных песчаниками, сланцами или другими породами. В Иллинойсе и Индиане есть девять рабочих угольных пластов, в Пенсильвании в некоторых местах около двадцати, а в Уэльсе их более ста, многие из которых разрабатываются. Некоторые из пластов имеют очень ограниченное распространение; другие удивительно устойчивы, один пласт в Пенсильвании имеет среднюю мощность от 6 до 10 футов на площади около 6000 квадратных миль. Только 2 процента угленосных мер восточной части Соединенных Штатов фактически являются углем.

Даже там, где они впоследствии не были нарушены деформацией, угольные пласты не свободны от структурной нерегулярности. Они изначально отлагаются в переменной мощности на неровных поверхностях. Во время их консолидации происходит большое уменьшение объема, приводящее к мелким разломам и складкам. Последующая деформация земными силами может развить дальнейшие разломы и складки, в результате чего конволюции угольного пласта могут быть очень сложными. Пласты угленосной серии обычно имеют различную мощность и компетентность, и, как следствие, они не принимают одинаковые формы при складчатости. Сдвиг между пластами может привести к запутанному контуру для одного пласта, в то время как пласты выше и ниже могут иметь гораздо более простые контуры. Короче говоря, прослеживание угольного пласта требует почти на каждой стадии применения принципов структурной геологии. Очевидно также, что идентификация и локализация осадочных геологических горизонтов необходимы, а следовательно, и применение принципов стратиграфии.

Фолио Геологической службы Соединенных Штатов по угленосным областям представляют высокоразвитые методы картирования и представления геологических особенностей угольных пластов. На поверхностной карте указаны топография, геологические горизонты и линии выхода угольных пластов. Кроме того, указаны подповерхностные контуры одного или нескольких угольных пластов, которые выбраны в качестве опорных горизонтов. Подповерхностная структура, даже если она сложна, может быть легко прочитана с одной из этих поверхностных карт. С добавлением подходящих поперечных разрезов и сравнительных колонок история становится полной. При изучении залегания угольных пластов читатель не может сделать ничего лучше, чем ознакомиться с одним или несколькими фолио Геологической службы.

Высококачественные угли восточной и центральной частей Соединенных Штатов встречаются в породах каменноугольного периода. Само название «каменноугольный» (Carboniferous) возникло благодаря тому, что породы этого геологического периода содержат продуктивные угольные пласты во многих частях света. Угленосные толщи Великобритании, Германии, Бельгии и северной Франции, России, а также крупнейшие угольные пласты Китая относятся к каменноугольному периоду. Отложения этого периода включают основную часть мировых запасов антрацита и высококачественного битуминозного угля. Угольные месторождения более позднего возраста многочисленны, но в целом они имели меньше времени для прохождения процессов конденсации и облагораживания, и поэтому их общее качество ниже. В западной части Соединенных Штатов имеются огромные количества суббитуминозного угля мелового периода, а также третичные лигниты, которые местами были преобразованы в результате горообразования в битуминозные и полубитуминозные угли. Юрские угли известны во многих частях мира за пределами Северной Америки, а лигниты третичного возраста широко распространены в Азии и Европе.

НЕФТЬ

Экономические особенности

Нефть занимает второе место после угля среди энергетических ресурсов. Быстрый рост спроса со стороны автомобильной промышленности и использование мазута для производства энергии, по-видимому, ограничиваются только количеством доступного сырья.

Добыча и запасы. Распределение текущей годовой добычи нефти, общей добычи за прошлые годы и оценочных запасов по странам представлено в процентах от мирового итога в таблице [19] на противоположной странице.

Эта таблица указывает на огромное доминирование Соединенных Штатов как в текущей, так и в прошлой добыче нефти, а также на концентрацию отрасли в нескольких странах. Кроме того, Соединенные Штаты контролируют значительную часть мексиканской добычи, а также добычу в других частях мира, что доводит их общий контроль над добычей как минимум до 70 процентов от мирового итога. Несмотря на большую внутреннюю добычу, Соединенные Штаты в последнее время потребляют больше нефти, чем производят. Импорт сырой нефти примерно уравновешивается экспортом керосина, мазута, смазочных материалов и т. д. Утверждается, что потребление нефти на душу населения в Соединенных Штатах в двадцать раз выше, чем в Англии. С другой стороны, остальные основные производители потребляют гораздо меньше, чем производят, а излишки экспортируются.

Нефть из Соединенных Штатов, России, Голландской Ост-Индии, Индии, Румынии и Галиции по большей части перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах вблизи источника снабжения или у морского побережья, а экспорт состоит из продуктов переработки. Мексиканская нефть в основном экспортируется в сыром виде в Соединенные Штаты, хотя все большее количество перерабатывается внутри Мексики.

Цифры, приведенные в таблице для запасов нефти, являются, конечно, самыми грубыми приближениями, особенно для некоторых менее изученных стран. Однако они составлены на основе лучших доступных источников и могут служить по крайней мере для демонстрации видимого относительного положения различных стран в настоящее время. Дальнейшая разведка, вероятно, изменит процентные соотношения и значительно увеличит общие показатели. Существенной особенностью этих цифр является контраст, который они указывают между распределением запасов и распределением прошлой добычи. В частности, они показывают, что запасы Соединенных Штатов, которые оценены более точно, чем запасы любой другой страны, находятся в гораздо более низком соотношении к прошлой добыче, чем запасы в других странах. В 1920 году было подсчитано, что около 40 процентов запасов Соединенных Штатов исчерпаны. [20]

ТЕКУЩАЯ И ПРОШЛАЯ ДОБЫЧА И ЗАПАСЫ НЕФТИ ПО СТРАНАМ В ПРОЦЕНТАХ ОТ МИРОВОГО ИТОГА

Country | Per cent of production, 1918 | Per cent of total production, 1857-1918 | Per cent of total oil resources
United States and Alaska |   69.15 |   61.41 |   16.26
Mexico |   12.40 |     3.80 |   10.51
Russia (southeastern Russia, southwestern |     7.86 |   24.96 |   15.69
    Siberia, region of the Caucasus, northern |  |  |
    Russia, and Saghalien |  |  |
East Indies |     2.58 |     2.51 |     7.00
Roumania, Galicia, and western Europe |     2.79 |     4.07 |     2.64
India |     1.55 |     1.41 |     2.31
Persia and Mesopotamia |     1.40 |       .19 |   13.51
Japan and Formosa |       .48 |       .51 |     2.87
Egypt and Algeria |       .40 |       .07 |     2.15
Germany |       .14 |       .22 |     —
Canada |       .06 |       .33 |     2.31
Northern South America, including Peru, |       .93 |       .43 |   13.31
    Trinidad and Venezuela |  |  |
China |     — |     — |     3.19
Italy |       } |  |
Cuba |       } |       .02 |
Other countries |        }  |  |
World total | 100.00 | 100.00 | 100.00

Заглядывая в будущее, становится ясно, что произойдут значительные сдвиги в центрах основной добычи нефти в направлениях, указанных цифрами запасов. В частности, заметное развитие добычи можно ожидать в ближайшем будущем в странах, граничащих с Карибским морем и Мексиканским заливом. В восточном полушарии добыча быстро растет в Персии и Месопотамии; а Россия, со стабилизацией политических условий, может в конечном итоге стать ведущим мировым производителем нефти. При нынешнем указанном уровне добычи мировые запасы, оцениваемые в настоящее время, были бы исчерпаны через восемьдесят шесть лет, а пик добычи был бы пройден раньше. При продолжающемся ускорении добычи общие запасы были бы исчерпаны за значительно меньшее время — при условии, что физические условия позволили бы выкачивать нефть из земли с необходимой скоростью, чего они, вероятно, не позволят. Эти цифры, если принимать их за чистую монету, тревожны; но Земля предлагает такие огромные возможности для дальнейших открытий, что срок службы нефтяных запасов, указанный выше, вероятно, будет значительно продлен. Много раз в истории минерально-сырьевой промышленности казалось, что конец близок для определенных продуктов; но с увеличением спроса на эти продукты приходила повышенная активность в разведке, в результате чего до сих пор не был достигнут определенный конец ни для одного из них. Более насущные проблемы нефтяной промышленности представляются автору несколько иного характера: во-первых, можно ли сделать так, чтобы открытие и добыча нефти шли в ногу с огромным ускорением спроса; и во-вторых, регулирование политического и финансового контроля над нефтяными ресурсами, владение которыми становится все более жизненно важным для национального процветания.

Что касается первого вопроса, то сегодня гораздо более сложная проблема — найти и разработать источник нефти для замены годовой мировой добычи (в последнее время полмиллиарда баррелей), чем это было двадцать лет назад, когда для этой цели необходимо было найти лишь одну пятую этого количества; и если спрос не будет сдерживаться, будет еще труднее заменить три четверти миллиарда баррелей нефти, которые, несомненно, потребуются через несколько лет. Независимо от количества нефти, фактически находящейся в земле, вполне возможно, что физические ограничения на скорость ее обнаружения и извлечения не позволят сделать ее доступной так быстро, как это необходимо для удовлетворения растущего спроса. Этот факт, вероятно, даст о себе знать через повышение цены. Другими естественными результатами должны стать разработка заменителей, таких как спирт или бензол для бензина; более полное извлечение нефти из горючих сланцев; и общее ускорение мер по консервации различного рода. Все это паллиативы, а не основные средства правовой защиты. Чтобы произвести достаточно спирта для замены бензина, получаемого сейчас из нефти, потребовалась бы очень значительная часть мировых запасов продовольствия. Чтобы произвести достаточно бензола (побочного продукта кокса) для замены бензина, потребовалось бы производство во много раз большего количества кокса, чем сейчас требуется мировой промышленности. Развитие промышленности горючих сланцев до такой степени, чтобы она могла поставлять что-то похожее на количество нефти, получаемое сейчас из нефтяных месторождений, означало бы строительство огромных заводов, включая города, железные дороги и другое оборудование, эквивалентное предприятиям угольной промышленности. Применение любой из различных мер по консервации, обсуждаемых на последующих страницах, лишь временно облегчило бы ситуацию.

Вопрос о политическом и финансовом контроле над поставками нефти можно проиллюстрировать на примере Соединенных Штатов. По текущим цифрам кажется, что в течение трех-пяти лет пик добычи в этой стране будет пройден; и при нынешнем уровне добычи срок службы запасов может составить не более семнадцати-двадцати лет. Конечно, добыча не могла бы продолжаться до конца такими темпами, и фактический срок службы будет неизбежно дольше. Опять же, сомнительным фактором является возможность дальнейших открытий. Многие благоприятные структуры были нанесены на карту, но еще не были пробурены, и существуют значительные неисследованные районы, где выходы пород настолько редки, что на поверхности нет никаких ключей к местоположению благоприятных структур. Будущее, вероятно, увидит значительное количество неглубокого бурения с единственной целью геологической разведки. На протяжении более десяти лет важные части государственных земель были недоступны для разведки, но Конгресс теперь принял законодательство, которое открывает огромные территории для этой цели.

Даже с учетом больших допущений на эти возможности, кажется маловероятным, что добыча в Соединенных Штатах может увеличиваться очень долго ускоряющимися темпами внутреннего спроса, который уже превышает внутреннюю добычу. Поставки из Мексики в значительной степени контролируются американским капиталом и, таким образом, становятся доступными для Соединенных Штатов (при условии, конечно, политических условий); но даже с учетом этого, Соединенные Штаты находятся в несколько неблагоприятном положении по сравнению с некоторыми другими странами. Эта ситуация направляет внимание на возможность сокращения экспорта нефти и на возможность приобретения дополнительных поставок нефти в зарубежных странах. В этом поиске Соединенные Штаты особенно ограничены тем, что большинство зарубежных стран, признавая жизненно важную национальную значимость нефтяного ресурса, наложили строгие ограничения на разведку посторонними лицами. Граждане Соединенных Штатов исключены из возможности приобретения нефтяных концессий или им разрешено делать это только на условиях, которые аннулируют контроль, в Британской империи, Франции, Японии, Нидерландах и других местах, и тенденция все еще сильно движется в направлении дальнейшего исключения. Поскольку месторождения Соединенных Штатов все еще открыты для всех желающих, было высказано предположение, что некоторые ограничения со стороны Соединенных Штатов могут быть необходимы для целей самозащиты или в качестве помощи в обеспечении доступа к зарубежным месторождениям. Активность Англии во время и после войны увеличила количество нефти, контролируемой этой страной, с незначительного количества до потенциально более половины мировых запасов нефти. Проблема будущих поставок нефти для Соединенных Штатов представляет собой острую фазу общего вопроса о государственном сотрудничестве или участии в минерально-сырьевых отраслях, который далее обсуждается в главе XVIII.

В следующей таблице обобщено распределение добычи нефти в Соединенных Штатах, а также основные особенности ее геологического распределения и характера.

Эта таблица в сочетании с рис. 8 ниже ясно показывает, что основная часть добычи нефти в Соединенных Штатах поступает из двух великих источников — пенсильванских песчаников месторождения Мид-Континент в Канзасе и Оклахоме, а также меловых и третичных отложений южной половины Калифорнии. Феноменальное развитие месторождения Центрального и Северного Техаса в 1919 году увеличило его добычу примерно до одной шестой от общего объема страны. Более старое Аппалачское нефтяное месторождение, простирающееся от Нью-Йорка до Западной Виргинии и Теннесси, было первым открытым районом; оно до сих пор является одним из наиболее продуктивных месторождений, хотя давно прошло свой максимум добычи. Другими основными источниками нефти являются месторождение побережья Мексиканского залива в Луизиане и Техасе, месторождение Северной Луизианы, месторождение южного Иллинойса и регион Скалистых гор. Этот последний регион, содержащий большие площади государственных земель, недавно открытых для разведки, обещает давать увеличивающиеся количества нефти в течение некоторого времени.

ПРОШЛАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ В СОЕДИНЕННЫХ ШТАТАХ. (ЦИФРЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ США)

State | Age of containing rocks | Base | Production for 1919 (barrels) | Total production including 1918 (barrels)
Alaska | East-Low. Tertiary | Paraffin | (a) | (a)
|     West-Jurassic |  |  |
California | Cretaceous: Tertiary | Ashpalt | 97,531,997 | 1,110,226,576
Colorado | Pierre-Cretaceous | Paraffin | 143,286 | 11,319,370
Illinois | Mississippian-Pennsylvanian | Paraffin | 13,365,974 | 298,225,380
Indiana | East-Ordovician (Trenton) | Paraffin | 877,558 | 106,105,584
|     West-Pennsylvanian |  |  |
Kansas | Pennsylvanian | Par.-Asph. | 45,451,017 | 148,450,298
Kentucky, | Mississippian | Paraffin | 4,376,342 | 18,213,188
    Tennessee |  |  |  |
Louisiana | Cretaceous-Quat. | Paraffin | 16,042,600 | 150,769,911
|     Cretaceous-Eocene |  |  |
Michigan, | Carboniferous | Paraffin | (a) | (a)
    Missouri |  |  |  |
Montana |     — |     — | 69,323 | 213,639
New Mexico | Carboniferouos-Cretaceous |     — | (a) | (a)
New York, | Devonian-Carboniferous | Paraffin | 8,216,655 | 788,202,717
    Pennsylvania |  |  |  |
Ohio, East | Ordovician-Carboniferous | Paraffin | 7,285,005 | 463,367,386
    and West |  |  |  |
Oklahoma | Pennsylvanian | Paraffin | 103,347,070 | 851,320,457
Texas | Pennsylvanian, Cretaceous-Quat. | Asph.-Par. | 38,750,031 | 327,550,005
Utah |     — |     — | (b) | (b)
West Virginia | Devonian-Carboniferous |     — | 7,866,628 | 294,474,710
Wyoming | Carboniferous-Cretaceous | Asph.-Par. | 12,596,287 | 40,019,573
Other |     — |     — | 7,943 | 112,925
|  |  | 355,927,716 | 4,608,571,719
(a) Included in "Other." | (b)Included in Wyoming. |

Рис. 7. Диаграмма, показывающая текущую тенденцию Соединенных Штатов в отношении их невыработанных запасов нефти. Данные Геологической службы США. По Гилберту и Поугу.

Методы оценки запасов. Может быть интересно узнать, на каком основании делаются прогнозы о сроке службы нефтяного месторождения. Процесс по существу заключается в построении кривых добычи и их проецировании в будущее с приблизительными наклонами, наблюдаемыми в районах, которые уже приближаются к истощению. [21] Хотя нет двух одинаковых скважин или районов, эти кривые имеют групповые характеристики, которые используются в качестве грубой основы для интерпретации будущего.

Рис. 8. Годовая добыча основных нефтяных месторождений Соединенных Штатов за последние двадцать лет. Данные Геологической службы США.

Менее надежный метод заключается в расчете на основе геологических данных объема и пористости нефтеносных резервуаров и оценке процента извлечения на основе текущей практики и условий. Полные данные для этого метода часто недоступны; но в первые годы разработки месторождения, до того как установлены кривые добычи, этот метод может служить для грубого приближения.

Рис. 9. Кривая, показывающая обычное снижение добычи на нефтяном месторождении после достижения периода максимальной отдачи. По Ральфу Арнольду. Нефтяные ресурсы Соединенных Штатов, отчет Смитсоновского института за 1916 г., стр. 283. Сравните эту теоретическую кривую окончательного снижения с кривой добычи, показанной на рис. 8.

Классы нефтей. При перегонке сырой нефти последовательно выделяются различные вещества, и она постепенно густеет, пока не оставит твердый остаток, который может быть в основном либо парафиновым воском, либо асфальтом. Два основных класса нефтей определяются природой этого твердого остатка. Выделяемыми продуктами являются природный газ, а затем жидкие углеводороды различных видов, которые испаряются в порядке их легкости. Таким образом, нефть представляет собой смесь или взаимный раствор различных жидкостей, газов и твердых веществ. Почти одна пятая внутреннего потребления сырой нефти сжигается непосредственно в качестве топлива, а четыре пятых перерабатываются. Несколько основных первичных продуктов переработки — это бензин, керосин, мазут и смазочное масло; но они могут быть расщеплены на другие вещества, каждое из которых является отправной точкой для дальнейшей переработки, в результате чего современная коммерческая практика дает несколько сотен веществ, имеющих коммерческую ценность. С ростом химических и технических знаний эти продукты умножаются. Быстро растущий спрос на бензин привел к использованию процессов, которые извлекают большую долю этого вещества из сырья путем «крекинга» или расщепления других веществ; но хотя под давлением необходимости существует возможность незначительной модификации пропорций основных веществ, извлекаемых из сырой нефти, изменить эти пропорции существенно невозможно. Поэтому проблема заключается в приведении относительного спроса в соответствие с поставками различных продуктов. Внутренний спрос на бензин превышает предложение. С другой стороны, спрос на керосин, который должен производиться в то же время, намного меньше внутреннего предложения. Отсюда важность поддержания экспортных рынков для керосина.

Природа или качество нефти различных месторождений является важным вопросом при рассмотрении запасов на будущее. Возможно, половина запасов Соединенных Штатов состоит из нефтей на асфальтовой основе из Калифорнии и некоторых месторождений Мексиканского залива, которые дают сравнительно небольшое количество бензина и других ценных легких продуктов, хотя они очень удовлетворительны для топливных целей. Аналогичным образом, большие резервные тоннажи нефти в Мексике и странах Карибского бассейна, в Перу и, вероятно, в России, по существу являются более тяжелыми нефтями более низкого качества. Нефти месторождений Мид-Континент и восточных месторождений Соединенных Штатов, Онтарио, Голландской Ост-Индии, Бирмы, а также Персии и Месопотамии, как сообщается, в основном относятся к типу на парафиновой основе, который из-за большего выхода бензина и легких нефтей в настоящее время значительно более ценен. Эти обобщения, конечно, подлежат оговоркам, поскольку нефти данного региона могут значительно различаться, а некоторые нефти имеют промежуточный характер, содержа как асфальт, так и парафиновый воск.

Консервация нефти. Быстрый рост спроса на нефть по сравнению с открытием новых источников естественным образом ведет к более интенсивному изучению аспектов консервации в отрасли. Это сложная и трудная тема, которую мы не будем рассматривать подробно, но мы можем указать на некоторые фазы проблемы, которые получают особое внимание.

Рис. 10. Диаграмма, показывающая относительную стоимость основных нефтепродуктов, произведенных в Соединенных Штатах с 1899 по 1914 год. По Гилберту и Поугу. Обратите внимание на уменьшающееся значение керосина в поддержании стоимости переработки и необходимость экспорта для поддержания сбалансированного сбыта продуктов. Данные Стори Б. Лэдда, Нефтепереработка. Перепись обрабатывающей промышленности: 1914, Бюро переписи населения, Вашингтон, 1917, стр. 10.

Около 50 процентов нефти в пористых пластах нефтяных месторождений обычно не извлекается, потому что она прилипает к породе. Предпринимаются усилия по различным направлениям для увеличения процента извлечения — например, предотвращение просачивания воды в нефтяные пласты, использование искусственного давления и улучшенная откачка. «Газовый бензин» (casing-head gasoline) извлекается во все возрастающей степени из природного газа, который раньше позволяли рассеивать в воздухе.

Мелкое дробление собственности на месторождение с последующим умножением скважин и неограниченной конкуренцией ведет к грубому перепроизводству и крайне расточительным методам. Более быстрое истощение одной скважины по сравнению с другими может привести к затоплению нефтеносных песков солеными водами, поступающими снизу. Были предприняты различные усилия по более систематической и скоординированной разработке нефтяных месторождений.

В целом, организация и техника, связанные с разработкой нефтяного месторождения, улучшаются в направлении извлечения большего процента от общего количества доступной нефти.

Более совершенные методы переработки нефти и переработка большего процента сырой нефти делают нефть более доступной для большего разнообразия целей и, следовательно, более ценной. Большие успехи были достигнуты в этих направлениях, особенно в применении метода «крекинга» для большего извлечения более ценных легких нефтей за счет менее ценных тяжелых нефтей. Аналогичным образом, модификации двигателей внутреннего сгорания, вероятно, позволят использовать в возрастающем числе случаев продукты с меньшей летучестью, чем бензин.

Одним из достижений в области консервации в ближайшие годы, вероятно, станет ограничение количества сырой нефти, используемой непосредственно для топлива и дорожных целей без переработки. Такое использование сырой нефти сокращает выход весьма желательных продуктов при дистилляции нефти. Были предложены различные другие ограничения в использовании нефти, такие как сокращение использования бензина в прогулочных автомобилях. «Безбензиновые воскресенья» во время войны представляли собой попытку такого рода. В целом, кажется вероятным, что такие ограничения придут в основном через повышение цены на нефтепродукты.

Замена нефти из горючих сланцев и спирта для бензина, уже упомянутая, будет консервационной в отношении нефти, хотя, возможно, и не в отношении других элементов проблемы.

Геологические особенности

Органическая теория происхождения. Согласно этой теории, скопления органических материалов в осадочных пластах, обычно илах или мергелях, медленно изменялись и перегонялись в течение геологических эпох; продукты перегонки мигрировали преимущественно вверх к пористым пластам, таким как песчаники или кавернозные известняки, где при подходящих условиях они оказывались в ловушке.

Считается, что исходным органическим материалом были растения низшего порядка и животные организмы (такие как фораминиферы), которые отлагались в виде органического детрита с илом и мергелем на дне прудов, озер, эстуариев и на морском дне — как в соленых, так и в пресных водах. Предполагается, что бактерии сыграли роль на ранней стадии изменения, иногда называемой биохимической стадией. Когда органическое вещество было погребено под более поздними отложениями и подверглось давлению, физические условия были ответственны за дальнейшую волатилизацию или дистилляцию. Эта стадия называется геохимической стадией. Существует много общего в происхождении угля, горючих сланцев и нефти. Согласно Уайту, [22]

будет ли входящее органическое вещество, будь то растительное или животное, частично преобразовано в уголь обычного типа, в кеннель, в горючий сланец, в органические остатки в так называемых битуминозных сланцах и углистых сланцах, или в нефть и природный газ, зависит от состава входящего органического детрита, условий его накопления или отложения и степени микробного воздействия.

Уайт далее развил важный принцип, что на геохимической стадии развития как уголь, так и нефть реагируют на физические воздействия примерно одинаково; и что поэтому, когда оба встречаются в одной и той же геологической серии, степень концентрации угля, измеряемая его процентным содержанием углерода, может быть показателем стадии развития нефти. Более конкретно, там, где уголь содержит более 65–70 процентов фиксированного углерода, шансы на нахождение нефти поблизости невелики (хотя могут быть найдены коммерческие газовые месторождения), вероятно, по той причине, что геохимические процессы дистилляции зашли так далеко, что улетучили нефти, оставив твердые остатки в породе. Уайт также обнаруживает, что нефти низшего сорта, со значительным содержанием асфальта, встречаются в регионах и формациях, где угольные месторождения наименее изменены, а более легкие нефти высшего сорта, в целом, там, где уголь был доведен до соответственно более высоких рангов; другими словами, вплоть до точки полного устранения нефти, улучшение качества нефти сопровождается повышенной карбонизацией угля. Принцип, следовательно, становится полезным при разведке в геологических сериях, где нефть ассоциируется с углем. Там, где уголь находится в одной серии, а нефть в другой, разделенных несогласием (указывающим на разные условия развития), принцип может не соблюдаться, даже если существует тесная географическая ассоциация.

Нефтяные и газовые дистилляты мигрируют вверх под давлением газа и под давлением грунтовых вод. Если нет перекрывающих непроницаемых пластов, чтобы обеспечить подходящие условия ловушки, или условий для замедления потока, нефть может быть потеряна. Условия, благоприятные для улавливания, — это перекрывающие непроницаемые пласты, изогнутые в антиклинали, или другие структурные неровности, обусловленные либо вторичной деформацией, либо первичным отложением, которые могут задержать нефть на ее пути вверх. Куполообразная структура или антиклиналь может быть обусловлена напряжениями, которые выгнули пласты, или неравномерным оседанием отложений, различающихся по характеру или мощности; таким образом, некоторые антиклинальные структуры месторождения Мид-Континент могут быть обусловлены оседанием глинистых отложений вокруг менее сжимаемых линз песчаника, которые могут действовать как нефтяные резервуары, или вокруг островов, которые возвышались над морями, в которых отлагались нефтеносные осадки и на берегах которых отлагались пески, способные действовать как нефтяные резервуары. Благоприятные условия для улавливания нефти могут быть обеспечены непроницаемыми глинистыми «заполнителями» (gouges) вдоль плоскостей разломов или дайками изверженных пород. Благоприятные условия могут также быть просто различиями в пористости пластов в нерегулярных зонах, определяемыми различиями либо в первичном отложении, либо в более поздней цементации.

Мощность нефтеносных пластов может варьироваться от 2–3 футов до 200 футов. Пористость варьируется от 5 до 50 процентов. В песчаниках среднее значение составляет от 5 до 15 процентов. В сланцах и глинах, которые обычно являются непроницаемыми «покрывающими породами», пористость может быть такой же высокой, но поры слишком малы и прерывисты, чтобы допустить движение.

Когда непроницаемая покрышка пробивается буровой скважиной, вероятно, сначала будет встречен газ, затем нефть, а затем вода, которая обычно соленая. Давление газа часто высвобождается с почти взрывной силой, что наводит на мысль, что это важная причина подземных давлений. Предполагалось также, что давления частично являются давлениями артезианских потоков. Вертикальное расположение нефти, газа и воды под непроницаемой покрышкой является результатом того, что более легкие материалы поднимаются вверх. В некоторых месторождениях нефть и газ были найдены в вершинах антиклиналей в водонасыщенных породах, а ниже по флангам складок или в синклиналях в ненасыщенных породах.

Локализация нефтяных месторождений, очевидно, определяется частично первичным органическим отложением, часто в соответствии со старыми береговыми линиями, и частично структурными, текстурными и другими условиями, которые улавливают нефть при ее миграции из источника.

Влияние дифференциальных давлений и складчатости на генезис и миграцию нефти. Другая органическая гипотеза, предложенная несколько недавно [23], заключается в том, что нефть образуется в результате дифференциального движения или сдвига в битуминозных сланцах, которые часто находятся в тесной связи с продуктивным песком нефтяного месторождения, и что движение нефти к соседним пескам осуществляется капиллярным давлением воды, а не обычной свободной циркуляцией воды под действием силы тяжести. Было показано, что капиллярные силы достаточно сильны, чтобы удерживать нефть в более крупных порах против влияния силы тяжести и циркуляции. Предполагается, что накопление нефти в коммерческие месторождения происходит в локальных областях, где пропитанный нефтью сланец из-за трещиноватости или разломов находится в прямом контакте с водой резервуарной породы. Это предполагает отсутствие широкой миграции. Эта гипотеза основана на экспериментальной работе с битуминозными сланцами. Общая ассоциация нефтяных месторождений с антиклинальными областями объясняется предположением, что антиклинали в целом являются областями максимального дифференциального движения, приводящего к дистилляции нефти, и что они обычно сопровождаются трещинами растяжения или разломами, создающими условия для миграции нефти. Данных, однако, недостаточно, чтобы указать степень, в которой антиклинальные области действительно являются областями максимального сдвига. Что касается точной природы процесса, неясно, в какой степени дифференциальное движение может включать повышение температуры, которое может быть контролирующим фактором в дистилляции, — хотя в эксперименте Маккоя нефть образовалась, когда не генерировалось сколько-нибудь значительное количество тепла.

Образование нефти под действием одного лишь давления на неизмененный сланец, как показано этими экспериментами, было принято Уайтом [24] как имеющее значительное влияние на геохимические процессы образования нефти. Под действием дифференциальных напряжений на мелкозернистые углистые пласты при достаточной нагрузке происходит значительная молекулярная перегруппировка, а также фактическое движение зерен породы — тем самым способствуя дистилляции нефти и газа из органического вещества в породах и выжиманию нефти, газа и воды в соседние породы, такие как грубозернистые песчаники и пористые известняки, которые более устойчивы к изменению объема под давлением. Миграция, концентрация и сегрегация нефти, газа и воды, как предполагается, осуществляются частично за счет эффекта капиллярных сил — вода, в силу своего большего капиллярного натяжения, стремится захватить и удержать меньшие пустоты, тем самым вытесняя нефть и газ в более крупные — и частично за счет действия силы тяжести.

Уайт также предполагает, что процесс может зайти дальше там, где материнские углистые пласты имеют такую мощность и находятся под такой нагрузкой перекрывающих пород, что они претерпевают значительную внутреннюю перестройку и изменение объема до того, как уступят напряжению путем антиклинального изгиба, — чем там, где пласты уступают быстро. Автору неясно, что внутренняя перестройка, предполагаемая в этой гипотезе, обязательно замедляется или останавливается антиклинальным изгибом. Внутренние напряжения присущи любой осадочной формации при оседании, консолидации и перекристаллизации под действием силы тяжести, и они могут быть независимы от региональных толчков извне.

Первые нефти, выделенные давлением из органического материнского вещества, вероятно, тяжелые, более поздние нефти — более легкие, а нефти из формаций и регионов, где изменение приближается к пределу карбонизации, характерно являются высшего сорта. Это обратный порядок продуктов, получаемых при термической дистилляции. Происходит ли также естественное фракционирование и улучшение первых тяжелых нефтей по мере того, как они подвергаются повторным миграциям, неизвестно.

Неорганическая теория происхождения. Другая теория источника нефти имела некоторых сторонников, хотя они в значительном меньшинстве. Это так называемая «неорганическая» теория, что нефть происходит из магм и вулканических эксгаляций. В поддержку этой теории внимание обращается на тот факт, что изверженные породы и связанные с ними газы часто несут карбиды или углеводороды; что многие нефтяные месторождения имеют наводящую на размышления географическую связь с вулканическими породами; и что некоторые из нефтяных куполов, как, например, в Мексике, вызваны пробками изверженных пород снизу. Было высказано предположение, что глубоко внутри Земли углерод соединен с железом в форме карбида железа, и что из карбида железа генерируются углеводороды нефти, либо с помощью воды, либо без нее. Карбид железа магнитен, и значение придавалось общему соответствию между местоположениями нефти в западной части Соединенных Штатов и регионами магнитных возмущений.

Кажется вполне вероятным, что какая-то неорганическая теория такого рода необходима для объяснения конечного источника нефти или веществ, которые становятся нефтью, но доказательства того, что органические агенты были в основном ответственны за основные нефтяные месторождения, известные в настоящее время, являются подавляющими.

Нефтяная разведка. Простой географической основой для нефтяной разведки является тот факт, что основные нефтяные месторождения мира расположены между 20° и 50° северной широты, и что до сих пор нет крупных нефтяных областей в тропиках или в южном полушарии. Это широкое обобщение может иметь мало ценности, когда разведка будет продолжена. Было также высказано предположение, что географическое распределение нефти примерно соответствует средним годовым температурам, или изотермам, между 40° и 70°. [25] Считается, что это нынешнее распределение температур может примерно указывать температуры прошлого, когда нефть накапливалась; и делается вывод, что существовало некое ограничение ареального отложения в пределах этих температурных границ. Если это правда, то единственные причины, по которым южное полушарие не является продуктивным, — это относительно малый размер сухопутных площадей и отсутствие разведки на сегодняшний день.

Подходя широко к проблеме нефтяной разведки, геолог рассматривает в общем виде виды и условия пород, которые, вероятно, являются нефтеносными или нефтебесперспективными. Шухерт [26] обобщает эти условия для Северной Америки следующим образом:

1. | The impossible areas for petroliferous rocks.
| (a) | The more extensive areas of igneous rocks and especially those of the ancient shields; exception, the smaller dikes.
| (b) | All pre-Cambrian strata.
| (c) | All decidedly folded mountainous tracts older than the Cretaceous; exceptions, domed and block-faulted mountains.
| (d) | All regionally metamorphosed strata.
| (e) | Practically all continental or fresh-water deposits; relic seas, so long as they are partly salty, and saline lakes are excluded from this classification.
| (f) | Practically all marine formations that are thick and uniform in rock character and that are devoid of interbedded dark shales, thin-bedded dark impure limestones, dark marls, or thin-bedded limy and fossiliferous sandstones.
| (g) | Practically all oceanic abyssal deposits; these, however, are but rarely present on the continents.
2. | Possible petroliferous areas.
| (a) | Highly folded marine and brackish water strata younger than the Jurassic, but more especially those of Cenozoic time.
| (b) | Cambrian and Ordovician unfolded strata.

(c)
Lake deposits formed under arid climates that cause the waters to become saline; it appears that only in salty waters (not over 4 per cent?) are the bituminous materials made and preserved in the form of kerogen, the source of petroleum; some of the Green River (Eocene) continental deposits (the oil shales of Utah and Colorado) may be of saline lakes.

3. | Petroliferous areas.

(a)
All marine and brackish water strata younger than the Ordovician and but slightly warped, faulted, or folded; here are included also the marine and brackish deposits of relic seas like the Caspian, formed during the later Cenozoic. The more certain oil-bearing strata are the porous thin-bedded sandstones, limestones, and dolomites that are interbedded with black, brown, blue, or green shales. Coal-bearing strata of fresh-water origin are excluded. Series of strata with disconformities may also be petroliferous, because beneath former erosional surfaces the top strata have induced porosity and therefore are possible reservoir rocks.

| (b) | All marine strata that are, roughly, within 100 miles of former lands; here are more apt to occur the alternating series of thin and thick-bedded sandstones and limestones interbedded with shale zones.

Степень, в которой морские или солоноватоводные условия осадконакопления необходимы для последующего образования нефти, как это предполагается в приведенной выше цитате, долгое время была спорным вопросом. Можно отметить, что некоторые горючие сланцы, образовавшиеся в бассейнах пресной воды, содержат обильное органическое вещество, которое, несомненно, подходит для генерации нефти и газа, и что эти сланцы при дистилляции дают нефть, по существу такую же, как та, что получена из горючих сланцев морского происхождения; что некоторые важные нефтеносные пески более молодых Аппалачских формаций были отложены в водах, которые, как считается, были лишь слегка солеными; что природный газ присутствует в бассейнах пресной воды; и что не было продемонстрировано, что соль в заметных количествах необходима для геологической, так же как и для искусственной, дистилляции нефти. Большинство великих нефтяных месторождений находились в регионах морских или других соленоводных отложений, но не было доказано, что это необходимое условие. Уайт [27] говорит: «На нынешней стадии наших знаний бассейны пресной воды, которые в остальном, по-видимому, отвечают требованиям, должны разведываться без предубеждений».

Основные нефтеносные горизонты в любой местности сравнительно немногочисленны, и обычно легко определить стратиграфическими методами наличие или отсутствие благоприятного геологического горизонта. Зная последовательность и мощности пластов в данном регионе, можно по поверхностным выходам сделать вывод о приблизительной глубине под поверхностью, на которой может быть найден желаемый горизонт. Чтобы сделать это, однако, должны быть изучены условия осадконакопления, начальные неровности пластов, структурные условия, включая несогласия, и другие факторы.

При разведке нефти определение существования и местоположения надлежащего горизонта — это лишь начальный шаг. Например, нефть месторождения Мид-Континент в Соединенных Штатах находится в пластах пенсильвания, которые, как известно, занимают огромную площадь, простирающуюся от Иллинойса и Вайоминга на юг до Мексиканского залива. Эта информация явно недостаточно специфична, чтобы ограничить местоположение буровых скважин. Иногда высачивания нефти или проявления газа вблизи поверхности являются достаточным основанием для локализации буровых скважин. [28] Обычно, однако, необходимо найти какую-либо структурную особенность в виде купола или антиклинали, которая предполагает надлежащие условия улавливания для нефтяного месторождения. Это достигается геологическим и топографическим картированием поверхности. Проводятся нивелирование и контурирование, а выходы пород наносятся на карту. Поскольку выходы обычно относятся к разным геологическим горизонтам, необходимо выбрать один или несколько идентифицируемых пластов в качестве маркирующих горизонтов и нанести на карту их отметки в разных точках как средство определения структурных контуров пластов. Когда таким образом используются несколько ключевых горизонтов, их отметки должны быть приведены к отметкам одного общего горизонта путем прибавления или вычитания интервалов между ними. Например, зная последовательность, выход определенного песчаника может указывать на то, что маркирующий горизонт находится на 200 футов ниже, и структурный контур затем проводится соответственно. Наблюдения простирания и падения на поверхности полезны; но там, где пласты лишь слегка изогнуты, небольшие неровности в отложении могут сделать наблюдения простирания и падения бесполезными при определении крупных структур. Тогда необходимо прибегнуть к отметкам маркирующих горизонтов.

При выборе ключевых горизонтов знание условий осадконакопления очень важно. Например, некоторые нефтяные месторождения встречаются в великих дельтовых отложениях, где последовательные наступления и отступления моря привели к чередованию морских и наземных отложений. Наземные отложения обычно показывают большие вариации в характере и мощности в латеральном и вертикальном направлениях; и данный пласт, вероятно, выклинивается и исчезает при прослеживании на короткое расстояние, делая бесполезным его использование в качестве маркера. Морские отложения, с другой стороны, показывают гораздо большую степень однородности и непрерывности, и пласт морского известняка может простираться на большую площадь и быть очень полезным в качестве ключевого горизонта.

На больших площадях выходы пород и записи ранее пробуренных водяных и нефтяных скважин могут быть недостаточны для получения указания на структуру; тогда становится необходимым получить поперечные разрезы путем бурения неглубоких скважин до какого-либо идентифицируемого пласта и определить структуру по этим поперечным разрезам до начала более глубокого бурения через благоприятную структуру, расположенную таким образом. Совместные усилия Геологической службы штата Иллинойс и частных интересов, упомянутые на стр. 306, являются хорошей иллюстрацией этой процедуры. Этот метод находится только в зачаточном состоянии, потому что бурение скважин еще не исчерпало возможности структур, расположенных по поверхностным выходам.

Так называемые антиклинальные структуры, которые, как показал опыт, столь благоприятны для накопления нефти, отнюдь не симметричны по форме или однородны по размеру. Это могут быть удлиненные своды с одинаковым падением по обе стороны, или одна сторона может иметь падение, а другая быть почти плоской. На территории с общим падением в одном направлении небольшое изменение угла, хотя и не направления падения, иногда называемое задержанным падением, может вызвать достаточную неровность, чтобы создать необходимые условия улавливания. В других случаях антиклиналь может иметь почти равноразмерную куполообразную форму. Крупнейшие антиклинали, которые, как было установлено, действуют как специфические резервуары, редко превышают несколько миль в поперечнике, а во многих случаях только милю или две. «Замыкание» (closure) антиклинали — это разница между высотой данного пласта в самой высокой точке и на краях структуры. Известно значительное число продуктивных антиклиналей, в которых пласты падают настолько полого, что дают замыкание в 20 футов или менее.

После того, как структурные очертания пластов вблизи поверхности были определены, вся возможная информация должна быть использована при проецировании этих структур вниз к нефтеносным горизонтам. Там, где в окрестностях ранее было пробурено несколько скважин, изучение их записей может указывать на определенные латеральные вариации в мощности пластов между горизонтом, который был нанесен на карту, и продуктивным горизонтом. Эффект таких латеральных вариаций может заключаться либо в акцентировании поверхностной структуры, либо в том, что она исчезает полностью и, таким образом, указывает на отсутствие благоприятных условий улавливания. Возможность наличия нескольких нефтеносных пластов на разных глубинах — не редкое условие во многих месторождениях — также должна приниматься во внимание.

Как уже указывалось, антиклинали не всегда необходимы для создания необходимых условий улавливания. В месторождении Бомонт в Техасе, например, было показано, что нерегулярное первичное отложение осадков, различающихся по пористости как вертикально, так и горизонтально, позволило нефти мигрировать вверх нерегулярно вдоль пористых пластов и частей пластов и быть пойманной между более непроницаемыми частями пластов.

Дальнейшие вопросы, которые необходимо рассмотреть при разведке района, — это содержание органического вещества в отложениях, которые могли служить источником нефти, наличие непроницаемых покрывающих пород или вариаций в пористости, достаточных для удержания нефти, мощность отложений и степень, в которой они подверглись дифференциальным напряжениям, величина эрозии и возможности того, что нефть, если она образовалась, ушла из эродированных краев пористых пластов, и, там, где присутствуют углистые пласты, степень их карбонизации, и многие другие подобные вопросы.

Каждое месторождение, по сути, имеет свою «привычку», определяемую взаимодействием нескольких геологических факторов. Эта привычка может быть изучена эмпирически. Геологи часто ошибались, применяя к новому району определенные принципы, определенные в другом месте, без достаточного учета сложности и относительной важности различных геологических факторов, которые в совокупности определяют местную привычку нефтепроявления.

Географически ассоциированные месторождения, характеризующиеся сходством нефтепроявления, возраста и происхождения, известны как нефтеносные провинции. Факторы, входящие в классификацию месторождений, настолько многочисленны, что более точное определение нефтеносной провинции едва ли еще согласовано.

Роль экономического геолога в нефтяной разведке и разработке велика по очевидным причинам, приведенным выше. Вероятно, ни один другой отдельный раздел экономической геологии сейчас не использует такое большое количество геологов. Практически ни одна крупная нефтяная компания или крупный проект по нефтяной разведке и разработке сейчас не обходится без геологической консультации. Цитируя Арнольда: [29]

Должно быть так же очевидно, что разведка бурением должна предваряться тщательными геологическими исследованиями, как и то, что строительство железных дорог должно основываться на изысканиях. Эти исследования должны включать такие предметы, как топография, стратиграфия, структура и поверхностные признаки нефти в регионах, подлежащих испытанию. Работа делится на две стадии — предварительная разведка и детальные съемки.

Предварительная разведка должна состоять в получении всех доступных опубликованных и слуховых данных относительно проявления нефтяных или газовых высачиваний или углеводородных месторождений в регионе; в проведении предварительных геологических съемок для определения того, из каких формаций должна поступать нефть, и ареального распределения этих формаций; в определении тех общих регионов, в которых поверхностные признаки считаются наиболее благоприятными для накопления углеводородов; и в определении лучших маршрутов и методов транспортировки.

Вторая стадия включает детальные геологические съемки тех регионов, где поверхностные признаки указывают на то, что нефть наиболее вероятно может быть найдена, и расположение испытательных скважин в благоприятных точках. Путем проработки поверхностного распределения и структуры формаций обычно возможно выбрать районы, предлагающие лучшие шансы на успех. Геология всегда должна быть доминирующим фактором при определении местоположения испытательных скважин, хотя иногда должны вноситься модификации для соответствия естественным условиям.

ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ

Одним из источников нефти, который, вероятно, станет важным в будущем, являются горючие сланцы — то есть сланцы, из которых нефтяной продукт может быть извлечен путем дистилляции. На них уже ссылались на предыдущих страницах. Такие сланцы сейчас добываются только в Шотландии и во Франции в относительно небольшом масштабе, но существуют огромные запасы этих сланцев в различных частях мира, которые, вероятно, будут востребованы, когда этого потребуют коммерческие условия. Только в Соединенных Штатах, по оценкам, горючие сланцы являются потенциальным источником нефти в количествах, намного превышающих всю природную нефть этого полушария. [30] Решение проблемы извлечения нефти из сланцев технически довольно хорошо продвинуто, и проблема теперь стала главным образом вопросом стоимости. Чтобы извлечь какое-либо значительное количество нефти из этого источника, должны быть созданы операции колоссального масштаба, примерно на уровне угольной промышленности. Пока существуют достаточные запасы нефти, сконцентрированные природой, маловероятно, что горючий сланец будет обеспечивать какой-либо значительный процент мировых потребностей в нефти. Однако с большим ростом мирового спроса на нефть, который вполне может опередить доступное годовое предложение в будущем, и особенно с ростом спроса в Соединенных Штатах по сравнению с внутренними поставками, проводятся исчерпывающие обследования ситуации с целью разработки горючих сланцев, когда это оправдано рыночными условиями.

Горючие сланцы — это осадочные пласты, содержащие разложившиеся продукты растений и животных. Местами они переходят в кеннель-уголь, с которым они генетически связаны. Их можно рассматривать как представляющие те виды отложений, из которых в основном возникла нефть нефтяных месторождений.

Наиболее обширные горючие сланцы Соединенных Штатов встречаются в эоценовых пластах северо-западного Колорадо, северо-восточной Юты и юго-западного Вайоминга, а также в миоценовых пластах северной Невады. Крупнейшие известные зарубежные месторождения встречаются в Бразилии и России.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

Экономические особенности

Природный газ используется как для освещения, так и для топливных целей. В Соединенных Штатах он стал основой великой индустрии, стоимость продукта которой превышает стоимость свинца и цинка. Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем природного газа. Другими производителями являются Канада, Голландская Ост-Индия, Мексика, Венгрия, Япония и Италия. Почти все добывающие нефтяные месторождения поставляют также некоторое количество природного газа.

В Соединенных Штатах почти 40 процентов от общего объема добычи природного газа приходится на Западную Виргинию, около 17 процентов — на Пенсильванию, около 17 процентов — на Оклахому и менее 10 процентов — на каждый из штатов Огайо, Калифорния, Луизиана, Канзас, Техас и несколько других штатов.

Одним из недавних интересных событий в этой отрасли является извлечение бензина из природного газа. Это достигается путем сжатия и конденсации газа из затрубного пространства нефтяных скважин, а также, более недавно, путем абсорбционного процесса, который применяется не только к «влажному» газу из нефтяных скважин, но и к так называемому «сухому» газу, встречающемуся независимо от нефти. Это высококачественный продукт, который в последние годы составил около 10 процентов от общего объема производства бензина в Соединенных Штатах.

Геологические особенности

Природный газ, как и нефть, происходит при дистилляции органических веществ в отложениях и мигрирует в резервуары, перекрытые непроницаемыми пластами. Он обычно, хотя и не всегда, ассоциируется с нефтью и углем. Геологические особенности его залегания имеют так много общего с нефтью, что описание по существу дублировало бы приведенный выше отчет о геологических особенностях нефти.

АСФАЛЬТ И БИТУМ

Экономические особенности

Асфальт и битум не используются в качестве энергетических ресурсов, но они имеют так много общего с нефтью по залеганию и происхождению, что они включены в эту главу.

Асфальт и битум находят свое основное применение в дорожном покрытии. Другие важные применения — в красках и лаках, в производстве подготовленных кровельных материалов, для различных изоляционных целей и в заменителях резины.

Почти весь мировой запас природного асфальта поступает с британского острова Тринидад и из Венесуэлы. Оба этих месторождения находятся под коммерческим контролем Соединенных Штатов, вероятно, аффилированным с голландско-английскими интересами. До войны около половины продукта шло в Европу и половина — в Соединенные Штаты. Большие количества асфальтовой и битуминозной породы, используемой в основном в дорожном покрытии, обычно производятся в Эльзасе, Франция, и в Италии. До войны как эльзасские, так и итальянские месторождения находились под немецким коммерческим контролем. Их продукция практически вся потребляется в Европе.

Соединенные Штаты принимают большое участие в мировой торговле природным асфальтом путем импорта из Тринидада и Венесуэлы и некоторого реэкспорта, главным образом в Канаду и Мексику. Соединенные Штаты также производят некоторое количество природного асфальта и битуминозной породы для внутреннего потребления. Месторождения природного асфальтового материала широко распространены по Соединенным Штатам, но коммерческая добыча ограничена несколькими местностями в Кентукки, Техасе, Юте, Колорадо, Оклахоме и Калифорнии.

Асфальт, произведенный из нефти, составляет гораздо больший тоннаж, чем природный асфальт, хотя он не входит в мировую торговлю в такой степени. Произведенный продукт в значительной, но не исключительно, степени находится под американским контролем. Большие количества производятся в этой стране и, несомненно, будут производиться в следующее десятилетие из нефти, добываемой в юго-западных штатах и в Мексике. В настоящее время в Соединенных Штатах производится столько же или больше асфальта из мексиканской сырой нефти, чем из внутренней. Нефтеперерабатывающие заводы расположены вблизи побережья Мексиканского залива, так что экспорт может избежать наземных перевозок. Относительные достоинства природного асфальта и асфальта, произведенного из нефти, могут быть предметом некоторого обсуждения; но совершенно ясно, что произведенного материала достаточно, как по количеству, так и по разнообразию, чтобы сделать Соединенные Штаты полностью независимыми и иметь экспортный излишек.

Геологические особенности

Природный асфальт и подобные продукты в основном являются лишь остатками дистилляции нефти и газа, накопленными природой при определенных условиях, уже описанных в связи с нефтью (стр. 140–144). В некоторых случаях асфальтовый материал встречается в виде пропиток отложений и, по-видимому, остался на месте, в то время как более легкие органические материалы улетучились и мигрировали вверх. В других случаях он встречается в отчетливых жилах в трещинах; трещины и полости, по-видимому, были когда-то заполнены жидкой нефтью, которая впоследствии подверглась дальнейшей дистилляции. Первоначальный жидкий характер некоторых из этих битумов виден по случайным фрагментам «вмещающей породы», застрявшим в жилах. Считается, что воздействие поверхностных вод, несущих окисляющие материалы и серную кислоту, способствовало высыханию и затвердеванию этих жил или даек.

Асфальты и битумы включают в себя широкий спектр углеводородных материалов, таких как гильсонит, грагамит, элатерит, озокерит и др., которые используются для несколько различных целей. Месторождения в Соединенных Штатах отличаются большим разнообразием по форме, составу, возрасту и геологическим ассоциациям. Важные месторождения Кентукки представлены в виде пропиток в каменноугольных песчаниках в основании угленосных отложений этого штата.

Тринидадский асфальт добывается из знаменитого «битумного озера» — почти круглого месторождения площадью около ста акров, расположенного на высоте 150 футов над уровнем моря, которое, как полагают, заполняет кратер старого грязевого вулкана. Так называемая смола представляет собой смесь битума, воды, минеральных и растительных веществ, вся масса которой насыщена газом; он частично выделяется и поддерживает массу в состоянии постоянного кипения. Поверхность озера твердая, однако вся масса в целом пластична и имеет тенденцию заполнять выемки. Считается, что озеро находится на выходе нефтеносного пласта, а смола представляет собой неиспарившийся остаток миллионов тонн нефти, просочившейся из нефтеносных песков. Смола очищается путем плавления: тепло вытесняет воду, древесина и другие легкие примеси всплывают, а тяжелые минеральные вещества оседают на дно.

Асфальт Венесуэлы схож по своей природе, но здесь «битумное озеро» покрыто растительностью, а мягкая смола просачивается в определенных местах, словно из подземных источников.

ПРИМЕЧАНИЯ:

[17] Более подробное рассмотрение международных перевозок угля до войны и перевозок угля внутри Соединенных Штатов см. в работе Геологической службы США «World Atlas of Commercial Geology», ч. 1, 1921 г., стр. 11–16.

[18] Campbell, Marius R., The coal fields of the United States: Prof. Paper 100-A, U. S. Geol. Survey, 1917, pp. 5, 6, 7.

[19] Составлено по таблицам, приведенным в работе: White, David, The petroleum resources of the world: Annals Am. Acad. Social and Political Sci., vol. 89, 1920, pp. 123 and 126.

[20] White, David, loc. cit., p. 113.

[21] См. Arnold, Ralph, Petroleum resources of the United States: Econ. Geol., vol. 10, 1915, p. 707.

[22] White, David, Late theories regarding the origin of oil: Bull. Geol. Soc. Am., vol. 28, 1917, p. 732.

[23] McCoy, A. W., Notes on principles of oil accumulation: Jour. Geol., vol. 27, 1919, pp. 252-262.

[24] White, David, Genetic problems affecting search for new oil regions: Mining and Metallurgy, Am. Inst. of Min. Engrs., No. 158, Sec. 21, Feb., 1920.

[25] Mehl, M. G., Some factors in the geographic distribution of petroleum: Bull. Sci. Lab., Denison Univ., vol. 19, 1919, pp. 55-63.

[26] Schuchert, Charles, Petroliferous provinces: Bull. 155, Am. Inst. Mining and Metallurgical Engrs., 1919, pp. 3059-3060.

[27] Loc. cit., p. 20.

[28] Просачивания или остаточное битуминозное вещество вблизи поверхности могут быть обусловлены выходом нефтяного материала вверх через трещины в породах, перекрывающих резервуар, и непосредственно под такими выходами могут быть обнаружены продуктивные залежи. В других регионах подобные поверхностные признаки могут означать, что пласт, на выходе которого они обнаружены, является нефтеносным; однако скопления нефти, если они присутствуют, могут находиться в нескольких милях вниз по падению пласта, в местах, где структурные условия были благоприятными. В других случаях просачивание могло существовать столь долго, что резервуар оказался истощен. Следует также помнить, что выходы газа обычны в топях и болотах, где разлагается растительность, и они могут не иметь никакого значения при поиске нефти.

[29] Arnold, Ralph, Conservation of the oil and gas resources of the Americas: Econ. Geol., vol. 11, 1916, pp. 321-322.

[30] Горючие сланцы также могут давать большие количества топливного и светильного газа, а также аммиака (см. стр. 101–102).

ГЛАВА IX

МИНЕРАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЖЕЛЕЗА И СТАЛИ (ГРУППА ФЕРРОСПЛАВОВ)

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Железо, сталь и их сплавы являются наиболее широко используемыми металлами. Сырье, необходимое для их производства, включает широкий спектр минералов.

Железо является основным элементом в этой группе; однако в производстве железа и стали важную роль играют марганец, хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, цирконий, титан, алюминий, уран, магний, фтор, кремний и другие вещества, выступающие либо в качестве вспомогательных компонентов при реакциях в печи, либо в качестве ингредиентов, вводимых для придания продуктам определенных качеств.

Почти все части света в обозримом будущем будут в достаточной мере обеспечены железными рудами, но их интенсивное использование до сих пор ограничивалось главным образом странами, граничащими с Северной Атлантикой — Соединенными Штатами, Германией и Англией, — которые, обладая достаточными запасами угля, проявили инициативу в развитии крупных отраслей черной металлургии. Китай располагает богатыми запасами угля, умеренными количествами железной руды и многочисленным населением, но потребление изделий из железа и стали на душу населения там низкое. Развитие его черной металлургии только начинается. Япония не имеет ни угля, ни железа в достаточных количествах, что и объясняет усилия японцев в последние годы по контролю над минеральными ресурсами Китая и других стран. В результате войны Германия в значительной степени лишилась своих железных руд, и Франция может занять положение в производстве железной руды, которое когда-то удерживала Германия. Швеция и Испания были значительными производителями железной руды, но обе страны испытывают недостаток угля, в результате чего их руды в основном экспортировались в Англию и Германию. С ростом потребления на душу населения в отдаленных частях мира черная металлургия начинает развиваться локально в небольших масштабах, как, например, в Индии, Южной Африке и Австралии. Россия располагала достаточными запасами угля и железа, но уровень промышленного развития этой страны не требовал значительного расширения ее черной металлургии.

Существует тенденция к концентрации производства железа и стали в сравнительно немногих местах земного шара, благоприятствующих сочетанию наличия угля, железа, транспорта, близости к потребителям, инициативы и способности воспользоваться ситуацией, а также других факторов. Даже если на бумаге условия в отдаленных территориях могут казаться благоприятными для создания дополнительных предприятий, это развитие часто сдерживается конкуренцией со стороны уже существующих центров. На западном побережье Соединенных Штатов имеется сырье для черной металлургии, и в течение многих лет ведутся дискуссии о возможности создания успешной крупномасштабной сталелитейной промышленности. Покупательная способность местного населения в отношении всех видов изделий из железа и стали, по-видимому, достаточно велика, чтобы оправдать такие действия. Однако спрос существует на чрезвычайно разнообразный ассортимент изделий из железа и стали; и создание промышленности, производящей лишь несколько видов более грубой продукции, такой как чугун и полуфабрикаты, не удовлетворило бы этот спрос. Для решения этой задачи потребовалось бы также создание всех разновидностей отделочных предприятий и сопутствующих заводов. Это потребовало бы значительного капитала. Кроме того, местный спрос на некоторые вспомогательные готовые изделия может не оправдать создание вспомогательных производств.

На протяжении всей истории черной металлургии наблюдалась заметная тенденция к перемещению железной руды в регионы добычи угля, а не угля в регионы добычи железной руды. Фактор угля или энергии, по-видимому, в конечном счете является определяющим. Это в значительной степени объясняется тем, что уголь служит основой для огромного разнообразия отраслей промышленности, для которых железная руда является лишь одним из видов сырья, и которые настолько взаимосвязаны, что не всегда легко перенести черную металлургию в место, близкое к источникам железной руды, где можно было бы производить только железо и сталь.

Что касается запасов железной руды надлежащего качества и количества, то Соединенные Штаты более самодостаточны, чем любой из их конкурентов. Они импортируют небольшие количества руды с Кубы и из Канады, и даже из Чили и Швеции, в приграничные пункты, в основном только потому, что эта импортная руда может конкурировать по цене с отечественной. Однако полное исключение этих руд мало повлияло бы на общий объем нашей черной металлургии, хотя, вероятно, это отразилось бы на распределении, в ущерб предприятиям вдоль побережья. Существует только один вид железной руды, в котором Соединенные Штаты испытывают нечто близкое к дефициту, — это руда с чрезвычайно низким содержанием фосфора, пригодная для производства так называемого малофосфористого чугуна, необходимого для некоторых специальных сталей. Военные требования во время войны повысили спрос на эти стали. Хотя некоторые из этих руд с чрезвычайно низким содержанием фосфора добываются в Соединенных Штатах, дополнительные количества требовались из Испании и Канады, а в меньшей степени — из Северной Африки и Швеции. Кроме того, испанский пирит, импортируемый обычно из-за содержания серы, при обжиге оставляет остаток оксида железа с чрезвычайно низким содержанием фосфора, который используется аналогичным образом. Таким образом, прекращение импорта пирита из Испании во время войны стало значительным фактором, способствовавшим дефициту малофосфористых железных руд. Военный опыт показал, что Соединенные Штаты зависели от иностранных источников в отношении 40 и более процентов своих потребностей в этом плане. Определенные разработки, в частности проект по обогащению кремнистых руд восточной части хребта Месаби, делают вероятным, что будущая внутренняя добыча сможет в большей степени удовлетворять эти потребности.

Эквивалент 15 процентов железной руды, добываемой в Соединенных Штатах, экспортируется в виде руды в канадские порты на Великих озерах и в виде сырых изделий из железа и стали во многие части мира. Англия и Германия являются почти единственными конкурентами в экспортной торговле.

Когда мы переходим к минералам, используемым для создания сплавов железа и в качестве вспомогательных материалов в производстве железа, оказывается, что ни одна из основных стран — производителей железа и стали в мире не является самообеспеченной, и что эти «улучшающие добавки» должны поступать из самых отдаленных уголков земли. Важность этих второстепенных компонентов совершенно несоразмерна их объему. Например, для производства тонны стали требуется всего четырнадцать фунтов марганца, однако тонну стали невозможно произвести без марганца. Растущая специализация изделий из железа и стали, а также быстро расширяющиеся знания о качествах различных сплавов постоянно смещают спрос от одного минерала для ферросплавов к другому. Каждый из минералов для ферросплавов можно рассматривать как своего рода ключевой минерал для черной металлургии, и контроль над месторождениями этих минералов является предметом международного значения. Контроль не является сложной задачей, учитывая тот факт, что основные запасы практически каждого из легирующих минералов сосредоточены в сравнительно немногих точках земного шара, как указано на следующих страницах.

Природа не наделила Соединенные Штаты, да и вообще североамериканский континент, адекватными запасами высококачественных основных минералов для ферросплавов — за исключением молибдена, а также кремнезема, магнезита и плавикового шпата, которые используются в качестве вспомогательных материалов в процессе производства стали. Обладая достаточным количеством железной руды и угля, а также мощностями по производству железа и стали, составляющими более 50 процентов от мирового объема, Соединенные Штаты в значительной степени зависят от других стран в поставках минералов для ферросплавов. Война заставила осознать этот факт. С закрытием иностранных источников поставок одно время казалось, что наша сталелитейная промышленность будет очень сильно затруднена; и были предприняты чрезвычайные усилия для поддержания каналов импорта, пока не удалось что-то сделать в плане развития, даже при чрезмерных затратах, внутренних поставок. Результатом военных усилий стало очень значительное развитие внутренних поставок практически всех минералов для ферросплавов; но ни в одном случае, за отмеченными выше исключениями, они не оказались достаточными для удовлетворения общих потребностей. Это развитие происходило при больших затратах и некотором ущербе для металлургической эффективности из-за низкого и изменчивого качества сырья. С возобновлением импорта после войны большая часть внутреннего производства была вынужденно прекращена, и значительные суммы денег, патриотично потраченные на попытки удовлетворить внутренние потребности, были потеряны. Эти обстоятельства привели к требованиям в Конгрессе со стороны производителей о прямой финансовой помощи и введению защитных тарифов, чтобы позволить новым борющимся отраслям существовать и обеспечить развитие адекватных внутренних поставок. Такие тарифы могли бы быть полезны для этих конкретных отечественных отраслей, если бы они были мудро спланированы; но также, учитывая ограниченное количество этих конкретных руд в этой стране, их общее низкое качество и высокую стоимость добычи, тарифы, весьма вероятно, могли бы ускорить истощение наших ограниченных запасов и могли бы поставить в невыгодное положение наши металлургические отрасли как в плане эффективности, так и затрат (см. стр. 365–366, 393–394).

ЖЕЛЕЗНЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Технические и коммерческие факторы, определяющие использование минералов железной руды. В популярном представлении железная руда — это просто железная руда, и мало кто осознает ее действительно большую сложность состава и трудность определения того, является ли руда коммерческой или нет. Процентное содержание железа, конечно, является важным фактором; но руда, в которой железо находится в минерале гематите, более ценна, чем руда с эквивалентным процентным содержанием железа в форме магнетита. Вещества, присутствующие в руде в небольших количествах, такие как фосфор, сера и титан, имеют тенденцию делать железный продукт хрупким, либо в холодном состоянии, либо в процессе производства, поэтому чрезмерное количество этих веществ может дисквалифицировать руду. Чрезмерное количество кремнезема, извести или магнезии может сделать руду нежелательной. Там, где кислое вещество, такое как кремнезем, сбалансировано основными компонентами, такими как известь и магнезия, можно использовать значительные количества обоих. Чрезмерное содержание влаги может испортить руду из-за количества тепла, необходимого для ее удаления при плавке.

Металлургические процессы черной металлургии по существу адаптированы к основным доступным сортам руды. Самый дешевый из процессов производства стали, называемый кислородно-конвертерным процессом Бессемера, требует руды с очень низким содержанием фосфора (обычно ниже 0,050 процента в Соединенных Штатах и ниже 0,030 процента в Англии). Основные мартеновские процессы, производящие две трети стали в Соединенных Штатах, допускают более высокое содержание фосфора, но не неограниченное. Основной процесс Бессемера (Томаса), используемый для «минеттовых» руд Западной Европы и шведских магнетитов, может использовать руду с любым содержанием фосфора выше 1,5 процента. Фосфатный шлак от этого процесса используется в качестве удобрения. Запасы малофосфористой бессемеровской руды в Соединенных Штатах в настоящее время ограничены по сравнению с запасами небессемеровских руд, в результате чего строительство сталелитейных заводов в течение многих лет в основном ориентировалось на мартеновское производство. Мартеновский процесс предпочтителен также потому, что он позволяет более точно контролировать содержание фосфора в стали.

Небольшие, но растущие объемы стали также производятся в электрических печах; однако по большей части этот процесс дороже остальных, и он используется главным образом для специальных легированных сталей.

Железные руды редко бывают настолько однородными по качеству, чтобы их можно было отгружать без тщательного внимания к отбору проб и сортности. В районе озера Верхнее руды ежедневно отбираются по мере добычи, и принимаются все меры для смешивания и погрузки руды таким образом, чтобы можно было получить желаемые сорта. Обычно одно месторождение дает несколько сортов руды. Когда руды загружаются в печь для плавки, смеси подбираются с большой осторожностью для конкретной цели, для которой будет использоваться продукт. Смесь составляется так же тщательно, как рецепт аптекаря. Продавец руды, выяснив характер продукции железа и стали на заводе, должен проявить большое мастерство, предлагая к продаже конкретные руды, которые не только будут соответствовать желаемому сорту по всем элементам, но и выдержат конкуренцию по цене. В некотором отношении маркетинг различных сортов железной руды так же сложен, как маркетинг разнообразного ассортимента товаров. С рудами, как и с товарами, играют свою роль обычаи и настроения, в результате чего две руды, идентичные по минералогическому и химическому составу, могут иметь совершенно разную популярность и цену просто из-за того, что печники привыкли к одной, а не к другой, и не желают экспериментировать.

Геолог обычно озабочен лишь поиском руды как можно более высокого общего качества; но он часто с удивлением обнаруживает, что его усилия были направлены на открытие чего-то, что из-за некоторого незначительного дефекта в текстуре, минералогическом или химическом составе трудно внедрить на рынок. Здесь существует перспективная область, промежуточная между геологией (или минералогией) и металлургией, для применения принципов химии, металлургии и минералогии, которая в настоящее время занята главным образом продавцом руды. И минералог, и металлург касаются этой проблемы, но они не охватывают ее полностью. С все более точными и быстро меняющимися металлургическими требованиями эта область требует научного развития.

Географическое распределение добычи железной руды. Железные руды широко распространены по всему миру, но добываются и переплавляются в больших масштабах только в немногих местах, где удачно сочетаются высокое качество, большое количество, близость угля, дешевая транспортировка к рынкам и производственное предпринимательство. Более 90 процентов мировой добычи железной руды приходится на страны, граничащие с бассейном Северной Атлантики. Соединенные Штаты производят около 40 процентов, Франция — около 12 процентов, Англия — около 10 процентов, Германия до войны — 15–20 процентов, а Испания, Россия и Швеция — каждая около 5 процентов. Меньшими производителями являются Люксембург, Австро-Венгрия, Куба, Ньюфаундленд и Алжир; незначительные количества добываются во многих других частях мира. Из мировых мощностей по производству железа и стали Соединенные Штаты имеют около 53 процентов, Германия — 16 процентов, Англия — 14 процентов, Франция — 10 процентов, остальная часть Европы (главным образом Россия, Австро-Венгрия и Бельгия) — 7 процентов. Отсутствие значительной добычи железной руды и производства железа и стали как в южном полушарии, так и в любой из стран, граничащих с Тихим океаном, является примечательной чертой, если вспомнить, какую роль железо играет в современной цивилизации. Япония, однако, начинает развивать значительную черную металлургию, которая обещает использовать большое количество руды из Китая, Маньчжурии и Кореи и, возможно, конкурировать на рынках американского Тихоокеанского побережья.

В Соединенных Штатах около 85 процентов добычи, или одна треть мировой добычи, приходится на район озера Верхнее, значительная часть остального — на район Бирмингема, штат Алабама, и меньшие количества — на Адирондак. Для остальной части североамериканского континента единственным крупным месторождением является месторождение на острове Бель-Иль, Ньюфаундленд, которое является основой черной металлургии восточной Канады. Куба поставляет некоторое количество руды на восточное побережье Соединенных Штатов.

В Европе есть только три крупных источника высококачественной железной руды, которые до сих пор широко использовались: магнетитовые месторождения северной Швеции, гематиты и сидериты Бильбао и прилегающих районов северной Испании, а также магнетит-гематитовые месторождения южной России. Первые две из этих руд использовались для повышения процентного содержания железа в низкосортных рудах, которые являются основной опорой Западной Европы. Шведские руды также были необходимы для повышения процентного содержания фосфора и, таким образом, делали руды пригодными для процесса Томаса; с другой стороны, испанские руды и небольшая часть шведского материала были востребованы из-за низкого содержания фосфора, адаптированного к кислому бессемеровскому процессу и производству малофосфористого чугуна. Российские руды в основном переплавлялись в самой стране.

Крупнейшим из западноевропейских низкосортных месторождений является географическая и геологическая единица, охватывающая части Лотарингии, Люксембурга и непосредственно прилегающие районы Бри, Лонгви и Нанси во Франции. Руды этого региона называются «минеттовыми». Эта единица производит около четверти мировой железной руды. Низкосортные месторождения несколько схожего характера в районах Кливленда, Линкольншира и прилегающих к ним районах Англии составляют основную базу британской промышленности. Существует незначительная добыча железных руд в других частях Франции и Германии, в Австро-Венгрии и в Северной Африке (последние важны из-за низкого содержания фосфора).

Сравнение показателей потребления и добычи железных руд указывает на то, что Соединенные Штаты, Франция, Россия и Австро-Венгрия являются самообеспеченными в том, что касается количества материалов. Однако определенные руды специальных сортов и руды других минералов группы ферросплавов, необходимых для производства стали, должны импортироваться из иностранных источников; этот вопрос обсуждался выше. Великобритания и Германия, по-видимому, зависят от иностранных источников, даже в довоенных условиях, в части материала для своих печей. Во время войны значительное развитие получили низкосортные английские руды, но это не устраняет необходимость импорта высококачественных руд для смешивания. Бельгия производит очень малый процент своих потребностей в руде и практически зависит от Лотаринго-Люксембургского месторождения.

Основным эффектом войны на добычу железной руды стала оккупация немцами крупного французского горнодобывающего и металлургического района, тем самым лишив французов их крупнейшего источника железной руды. После войны ситуация изменилась на обратную: Франция теперь владеет Лотарингским месторождением, которое ранее обеспечивало Германию 70 процентами железной руды. Поскольку промышленная жизнь Германии в значительной степени основана на производстве железа и стали, проблема поставок руды для Германии сейчас является критической. Это привело к активности Германии в Чили и может привести к развитию Германии в Восточной Европе и Западной Азии, особенно в крупных и выгодно расположенных запасах южной России. Однако представляется вероятным, что будут приняты меры для продолжения экспорта руды из Лотарингского месторождения вниз по Рейну в основные немецкие металлургические центры. Франция нуждается в немецком угле для коксования так же сильно, как Германия нуждается во французской железной руде. Долина Рейна является соединительным каналом для сбалансированного движения товаров, определяемого естественными условиями. Эти базовые условия, вероятно, в долгосрочной перспективе перевесят политические соображения.

Месторождения озера Верхнее, шведские магнетиты, испанские гематиты и российские руды содержат от 50 до 65 процентов металлического железа. Бирмингемские месторождения юго-востока Соединенных Штатов, основные британские поставки, а также основные французские и немецкие поставки содержат около 35 процентов или менее. Только там, где руды удачно расположены по отношению к центрам потребления, можно использовать низкосортные месторождения. Для отдаленных территорий, вероятно, будут разрабатываться только более высококачественные месторождения, и даже там известно много высококачественных месторождений, которые не разрабатываются. Крупнейшая отдельная группа, еще не затронутая, находится в Бразилии. Другие, находящиеся на очень ранней стадии разработки, находятся в Северной Африке и Чили.

Мировые запасы и будущая добыча железной руды. Средний уровень потребления железной руды в мире в последние годы составлял около 170 миллионов тонн в год. При таком уровне доказанные запасы руды продержались бы около 180 лет. Если предположить, что потребление в будущем будет расти примерно такими же темпами, как и в прошлом, общих измеренных запасов все равно хватило бы примерно на столетие. Однако эти расчеты срока службы основаны только на известных запасах; а когда включаются потенциальные запасы, срок службы значительно увеличивается. И это еще не все; ибо помимо общих заявленных запасов (как фактических, так и потенциальных) известны дополнительные большие количества руд более низкого качества, в настоящее время коммерчески недоступных, но которые будут доступны в будущем, — не говоря уже об ожидаемых будущих открытиях руд всех сортов на неисследованных территориях. Как геологические выводы, так и история разведки железной руды делают такие будущие открытия практически несомненными. Железная руда составляет около 4 процентов земной оболочки и демонстрирует все стадии концентрации до 70 процентов. «Железными рудами» называются только те породы, которые имеют достаточно высокий процент железа, чтобы быть адаптированными к современным процессам извлечения железа. Когда этого потребуют экономические условия, можно предположить, что железосодержащие породы, которые сейчас обычно не рассматриваются как руды, могут быть использованы с коммерческой выгодой и, следовательно, станут рудами.

Обеспечен не только неопределенно долгий срок службы запасов железной руды в целом, но то же самое верно и для многих основных групп месторождений.

Вопрос, представляющий для нас практический интерес, поэтому заключается не в общих запасах железной руды, а в степени доступности различных руд для рынков, которые фокусируют наши потребности в железе.

Годовая добыча руды из данного района является грубой мерой способности этой руды соответствовать конкурентному рынку, а следовательно, ее фактической немедленной или прошлой доступности. Годовая добыча — это чистый результат взаимодействия всех факторов, влияющих на доступность. Можно утверждать, что существуют известные, но еще не добываемые руды, которые также являются немедленно доступными. В целом они кажутся менее доступными, чем руды, которые фактически добываются; в противном случае общее экономическое давление потребовало бы их использования и фактической добычи.

При рассмотрении будущей доступности железных руд очевидно, что таблицы прошлой добычи дают лишь частичную основу для прогнозирования. По-видимому, можно ожидать, что районы, которые в прошлом добывали значительные объемы, останутся важными факторами. В этих случаях добыча продемонстрировала доступность. Таким образом, можно ожидать продолжения интенсивной добычи руд района озера Верхнее, клинтонских гематитов Алабамы, руд Лотаринго-Люксембургско-Брийского района, кливлендских руд Англии, бильбаоских руд Испании, высококачественных магнетитов северной Швеции и (при условии политической стабильности) руд южной России.

Аналогичным образом, недавнее увеличение добычи в определенных районах, вероятно, свидетельствует о расширении использования таких руд в будущем. Среди этих разработок — увеличение добычи шведских руд и их импорт в Англию и Германию, а также растущее использование клинтонских гематитов и адирондакских магнетитов в Соединенных Штатах. Низкосортные руды из огромных запасов Кубы добываются и доставляются на восточное побережье Соединенных Штатов во все возрастающих количествах, и весьма вероятно, что они займут большую долю рынка. Ожидается, что аналогичный проект в Чили, который во время войны находился в состоянии покоя из-за ограниченных возможностей судоходства, в ближайшем будущем даст важные поставки в Соединенные Штаты. Ни в одном из этих случаев добыча в ближайшем будущем не будет ограничена запасами руды. Увеличение добычи и использования железных руд также следует ожидать в Ньюфаундленде, Северной Африке, Китае, Индии, Австралии и Южной Африке.

На коммерческом горизонте появляются руды еще более новых районов, доступность которых нельзя прочитать по таблицам добычи. Их доступность должна определяться анализом и измерением факторов, влияющих на доступность. Доступность железной руды определяется процентным содержанием железа, процентным содержанием примесей, процентным содержанием полезных или вредных второстепенных компонентов, физической текстурой, условиями для прибыльной добычи, адаптируемостью к современной практике плавки, расстоянием от центров потребления, условиями и стоимостью транспортировки, географическим и транспортным отношением к углю и флюсам, необходимым для плавки, торговыми отношениями, тарифами и налогами, инерцией инвестированного капитала и другими соображениями. Все эти факторы являются переменными. Сравнение руд на основе любого одного из этих факторов или любых двух-трех из них, скорее всего, будет вводить в заблуждение. Сравнение, основанное на количественном рассмотрении всех нескольких факторов, представляется практически невозможным из-за трудности точного установления количественного диапазона и важности каждого фактора, а также из-за трудности интеграции всех факторов, даже если бы они были определены. Однако их совокупный эффект выражается в стоимости доставки продукта на рынок; и сравнение затрат дает средство сравнения доступности руд. Высококачественная руда, дешево добываемая и выгодно расположенная по отношению к пунктам спроса, будет иметь относительно высокую цену в пункте добычи. Та же руда, расположенная так, что ее транспортные расходы выше, будет иметь более низкую цену; или она может быть расположена так, что затраты на добычу и доставку в места, где ее можно использовать, настолько высоки, что операция не приносит прибыли. Известны высококачественные железные руды, которые из-за стоимости недоступны в нынешних условиях.

Таким образом, доступность руды зависит от ее отношения к рынку — может ли она после покрытия транспортных расходов быть продана по преобладающим рыночным ценам в центрах потребления и при этом оставить справедливую норму прибыли для горнодобывающей операции. Ценовое равновесие между центрами потребления обеспечивает разумно единую основу, по которой можно измерять доступность руд.

Цифры затрат можно получить в качестве основы для сравнения доступности железных руд некоторых районов, но их недостаточно для сравнения руд всех районов. Тщательное изучение затрат продемонстрировало доступность в ближайшем будущем бразильских высококачественных бессемеровских гематитов; и проекты, которые сейчас находятся в стадии реализации для экспорта в Англию и Соединенные Штаты, несомненно, заставят этот огромный запас играть важную роль в черной металлургии. Железная руда известна, но еще не добывается во многих частях западной части Соединенных Штатов и западной Канады. С ростом населения вдоль западного побережья Северной Америки проекты по плавке руды там становятся более определенными. Создание плавильных заводов на западном побережье сделало бы доступным большой запас руды (см. также, однако, стр. 155).

Список изменений, происходящих сейчас или весьма вероятных в будущем, может быть значительно расширен. Использование железа и стали быстро распространяется по густонаселенным частям мира, которые до сих пор требовали мало этих продуктов. Это возросшее использование способствует развитию местных центров плавки, что сделает доступными другие крупные запасы железной руды. Рост плавки в Индии, Китае и Австралии иллюстрирует эту тенденцию.

Запасы железной руды настолько велики, разнообразны и широко распространены по всему земному шару, что они будут удовлетворять предъявляемые к ним требования в отдаленном будущем. Запасы становятся доступными и ценными только благодаря затратам усилий и денег. Руды — это множимое, а человек — множитель в произведении, которое представляет собой ценность или доступность. Железную руду можно сделать доступной, когда это необходимо, практически в любом количестве, но при сильно варьирующихся затратах и степени усилий. Руды самого высокого качества, требующие минимальных затрат для того, чтобы сделать их доступными, явно ограничены по сравнению с общими запасами. Любая расточительность в их использовании приведет быстрее к использованию менее доступных руд по более высокой цене. Одним из значительных последствий истощения запасов самого высокого качества будет увеличение нагрузки на топливные ресурсы для плавки руд более низкого качества. Доступность железных руд ограничена не общими запасами, а экономическими условиями.

Геологические особенности

Железо редко встречается в природе как отдельный элемент. Оно встречается главным образом в минералах, которые представляют собой соединения железа, кислорода и воды, веществ, составляющих ржавчину. Очень широко большинство железных руд можно грубо классифицировать как ржавчину. В деталях эта группа представлена несколькими минеральными разновидностями, главными из которых являются гематит (Fe2O3), магнетит (Fe3O4) и лимонит (гидратированный оксид железа). Железо также соединяется с довольно разнообразными веществами, помимо кислорода; и некоторые из этих соединений, как, например, карбонат железа (сидерит), силикат железа (шамозит, глауконит и др.) и сульфид железа (пирит), локально добываются как железные руды. Хотя руда железа может состоять преимущественно из какого-то одного из железных минералов, в редких случаях она состоит исключительно из одного минерала. Большинство руд представляют собой смеси железных минералов.

Полностью девять десятых мировой добычи железа приходится на так называемые гематитовые руды, что означает руды, в которых гематит является доминирующим минералом, хотя большинство из них содержит другие железные минералы в меньших количествах. Около 5 процентов мировых железных руд составляют магнетиты, а остальные — лимониты и карбонаты железа.

Железные руды представлены почти на всех фазах метаморфического цикла, но основные коммерческие ценности были созданы процессами выветривания и осадконакопления на поверхности и вблизи нее.

Осадочные железные руды. Более 90 процентов мировой добычи железной руды приходится на осадочные породы. Месторождения состоят в основном либо из пластов железной руды, которые были первоначально отложены как таковые и претерпели незначительные последующие изменения, либо из тех измененных частей бедных железистых пластов, которые после их отложения были достаточно обогащены или сконцентрированы, чтобы образовать руды. Меньший класс железных руд в осадках состоит из месторождений, образованных путем вторичного замещения известняков поверхностными водами, несущими железо в растворе.

1. Месторождения первого класса — первоначально отложенные почти в их нынешнем виде — обычно либо оолитовые, т. е. содержащие огромное количество плоских округлых зерен железных минералов, похожих на льняное семя, либо состоят в значительной части из фрагментов окаменелых морских раковин, замещенных железными минералами. Клинтонские руды Бирмингемского района, руды Вабана на Ньюфаундленде, минеттовые руды Лотарингского района в Центральной Европе и оолитовые руды северной Англии — все относятся к этим типам. Их основным железным минералом является гематит, хотя английские руды также содержат значительное количество карбоната железа или сидерита. Цементирующие или жильные породы — это главным образом кальцит и кварц в различных пропорциях.

Крупные запасы высококачественного гематита в районе Минас-Жерайс в Бразилии также являются первичными осадками, но лишены оолитовой текстуры.

Незначительная доля мирового железа получается из «болотных руд», которые представляют собой осадочные отложения гидратированного оксида железа в болотах и озерах. Эти руды использовались только в небольших масштабах и главным образом в относительно неразвитых странах. Они представляют особый интерес с генетической точки зрения, поскольку показывают природу некоторых процессов отложения железной руды, как это происходит сегодня.

Ни одна из руд этого класса, за исключением карбонатов железа, не претерпела сколько-нибудь значительного поверхностного обогащения после своего первичного отложения. Также, за исключением бразильских руд, они не претерпели глубокого метаморфизма. Формы, размеры и распределение месторождений могут быть прослежены до условий первоначального отложения. В Англии и Западной Европе основные месторождения были лишь слегка наклонены складчатостью. В Соединенных Штатах клинтонские руды участвовали в аппалачской складчатости. В Бразилии руды претерпели интенсивную складчатость и анаморфизм.

2. Месторождения второго класса, которые обязаны большей частью своей ценности дальнейшему обогащению после отложения, представлены гематитовыми рудами района озера Верхнее. Их можно рассматривать как локально проржавевшие и выщелоченные части обширных «железистых формаций», в которых окисление железа и выщелачивание кремнезема и других веществ циркулирующими водами оставили менее растворимые железные минералы, сконцентрированные в виде руд. Железистые формации озера Верхнее сейчас состоят вблизи поверхности главным образом из переслаивающихся кварца (или кремня) и гематита, называемых джаспером, или железистым кремнем, или таконитом. Они схожи по составу с более бедными железными рудами Бразилии, называемыми итабиритами, но отличаются тем, что кремнезем находится в форме химически отложенного кремня, а не обломочных зерен кварца.

Рис. 11. Изменение железистой формации озера Верхнее в железную руду путем выщелачивания кремнезема.

При первоначальном отложении железо было частично гематитом (возможно, некоторым количеством магнетита) и в значительной степени в форме карбоната железа (сидерита) и силиката железа (гринэлита), переслаивающихся с кремнем. Первоначальное состояние подтверждается тем фактом, что глубоко под поверхностью, в зонах, защищенных от выветривающих растворов, сидерит и гринэлит обильны, и что они показывают полный переход к гематиту при приближении к поверхности. Руда была сконцентрирована в железистой формации почти исключительно процессом выщелачивания кремнезема поверхностными или метеорными водами, оставляя гематит в пористой массе. Рисунок 11 иллюстрирует это изменение, рассчитанное на основе анализов и измерений порового пространства. В процессе этого очень незначительное количество железа было перенесено и переотложено. Короче говоря, железные руды озера Верхнее — это остаточные месторождения, образованные точно такими же процессами выветривания, которые вызывают накопление глин, бокситов и оксидных зон сульфидных месторождений. Развитие железной руды, а не других материалов в качестве конечного продукта, обусловлено лишь специфическим составом материнской породы. Растворение кремнезема в таком огромном масштабе, как это показано этими месторождениями, иногда ставилось под сомнение на общем основании, что минералы кремнезема нерастворимы. Однако существует множество доказательств того, что такие минералы растворимы в природе; и предположение о нерастворимости, так часто делаемое в геологических дискуссиях, основано на том факте, что большинство других минералов более растворимы, чем минералы кремнезема, и что в конечных продуктах выветривания минералы кремнезема поэтому обычно остаются важными компонентами. Оксид железа, с другой стороны, менее растворим даже, чем кремнезем, — в результате чего, когда они встречаются вместе, доказательства выщелачивания кремнезема из смеси становятся заметными.

Тот факт, что эти месторождения являются почти исключительно остаточными месторождениями, образованными выщелачиванием кремнезема, имеет важное значение для разведки. Если они были образованы путем переноса и отложения железа из окружающих пород, нет причин, по которым они не могли бы время от времени встречаться в жилах и дайках за пределами железистой формации. На самом деле они не выходят ни на фут за пределы железистой формации. Неспособность распознать истинную природу концентрации этих руд иногда приводила к их ошибочной классификации как руд, полученных из выщелачивания и переотложения железа из окружающих пород.

Распределение и формы месторождений руд этого класса гораздо более нерегулярны и капризны, чем у первичных осадков, как и следовало ожидать, исходя из того факта, что их концентрация происходила через посредство просачивающихся вод с поверхности, которые работали вдоль извилистых каналов, определяемых огромным разнообразием структурных и литологических условий. Разработка структурных условий для различных шахт и районов составляет одну из главных геологических проблем при разведке. Эти условия были полностью обсуждены в отчетах Геологической службы Соединенных Штатов и настолько разнообразны, что здесь не будет предпринято попыток их суммировать.

Одной из интересных особенностей концентрации железных руд озера Верхнее является тот факт, что она произошла давно, в кевенанский период, предшествующий отложению горизонтально залегающих кембрийских формаций, в то время, когда топография была гористой, а климат — аридным или семиаридным. Эти условия позволили окисляющим и выщелачивающим растворам проникнуть очень глубоко, насколько глубоко — пока неизвестно, но, безусловно, на глубину ниже нынешней поверхности в 2500 футов. В настоящее время уровень грунтовых вод обычно находится в пределах 100 футов от поверхности, и окисляющие растворы не опускаются намного ниже этой глубины. Этот регион, следовательно, дает хорошую иллюстрацию прерывистого и циклического характера концентрации руд, который сейчас начинает признаваться во многих месторождениях руд.

Последующие изменения далеко под поверхностью привели к складчатости, разломам и метаморфизму некоторых железных руд озера Верхнее, но не обогатили их. Те же процессы перекристаллизовали и сцементировали минералы некоторых бедных железистых формаций, сделав их твердыми и устойчивыми, так что последующее обнажение и выветривание оказали незначительное влияние на их обогащение для формирования коммерческих руд.

Выветривание известняков, содержащих незначительные проценты железных минералов, первоначально отложенных вместе с известняками, может привести к остаточной концентрации тел лимонита или «бурых руд», ассоциированных с глинами вблизи поверхности. Этот процесс во всех существенных отношениях схож с концентрацией руд озера Верхнее. Такие лимонитовые руды довольно широко распространены по всему Аппалачскому региону и во многих других частях мира. Из-за легкости, с которой их можно добывать и переплавлять в небольших масштабах, они использовались с древних времен, но дали лишь очень малую долю мирового железа.

3. В третьем классе осадочных руд предполагается, что железные минералы были привнесены в качестве замещений известняков после осадконакопления. Такие руды не всегда легко отличить от руд, возникших преимущественно в результате осадконакопления. Этот класс представлен высококачественными месторождениями Бильбао в Испании, австрийскими месторождениями и меньшими месторождениями в других странах. Руды Бильбао состоят главным образом из сидерита, который вблизи поверхности изменился в крупные тела оксидных минералов. Они встречаются в известняках и сланцах и не связаны с изверженными породами. Считается, что месторождения были образованы обычными поверхностными водами, несущими железо в растворе и отлагающими его в форме карбоната железа в качестве замещений известняков. Первоначальным источником железа, как полагают, были небольшие количества железных минералов, рассеянных в обычных вмещающих породах района. Действие поверхностных вод, таким образом концентрирующих железо в определенных местах, благоприятных для осаждения, схоже с формированием свинцовых и цинковых руд долины Миссисипи, о которых говорится в следующей главе. Месторождения, образованные таким образом, могут быть грубо пластовыми и напоминать пластовые месторождения, или они могут иметь очень нерегулярные формы.

Осадочные железные руды в целом, очевидно, представляют собой продвинутую стадию катаморфизма и иллюстрируют тенденцию этой фазы метаморфического цикла к упрощению и сегрегации определенных материалов. Точные условия первоначального осадконакопления представляют собой одну из великих нерешенных проблем геологии, о которой говорится в главе III.

Железные руды, связанные с изверженными породами. Около пяти процентов мировой добычи железной руды приходится на тела магнетита, образованные в ассоциации с изверженными породами. Это плотные, высококристаллические руды, в которых железные минералы тесно связаны с силикатами, кварцем и другими минералами, что предполагает высокотемпературное происхождение. Крупнейшее из этих месторождений находится в Кируне в северной Швеции; фактически это крупнейшее из известных в мире отдельных месторождений высококачественной руды любого вида. Здесь магнетит образует большое пластовое вертикальное тело, залегающее между порфиром и сиенитом. В Адирондакских горах штата Нью-Йорк и на возвышенностях Нью-Джерси магнетиты переслаиваются и смяты в складки с гнейсами, гранитами и метаморфическими известняками. В западной части Соединенных Штатов имеется много магнетитовых месторождений, еще не разрабатываемых, на контактах между изверженными интрузиями и осадочными породами, особенно известняками (так называемые «контактово-метаморфические» месторождения). Руды района Корнуолл в Пенсильвании и некоторые чилийские, китайские и японские руды относятся к тому же типу.

Магнетиты, содержащие титан, который препятствует их использованию в настоящее время, известны во многих частях мира как сегрегации в основных изверженных породах. Они фактически являются частями самой изверженной породы (стр. 34). Среди крупных месторождений такого рода — некоторые титаносодержащие руды Адирондака, Вайоминга и Скандинавского полуострова.

Во всех этих случаях ясно, что происхождение руд каким-то образом связано с магматическими процессами, и, по-видимому, большинство руд отлагается из первичных горячих растворов, сопровождающих и следующих за внедрением изверженных пород; но до сих пор было трудно найти определенные и положительные доказательства точных вовлеченных процессов. Ни одно из этих месторождений не претерпело сколько-нибудь значительного вторичного обогащения на поверхности. Их размеры, формы и распределение определяются условиями магматической интрузии, более или менее измененными, как в Адирондаке, последующей деформацией.

Железные руды, образовавшиеся в результате выветривания изверженных пород. Небольшая часть мировых запасов железных руд, менее 1 процента от общего объема добычи, является результатом поверхностного изменения серпентиновых пород. Эти руды добываются главным образом на Кубе (рис. 12). Здесь они сформировались на платообразных участках, где эрозия протекает медленно. Процесс образования заключался в окислении железосодержащих минералов и выщелачивании большинства других компонентов, в результате чего железо концентрировалось вблизи поверхности в виде пластовых залежей. Минералы исходной породы содержали глинозем, который, подобно железу, нерастворим в условиях выветривания, поэтому кубинские железные руды отличаются высоким содержанием глинозема. Они также содержат небольшие количества никеля и хрома, которые концентрировались вместе с железом. Значительная часть железосодержащих минералов, особенно вблизи поверхности, собралась в мелкие дробовидные конкреции, называемые пизолитами. Считается, что растворение и переотложение железа органическими кислотами из корней растений может быть, по крайней мере, одной из причин формирования этой пизолитовой текстуры.

Рис. 12. Представление в весовом выражении минералогических изменений при катаморфизме серпентиновой породы в железную руду, исходя из предположения о постоянстве содержания глинозема, восточная Куба.

Кубинские железные руды по своему происхождению сходны с латеритами, которые представляют собой поверхностные скопления глины, бокситов и минералов оксида железа, образовавшиеся в результате выветривания железосодержащих, обычно изверженных, пород. Типичные латериты содержат больше глины и бокситов, чем кубинские железные руды, но это объясняется лишь тем, что исходные породы обычно содержат больше материалов, выветривающихся до состояния глины. По сути, кубинские железные руды сами по себе, в широком смысле, являются латеритами.

Железные руды, образовавшиеся в результате выветривания сульфидных руд. Относительно незначительная часть мировой железной руды поступает из «железных шляп» (госсанов) над залежами сульфидов железа. Железные шляпы образуются путем окисления и выщелачивания других минералов из залежей, оставляя лимонит или гематит в виде концентрированных масс (см. стр. 46-47).

МАРГАНЦЕВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Марганцевые руды используются главным образом в производстве стали; сплавы зеркальный чугун (шпигель) и ферромарганец добавляются в расплавленную сталь после обработки в бессемеровском конвертере и мартеновской печи для науглероживания и очистки металла. Сплав ферромарганец также используется в производстве специальных марганцовистых сталей. Марганцевая руда применяется в относительно небольших количествах в сухих батареях, в производстве марганцевых химикатов, в стекольной промышленности и при изготовлении пигментов. На сталелитейную промышленность приходится 95 процентов всего потребляемого марганца, на батареи и химикаты — 5 процентов. В среднем на каждую тонну стали в Соединенных Штатах требуется 14 фунтов металлического марганца, что эквивалентно 40 фунтам марганцевой руды.

В случае с марганцевыми рудами, как и с железными, содержание второстепенных компонентов — фосфора, кремнезема, серы и т. д. — в значительной степени определяет способ их использования. Низкосортные марганцевые руды, содержащие от 10 до 35 процентов марганца, от 20 до 35 процентов железа и менее 20 процентов кремнезема, используются главным образом в производстве низкосортного железомарганцевого сплава, называемого зеркальным чугуном или шпигелем (16–32 процента марганца). Более высокосортные руды, содержащие от 35 до 55 процентов марганца, используются в основном для производства высокосортного сплава, называемого ферромарганцем или ферро, в котором марганец составляет от 65 до 80 процентов от общего объема. В очень ограниченных масштабах марганец выплавляется непосредственно с железными рудами, что уменьшает количество, которое необходимо вводить в виде сплавов; однако это считается нерациональным использованием марганца, поскольку его эффективность при таком способе применения невелика. Сталеплавильщики обычно предпочитают вводить марганец в виде ферромарганца, а не шпигеля. С другой стороны, руды Соединенных Штатов в целом лучше приспособлены для производства шпигеля. С прекращением поставок высокосортных иностранных руд во время войны, что привело к увеличению использования местных руд, возникла необходимость в использовании больших количеств шпигеля, который можно было производить из этих руд. Металлурги заявляли, что теоретически возможно заменить высокосортный сплав шпигелем в объеме до 70 процентов от общей потребности в марганце, но на практике эта замена не превысила 18 процентов.

Основными странами-производителями марганцевой руды в обычное время являются Россия, Индия и Бразилия. В этих странах используется относительно мало руды, большая ее часть отправляется в страны-потребители Европы и в Соединенные Штаты. Индийская руда в значительной степени использовалась британскими сталелитейными заводами, но большая ее часть также поступала в Соединенные Штаты, Бельгию, Францию и Германию. Российская руда использовалась всеми пятью этими странами, причем Германия имела значительную степень коммерческого контроля и получала большую часть; небольшое количество также используется в самой России. Бразильская руда поступала главным образом в Соединенные Штаты, а частично — во Францию, Германию и Англию.

Небольшие количества марганцевой руды добывались в Германии, Австро-Венгрии, Испании и Японии. Это производство мало влияло на мировую ситуацию. Руда, добываемая в Австро-Венгрии и Германии, используется в отечественной промышленности. Руда из Испании и Японии в значительной части экспортируется.

Самая высокосортная марганцевая руда поступает с российских рудников, особенно из региона Кавказа. Большая часть руды, используемой для производства сухих батарей и в химической промышленности, где требуются высокосортные руды, поступала из России. Однако подавляющая часть российской продукции шла на производство стали. Индийские и бразильские руды также использовались главным образом в сталелитейной промышленности. Некоторая часть японской руды также является высокосортной и используется в химических целях и для производства батарей.

Природа не наделила Соединенные Штаты марганцевыми рудами в изобилии, а те, что известны, широко разбросаны, добываются в относительно небольших объемах и сильно различаются по сортности. Основными добывающими районами являются округ Филипсберг в Монтане и хребет Кайюна в Миннесоте; также имеются разрозненные запасы в Вирджинии, Аризоне, Калифорнии и многих других штатах. Использование отечественных руд иногда было неудовлетворительным из-за частых случаев невыполнения отечественными производителями обязательств по поставкам законтрактованных объемов и сортов. В целом для крупных потребителей было дешевле, проще и надежнее закупать импортную руду, которая поставляется в любом желаемом количестве и в однородных сортах, чем пытаться собрать пригодные для использования смеси из различных частей страны.

До начала Европейской войны Соединенные Штаты производили лишь 1–2 процента от необходимого объема марганца, остальное импортировалось главным образом из Индии, России и Бразилии в виде руды, а из Англии — в виде ферромарганца (около половины от общей потребности). Частичное закрытие первых двух и четвертого из этих источников снабжения в условиях войны вынудило обратиться за рудой к Бразилии, а также к Кубе, где американские интересы развили значительную промышленность по добыче руд среднего качества. В то же время были предприняты шаги по развитию внутренних ресурсов; и при высоких ценах, продиктованных военными условиями, внутреннее производство как высокосортной, так и низкосортной руды значительно увеличилось, но все же смогло покрыть лишь 35 процентов от общей потребности в марганце.

К концу войны был достигнут достаточный прогресс — в открытии многих новых месторождений в Соединенных Штатах, в использовании низкосортных отечественных руд, которые ранее не могли конкурировать с импортными, и в расширении использования шпигеля, что позволило шире применять низкосортные руды, — чтобы продемонстрировать, что при крайней необходимости и высокой стоимости Соединенные Штаты через год или два могли бы стать почти самодостаточными в отношении своих потребностей в марганце. Освобождение судов от военных нужд немедленно привело к увеличению предложений иностранной марганцевой руды и ферромарганца из Англии по ценам, которые не позволяли конкурировать значительной части отечественной или кубинской добычи руды или отечественному производству сплавов. Результатом стало довольно драматическое закрытие марганцевой промышленности, сопровождавшееся большими финансовыми потерями, принятием законопроекта о возмещении убытков производителям и требованием со стороны производителей, хотя и не потребителей, о введении протекционистских тарифов. В связи с возникшими вопросами желательно, чтобы геологи и инженеры, профессионально связанные с этой отраслью, глубоко понимали основные факты; ибо к ним могут обратиться за советом не только по вопросам, касающимся внутренних поставок, на которые влияет возможная будущая внешняя политика, но и по вопросам формирования самой этой политики. Охрана ресурсов, удешевление стали и будущие торговые отношения Соединенных Штатов — все это требует рассмотрения, прежде чем будут приняты меры по защите этой отрасли, одной из нескольких находящихся в аналогичном положении минерально-сырьевых отраслей, в стремлении сделать страну самодостаточной. Эти вопросы более подробно рассматриваются в главах XVII и XVIII.

Добыча марганца во время войны также развивалась на Золотом Берегу в Западной Африке, в Коста-Рике, Панаме, на Яве и в других местах; но, за возможным исключением Явы и Чили, ни один из этих источников вряд ли станет значимым фактором в мировой ситуации. Марганцевое производство, развитое во время войны в Италии, Франции, Швеции и Соединенном Королевстве, также вряд ли сохранится в сколько-нибудь значительных масштабах.

Геологические особенности

Подобно железным рудам, марганцевые руды состоят главным образом из оксидов марганца (пиролюзит, псиломелан, манганит, вад и другие) и редко из карбоната марганца (родохрозит). По своему геологическому залеганию они сходны со многими железными рудами и часто смешиваются с железными рудами в виде марганцовистых железных руд и железистых марганцевых руд.

Более высокосортные марганцевые руды бывают двух основных типов. Руды Кавказского района в России представляют собой осадочные пласты оолитовой текстуры, которые изначально отлагались как довольно чистые оксиды марганца и подверглись незначительной вторичной концентрации. Их добывают во многих местах почти так же, как уголь. Руды Индии и Бразилии представляют собой главным образом поверхностные концентрации оксидов марганца, образовавшиеся в результате выветривания подстилающих пород, содержащих карбонаты и силикаты марганца. Происхождение первичных марганцевых минералов в индийских и некоторых бразильских месторождениях неясно. В других бразильских рудах марганец отлагался в осадочных слоях, перемежающихся с кремнистыми «железистыми формациями», и вся серия впоследствии была изменена и перекристаллизована.

Марганцевые руды Филипсберга, штат Монтана, основные крупные высокосортные месторождения, разрабатываемые в Соединенных Штатах, были получены в результате поверхностного выветривания карбонатов марганца, которые образуют замещения в известняке вблизи контакта с крупным батолитом гранодиорита. Первичные марганцевые минералы, вероятно, обязаны своим происхождением горячим магматическим растворам, на что указывает тесная связь руд с изверженной породой, присутствие минералов, содержащих хлор, фтор и бор, а также развитие в известняке плотных силикатов и минеральных ассоциаций, характерных для изменения под воздействием горячих вод. Марганцевые руды добываются главным образом в зоне окисления. Богатые серебряные руды встречаются ниже уровня грунтовых вод, но в основном в жилах, не связанных с марганцевыми месторождениями.

В Бьютте, штат Монтана, небольшое количество высокосортного марганцевого материала было получено из неокисленного розового карбоната марганца, который является обычным минералом в некоторых жилах. Он ассоциируется с кварцем и металлическими сульфидами и по происхождению сходен с медными рудами того же района (стр. 201–202).

Низкосортные и более железистые марганцевые руды имеют несколько сходное происхождение с основными высокосортными рудами, поскольку они представляют собой поверхностные концентрации оксидов из меньших процентных долей карбонатов и силикатов в нижележащих породах. Залежи такого рода образовались из самых разных материнских пород — из контактных зон вокруг изверженных интрузий, из трещинных жил различного происхождения, из известковых и глинистых осадков, а также из сланцев. Марганцевые и марганцовистые железные руды района Кайюна в Миннесоте, крупнейшего источника низкосортных руд в этой стране, были сформированы в результате действия процессов выветривания на осадочные пласты карбонатов марганца и железа, составляющие «железистые формации». Этот процесс идентичен концентрации железных руд озера Верхнее, описанной в другом месте.

Марганец, подобно железу, менее растворим, чем большинство компонентов горных пород, и имеет тенденцию оставаться в обнажении в условиях выветривания. В некоторой степени он также растворяется и переосаждается, и таким образом собирается в конкреции и неправильные нодулярные залежи в остаточных глинах. В некоторых случаях он тесно связан с железосодержащими минералами; в других, из-за своей несколько большей растворимости, он отделяется от железа и сегрегируется в относительно чистые массы. Как и в случае с железом, за концентрацию большинства руд отвечают катаморфические процессы. Руды в целом являются продуктами поверхности и редко распространяются на глубину более ста футов.

ХРОМОВЫЕ (ИЛИ ХРОМИТОВЫЕ) РУДЫ

Экономические особенности

Основное использование хромовых руд — производство сплава феррохрома (60–70 процентов хрома), используемого для изготовления хромистых, хромоникелевых и других сталей. Эти стали обладают большой вязкостью и твердостью и используются для броневых плит, снарядов, быстрорежущих инструментов, автомобильных рам, сейфов и других целей. Хромовая руда также используется как в сыром виде, так и в виде кирпичей для футеровки печей, главным образом мартеновских сталеплавильных печей; а также как сырье для бихроматов и других химикатов, которые используются в красках и при дублении кожи. В Соединенных Штатах в обычное время около 35 процентов всего потребляемого хромита используется в производстве феррохрома и около 35 процентов — для производства бихромата, оставляя 30 процентов для огнеупорных и других целей.

В более высоких коммерческих сортах хромовой руды содержание оксида хрома составляет 45–55 процентов, но в условиях войны добывалась руда с содержанием Cr2O3 до 30 процентов. Извлечение хрома из шлаков, образующихся при выплавке хромистых железных руд, было одним из достижений военного времени.

Основными странами-производителями хромита в обычное время являются Новая Каледония и Родезия (контролируемые французскими и британскими интересами), а в несколько меньшей степени — Россия и Турция (Малая Азия). Небольшие количества хромита добываются в Греции, Индии, Японии и других странах. Индийские месторождения, в частности, являются крупными и высокосортными, но их разработка затруднена из-за неадекватной транспортной инфраструктуры. Добыча хромовой руды в Новой Каледонии, Родезии, России и Турции обычно составляла более 90 процентов от общего мирового производства. Руда из Новой Каледонии использовалась Францией, Германией, Англией и, в некоторой степени, Соединенными Штатами. Родезийская руда использовалась Соединенными Штатами и основными европейскими потребителями. В последнее время больше родезийской руды поступало в Европу, а больше каледонской — в Соединенные Штаты. Российская руда частично использовалась в России, а частично экспортировалась, вероятно, в основном во Францию и Германию. Турецкая руда экспортировалась в Соединенные Штаты, Англию и Германию; вероятно, она обеспечивала большую часть потребностей Германии в хромите во время войны.

Во время войны Соединенные Штаты временно стали важным производителем, как и Канада, Бразилия, Куба, а в незначительной степени — Гватемала.

Самая богатая хромовая руда, добываемая в настоящее время, поступает из Гватемалы, но рудники относительно труднодоступны. Новокаледонские, родезийские, российские, турецкие и индийские руды также являются высокосортными. Руды, добываемые в Соединенных Штатах, Канаде, Бразилии, Кубе, Греции и Японии, имеют более низкое качество.

Использование отечественных запасов хромита в Соединенных Штатах представляет собой примерно ту же проблему, что и марганец. Рудные тела небольшие, разбросанные и в целом низкосортные. Опыт военного времени показал, что они могут покрыть значительную часть потребностей Соединенных Штатов, но при высокой стоимости и риске быстрого истощения запасов. Калифорния и Орегон являются основными источниками, а случайные количества добывались в Вашингтоне, Вайоминге и некоторых атлантических штатах. С возобновлением конкуренции со стороны иностранных высокосортных руд по окончании войны отечественная горнодобывающая промышленность была практически уничтожена; последствия включали финансовые трудности, частичную прямую помощь со стороны Конгресса и рассмотрение возможностей введения протекционистского тарифа, который в данном случае должен был бы быть значительным для достижения желаемых результатов (см. главы XVII и XVIII).

Геологические особенности

Основным хромовым минералом является хромит, оксид хрома и железа. Хромит является обычным второстепенным компонентом основных изверженных пород типа перидотита и пироксенита. В этих породах он встречается как в виде рассеянных зерен, так и в виде прожилков и крупных неправильных масс, которые, вероятно, представляют собой магматические сегрегации. Изменение и выветривание материнской породы, образующее сначала серпентин, а затем остаточные глины, делают хромитовые тела постепенно более богатыми и доступными за счет выщелачивания растворимых компонентов породы, оставляя хромит в виде остаточных концентратов. Все важные месторождения хромита в мире связаны подобным образом с серпентином или родственными породами. Они образуются так же, как латеритные железные руды Кубы, и из того же типа пород (стр. 171–173). Хромит очень нерастворим, и механическое разрушение залежей и транспортировка потоками часто образуют россыпи хромовых песков и гравия. Такие россыпи практически не разрабатывались.

Катаморфические процессы придают важную ценность хромитовым месторождениям.

НИКЕЛЕВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Основное использование никеля — производство никелевой стали, самой важной из всех легированных сталей. Обычные никелевые стали содержат около 3,5 процента никеля. Никель используется во всех сталях для орудий и броневых плит, а также практически во всех других качественных сталях, за исключением инструментальных. Он также широко легируется с другими металлами, особенно с медью, для образования прочного коррозионностойкого металла (монель-металл), используемого для гребных винтов судов и подобных целей. Никель также используется для гальванопокрытий, никелевых монет, химикатов и т. д. Из общего объема производства около 60 процентов используется в сталях, 20 процентов — в цветных сплавах и 20 процентов — в прочих целях. Добываемые руды содержат от 2 до 6 процентов металлического никеля.

Канада (Садбери, Онтарио) производит более трех четвертей мирового никеля и, вероятно, будет иметь еще большую долю в будущем производстве. Французские поставки из Новой Каледонии занимают второе место по значимости, а небольшие количества производятся в Норвегии и в ряде других стран. Контроль и движение канадских и новокаледонских поставок являются главными особенностями мировой ситуации с никелем. Никель покидает страны-производители в основном в виде штейна. Канадский штейн в основном рафинировался в Соединенных Штатах, но существует тенденция к увеличению доли рафинирования в Канаде. В Европе существуют нефтеперерабатывающие заводы во Франции, Англии, Бельгии, Германии и Норвегии, которые обычно перерабатывают основную часть новокаледонской и часть канадской продукции. Небольшие количества новокаледонского штейна или руды также рафинируются в Японии, а во время войны значительные количества поступали в Соединенные Штаты.

Соединенные Штаты в настоящее время производят, возможно, 10 процентов своих нормальных потребностей в никеле из внутренних источников, главным образом в качестве побочного продукта при рафинировании меди. Однако Соединенные Штаты имеют значительный финансовый интерес в канадских месторождениях и рафинируют большую часть штейна, производимого из руд Садбери, на нефтеперерабатывающем заводе в Нью-Джерси. Поставки в Европу канадского никеля, рафинированного в Соединенных Штатах, были особенностью мировой торговли в прошлом.

Никеленосные железные руды Кубы, потребляемые в Соединенных Штатах, представляют собой потенциальный источник никеля некоторого значения, если процессы подготовки станут коммерчески совершенными.

Известные запасы никеля в Канаде и Новой Каледонии достаточны на значительное будущее, а геологические условия обещают дополнительные открытия, по крайней мере, в первом районе. Вероятные запасы района Садбери оцениваются в 100 000 000 тонн, что обеспечило бы нормальные довоенные потребности мира примерно на сто лет.

В последние годы британское и канадское правительства проявляют активный интерес к никелевой промышленности. Они организовали совместную комиссию по ее расследованию, отчет [31] которой дает наиболее полное представление о мировой ситуации с никелем из всех доступных на данный момент. Британское правительство напрямую инвестировало средства в акции компании British-American Nickel Company и вело переговоры о заключении европейских контрактов на продажу никеля для этой компании. Канадское правительство оказало некоторое давление в пользу увеличения рафинирования никелевого штейна в Канаде.

Геологические особенности

Основными рудными минералами являются сульфиды и арсениды никеля (особенно пентландит, а также миллерит, никколит и другие), которые встречаются в Садбери в срастании с сульфидами железа и меди, пирротином и халькопиритом; а также гидратированные силикаты никеля и магния (гарниерит и джентит), которые являются продуктами выветривания. Более богатые руды Канады содержат около 5 или 6 процентов никеля, новокаледонские руды — менее 2 процентов. Руды Садбери также содержат в среднем около 1,5 процента меди.

Никель, хотя и присутствует в средней изверженной породе в больших количествах, чем медь, свинец или цинк, по-видимому, не так легко концентрируется в природе, как другие металлы, и редко встречается в промышленных месторождениях. Немногие известные рудные тела сформировались в результате необычной сегрегации никеля в высокомагнезиальной изверженной породе типа норита или габбро во время ее затвердевания или вскоре после него; и в некоторых случаях для получения никелевой руды потребовалась еще большая концентрация под воздействием выветривания. Таким образом, существует два основных типа месторождений.

Первый, сульфидный тип, представлен крупными рудными телами района Садбери. Они расположены в базальных частях крупной норитовой интрузии и приписываются сегрегации сульфидов по мере затвердевания породы. В некоторой степени сегрегации способствовали минерализующие растворы, следовавшие за кристаллизацией магмы, но в целом мало доказательств того, что руды отлагались из блуждающих растворов такого рода (см. стр. 34–35). Эти руды обязаны своей ценностью первичной концентрации; вторичная транспортировка и переосаждение поверхностными водами не имели большого значения. Небольшое количество зеленого арсената, аннабергита или «никелевых цветов», образовалось в результате окисления на поверхности.

Второй, гарниеритовый или «латеритный» тип никелевых руд, несколько более распространен и представлен месторождениями Новой Каледонии. В этой местности исходной породой является перидотит, относительно бедный никелем, который был изменен в серпентин. Выветривание сконцентрировало более устойчивый никель за счет более растворимых минералов и привело к образованию обширных пластовых залежей глины, которые в своих нижних частях содержат никель в выгодных количествах. Аналогичные процессы, воздействующие на материал несколько иного исходного состава, привели к образованию никеленосных и хромоносных железных руд Кубы (стр. 171–173).

ВОЛЬФРАМОВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Основное использование вольфрама — производство быстрорежущих инструментальных сталей. Его добавляют либо в виде порошкообразного металла, либо в форме ферровольфрама, сплава, содержащего от 70 до 90 процентов вольфрама. Вольфрам также используется для нитей накаливания в лампах накаливания и в контактах для двигателей внутреннего сгорания, являясь заменителем платины в последнем случае. В последние годы вольфрамовые сплавы также используются в клапанах авиационных и автомобильных двигателей.

Среднее содержание вольфрамовых руд, добываемых в Соединенных Штатах, составляет менее 3 процентов металла; перед плавкой они концентрируются до среднего содержания 60 процентов оксида вольфрама.

Германия через свои плавильные интересы контролировала иностранную ситуацию с вольфрамом до войны; две трети ее избыточного производства ферровольфрама потреблялось Англией, а остальная часть — главным образом Соединенными Штатами и Францией. Другие потребители в основном удовлетворяли свои потребности за счет импорта инструментальной стали из этих четырех стран.

Основная масса вольфрамовой руды, потребляемой в Европе до 1914 года, поступала из британских владений; это были главным образом Федерированные Малайские Штаты, Бирма, Австралия и Новая Зеландия. Соединенные Штаты, Португалия, Боливия, Япония, Сиам, Аргентина и Перу также были производителями. Огромный спрос на вольфрам, созданный войной, добавил Китай в список важных производителей и значительно увеличил добычу в Бирме и Боливии. Плавильные заводы были основаны в Англии, а заводы в Соединенных Штатах и Франции были значительно расширены. Англия в настоящее время находится в положении, позволяющем доминировать в мировой ситуации с вольфрамом. Вопрос контроля над рудами, добываемыми в Китае, Корее, Сиаме, Португалии и западной части Южной Америки, вероятно, будет важным в будущем.

Из ежегодного довоенного мирового производства Соединенные Штаты использовали около одной пятой. Три четверти этой потребности покрывались за счет внутреннего производства. Остаток получали за счет импорта, главным образом из Германии, Португалии и Испании, а также из Англии, как концентратов, так и ферровольфрама.

На значительный спрос на быстрорежущие инструментальные стали, вызванный производством боеприпасов, производство в Соединенных Штатах отреагировало быстро. Поставки вольфрама поступали главным образом из Калифорнии, Колорадо, Аризоны, Невады и Южной Дакоты. В то же время импорт значительно увеличился, главным образом с западного побережья Южной Америки и Востока. Потребление достигло половины от мирового общего объема. Значительные количества ферровольфрама экспортировались союзникам.

Окончание войны превратило возможный дефицит вольфрама в этой стране в избыток вольфрама. Что касается фактического внутреннего потребления, то произошел возврат к условиям, близким к довоенным, поскольку единственное известное новое применение, для которого может быть использован вольфрам — производство штамповой стали, — не предполагает использования какого-либо большого количества ферровольфрама. Более богатые рудники двух главных вольфрамодобывающих районов в Соединенных Штатах показали истощение, и в настоящее время не известно никаких важных новых месторождений. Сортность добываемых месторождений в среднем низкая. Внутреннее производство вольфрамовой руды, несомненно, будет уменьшаться из-за импорта более дешевых иностранных руд, если не будет возведена высокая тарифная стена. Импорт с Востока и западного побережья Южной Америки должен продолжаться в уменьшенных объемах, в зависимости от способности отечественных производителей получать и удерживать иностранные рынки для ферровольфрама и быстрорежущей инструментальной стали. В коммерческом контроле над вольфрамовыми рудами Соединенные Штаты в настоящее время занимают сильную позицию, уступая только Англии.

Геологические особенности

Вольфрамовые руды содержат вольфрам главным образом в виде минералов шеелита (вольфрамат кальция), ферберита (вольфрамат железа), гюбнерита (вольфрамат марганца) и вольфрамита (вольфрамат железа-марганца). Все эти минералы относительно нерастворимы и имеют высокий удельный вес, и, как следствие, они часто накапливаются в россыпях вместе с касситеритом и другими устойчивыми тяжелыми минералами. Большая часть мирового производства вольфрама в прошлом была получена из таких месторождений. Россыпи по-прежнему являются важными источниками в Китае, Сиаме и Боливии, хотя в этих странах разрабатываются и жильные месторождения.

С истощением более легко разрабатываемых россыпных месторождений все большее количество вольфрама добывается из первичных или коренных месторождений. Они встречаются почти исключительно в ассоциации с гранитными породами и имеют разнообразные формы. Наиболее продуктивные месторождения имеют форму жил, прорезающих граниты и окружающие породы, в которые были внедрены граниты, и содержащих кварц, металлические сульфиды, а в некоторых случаях минералы олова, золота и серебра. Месторождения двух наиболее важных районов в Соединенных Штатах, в округе Боулдер, штат Колорадо, и в Атолии, штат Калифорния, имеют такой общий характер. Тесная связь таких месторождений с плутоническими изверженными породами и характерные минеральные ассоциации (см. стр. 37–41) убедительно свидетельствуют о том, что месторождения были сформированы горячими растворами, получающими свой материал из магматического источника.

Другие вольфрамовые месторождения, которые только недавно стали важными, относятся к контактово-метаморфическому типу — в известняках, которые были подвергнуты воздействию горячих водных и газообразных растворов вблизи границ гранитных интрузий. В этих случаях вольфрамовым минералом почти всегда является шеелит, и он ассоциируется с кальцитом, гранатом, пироксеном и другими силикатами. Магматическое происхождение вольфрама вероятно. Некоторые месторождения района Большого Бассейна и Японии имеют такой характер, и считается, что важные месторождения этого типа могут быть обнаружены во многих других странах.

Вольфрам также встречается в первичных сегрегациях в изверженных породах и в пегматитовых дайках, но эти месторождения имеют сравнительно небольшое коммерческое значение.

В некоторых вольфрамовых месторождениях гидратированный оксид, называемый тунгститом, образовался в виде канареечно-желтого налета на поверхности. В целом, однако, вольфрамовые минералы очень устойчивы к выветриванию, и во всех их месторождениях вторичная концентрация в результате химического воздействия на поверхности не играла никакой заметной роли. Исчезновение вольфрамовых минералов из аллювиальных материалов, подвергающихся латеритизации, что было описано в Бирме [32], по-видимому, указывает на то, что вольфрам в некоторой степени растворяется в поверхностных водах; но в основном он, вероятно, полностью выносится из окрестностей и не переосаждается ниже.

МОЛИБДЕНОВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Основное использование молибдена — производство быстрорежущих инструментальных сталей, в которых он использовался как частичный или полный заменитель вольфрама. Его сталеупрочняющие качества более эффективны, чем у вольфрама, но его труднее контролировать металлургически. Он использовался в шатунах и коленчатых валах для американских самолетов. Его использование в инструментальной стали в основном ограничено Европой, где его металлургическое применение находится на более продвинутой стадии, чем в Соединенных Штатах. Молибден добавляется в сталь либо в виде порошкообразного молибдена, либо в форме ферромолибдена, сплава, содержащего от 60 до 70 процентов металла. Соединения молибдена являются важными реагентами при анализе железа и стали и других аналитических работах; они также используются в качестве пигментов. Металлический молибден в небольшой степени использовался в лампах накаливания и как заменитель платины в электрических контактах и сопротивлениях.

Молибденовые руды содержат от значительно менее 1 процента до около 5 процентов молибдена.

Основными мировыми источниками молибденовых руд в примерном порядке важности являются Соединенные Штаты, Канада, Норвегия, Австралия, Корея, Австрия, Перу и Мексика.

Около половины мировых запасов производится в Соединенных Штатах. Добыча молибдена в этой стране практически началась в 1914 году. Большая часть продукции поступила из Колорадо и Аризоны. Считается, что Соединенные Штаты обладают запасами, более чем достаточными для удовлетворения любого возможного будущего спроса. До сих пор спрос не поспевал за производственными мощностями. Основными странами-потребителями являются Англия, Франция и Германия.

Геологические особенности

Основными рудными минералами являются молибденит (сульфид молибдена) и вульфенит (молибдат свинца). Большая часть мирового производства приходится на молибденитовые руды. Молибденит встречается главным образом в ассоциации с гранитными породами — в пегматитовых дайках, в жилах и в контактово-метаморфических месторождениях, — во всех этих ассоциациях его происхождение прослеживается до горячих растворов из магмы. Он часто присутствует как акцессорный минерал в сульфидных месторождениях, содержащих руды золота, меди, серебра, свинца и цинка. В Эмпайре, штат Колорадо, одном из основных добывающих районов, он встречается в жилах, ассоциированных с пиритом, и заполняет промежутки между брекчированными фрагментами вмещающей породы, состоящей из аляскита (кислой изверженной породы). В молибденитовых месторождениях вторичная концентрация не имела большого значения.

Вульфенит довольно обычен в верхней зоне окисления месторождений, содержащих свинцовые минералы и молибденит. Он, вероятно, всегда является вторичным. Месторождения вульфенита разрабатывались в небольших масштабах в Аризоне.

ВАНАДИЕВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Ванадий используется главным образом в стали, которой он придает большую вязкость и сопротивление кручению. Ванадиевые стали используются в локомотивных шинах, рамах и пружинах, в тех частях автомобилей, которые должны выдерживать особые изгибающие нагрузки, в трансмиссионных валах и в целом в поковках, которые должны выдерживать тяжелый износ. Ванадий также используется в быстрорежущих инструментальных сталях, его использование существенно уменьшает количество необходимого вольфрама. Он добавляется в виде феррованадия, содержащего от 35 до 40 процентов ванадия. Другое использование ванадия — в хромованадиевых сталях для броневых плит и автомобилей. Небольшие количества используются при изготовлении бронз, в медицине и при крашении.

Низкосортные руды Соединенных Штатов содержат от 1 до 8 процентов оксида ванадия, причем общее среднее значение ближе к нижней цифре. Высокосортные руды Перу содержат от 10 до 50 процентов оксида; обожженная руда в том виде, в котором она поставляется, содержит в среднем от 35 до 40 процентов.

Две трети мировых запасов ванадия поступают из Перу, где рудники находятся под американским контролем. Концентраты все отправляются в Соединенные Штаты, а часть феррованадия экспортируется из этой страны в Европу. Немцы во время войны обеспечивали свои потребности в ванадии из минеттовых железных руд в районе Брие во Франции, и, по-видимому, французы в будущем будут использовать этот источник. Неучтенное, но небольшое количество добывается англичанами на рудниках ванадата свинца в Южной Африке. Существуют довольно крупные месторождения ванадиевых минералов в Азиатской России, которые в конечном итоге могут стать важным источником.

Соединенные Штаты обеспечивают менее половины своих нормальных потребностей в ванадии из юго-западного Колорадо и юго-восточной Юты. Сортность этих месторождений низкая, и количество, имеющееся в наличии, по-видимому, не обещает долгого будущего. Благодаря своему коммерческому контролю над перуанскими месторождениями Соединенные Штаты доминируют в мировой ситуации с ванадием.

Геологические особенности

Ванадиевое месторождение Минасрагра в Перу содержит патронит (сульфид ванадия), ассоциированный со своеобразным никельсодержащим сульфидом и черным углеродистым минералом, называемым «квискеит», в линзообразном теле неизвестной глубины, окруженном красными сланцами и порфировыми дайками. Происхождение неизвестно. Патронит на поверхности изменился в красные и коричневые гидратированные оксиды ванадия.

Месторождения Колорадо и Юты представляют собой крупные линзообразные тела, содержащие роскоэлит (ванадийсодержащую слюду) в трещинах и брекчированных зонах, замещающие цементирующие материалы горизонтально залегающих песчаников. Местами песчаники содержат до 20 процентов роскоэлита. Месторождения содержат небольшие количества ископаемой древесины, которая могла быть агентом осаждения ванадия. Существует значительное сомнение относительно их происхождения, но обычно предполагается, что они представляют собой концентрации поверхностными водами ничтожных количеств материала, изначально рассеянного в окружающих осадках; также было высказано предположение, что определенные изверженные дайки в этом регионе могли иметь некоторую связь с минерализацией. Месторождения карнотита, ванадата калия-урана, которые разрабатывались из-за содержания урана и радия и из которых ванадий получался как побочный продукт, встречаются в виде пропиток песчаника в тех же местах (стр. 265).

Существуют другие месторождения, содержащие небольшие количества ванадия, которые в настоящее время недоступны в качестве руд. Ванадинит, ванадат свинца, и деклуазит, ванадат меди или свинца, встречаются в зонах оксидов ряда свинцовых и медных месторождений на юго-западе Соединенных Штатов и в Мексике. Титаномагнетитовые железные руды, обширные месторождения которых известны во многих местах, обычно содержат небольшой процент ванадия.

Помимо перуанского месторождения, принадлежность которого сомнительна, ванадиевые месторождения, имеющие экономическое значение, обязаны своим положением и ценностью главным образом действию поверхностных процессов, а не изверженной активности.

ЦИРКОНИЕВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Оксиды циркония обладают высокими огнеупорными свойствами, что делает их полезными для огнеупорных кирпичей и фасонных изделий для футеровки печей, для химической посуды и других изделий, устойчивых к воздействию тепла, кислот и щелочей. Для этих целей они находят ограниченный рынок сбыта. Экспериментальная работа, по-видимому, показывает возможности весьма значительного использования циркония в качестве стального сплава; действительно, результаты настолько многообещающие, что во время войны правительство проводило активную кампанию по исследованию с целью использования его в артиллерийской и броневой стали. Для таких целей используется сплав ферроцирконий, который содержит от 25 до 35 процентов металлического циркония.

Основные известные месторождения циркониевых руд в порядке коммерческой важности находятся в Бразилии, Индии и Соединенных Штатах (Пабло-Бич, Флорида). Бразильские и индийские месторождения также являются основными источниками монацита (стр. 288–289). Соединенные Штаты контролируют одно из важных бразильских месторождений. Германия до войны контролировала индийские месторождения и, как сообщается, проявляла большой интерес к разработке циркониевых сталей. Во время войны германское влияние в Индии было эффективно подорвано. Использование циркония находилось в экспериментальной стадии, и известные источники снабжения были достаточны для всех потребностей.

Геологические особенности

Силикат циркония, циркон, является довольно обычным акцессорным компонентом гранитных пород и пегматитовых жил. Из этих пород он отделяется в результате выветривания, дезинтеграции и транспортировки потоками и, имея высокий удельный вес, концентрируется в россыпях. Месторождения южной Индии, побережья Бразилии и Пабло-Бич, Флорида, все содержат циркон вместе с ильменитом, гранатом, рутилом, монацитом и другими нерастворимыми тяжелыми минералами в песках морских пляжей. Меньшие месторождения цирконсодержащих песков существуют в реках и на пляжах в других частях Соединенных Штатов и в других странах, но ни одно из этих месторождений до сих пор не оказалось коммерчески важным.

Самые крупные и важные циркониевые месторождения находятся на горном плато в восточной Бразилии и относятся к уникальному типу, совершенно отличному от только что описанных. Они содержат природный оксид циркония, бадделеит или бразилиит, смешанный с силикатом, причем добываемая руда содержит около 80 процентов диоксида циркония (ZrO2). Руды состоят как из аллювиальной гальки, так и из обширных коренных залежей. Последние ассоциируются с фонолитовыми (изверженными) породами и, по-видимому, обязаны своим происхождением воздействию горячих минерализующих растворов из изверженных пород.

ТИТАНОВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Титан иногда используется в производстве стали для удаления окклюдированных газов и, таким образом, для повышения прочности и износостойкости. Его эффект заключается в устранении определенных пороков при закалке расплавленной стали, и обычно он не добавляется в количествах, достаточных для формирования определенного стального сплава. Алюминий часто используется вместо титана. Титан добавляется в виде ферротитана, содержащего либо около 15 процентов титана и 6–8 процентов углерода, либо около 25 процентов титана и без углерода. Соединения титана также используются в пигментах, в качестве электродов для дуговых ламп, а также армией и флотом для создания дымовых завес.

Соединенные Штаты имеют внутренние запасы титана, достаточные для всех потребностей. Добыча велась главным образом в Вирджинии. Дополнительные количества импортировались из Канады и Норвегии. Недавно открытые месторождения Пабло-Бич, Флорида, могут давать важные количества титановых минералов наряду с добычей циркона и монацита.

Геологические особенности

Основными титановыми минералами являются рутил (оксид титана) и ильменит (титанат железа). Эти минералы образуются главным образом при высоких температурах, либо во время первоначального затвердевания изверженных пород, либо как компоненты пегматитов, которые следуют за кристаллизацией основных изверженных масс. Добыча в Вирджинии ведется из пегматитовых даек, прорезающих габбро, сиениты и гнейсы. Месторождения содержат рутил в количествах до 30 процентов от массы, но в среднем 4 или 5 процентов, в дополнение к различным количествам ильменита. Титаномагнетиты, образовавшиеся во многих основных изверженных породах путем сегрегации определенных железосодержащих материалов в неправильные массы, содержат большие количества ильменита, которые не являются коммерчески доступными при существующих металлургических процессах.

Рутил и ильменит обладают высоким удельным весом и мало подвержены выветриванию. Следовательно, они не разлагаются на поверхности, но при выносе и подвергании сортирующему действию потоков и волн они образуют россыпные месторождения. Оба этих минерала извлекаются из песков в Пабло-Бич, Флорида.

МАГНЕЗИТ

Экономические особенности

Наиболее важное использование магнезита — в качестве огнеупорного материала для футеровки печей и конвертеров. Он также используется в производстве цемента Сореля для штукатурки и полов, в производстве бумаги, в огнестойкой краске, в теплоизоляции и как источник диоксида углерода. Небольшие количества используются в английской соли и других химикатах.

В том виде, в котором руда извлекается из земли, она состоит главным образом из минерала магнезита или карбоната магния с незначительными примесями (1–12 процентов) извести, железа, кремнезема и глинозема. При производстве магнезитовых кирпичей его прокаливают или «мертво обжигают» для удаления диоксида углерода.

Австро-Венгрия и Греция являются крупными европейскими производителями магнезита, а Шотландия поставляет немного. Большая часть европейской продукции потребляется в Англии и странах Центральной Европы, но часть отправлялась в Америку. За пределами Соединенных Штатов существуют американские запасы в Канаде, а также недавние разработки в Венесуэле и Мексике (Нижняя Калифорния).

Магнезит производится в значительных количествах в Соединенных Штатах, в Калифорнии и Вашингтоне. Некоторое количество материала импортируется из Канады, а небольшое количество поступает из Шотландии в качестве обратного груза для балластных целей.

До войны только около 5 процентов потребностей Соединенных Штатов в магнезите покрывалось за счет внутреннего производства. Страна практически зависела от импорта из различных европейских стран, главным образом из Австро-Венгрии и Греции. Австрийский магнезит (контролируемый в значительной части американским капиталом) считался особенно желательным для футеровки мартеновских сталеплавильных печей из-за присутствия небольшого процента железа, что делало материал немного более легкоплавким, чем чистый минерал. Когда поставки из этого источника были прекращены во время войны и цены поднялись до высокого уровня, были проведены эксперименты с американским магнезитом, и месторождения на Тихоокеанском побережье были разработаны в больших масштабах. Был усовершенствован процесс обработки, благодаря которому вашингтонский магнезит стал таким же желательным для футеровки печей, как и австрийский материал. В то же время большие количества импортировались из Канады и Венесуэлы, а меньшие — из Нижней Калифорнии.

В условиях высоких цен, преобладавших во время войны, доломит в некоторой степени заменял магнезит. Доломит, который можно рассматривать как магнезитовую породу с высоким содержанием извести, встречается в больших количествах вблизи многих пунктов потребления. Он дешевле, но менее пригоден, чем магнезит, и вряд ли будет использоваться в сколько-нибудь значительных масштабах.

Хотя Соединенные Штаты, несомненно, располагают достаточными запасами магнезита для удовлетворения внутреннего спроса в течение многих лет, рудники находятся далеко от центров потребления, и транспортировка материала обходится дорого. После войны магнезит, поставляемый из Канады и из-за океана, вновь в некоторой степени вытеснил американский продукт на восточном рынке. Канадский магнезит имеет более низкое качество, чем отечественный и европейский, и, следовательно, менее предпочтителен. Ожидается, что месторождения в Венесуэле также будут поставлять некоторое количество материала для восточных печей, конкурируя с месторождениями Австрии и Греции. Однако австрийский магнезит, вероятно, будет доминировать на рынке в будущем, если его поставки будут осуществляться по ценам, близким к довоенным. Эта ситуация привела к агитации за введение защитных пошлин на магнезит.

Геологические особенности

Магнезит, как отмечалось выше, — это название минерала, состав которого представляет собой карбонат магния. Основные месторождения магнезита бывают двух типов, различающихся по способу образования и несколько отличающихся по физическим характеристикам.

Крупные месторождения магнезита в Австрии и штате Вашингтон, а также в Квебеке, встречаются в виде линз в пластах доломита (карбоната кальция-магния). Они находятся в довольно непосредственной близости от магматических пород, и считается, что растворы, содержащие магнезию и исходящие из этих пород, растворили карбонат кальция доломита и заменили его карбонатом магния. В этих месторождениях материал является крупнокристаллическим и образует довольно крупные, непрерывные тела, которые разрабатываются карьерным способом. Вашингтонские месторождения очень напоминают мрамор, и их иногда ошибочно принимали за эту породу, пока военные нужды не привели к их более тщательному исследованию.

Более распространенный тип месторождений магнезита представлен месторождениями Греции, Калифорнии, Венесуэлы и многих других стран. Они состоят из жил и зон замещения в серпентините. Исходной породой была высокомагнезиальная магматическая порода типа перидотита, которая очень нестабильна в условиях выветривания и быстро превращается в серпентинит. Магнезит образуется как в результате этого процесса, так и при дальнейшем разрушении самого серпентинита. Эти процессы относятся к катаморфизму. В этих условиях магнезит характеризуется мелкозернистостью или массивностью и встречается в виде жил, линз и неправильных тел в полостях и зонах трещиноватости. Обычно он разрабатывается открытым способом.

Также сообщается о наличии магнезита в осадочных пластах, где он был первично отложен в своем нынешнем виде и не подвергался поздним изменениям. Такие месторождения не имеют промышленного значения.

ФЛЮОРИТ

Экономические особенности

Основное применение флюорита — в качестве флюса при производстве мартеновской стали. Второстепенное применение — в химической и эмалировочной промышленности, при выплавке меди, свинца и железа, а также при производстве ферросплавов в электрических печах.

Для использования в сталеплавильном производстве флюорит после обогащения должен содержать не менее 85 процентов фторида кальция и менее 4 процентов кремнезема. Химическая и эмалировочная промышленность требуют материал с содержанием фторида кальция от 95 до 98 процентов и менее 1 процента кремнезема.

Главным иностранным производителем флюорита является Великобритания, и большая часть этого продукта поступает в Соединенные Штаты. Канада производит небольшое количество, часть которого также поступает в Соединенные Штаты. Несколько тысяч тонн ежегодно производится в Германии и Франции, где они в основном и потребляются.

Добыча флюорита в Соединенных Штатах в несколько раз превышает добычу любой другой страны. Добываемая руда поступает в основном из месторождений южного Иллинойса и западного Кентукки и используется главным образом в качестве флюса в мартеновских сталеплавильных печах. Небольшие количества добываются в Колорадо, Нью-Мексико и других штатах.

Соединенные Штаты располагают достаточными запасами флюорита для удовлетворения всех собственных потребностей в этом материале. Однако небольшие количества импортируются для использования на восточных печах, поскольку материал можно очень дешево привезти из Англии. Отечественный флюорит пригоден практически для всех целей, для которых используется флюорит, за исключением линз для оптических приборов. Для этой цели использовались очень небольшие количества материала, импортированного из Японии, но недавно флюорит сорта, пригодного для оптических целей, был найден в Иллинойсе, Кентукки, Нью-Гэмпшире и других штатах. Для целей флюсования отечественный флюорит превосходит иностранный продукт.

Геологические особенности

Флюорит — это торговое название минерала флюорита, который состоит из фторида кальция. Это распространенный минерал в жилах и зонах замещения, содержащих руды цинка, свинца, серебра, золота, меди и олова. Он образуется в различных условиях, но всегда связывается с растворами, исходящими из близлежащих магматических пород.

Крупные месторождения флюорита в Иллинойсе и Кентукки содержат флюорит вместе с кальцитом, баритом и металлическими сульфидами в широких жилах, заполняющих трещины в известняках и песчаниках и замещающих стенки трещин. В эти осадочные породы внедрены определенные перидотитовые дайки. Флюорит и сопутствующие минералы, вероятно, были отложены горячими растворами, принесшими материал из какой-то крупной подстилающей магматической массы, ответвлениями которой являются дайки.

В западной части Соединенных Штатов многие металлоносные месторождения содержат большое количество флюорита, который рассматривается как жильная порода или пустой минерал, но который мог бы быть выгодно извлечен при наличии местных рынков сбыта. В Англии флюорит получают таким образом в качестве побочного продукта на свинцово-цинковых рудниках.

КРЕМНЕЗЕМ

Экономические особенности

Кремний и его оксид, кремнезем, находят важное применение в производстве железа и стали. Кремний, подобно марганцу, является важным компонентом многих сталей; сплав ферросилиций добавляется для раскисления и очистки металла, тем самым повышая его предел прочности на разрыв. Подобно титану, он добавляется главным образом ради своего лечебного эффекта, а не как полезный ингредиент. В среднем в Соединенных Штатах на каждую тонну произведенной стали расходуется 4 фунта 50–55-процентного ферросилиция. Более высокосортный ферросилиций (80–85 процентов) используется для некоторых специальных сталей, а во время войны значительные количества использовались при производстве водорода для аэростатов. Более низкие сорта (10–15 процентов кремния) — это практически высококремнистый чугун.

Кремнезем находит важное применение в виде динасового кирпича или «ганистера» для футеровки печей и конвертеров, в которых образуются кислые шлаки. Для этой цели кремнистые породы, главным образом кварциты и песчаники, измельчаются, смешиваются с известью в качестве связующего, плавятся и прессуются в кирпичи и фасонные изделия. Для достижения наиболее удовлетворительных результатов порода должна содержать 96 процентов или более кремнезема и очень мало щелочных материалов, которые повышают плавкость.

Помимо применения в черной металлургии, кремнезем находит почти повсеместное использование в самых разнообразных строительных и производственных операциях. Широкое использование песка и гравия, состоящих главным образом из кремнезема, в качестве дорожного материала и железнодорожного балласта хорошо известно. В строительных работах кремнезем используется в виде камня, силикатного кирпича, цемента, раствора, бетона и т. д. Большие количества песка, или кремнезема, используются для изготовления форм в литейных цехах, в качестве абразивов, для производства стекла, для фильтров и для множества других целей, которые легко себе представить (см. стр. 84, 267).

Для большинства видов использования кремнезема имеются местные источники снабжения. Однако для определенных целей, требующих материала с особым химическим составом или текстурой, удовлетворительные месторождения известны лишь в немногих местах. Например, материал для кремнеземных огнеупоров в Соединенных Штатах получают главным образом из определенных регионов Пенсильвании, Миссури и Висконсина. Соединенные Штаты имеют достаточные внутренние запасы кремнезема практически для всех требований.

Ферросилиций высших сортов производится главным образом в электрических печах в Ниагара-Фолс. Мощностей достаточно для удовлетворения всех потребностей, но дешевый ферросилиций из Канады также поступает на рынки Соединенных Штатов.

Геологические особенности

Кремний и кислород, образующие соединение кремнезем, являются двумя наиболее распространенными элементами в земной коре, а кварц (SiO_2) — очень распространенным минералом. Процессы выветривания и переноса, повсеместно действующие на поверхности Земли, способствуют отделению кварца от других материалов и концентрированию его в виде песчаных отложений. Катаморфизм в первую очередь отвечает за большинство месторождений кремнезема, используемых в коммерческих целях. Анаморфизм — цементация и отверждение песков в песчаники и кварциты — создал дополнительную ценность для определенных целей, таких как огнеупоры, строительные камни и абразивы (см. стр. 84, 267).

СНОСКИ:

[31] Отчет Королевской никелевой комиссии Онтарио. Напечатано по распоряжению Законодательного собрания Онтарио, Торонто, 1917 г.

[32] Кэмпбелл, Дж. Морроу, Месторождения вольфрама в Бирме и их происхождение, Econ. Geol., том 15, 1920 г., стр. 511.

ГЛАВА X

МИНЕРАЛЫ МЕДИ, СВИНЦА И ЦИНКА

МЕДНЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Электротехническая промышленность является крупнейшим потребителем меди. Производство латуни, бронзы и других медных сплавов составляет еще одно основное направление использования металла. Значительные количества медных листов, труб и других изделий используются вне электротехнической промышленности, например, в кровельных работах, сантехнике и для обшивки днищ судов. Медь также используется в чеканке монет, особенно в Китае, где она является денежным стандартом для работающего населения.

Среднее содержание всех медных руд, добываемых в Соединенных Штатах в последние годы, составляло около 1,7 процента металлической меди. Руды с содержанием всего 0,6 процента добывались в районе озера Верхнее, а месторождения типа «бонанза» с содержанием от 20 до 60 процентов были найдены и разрабатывались в некоторых местах, особенно на Аляске и в Вайоминге. Руды с более низким содержанием, несущие от 1 до 3 процентов меди, обычно обогащаются перед плавкой, в то время как более богатые руды, несущие от 3 до 5 процентов или более, как правило, плавятся напрямую. Многие из руд содержат ценные компоненты в виде золота и серебра, а также свинца и цинка. В среднем около 40 центов стоимости золота и серебра на тонну извлекается из всех медных руд Соединенных Штатов.

В других странах среднее содержание добываемых медных руд несколько выше, чем в Соединенных Штатах, где крупномасштабные операции, в частности использование паровых экскаваторов на обширных телах вкрапленных или «порфировых» медных руд, а также улучшения в процессах обогащения и металлургии сделали возможным использование низкосортной руды.

Основными источниками меди являются Североамериканский континент, Чили и Перу, Япония, Южная и Центральная Африка, Австралия, а также Испания и Португалия. Меньшие количества производятся в России, Германии, Норвегии, на Кубе, в Сербии и ряде других стран.

Соединенные Штаты обычно производят почти две трети мировой меди и потребляют лишь около одной трети. Кроме того, основная масса южноамериканской, мексиканской и канадской сырой меди поступает в Соединенные Штаты для рафинирования. Через финансовые интересы за рубежом и с помощью мощностей по рафинированию Соединенные Штаты контролируют объем иностранного производства, который вместе с внутренним производством дает им контроль над примерно 70 процентами мировой меди. Ни одна другая страна не производит и одной шестой части того количества меди, которое производят Соединенные Штаты.

Англия, благодаря производству в Британской империи (главным образом в Африке и Австралии) и британскому финансовому контролю над производством в различных зарубежных странах, не зависит от Соединенных Штатов в поставках сырой меди. Япония, Испания, Португалия и Норвегия способны производить на местных рудниках достаточно меди для собственных нужд и для экспорта. Но Франция, Италия, Россия, Германия и остальная Европа обычно зависят от иностранных источников, главным образом от Соединенных Штатов. Южная Америка, Мексика, Канада, Африка и Австралия являются экспортерами меди. Контроль этих стран над своим производством в каждом случае является политическим, а не финансовым, за исключением Канады, где около половины финансового контроля также является канадским. Именно в этих странах и в Испании Соединенные Штаты и Англия имеют финансовый контроль над крупными запасами меди.

До войны германские интересы имели значительный контроль над американской медной промышленностью благодаря тесным рабочим соглашениям с электролитическими рафинировочными заводами. Германия была крупнейшим иностранным потребителем меди, и германские компании закупали большие количества сырой меди в Соединенных Штатах, Канаде, Мексике и Южной Америке, подвергали ее рафинированию и продавали готовый материал как на американском, так и на зарубежных рынках. Во время войны этот контроль был разрушен.

Учитывая важность меди как сырьевого материала, особенно в электротехнической промышленности, сила Соединенных Штатов в отношении меди как ключевого ресурса стоит даже выше их контроля над нефтью.

В Соединенных Штатах в последние годы около 40 процентов ежегодного производства меди приходилось на Аризону, главным образом из районов Бисби, Глоуб, Рэй-Майами, Джером и Моренси-Меткалф; около 18 процентов приходилось на район Бьютт в Монтане; от 12 до 15 процентов — из Кивино-Пойнт, Мичиган; и около 12 процентов — из Бингема, Юта. От 3 до 5 процентов добычи страны приходится на каждый из штатов Нью-Мексико, Невада, Аляска и Калифорния. Все остальные штаты вместе производят лишь немногим более 2 процентов от общего объема.

Так называемые «порфировые» медные руды в Юте, Аризоне, Неваде и Нью-Мексико, описанные ниже, являются источником около 35 процентов текущего производства Соединенных Штатов. Глубокие рудники Бьютта и Мичигана обеспечивают около 30 процентов производства, а рудные тела Аризоны (помимо порфировых) и Аляски дают около 25 процентов.

Запасы медной руды таковы, что не вызывают немедленного беспокойства по поводу дефицита и не указывают на какое-либо значительное изменение в распределении производства в ближайшем будущем. Развитие в целом значительно опережает текущие потребности. Основные измеренные запасы находятся в так называемых порфировых медных рудах Соединенных Штатов и Чили. В Соединенных Штатах срок службы этих запасов в настоящее время оценивается примерно в 25 лет. Запасы компании Chile Copper Company являются крупнейшими среди всех известных медных месторождений в мире, а запасы меди Брейден (также в Чили) — одними из крупнейших. Для глубоких рудников Соединенных Штатов разведанные запасы имеют срок службы, возможно, всего пять лет, но для большинства этих рудников срок службы будет значительно продлен за счет дальнейшей и более глубокой разведки. Порфировые медные руды, благодаря своему залеганию вблизи поверхности и легкости, с которой их можно исследовать путем бурения, раскрывают свои запасы далеко вперед. Глубокие рудники обычно разрабатываются лишь на несколько лет вперед по отношению к производству.

Геологические особенности

Основные медные минералы можно классифицировать на группу сульфидов, группу оксидов и самородную медь. Самородная медь, добываемая в районе озера Верхнее, является источником от 8 до 10 процентов мировых запасов меди. Группа оксидных минералов — включая карбонаты меди, азурит и малахит; силикат хризоколлу; оксид куприт; сульфаты халькантит и брошантит; а также некоторое количество самородной меди, ассоциированной с этими минералами, — вероятно, дает еще 5 процентов. Оставшиеся 85 процентов получают из группы сульфидов. Из группы сульфидов самым важным минералом является халькозин (сульфид меди), который обеспечивает основную часть ценности в большинстве горнодобывающих лагерей западного полушария. Местами, как в Бьютте, большую ценность представляет энаргит (сульфид меди-мышьяка). Другими минералами, имеющими значительную важность в некоторых районах, являются халькопирит и борнит (сульфиды меди-железа), тетраэдрит (сульфид меди-сурьмы) и ковеллин (сульфид меди). Очень часто сульфиды меди ассоциируются с большими количествами сульфида железа, пирита, а также с переменными количествами сульфидов свинца и цинка, а также минералов золота и серебра.

Основные медные руды возникают на ранних стадиях метаморфического цикла, в тесной связи с магматической активностью. Катаморфизм или выветривание на месте сыграли важную роль в их обогащении. Процессы переноса и осадочного накопления, которые сделали так много для создания ценных месторождений железной руды, внесли незначительный вклад в формирование медных руд.

Медные месторождения, связанные с магматическими излияниями. Медные руды района озера Верхнее и нескольких небольших месторождений в восточной части Соединенных Штатов содержат небольшие проценты самородной меди в докембрийских вулканических потоках или в осадочных породах между потоками. Рудные тела имеют форму длинных пластов, параллельных напластованию, причем медь и сопутствующие минералы заполняют миндалевидные пустоты и небольшие трещины в потоках, а также замещают конгломератовые осадочные породы, залегающие между потоками. Медь, вероятно, была отложена горячими растворами, связанными с магматическими породами, либо исходящими из магм, либо получающими тепло и растворенный материал от них. Вторичное концентрирование не имело большого значения. Его практически нет вблизи современной поверхности эрозии; но оно появляется в одной части района вблизи более древней поверхности эрозии, покрытой кембрийскими осадочными породами, что предполагает иные климатические условия в то время.

Медные месторождения Кеннекотт на Аляске имеют ряд сходств с медными месторождениями озера Верхнее, что предполагает сходство в происхождении. Месторождения Кеннекотт встречаются исключительно в известняке, который залегает согласно на наклоненной поверхности магматических потоков («зеленокаменных пород»), не сильно отличающихся от таковых на озере Верхнее. Потоки содержат самородную медь и сульфиды меди в мелковкрапленной форме и в миндалинах, но, по-видимому, не в количествах, достаточно концентрированных для добычи. Потоки считаются первоначальным источником меди, находящейся сейчас в известняке. Первичным медным минералом в известняке является халькозин в исключительно богатых и сплошных массах, не показывающих признаков замещения более ранних сульфидов. Он рассматривается как продукт первичного отложения под влиянием горячих растворов, связанным каким-то образом с магматическими потоками; но были ли растворы магматическими, происходящими из лав или из более глубоких горизонтов, или же это были метеорные воды, нагретые контактом с изверженными породами и тем самым ставшие эффективными в выщелачивании меди из них, неясно. Окисление медных руд Кеннекотт не является обширным. Оно представляет собой интересную особенность, заключающуюся в том, что со времени ледникового периода земля была заморожена, и влага в настоящее время присутствует в виде льда. Окисление явно произошло до ледникового периода. Обильные фрагменты как оксидных, так и сульфидных руд добываются из боковой морены близлежащего ледника. Это хорошая иллюстрация циклической природы вторичного концентрирования, которая начинает признаваться во многих лагерях.

Медные месторождения Болео в Нижней Калифорнии встречаются в вулканических туфах и сопутствующих конгломератах третичного возраста. Они имеют некоторые своеобразные минералогические ассоциации — руды содержат большие количества всех обычных оксидных минералов меди и ряд редких оксидных минералов меди, свинца, серебра и кобальта, вместе с гипсом, серой и большим количеством оксида железа и марганца. Оксиды и карбонаты меди местами собраны в округлые конкреции, называемые «болеос» (шары). Сульфиды присутствуют в самых нижних пластах и могут представлять собой форму, в которой медь была первоначально отложена. Медьсодержащие пласты были сильно окремнены, и было высказано предположение, что минерализация была осуществлена водами горячих источников, вероятно, магматического происхождения. Эти месторождения имеют несколько заметных сходств с медными рудами озера Верхнее.

Медные жилы в магматических породах. Вторая группа медных руд в магматических породах состоит из месторождений в виде отчетливых трещинных жил и зон замещения вдоль таких жил. Главные месторождения этого типа находятся в Бьютте, штат Монтана, который с точки зрения как прошлой, так и настоящей добычи является величайшим отдельным медным районом в мире. Здесь крупный батолит третичного гранита был прорван порфировыми дайками; а разломы, сопровождавшие и следовавшие за внедрением даек, развили многочисленные трещины. Трещины были минерализованы сульфидами и арсенидами меди, сульфидами железа, а местами сульфидом цинка и карбонатом марганца — все в матрице кварца. В то же время вмещающие породы были интенсивно минерализованы и изменены; трещинные жилы постепенно переходят во вмещающую породу, и, по сути, большая часть руды — это просто измененный гранит с вкрапленными сульфидами. Растворы, отложившие руды, по характеру изменений вмещающих пород, по присутствию минералов горячих вод, таких как флюорит, касситерит и другие, а также по общей ассоциации руд во времени и пространстве с порфировыми интрузиями, считаются горячими. Считается, что растворы происходили из порфира и, возможно, из других интрузивных тел.

В районе Бьютт, как и в подавляющем большинстве сульфидных медных жильных руд по всему миру, вторичное концентрирование поверхностными водами сыграло значительную роль в развитии руд промышленного значения. Вблизи поверхности медь выщелачивается и уносится вниз водами, содержащими различные растворители, особенно серную кислоту, образующуюся при окислении пирита. Образуется зона выщелачивания, содержащая обычные продукты выветривания пород — ржавый кварц и глину, иногда черную от оксидов марганца. Небольшая часть меди остается в этой зоне в виде оксидов, карбонатов и силикатов. Ниже зоны окисления и выщелачивания имеются свидетельства отложения большого количества вторичного сульфида меди в виде халькозина. Предполагается, что он образовался в результате выщелачивания меди сверху в виде растворимого сульфата меди и ее осаждения внизу сульфидами железа и другими сульфидными минералами, которые растворы встречают на своем пути вниз — реакция, которая была продемонстрирована экспериментально. Раньше предполагалось, что большая часть халькозина имеет такое происхождение; но поскольку халькозин обнаруживается в значительных количествах вместе с энаргитом и халькопиритом на больших глубинах (сейчас 3500 футов), где жилы все еще богаты и мощны, начинает казаться, что большая часть халькозина имеет первичное происхождение.

Трещины, вдоль которых встречаются руды Бьютта, образуют три основные системы, которые по возрасту простираются примерно в направлениях восток-запад, северо-запад-юго-восток и северо-восток-юго-запад. Две трети руды находятся в первой системе, около 30 процентов — во второй, а остальная часть — в третьей. Минерализацию нескольких жильных систем невозможно различить, и считается, что она осуществлялась как более или менее непрерывный и прогрессивный процесс. Существуют также некоторые свидетельства того, что трещинообразование в нескольких системах трещин было также почти непрерывным прогрессивным процессом, одновременным с отложением руды и, возможно, развивавшимся под действием одного большого сдвига, который вызвал более или менее одновременные и перекрывающиеся системы трещин в различных направлениях.

«Порфировые меди». Другой тип медных месторождений в магматических породах — это вкрапленные или «порфировые» месторождения. Термин «порфир», как он обычно используется, включает истинные порфиры, монцониты, граниты и другие магматические породы. Руды этого типа представлены крупными месторождениями Бингема, Юта; Рэя, Майами и рудника Нью-Корнелия в Аризоне; Эли, Невада; Санта-Риты, Нью-Мексико; Кананеа, Сонора, Мексика; северного Чили и многих других важных районов. Они составляют крупнейшие известные запасы медной руды. Эти месторождения содержат медные минералы, обычно в краевых частях кислых порфиров, во многих неправильных, близко расположенных жилах, а также в виде мельчайших прожилков и пятен, вкрапленных в массу породы. В районах Рэй, Майами и других минерализация в значительной степени распространилась через прилегающие сланцы, но в коммерческой терминологии эти месторождения включаются в число порфировых медных месторождений. Порфировые месторождения имеют волнообразную пластовую форму значительной площади и небольшой глубины. На поверхности находится зона выщелачивания и выветривания, часто содержащая в той или иной степени оксиды, карбонаты и силикаты меди, мощностью до 1000 футов, но в среднем 200 футов или менее. Ниже находится зона, несущая медь в виде халькопирита, обогащенная отложением халькозина сверху, мощностью до 400 футов. Руда в этой зоне варьируется от 0,5 до 6 процентов меди и обычно составляет в среднем от 1 до 2 процентов. Использование руды такого сорта стало возможным благодаря большим количествам и дешевым и эффективным методам добычи и металлургии. Рудное тело внизу переходит в зону, характеризующуюся бедным халькопиритом, который, как предполагается, представляет собой первичное отложение из горячих вод, связанных с порфировой интрузией. Эта первичная руда, или проторуда, была явно сформирована после затвердевания магматических пород, хотя и вскоре после него, растворами магматического происхождения, которые следовали по зонам трещиноватости и дробления.

Медь в известняках вблизи контактов с магматическими породами. Еще одна крупная группа медных месторождений встречается в виде замещений известняка, прилегающего к порфировым или гранитным интрузиям. Этот тип иллюстрируется некоторыми месторождениями в Бингеме, Юта, и в Бисби, Аризона. Первичное отложение состояло из халькопирита и других сульфидов меди вместе с гранатом, диопсидом и другими минералами, которые, как известно, требовали высоких температур при своем образовании. Руда заполняет трещины и замещает обширные массы известняка. Она, вероятно, показывает довольно резкий контакт со стороны интрузии и постепенно переходит во вмещающую породу с другой стороны с многочисленными бухтами и неровностями. Эти месторождения были обогащены выветриванием таким же образом, как указано выше для порфировых медных руд, но в весьма разной степени. В месторождениях Бисби большие ценности были найдены в зоне выветривания, и вторичное сульфидное обогащение ниже этой зоны также важно. В лагере Бингем, с другой стороны, зона выветривания незначительна, и большая часть руды под ней является первичной. Выветривание силикатированной известняковой жильной породы приводит к образованию больших масс глины, которые являются характерными особенностями оксидных зон этих месторождений.

Медные месторождения в сланцах. Другие медные месторождения, как в Джероме, Аризона, в районах Футхилл и округе Шаста в Калифорнии, в Дактауне, Теннесси и т. д., представляют собой неправильные линзовидные тела в сланцах и других породах, но все они показывают связь с магматическими породами. Руды Рио-Тинто в Испании и Португалии, которые относятся к этой группе, упоминались на странице 108.

В районе Джером или Верде в центральной Аризоне складчатые докембрийские зеленокаменные породы и осадочные породы были прорваны массами кварцевого порфира, а после дальнейшей деформации, придавшей многим породам сланцеватость, были прорваны авгитовым диоритом. Контактовый метаморфизм вдоль контактов как кварцевого порфира, так и диорита практически отсутствовал. Рудные тела сформировались как неправильные трубчатые замещения сланцев, будучи локализованными в одном случае крутопадающим перевернутым желобом непроницаемого диорита, а в других случаях — зонами сдвига, которые способствовали интенсивной циркуляции. Более поздняя серия небольших диоритовых или андезитовых даек прорезает рудные тела. Первичные руды состоят из пирита, халькопирита и других сульфидов с большими количествами яшмовидного кварца и некоторым количеством кальцита и доломита. Они были явно сформированы путем замещения сланцев частица за частицей, о чем свидетельствует частое сохранение структуры сланцев в полосчатости сульфидных минералов, остаточные обрывки незамещенного сланцевого материала в рудах и обычный постепенный переход от незамещенных сланцев к полностью замещенным массивными сульфидами. Локализация наиболее важной минерализации в перевернутом желобе является хорошим доказательством того, что растворы поступали снизу, а характер минеральных ассоциаций предполагает происхождение в результате работы горячих вод, связанных с магматическими интрузиями. Диорит, будучи наиболее тесно связанным во времени и пространстве с рудными телами, кажется наиболее логичным источником рудных материалов.

Вторичное концентрирование руд Джерома происходило по общим линиям, описанным ранее (стр. 46–50, 202). Здесь снова ясно видно, что руды были сконцентрированы в более ранний период, в данном случае в докембрийские времена, вероятно, в течение длительного интервала, необходимого для выравнивания докембрийских гор. Со времен кембрия месторождения были по большей части погребены под более поздними осадочными породами. Некоторые из месторождений до сих пор защищены этим перекрывающим пластом, и добыча еще не достигла зоны полностью первичных сульфидов. Другие были подняты по разломам и снова обнажены эрозией; но после обнажения крутые склоны и быстрая эрозия, по-видимому, способствовали рассеиванию меди, а не ее концентрированию и обогащению. На руднике Юнайтед-Верде окислительные условия в настоящее время преобладают до самого дна зоны халькозина.

Очень большие запасы медного пояса Катанга в Бельгийском Конго представлены в виде таблитчатых масс в сланцеватых и сильно метаморфизованных палеозойских осадочных породах. Рудные тела примерно параллельны напластованию, но в ряде случаев следуют сланцеватости, которая пересекает напластование. Они состоят преимущественно из оксидных минералов, хотя в нескольких рудных телах сульфиды были обнаружены алмазным бурением. Руды имеют высокое содержание кобальта, а также содержат драгоценные металлы. Происхождение месторождений неизвестно, но приписывается гранитным массам, интрузивным в сланцы.

Осадочные медные месторождения. На более поздних фазах метаморфического цикла агенты переноса (в растворе) и осадочного накопления привели к образованию некоторых низкосортных месторождений сульфидов меди в осадочных породах. Месторождения этого типа встречаются в регионе Скалистых гор, где их называют медными рудами «Красных пластов», но они не имеют коммерческого значения. Подобные месторождения в Германии, медьсодержащие сланцы Мансфельда, разрабатывались в течение некоторого времени и во время войны были основным источником меди для Германии. На Кивино-Пойнт, Мичиган, месторождения самородной меди, образовавшиеся таким образом в пластах «Нонсач», разрабатывались в коммерческих масштабах. Другие медные руды на Кивино-Пойнт являются замещениями конгломератовых пластов между магматическими потоками и имеют иное происхождение, уже описанное (стр. 200).

Хотя большая часть меди в осадочных пластах свидетельствует о том, что она была отложена из раствора в трещинах и в качестве замещения вмещающих пород, часто при участии обильного органического материала в пластах, и хотя также сравнительно мало этой меди можно идентифицировать как отложенную в виде детритовых чешуек или фрагментов вместе с другими минеральными фрагментами, тем не менее, существует значительное количество доказательств того, что некоторые из этих месторождений сформировались по существу во время седиментации вмещающих пластов и как следствие этого процесса. Такие доказательства состоят в тесной приуроченности меди к определенным пластам, ее широком и равномерном распределении внутри этих пластов, ее отсутствии в аналогичных пластах поблизости, отсутствии признаков питающих и отводящих каналов того типа, которые были бы необходимы в случае, если бы растворы были введены гораздо позже, и часто в мельчайшем участии медных минералов в мелких структурах напластования, косой слоистости и знаках ряби, которые было бы трудно объяснить как результат вторичного концентрирования.

Медные месторождения Корокоро в Боливии встречаются в пластах песчаника при отсутствии магматических пород поблизости. Однако все они тесно связаны с плоскостью разлома, магматические породы встречаются на расстоянии нескольких миль, а общая минерализация совпадает с поясом магматических пород; поэтому месторождения приписываются магматическому источнику, а не осадочным процессам. Ближе к поверхности медь частично находится в виде сульфидов, несколько измененных в оксидные минералы, а глубже она полностью представлена самородной медью, ассоциированной с гипсом. Это единственный район за пределами озера Верхнее, где самородная медь добывалась в значительных масштабах.

Общие комментарии. В целом, коммерчески значимые медные месторождения показывают тесную связь с магматическими породами по месту, времени и происхождению. Редко руды распространяются более чем на 1000 футов от магматической породы.

Обычный порядок сверху вниз в сульфидных месторождениях таков: во-первых, зона выветривания, первоначально сформированная главным образом выше уровня грунтовых вод, состоящая сверху из выщелоченной части, а снизу из оксидов и карбонатов меди в жильной породе из кварца или глины; во-вторых, зона вторичного сульфидного обогащения, характеризующаяся халькозиновыми покрытиями, халькопиритом и пиритом с жильной породой из кварца и магматической породы или известняка; и в-третьих, зона первичного отложения с аналогичной жильной породой, характеризующаяся халькопиритом, а в Бьютте — энаргитом и халькозином. Оксидная зона в целом может быть богатой или бедной по содержанию ценных компонентов, в зависимости от природы сопутствующего жильного материала и вмещающей породы. Когда они более растворимы, чем медь — как это обычно бывает в известняке, — медь может быть остаточно сконцентрирована, несмотря на тот факт, что большая часть первоначально присутствовавшей меди была унесена в растворе. Когда сопутствующая жильная порода и вмещающая порода менее растворимы, чем медь — как это обычно бывает с кварцем и магматическими породами, — оксидная зона, вероятно, будет обеднена ценными компонентами.

Зоны, сформированные выветриванием и вторичным обогащением, чрезвычайно нерегулярны как по распределению, так и по глубине в любом отдельном месторождении, и они перекрываются и переходят друг в друга очень сложным образом. Во многих местах первичная зона слишком бедна для разработки с коммерческой выгодой; но в других местах, как в Бьютте и в известняковых месторождениях Бингема, первичные руды имеют значительную важность.

Когда впервые были признаны доказательства вторичного сульфидного обогащения, существовала тенденция преувеличивать его эффективность и предполагать, что в большинстве случаев ценность руд обусловлена этим процессом; что первичные зоны окажутся не имеющими ценности. В последние годы акцент несколько смещается из-за признания во многих лагерях богатых первичных зон. Хотя часть халькозина явно является результатом вторичного обогащения сверху, другой халькозин, по-видимому, был тесно связан с первичным отложением. Количественное разграничение этих двух процессов является делом большой сложности.

Стало признаваться, что зональное расположение, вызванное обогащением с поверхности, обычно накладывается на зональное расположение, вызванное первичными горячими растворами, которое не связано с поверхностью, а связано с источником растворов. В некоторых районах, как это иллюстрируют Бьютт и Бингем, медьсодержащие минералы, по-видимому, отлагались ближе всего к магматическому источнику, в то время как минералы свинца, цинка, золота и серебра отлагались дальше — что предполагает охлаждение растворов с увеличением расстояния от магматического источника. Дальнейшее исследование этого первичного зонального расположения обещает интересные результаты с практическим значением для разведки и разработки.

Одной из новых особенностей исследования медных месторождений стало признание циклической природы вторичного концентрирования. Этот процесс был связан не только с современной поверхностью эрозии, но и с более древними поверхностями, ныне частично погребенными под более поздними породами. Сводка Рэнсома [33] об условиях в лагере Рэй-Майами имеет несколько общее применение.

Супергенное обогащение обычно рассматривалось как непрерывно прогрессивный процесс. Однако существует значительная вероятность того, что он по существу является циклическим, хотя циклический характер может быть не очевиден во всех месторождениях. Полное развитие цикла может происходить только при определенном равновесии ряда факторов, включая климат, эрозию, топографию и характер породы. Существенный факт, по-видимому, заключается в том, что по мере прогрессирования обогащения и увеличения количества халькозина процесс обогащения становится медленнее, и эрозия может в некоторых обстоятельствах опередить его. С удалением части защитной зоны халькозина проторуда снова подвергается окислению, и начинается второй цикл обогащения.

Хотя большая часть обогащенной руды сейчас находится ниже уровня грунтовых вод, вероятно, когда-то она находилась выше этого уровня, и считается, что обогащение происходило главным образом в зоне породы выше любого общего уровня грунтовых вод.

Там, где старая поверхность эрозии примерно совпадает с современной поверхностью эрозии, месторождения более или менее следуют топографии. Там, где старая поверхность эрозии опускается ниже более поздних осадочных пород, руды опускаются вместе с ней и поэтому не следуют современной топографии. Признание циклической природы вторичного концентрирования, очевидно, имеет большое значение при разведке и разработке.

Хотя огромное количество исследований было посвящено происхождению и обогащению медных месторождений, и хотя общие условия и процессы довольно хорошо поняты, результаты до сих пор были в значительной степени качественными, а не количественными.

СВИНЦОВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Наиболее заметное использование свинца — в производстве сплавов, таких как типографский металл, антифрикционный сплав, дробь, припой и литейный металл; в виде оксида, сурика, и основного карбоната, свинцовых белил, в красках; для свинцовых труб, кабельных оболочек и контейнеров для активного кислотного материала; а также в свинцовых соединениях для различных химических и медицинских целей. Из свинца, потребляемого в Соединенных Штатах до войны, около 38 процентов использовалось в пигментах, 30 процентов — в сплавах, кроме дроби, 15 процентов — в трубах, 10 процентов — в дроби и 7 процентов — во всех остальных целях. Во время войны гораздо большие количества использовались в боеприпасах, таких как дробь и шрапнель.

Содержание свинца в коммерческих рудах сильно варьируется. Оно колеблется от 0,25 процента в районе Джоплин в Миссури до около 15 процентов в месторождениях Брокен-Хилл в Австралии и более 20 процентов на рудниках Баудвин в Бирме. В районе Кер-д’Ален в Айдахо и юго-восточном районе Миссури, двух крупнейших производителях свинца в Соединенных Штатах, среднее содержание составляет около 10 процентов и около 3,5 процента соответственно. Сорт руды, который может быть выгодно разработан, зависит не только от экономических факторов — таких как близость к центрам потребления и цена на свинец, — но также от способности руды к обогащению, содержания других ценных металлов и того факта, что свинец очень полезен в плавке как коллектор золота и серебра.

Большинство свинцовых руд содержат больше или меньше цинка, и свинец получается как побочный продукт большинства цинковых руд. Аргентоносные свинцовые руды образуют один из главных источников серебра, а также дают некоторое количество золота. Свинец и медь производятся вместе из определенных руд. Таким образом, разделение многих руд на жесткие и быстрые классы, как свинцовые, или цинковые, или медные, или серебряные, или золотые руды, не может быть сделано; в некоторых отчетах о минеральных ресурсах Геологической службы Соединенных Штатов статистика по этим пяти металлам публикуется вместе.

Основными источниками свинцовой руды, названными в порядке их важности, являются Соединенные Штаты, Австралия, Испания, Германия и Мексика, на долю которых приходится более 80 процентов мирового производства. Большинство стран Европы, за исключением Испании и Германии, производят небольшие количества свинца, но в значительной степени зависят от импорта. Испания экспортирует аргентоносный свинец и черновой свинец главным образом в Англию и Францию, с меньшими количествами в другие страны Европы и в Аргентину. До войны Германия, которая была крупнейшим европейским потребителем, использовала всю собственную добычу свинцовых руд и импортировала дополнительные 10 процентов мировых руд для плавки, а также значительные количества чернового свинца. Ее основными месторождениями были месторождения Силезии; по мирному договору они могут быть потеряны для Польши, что оставит германские плавильные заводы в значительной степени зависимыми от импорта. Австралия до войны обычно отправляла свинцовые концентраты и черновой свинец в Англию, а также в Бельгию, Германию и Японию. Англия, второй по величине европейский потребитель, до войны имела недостаточные плавильные мощности в пределах Британской империи и частично зависела от свинца, выплавленного за рубежом. Однако во время войны Англия заключила контракт на весь австралийский объем производства и соответственно увеличила свои плавильные мощности. Это может означать постоянную потерю для Бельгии, которая до войны зависела главным образом от австралийских руд для своей плавильной промышленности.

В Северной Африке существует небольшое, но стабильное производство свинца, большая часть которого идет во Францию. Недавние разработки в Бирме показали наличие больших запасов высокосортных свинцово-цинково-серебряно-медных руд, и можно ожидать, что этот регион станет важным производителем. Существуют также большие запасы свинца на Алтае в юго-западной Сибири и в Андах в Южной Америке.

Англия, благодаря контролю над австралийскими и бирманскими свинцовыми рудниками и плавильными заводами, внутренним плавильным мощностям и некоторому финансовому контролю в Испании, Мексике и других местах, а также Франция, благодаря финансовому контролю над испанскими и североафриканскими рудниками и испанскими, бельгийскими и внутренними плавильными заводами, имеют адекватные запасы свинца.

Соединенные Штаты производят около трети мирового свинца и в два раза больше, чем любая другая страна. Обычно внутреннее производство почти полностью потребляется в этой стране. Мексика отправляет большие количества слитков и руды в Соединенные Штаты для плавки и рафинирования на таможенном складе. Мексиканский свинец, рафинированный и экспортированный Соединенными Штатами, равен по объему одной шестой части внутреннего производства. Небольшие количества руды или слитков из Канады, Африки и Южной Америки также привозятся в Соединенные Штаты для переработки.

Благодаря внутреннему производству, плавильным мощностям для мексиканской руды и коммерческой собственности в Мексике и других местах, Соединенные Штаты контролируют более 45 процентов мирового производства свинца. До войны Германия, через «Свинцовую конвенцию» или Международную торговую ассоциацию, а также через контракты на плавку и продажу с крупными добывающими рудниками, практически контролировала европейский рынок свинца, а также экспорт из Мексики, Соединенных Штатов и Австралии. Во время войны германское иностранное влияние было практически уничтожено.

В Соединенных Штатах около трети производства свинца приходится на юго-восточный Миссури и около четверти — на район Кер-д’Ален в Айдахо. Пять штатов: Миссури, Айдахо, Юта, Колорадо и Оклахома — производят около девяти десятых общего объема добычи страны. Запасы свинцовой руды невелики по сравнению со спросом, контрастируя в этом отношении с цинковой рудой.

Геологические особенности

Основным свинцовым минералом является сульфид, галенит, из которого получается основная масса мирового свинца. Церуссит (карбонат свинца) и англезит (сульфат свинца) добываются в некоторых местах в верхней части сульфидных месторождений и дают небольшую долю мирового производства.

Руды свинца делятся на два общих класса:

Первый класс, так называемые «мягкие» свинцовые руды, почти свободные от меди и драгоценных металлов и обычно ассоциированные с цинковыми рудами, встречаются в осадочных пластах независимо от магматических интрузий. Они имеют всемирное распространение, были первыми, которые подверглись широкой эксплуатации, одно время были доминирующим фактором в мировом производстве свинца, а в настоящее время дают около 30 процентов мирового общего объема. Они представлены месторождениями долины Миссисипи, Силезии и некоторыми испанскими месторождениями. Общее описание происхождения цинковых руд долины Миссисипи на стр. 216–218 применимо к этому классу свинцовых руд. Следует, однако, отметить, что в главном свинцоводобывающем районе Соединенных Штатов, юго-восточном Миссури, свинцовые руды встречаются почти при полном отсутствии цинковых руд и более вкраплены в известняк, чем это характерно для цинковых руд. Руды этого типа были найдены только на небольших глубинах (не более нескольких сотен футов), и из-за отсутствия драгоценных металлов их переработка сравнительно проста.

Вторая группа состоит из более сложных по составу руд, которые встречаются в ассоциации с изверженными породами и обычно содержат некоторые или все из следующих металлов: цинк, серебро, золото, медь, железо, марганец, сурьму, висмут и редкие металлы, при этом важную роль играют различные жильные минералы, среди которых кварц, сидерит и силикаты. Сегодня эти руды являются источником около 70 процентов мирового производства свинца. Они представлены свинцовыми месторождениями Скалистых гор (Кер-д’Ален, Айдахо; Ледвилл, Колорадо; Бингем, Юта и др.); Брокен-Хилла, Новый Южный Уэльс; Бирмы и многих других мест. Все они связаны с ранними стадиями метаморфического цикла и находятся в тесной генетической ассоциации с магматической деятельностью. Они включают месторождения в самих изверженных породах — в форме четко выраженных жил, зон замещения вдоль трещин и зон скалывания, а также вкрапленных масс, — а также жилы и зоны замещения в породах, особенно в известняках, прилегающих к магматическим интрузиям. Месторождения имеют большое разнообразие форм, зависящих от путей движения растворов, которыми они были образованы. Считается, что материал рудных минералов был извлечен из изверженных пород и отложен горячими растворами. Источник растворов — магматический или метеорный — представляет те же проблемы, которые обсуждались в другом месте (стр. 41-42). Руды часто добываются с больших глубин. Из-за своей сложности они требуют применения трудоемких процессов переработки для извлечения полезных компонентов.

Руды такого типа уже упоминались при обсуждении медных руд Бингема и Бьютта и будут упомянуты в связи с цинково-свинцово-серебряными рудами Ледвилла, штат Колорадо. Здесь можно особо отметить район Кер-д’Ален в Айдахо, который является вторым по величине производителем свинца в Соединенных Штатах.

Месторождения Кер-д’Ален почти уникальны тем, что содержат галенит в виде жильного заполнения и замещений в кварцитах с жильной породой из сидерита (карбоната железа). Кварцит (вместо известняка) является необычным местом локализации замещающих руд, а сидерит — необычной жильной породой. Считается, что эти руды обязаны своим происхождением кислым магматическим интрузиям из-за тесной связи руд с некоторыми из этих интрузий, а также из-за содержания высокотемпературных минералов. Некоторые рудные тела встречаются далеко от интрузий, но предполагается, что в таких случаях дальнейшие подземные горные работы могут выявить интрузии ниже поверхности. Вторичное обогащение было незначительным.

В целом выветривание свинцовых руд на поверхности и вторичное сульфидное обогащение на глубине не так обширны, как в случае с медью и цинком. Галенит довольно устойчив в зоне окисления, и даже во влажном климате он встречается в выходах многих жил. Выветривание удаляет более растворимые материалы и концентрирует сульфид свинца вместе с остаточной глиной и другой жильной породой. В некоторых районах в зоне окисления также встречаются церуссит и немного англезита. Вынос свинца в растворе и его отложение ниже уровня грунтовых вод в виде вторичного сульфида не доказаны в сколько-нибудь значительных масштабах. В этом отношении он контрастирует с цинком; и когда эти два минерала встречаются вместе, свинец, вероятно, будет более обильным в зоне окисления, а цинк — в нижележащей сульфидной зоне. Такое изменение состава с глубиной в некоторых случаях также является результатом первичных вертикальных вариаций минерализации.

ЦИНКОВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Металлический цинк обычно называли «спельтером». Латунь и оцинкованное железо содержат цинк в качестве важного ингредиента. Из общего объема потребления цинка в Соединенных Штатах в нормальное время около 60 процентов используется для оцинковки железных и стальных изделий с целью защиты их от ржавчины, 20 процентов — в производстве латуни и других сплавов, 11 процентов идет на изготовление прокатных листов для кровель, водопроводных труб и т. д., 1 процент используется при обессеребрении свинцового сплава, а остальные 8 процентов используются для пигментов, электродов и других разнообразных целей. Во время войны использование цинка в производстве латуни значительно возросло.

Содержание цинка в добываемых сегодня рудах варьируется от чуть более 1,5 процента в районе Джоплин, штат Миссури, до 25 процентов и выше в некоторых месторождениях Кер-д’Ален и других западных лагерей, и более 40 процентов в некоторых богатых месторождениях Британской Колумбии и России. Руды обычно содержат как цинк, так и свинец в различных пропорциях, а иногда присутствуют золото, серебро и медь. Из цинка, производимого в Соединенных Штатах, около 73 процентов получается из руд, содержащих цинк в качестве основного ценного элемента, около 25 процентов — из цинково-свинцовых руд и 2 процента — из медно-цинковых и других руд. Среднее содержание в чистых цинковых рудах составляет около 2,5 процента.

Из мировых запасов цинковой руды Соединенные Штаты в нормальное время производят около одной трети, Германия — около одной пятой, Австралия — около 15 процентов, Италия, Северная Африка и Испания — каждая около 5 процентов. Остальные 15–20 процентов поступают из большого числа разрозненных источников, включая Японию, Восточную Азию, Норвегию и Швецию, Канаду, Мексику, Австрию, Францию, Грецию, Сибирь и Россию. В ближайшем будущем рудники Баудвин в Бирме, вероятно, станут все более важными производителями. Крупные запасы цинка также существуют на Алтае в юго-западной Сибири и в Кордильерском регионе Южной Америки. Короче говоря, цинк является одним из наиболее широко распространенных металлических ресурсов; следовательно, необходимость в крупных международных перевозках меньше, чем в случае со многими другими товарами.

Выплавка цинковых концентратов в целом осуществляется вблизи точек потребления и там, где имеется квалифицированная рабочая сила, а не на рудниках, хотя в последнее время в Австралии и Бирме были построены плавильные заводы для обработки части продукции. В Европе великими странами-плавильщиками были Германия и Бельгия, а в меньшей степени — Англия и Франция. До войны эти четыре страны вместе с Соединенными Штатами производили более девяти десятых мирового объема спельтера. Бельгия занималась в основном переработкой давальческого сырья, и большая часть ее экспорта шла в Англию. Австралийские и тасманийские цинковые руды были основой бельгийской и английской плавильной промышленности, а также обеспечивали около трети потребностей Германии. После войны Англия заключила контракт на получение практически всей австралийской продукции. Этот факт в сочетании с разрушением бельгийских плавильных заводов во время войны ставит будущее бельгийской цинковой промышленности под некоторое сомнение. Германия, возможно, потеряет в пользу Польши свои богатейшие цинковые рудники — силезские. Следует ожидать активности Германии на богатых месторождениях Мексики. Франция контролирует месторождения Северной Африки и удовлетворяет значительную часть своих потребностей из этого источника. Меньшие объемы перемещения цинка включают экспорт из Италии в Англию и сложный обмен между мелкими производителями Европы. Английские и французские мощности по выплавке цинка были расширены во время войны, и промышленность в этих странах находится в сильной позиции. Япония также развила значительную плавильную промышленность во время войны, импортируя руды из Восточной Азии и Австралии.

Соединенные Штаты обычно выплавляют и потребляют всю свою большую добычу цинковых руд и практически не выходят на внешние рынки. Небольшие количества цинковых концентратов ввозятся из Мексики и Канады для выплавки на таможенных складах. Во время войны, когда союзники были отрезаны военными действиями противника от обычных поставок спельтера из Бельгии и Германии, а из-за нехватки судов — от австралийских цинковых руд, в Соединенные Штаты импортировались австралийские, испанские, итальянские и другие руды, а из этой страны в Европу экспортировались большие количества спельтера. Мощности рудников и плавильных заводов были значительно увеличены, последовало перепроизводство, и с прекращением военных действий многие предприятия были вынуждены сократить или прекратить работу. Соединенные Штаты сейчас обладают около 40 процентами мировых мощностей по выплавке цинка. По крайней мере на данный момент мощности значительно превышают внутренние потребности.

До войны контроль Германии над международным рынком цинка был даже сильнее, чем в случае со свинцом. Германский цинковый синдикат через свои филиалы, совместные пакеты акций, владение рудниками и плавильными заводами, а особенно через контракты на выплавку и продажу, напрямую контролировал половину мирового производства цинка и три четверти европейского производства. Он регулировал австралийский экспорт с помощью долгосрочных контрактов и имел значительное влияние в Соединенных Штатах. В некоторой степени он мог манипулировать рынком так, что цинк вне синдиката также косвенно контролировался. Во время войны политическая юрисдикция была использована странами союзников для разрушения этого германского влияния.

В Соединенных Штатах основными цинкодобывающими регионами являются Джоплин и прилегающие районы Миссури, Оклахомы, Канзаса и Арканзаса, обеспечивающие около трети добычи страны; район Франклин-Фернейс в Нью-Джерси и район Бьютт в Монтане, каждый из которых дает около одной шестой общего объема поставок; а также район Верхней Миссисипи в Висконсине, Айове и Иллинойсе, район Ледвилл в Колорадо и район Кер-д’Ален в Айдахо, каждый из которых производит от одной десятой до одной двадцатой части общего объема. Меньшие количества добываются в Теннесси, Нью-Мексико, Неваде и нескольких других штатах.

Запасы цинка достаточны для будущего. Сейчас они освоены значительно опережающими темпами по сравнению с вероятными потребностями, что вызывает острую конкуренцию за рынки сбыта и делает добычу цинка более или менее чувствительной к изменениям рынка.

Геологические особенности

Самым важным минералом цинка является сульфид — сфалерит, или «цинковая обманка». Минералами зоны окисления являются смитсонит (карбонат цинка) и каламин (водный силикат цинка), которые дают небольшие количества цинка и особенно продуктивны в Ледвилле, Колорадо. Цинкит (оксид цинка) и виллемит (силикат цинка) являются важными минералами в месторождениях Франклин-Фернейс, Нью-Джерси. Была отмечена ассоциация большинства месторождений цинка с тем или иным количеством свинца.

Цинковые руды делятся на два общих класса, соответствующих двум классам свинцовых руд (стр. 211–212). Цинковые руды первого типа находятся в жилах и зонах замещения в осадочных породах на малых глубинах, независимо от магматической ассоциации, и предполагается, что они были образованы холодными растворами. Они встречаются в долине Миссисипи, в Силезии и во многих мелких европейских месторождениях. Раньше они были ведущими производителями цинка, а сейчас дают около 45 процентов мирового объема. Цинковые руды второго типа состоят из жил и зон замещения, связанных с интрузивными породами, иногда простирающихся на значительные глубины и имеющих более сложный состав. Они включают большинство месторождений Американского Кордильерского региона (Бьютт, Кер-д’Ален, Ледвилл и др.), Франклин-Фернейс, Австралии, Бирмы и многих других мест.

Цинково-свинцовые руды типа, найденного в долине Миссисипи, представляют особый интерес, поскольку они являются сульфидными рудами, происхождение которых, по-видимому, не зависит от магматических факторов. Эти руды встречаются в виде заполнения трещин и замещений, главным образом в почти горизонтально залегающих палеозойских известняках и доломитах — доломитизированном известняке Бонн-Тер на юго-востоке Миссури, формации Бун на юго-западе Миссури и Оклахомы, доломите Галена в Висконсине и Иллинойсе. Они по-разному ассоциированы с жильной породой из доломита, кальцита, кварца, железного колчедана, барита и кремня. Нередко они распределены как в виде пластов, так и в виде вкраплений вдоль углеродистых слоев внутри или в основании известняка.

Источник первичных сульфидов был предметом многих дискуссий. Все согласны с тем, что они были впервые отложены вместе с осадками в мелкодисперсной форме благодаря воздействию органического содержимого осадков и что такое отложение было в некоторой степени локализовано эстуарными условиями, которые способствовали накоплению органических остатков. Много лет назад, до того как было признано свидетельство эстуарного отложения, Чемберлин предложил остроумную гипотезу для северной части долины Миссисипи — что органический материал был локализован океаническими течениями, образующими нечто вроде Саргассова моря. Однако разногласия становятся острыми, когда делается попытка назвать точный осадочный горизонт из нескольких доступных, в котором по большей части происходила эта первичная концентрация. Судя по органическому содержимому различных пластов, первичный источник мог находиться ниже, внутри или выше нынешних рудоносных горизонтов. Если руда поступала из нижних горизонтов, она была введена в свое нынешнее положение артезианской циркуляцией, для которой структурные условия благоприятны. Если руда была получена из вышележащих горизонтов, то работу проделали движущиеся вниз растворы, сопровождающие эрозию. Если первичный источник находился внутри горизонта нынешнего залегания руд, то как движущиеся вверх, так и движущиеся вниз воды могли локально изменять и транспортировать их. Для каждой из этих гипотез можно привести правдоподобные доводы; но большая часть доказательств может быть использована взаимозаменяемо для любой из них. Несмотря на обилие доступных данных, удивительно трудно прийти к выводу, который исключал бы другие возможности. Не пытаясь подробно аргументировать этот вопрос, автор лишь фиксирует свой взгляд, основанный на некотором знакомстве с этими районами, что в целом доказательства свидетельствуют в пользу накопления этих месторождений движущимися вниз метеорными растворами во время выветривания вышележащих пластов; но отнюдь не уверен, что часть руд не была получена из нижних горизонтов. Большая площадь продуктивных районов по сравнению с их глубиной, единообразная связь рудоносной зоны с поверхностью независимо от геологического горизонта, вскрытого эрозией, неспособность руд распространяться в значительных количествах под перекрывающими более поздними формациями и известная эффективность окисляющих вод в локальных переносах цинка и свинца вниз, по-видимому, указывают на концентрирующие факторы, которые явно связаны с поверхностными условиями.

Интересно отметить, что во многих местах в известняках Миссури и Вирджинии, а также в других местах в палеозойских породах, вблизи поверхности имеются карстовые воронки с лимонитом и глиной, которые также считаются возникшими в результате движения вод вниз, извлекающих свое минеральное содержимое из эрозии и размыва вышележащих осадков. Более того, первичное отложение железных руд Клинтон во многих частях долины Миссисипи и на восток до Аппалачей происходило в стратиграфических горизонтах, расположенных недалеко от горизонтов отложения свинца и цинка. Когда будут поняты особые условия, контролирующие отложение руд Клинтон (см. стр. 52–53), вполне возможно, что они прольют некоторый свет на генезис свинцовых и цинковых руд.

Поскольку руды были введены по существу в их нынешние места, вторичная концентрация создала зону окисления из глины, кремня и оксида железа с переменным количеством карбоната цинка, силиката цинка, сульфида свинца и редко карбоната свинца. Эта зона, очевидно, развита выше уровня грунтовых вод и редко достигает толщины 100 футов. Цинк, и в меньшей степени свинец, были переведены в раствор в виде сульфатов с помощью серной кислоты, образующейся при окислении сопутствующего пирита. Цинк выносился из зоны выветривания в растворе быстрее, чем свинец, оставляя свинец более или менее концентрированным вблизи поверхности. Часть вынесенного вниз цинка была вторично переотложена в виде сульфида цинка. Свидетельства этого вторичного сульфидного обогащения можно увидеть во многих местах; однако некоторые общие количественные соображения вызывают сомнение в том, что этот процесс был ответственен за основную часть ценностей сульфидной зоны. Если бы вторичное обогащение при движении вниз было доминирующим процессом, можно было бы ожидать, что руды были бы богаче в местах, где эрозия срезала более половины известняковой формации, несущей руду, чем в местах, где она едва врезалась в формацию. Это не так, что предполагает, что эрозия в своем движении вниз вынесла большую часть цинка полностью за пределы этого района.

Цинковые руды такого же общего характера также встречаются в палеозойских породах (доломит Нокс) в Вирджинии и Теннесси. Их способ залегания предполагает ту же проблему происхождения, что и в Миссури и Висконсине, но никаких решающих доказательств их источника обнаружено не было.

Цинковые руды, связанные с магматическими интрузиями, из районов Бьютт и Кер-д’Ален описаны в связи с медными и свинцовыми рудами на стр. 201–203, 208 и 212–213.

Цинк составляет около 75 процентов по весу извлекаемых металлов в районе Ледвилл, штат Колорадо. Около двух третей цинка встречается в виде сульфида и около одной трети — в виде карбоната, образовавшегося в результате выветривания сульфида. Сульфид цинка ассоциирован с сульфидами свинца, железа и меди, а также с минералами золота и серебра. В зоне окисления карбонат цинка ассоциирован с оксидами и карбонатами различных металлов, включая свинец, медь, железо и марганец. Оксиды железа и марганца добываются в значительных количествах в качестве флюса. Интересен тот факт, что, хотя горные работы в этом районе ведутся уже более сорока лет, только в последнее десятилетие было признано существование цинковых руд в зоне окисления. Это было связано главным образом с тем, что оксиды железа и марганца эффективно окрашивают и маскируют карбонат цинка.

Руды Ледвилла встречаются в виде зон замещения и жильного заполнения в слабо нарушенном сбросами и складчатом каменноугольном известняке, в месторождениях общей пластообразной формы, параллельных напластованию, но с очень неровными нижними поверхностями. Известняк прорван многочисленными пластами порфира, в основном параллельными напластованию, но иногда пересекающими его, против нижней стороны которых залегает большая часть руды. Считается, что первичные сульфиды генетически связаны каким-то образом с этими порфирами. Более старый взгляд заключался в том, что агентами отложения были водные растворы с поверхности, которые извлекали свое минеральное содержимое главным образом из порфиров. Более поздние взгляды отдают предпочтение растворам, поступающим непосредственно из порфиров или более глубоких магматических источников. Хотя по форме и ассоциации эти руды являются характерными магматическими контактовыми месторождениями, в них отсутствуют высокотемпературные силикаты, которые так характерны для многих руд этого типа.

Цинковые руды Франклин-Фернейс, Нью-Джерси, относятся к группе, связанной с магматическими факторами, но имеют некоторые уникальные особенности. Они состоят из виллемита и цинкита вместе с большими количествами франклинита (оксида железа-марганца) и силикатов в докембрийском белом кристаллическом известняке вблизи его контакта с крупнозернистым гранит-гнейсом. Происхождение руд затушевано более поздним скалыванием и метаморфизмом, но, по-видимому, лучше всего объясняется замещением известняка нагретыми растворами, поступающими из гранитной массы. Также была выдвинута точка зрения, что руды возникли в известняке до появления изверженных пород. Вторичная концентрация не очевидна.

СНОСКИ:

[33] Рэнсом, Фредерик Лесли, Медные месторождения Рэя и Майами, Аризона: Профессиональная статья 115, Геологическая служба США, 1919, стр. 12–13.

ГЛАВА XI

ЗОЛОТО, СЕРЕБРО И ПЛАТИНОВЫЕ МИНЕРАЛЫ

ЗОЛОТЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Основным и самым важным использованием золота является его роль в качестве стандарта стоимости и средства обмена. Золото ценилось с древнейших времен из-за своего блеска, цвета, ковкости и неразрушимости и долгое время использовалось как средство торговли. В настоящее время мало металла фактически циркулирует из рук в руки. Однако запасы золота, накопленные правительствами и банковскими кругами, формируют важнейший фундамент бумажной валюты и обширной современной системы кредитных отношений. При расчетах по международным торговым балансам значительные количества золота часто перемещаются от стран-должников к странам-кредиторам. Хотя суммы, пересылаемые таким образом, часто велики по стоимости, они очень малы по объему. Интересно отметить, что все накопленные золотые запасы правительств мира — около девяти миллиардов долларов — в виде цельного блока с горизонтальными размерами монумента Вашингтона имели бы высоту всего около 12 футов.

Другие виды использования золота — в стоматологии и в искусстве для ювелирных изделий, позолоты и других форм украшения. Потребление для этих целей в последние годы растет и сейчас составляет треть или более мирового годового производства. В Соединенных Штатах до принятия военных ограничений потребление для ювелирных изделий и подобных целей превышало потребление в чеканке монет. После войны оно превысило общее внутреннее производство золота. Интересная проблема будущего заключается в том, как адекватный запас золота будет распределен между денежным использованием и искусством. Кривая роста потребностей искусства показывает, что, если не будет значительно увеличено производство, все мировое золото будет необходимо для искусства через сравнительно несколько лет. Чтобы сохранить его для денежных целей, потребуются правительственные ограничения.

Из всех минеральных товаров золото сыграло, пожалуй, самую важную и, безусловно, самую романтическую роль в мировой истории. «Золотая лихорадка» влекла людей в самые отдаленные уголки земного шара. Она была движущей силой в заселении и колонизации новых стран, в многочисленных войнах и во многих других напряженных видах деятельности человечества.

Около двух третей годового мирового производства золота приходится на Британскую империю — из Южной и Западной Африки, Австралазии, Канады и Индии. Одна колония, Трансвааль, производит около 40 процентов мирового объема. Британский капитал, который, по-видимому, имеет особую склонность к инвестициям в золотые рудники, контролирует не только большую часть продукции колоний, но и важные рудники в Сибири, Мексике, Южной Америке и Соединенных Штатах.

Россия, Мексика и Япония имеют небольшое производство золота. Главными месторождениями России являются месторождения Сибири, которые имели важную добычу и имеют очевидные большие возможности для роста. Другие зарубежные районы многочисленны и широко разбросаны, но, за исключением Колумбии и Кореи, ни один из них не дает 1 процента мирового золота.

Французские интересы контролируют около десятой части производства Трансвааля и небольшие поставки в Мексике и Южной Америке — всего около 6 процентов мирового производства. Германия и Австрия контролируют менее 1 процента общего производства золота. Германские интересы ранее имели обширные владения в Южной Африке и Австралии, но во время войны этот контроль был ликвидирован.

Соединенные Штаты, вторая по величине золотодобывающая страна, поставляют около 20 процентов мирового объема. Коммерчески они контролируют производство еще 5 процентов в зарубежных странах, главным образом в Канаде, Мексике, Южной Америке и Корее. Около четверти производства Соединенных Штатов приходится на Калифорнию. Другие производящие штаты в порядке важности — Колорадо, Аляска, Южная Дакота, Невада, Аризона, Монтана и Юта. Эти восемь штатов поставляют 95 процентов продукции страны, а большая часть остального получается из других западных штатов.

Международные перемещения золота зависят главным образом от его использования в расчетах по торговым балансам и не регулируются соображениями, которые контролируют обычные минеральные товары. Импорт и экспорт варьируются в зависимости от изменения балансов внешней торговли. Большие количества золота обычно идут в Лондон, потому что Великобритания требует, чтобы все золото, добытое в колониях, отправлялось в Англию; но поскольку у Англии обычно неблагоприятный торговый баланс, большая часть этого золота реэкспортируется. Соединенные Штаты до нескольких лет назад также были страной-должником, и золота экспортировалось больше, чем импортировалось. Однако во время войны эта страна стала величайшей из стран-кредиторов, и импорт золота, главным образом из Европы, в несколько раз превышал экспорт.

Общее мировое производство золота до 1920 года составило более 19 миллиардов долларов, из которых около 10 миллиардов ушло в искусство или было спрятано и потеряно, оставив 9 миллиардов в денежном резерве.

На момент написания этой статьи правительство Соединенных Штатов удерживает необычно большую долю мирового золотого резерва, около 28 процентов, или 2 миллиарда долларов, — сумму, равную двум третям совокупного производства Соединенных Штатов на сегодняшний день. Другие крупные запасы золота удерживаются, в порядке убывания, Великобританией, Францией и Россией, причем эти три страны вместе с Соединенными Штатами удерживают более половины общего мирового золотого резерва. Германия имеет около 1,5 процента общего резерва и, с ее огромным долгом и отсутствием источников новой добычи, конечно, находится в особенно невыгодном положении.

Общее количество золота, которое сейчас (1920 г.) учитывается правительствами как деньги, составляет не более 10 процентов от стоимости банкнот и валюты, выпущенных под это золото. До войны оно составляло 60 процентов. В Соединенных Штатах довоенный процент составлял 99,5 процента. После войны он составил 45 процентов. Отношение золота к валюте сейчас настолько мало, что золотой стандарт едва ли является физическим фактом, а скорее должен рассматриваться как исповедание веры. Несмотря на недавнее падение добычи золота, ежегодно потенциально доступен прирост примерно в 350 миллионов долларов, который может быть добавлен к золотым резервам. Является ли этот прирост, или больший прирост, который может прийти от новых открытий, достаточным для поддержания разумной пропорции между золотыми запасами и необходимым нормальным увеличением бумажной валюты, было и, несомненно, будет продолжать оставаться предметом энергичных дискуссий и спекуляций.

Во время и сразу после войны мировое производство золота демонстрировало довольно тревожное прогрессирующее снижение. Около 1915 года группа трех величайших производителей — Южная Африка, Соединенные Штаты и Австралия — достигла апогея своего производства, а затем объем выпуска упал. Одновременно произошло заметное снижение производства во многих менее важных районах. Это общее снижение было в значительной степени связано с тем, что во время войны цена на золото была фиксированной, а его использование ограничивалось денежными целями. Цена на золото, которое само по себе является стандартом стоимости, не могла вырасти, чтобы компенсировать растущие расходы на добычу и поддержать прибыль, как это было в случае с железом, медью и другими металлами, — в результате чего норма прибыли в золотодобыче стала настолько малой, что существенно повлияла на разведку и производство. Другой важной причиной снижения производства стало фактическое истощение некоторых рудников и снижение содержания руды, доступной во многих других. Новые открытия не восполнили эти дефициты. В Соединенных Штатах, например, физические условия того или иного рода были ответственны за снижение производства на Аляске, в Криппл-Крик и Калифорнии. Второстепенные причины включали конфликты в Калифорнии между сельскохозяйственными и горнодобывающими интересами по поводу прав на воду, а также череду засушливых сезонов, которые не давали достаточно воды для работы россыпей; а на Аляске — трудности, связанные с судебными тяжбами по поводу процесса масляной флотации при извлечении золота из его руд. В результате всех этих условий многие мелкие рудники были закрыты, другие продолжали работу только за счет сокращения разведки и добычи исключительно самых богатых и доступных рудных тел, и наблюдалось общее разочарование и отсутствие стимулов заниматься золотодобычей.

Ситуация с золотом стала предметом большой озабоченности различных правительств, поскольку национальная финансовая стабильность и доверие общественности к национальному кредиту в значительной степени основаны на приобретении адекватного золотого резерва. Как в Англии, так и в Соединенных Штатах были назначены комитеты экспертов для проведения исчерпывающих расследований и представления рекомендаций по мерам стимулирования производства. Отчет объединенного комитета Бюро горного дела и Геологической службы Соединенных Штатов дает всесторонний обзор условий в золотодобывающей промышленности. [34]

Во время войны со стороны золотодобытчиков как в Соединенных Штатах, так и в Южной Африке было энергичное требование бонуса на золото. Эти требования получили серьезное рассмотрение со стороны правительств, но были отклонены на общем основании сомнительной адекватности такой меры для решения ситуации и опасности нарушения золотого стандарта стоимости. В Соединенных Штатах, например, запрашивался бонус в размере 10 долларов за унцию. Не казалось вероятным, что это могло увеличить годовое производство в Соединенных Штатах более чем на 10 процентов перед лицом физических условий, с которыми сталкиваются в золотодобыче. Бонус пришлось бы выплачивать на все добытое золото, что сделало бы прирост производства очень дорогим; обеспечение дополнительного производства в десять миллионов долларов обошлось бы в районе сорока миллионов. Десять миллионов — это только одна треть 1 процента золотого резерва, уже удерживаемого этой страной, и, очевидно, потребовалось бы много времени, чтобы этот небольшой прирост годового производства проявился в размере золотых резервов.

После войны золото в Англии значительно подорожало из-за действий британского правительства по установлению «свободного» рынка — то есть отказа от ограничения, согласно которому золото, продаваемое в Лондоне, должно было предлагаться правительству или Банку Англии по фиксированной установленной законом цене для денежных целей. При фунте стерлингов с значительным дисконтом за пределами Англии другие страны могли позволить себе предлагать цену в британской валюте, значительно превышающую цену британского монетного двора. Результатом является то, что южноафриканский золотодобытчик получает премию из-за обесценивания стерлингового курса, в то время как американский добытчик все еще получает обычную цену монетного двора. Поэтому агитация за бонус продолжается в Соединенных Штатах. Однако с отменой военных ограничений золоту было разрешено поступать в искусство, спрос со стороны которого уже равен одной трети мирового производства золота, быстро растет и временно является острым из-за накопления потребностей, возникших в результате военных ограничений. Эта ситуация имеет общую тенденцию к улучшению положения золотодобытчика, хотя перспективы все еще далеки от радужных.

Интересен тот факт, что Индия поглощает добрую половину свободного золота. Индию в отношении ее спроса на драгоценные металлы и камни описывали как «бездну, из которой нет возврата». Это важная сопутствующая причина нехватки золота в остальном мире.

Заглядывая в будущее, кажется, что усиление разведки, которое является результатом нынешней премии на золото, вероятно, принесет новые запасы для увеличения производства. Из-за отсутствия важных открытий в последние годы в некоторых кругах существует пессимизм относительно возможностей большого увеличения производства; но, учитывая историю золотых открытий и количество земель, которые еще предстоит исследовать как по площади, так и по глубине, этот пессимизм не кажется полностью оправданным с геологической точки зрения. Кривые, представляющие мировое производство золота в прошлые годы, показывают периоды увеличения годового производства по мере открытия новых месторождений, за которыми следуют периоды снижения производства, когда не появляются новые рудные тела, чтобы заменить истощающиеся запасы. Вполне возможно, что в последние годы золотодобывающая промышленность находилась лишь в одном из этих временных застойных периодов. Существует много регионов, как вблизи отработанных жил, так и в неосвоенных и плохо изученных странах, где золото все еще может быть обнаружено; возможно, существуют гораздо большие ресурсы этого металла, все еще скрытые, чем все те, которые человек до сих пор раскрыл. Одно новое месторождение или район может иметь большое значение для мирового производства, как показывает опыт прошлого. Регионы, которые особенно привлекательны для разведки и открытия новых месторождений, находятся в Сибири и Южной Америке, которые, по мнению многих инженеров, могут в конечном итоге соперничать с Южной Африкой. Мексика с установлением стабильного правительства также должна иметь значительно увеличенное производство.

Геологические особенности

Основным минералом золота является самородное или металлическое золото. Оно встречается в природе в виде мелких чешуек, кристаллов и неправильных масс, а также в виде микроскопических частиц, механически смешанных с пиритом и другими сульфидами. Химически золото очень инертно и соединяется лишь с немногими другими элементами. Небольшая часть мировых поставок получается из золото-серебряных теллуридов — калаверита, сильванита, креннерита и петцита.

Золотые месторождения делятся на два общих класса — россыпи и жилы или рудные тела.

Россыпи, которые в целом являются более легко обнаруживаемыми и более легко разрабатываемыми месторождениями, в прошлом были главным источником мировых поставок золота. По оценкам, за первые двадцать семь лет современной эры золотодобычи, начавшейся с открытия золота в Калифорнии в 1848 году, 87 процентов мирового производства было получено из россыпей. В настоящее время россыпи недавнего геологического возраста поставляют от одной десятой до одной пятой золота, а древние или ископаемые россыпи в Трансваале поставляют еще две пятых. В Соединенных Штатах около четверти производства золота приходится на россыпи, главным образом из Калифорнии и Аляски.

Россыпи — это детритовые или обломочные осадки, содержащие руду в виде механических фрагментов, которые получены в результате эрозии и транспортировки жил или рудных тел твердых пород, иногда называемых «материнской жилой». В процессе транспортировки и отложения происходит более или менее выраженная сортировка из-за различной плотности минеральных фрагментов, что приводит к сегрегации или концентрации рудных минералов в определенных слоях или каналах. Золото из-за своего веса стремится опуститься к коренной породе или в промытые или вырытые части русловых каналов. В редких случаях оно переносится в некотором количестве в море и концентрируется в пляжных песках. Эти процессы не отличаются от механической концентрации руд путем дробления и водной сортировки. Однако редко процессы в природе заходят достаточно далеко, чтобы произвести руду, которую можно использовать напрямую без некоторой дальнейшей механической сортировки. Рудные минералы, концентрирующиеся в россыпях, — это те, которые сопротивляются истиранию и химическому растворению в процессе выветривания и транспортировки и имеют плотность, достаточно высокую для того, чтобы они частично сортировались и концентрировались из сопутствующего кварца и других минералов. Чтобы оправдать их извлечение, они также должны иметь такую высокую внутреннюю стоимость, чтобы было выгодно добывать небольшие количества. Наиболее важными из таких минералов являются золото, олово, платина и драгоценные камни. Минералы железа, меди, свинца и цинка часто несколько концентрируются в виде россыпей, но их внутренняя стоимость недостаточно высока, чтобы оправдать попытку извлечения их в больших количествах, необходимых для того, чтобы сделать их коммерчески доступными.

Россыпи образуются сейчас и формировались на всех этапах истории Земли. Ранние россыпи могут быть переработаны и дополнительно сконцентрированы при возобновлении соответствующих эрозионных и транспортных условий. Старые россыпи могут быть погребены под более молодыми породами, цементированы и в той или иной степени перекристаллизованы. «Ископаемые» россыпи такого рода лучше всего представлены месторождениями в Блэк-Хилс, Южная Дакота, и, вероятно, южноафриканскими золотыми месторождениями.

В месторождениях Витватерсранд в Южной Африке золото сконцентрировано в нижних частях крупных пластов конгломератов и кварцевых песков большой площади. Галька конгломерата — это в основном кварц и кварцит. Золото, в частицах, едва видимых глазу, находится в песчаной матрице и ассоциировано с хлоритоидом, серицитом, кальцитом, графитом и другими минералами. Происхождение золотых месторождений этого района не является полностью согласованным, но доказательства в целом, по-видимому, свидетельствуют в пользу их россыпного происхождения. Некоторые исследователи этих руд считают, что они были введены в конгломерат и песок более поздними растворами, возможно, горячими растворами, связанными с некоторыми диабазовыми интрузиями, которые прорезают пласты.

В жильных или рудных месторождениях твердых пород золото является в основном металлическим золотом, а в меньшей степени — в форме теллуридов золота. Оно обычно тесно ассоциировано с железным колчеданом в матрице или жильной породе из кварца. Редко золотое месторождение свободно от важных ценностей в других минералах. Около 84 процентов золота, добываемого в жильных или рудных месторождениях Соединенных Штатов, ассоциировано с серебряными минералами, при этом совокупная стоимость составляет в среднем около 6 долларов за тонну; около 13 процентов поступает из медных руд, которые имеют средний выход золота и серебра 50 центов за тонну; и 3 процента поступает из цинковых и свинцовых руд со средним выходом золота и серебра от 1 до 6 долларов за тонну. Геологическое залегание золота в медных, свинцовых и цинковых рудах уже упоминалось в обсуждениях этих руд.

Здесь будет сделана ссылка только на жильные месторождения, в которых золото вместе с серебром составляет основные ценности. Из-за их обычной жильной породы из кварца их часто называют «сухими» или «кремнистыми» рудами. Их основное залегание — в четких трещинных жилах в изверженных породах с более или менее выраженным замещением вмещающей породы. Изверженные породы обычно являются кислыми интрузиями гранитного или порфирового типа, реже — интрузиями габбро и диабаза и поверхностными лавами риолита и базальта. В нескольких случаях руды являются контактово-метаморфическими месторождениями типа, описанного в разделе медных руд. В еще более редких случаях они находятся в пегматитах. Золото обычно ассоциировано с минералами и изменениями вмещающих пород, указывающими на отложение горячими растворами, которые, как предполагается, поступили из изверженных пород.

Из-за устойчивой природы как рудных минералов, так и жильной породы, выветривание и вторичная концентрация оказали мало влияния на обогащение золотых месторождений. Насколько был какой-либо заметный эффект на содержание золота в рудах, он был обусловлен выщелачиванием других компонентов, главным образом пирита и других сульфидов, оставляя золото присутствующим в несколько больших пропорциях. Локально имеются свидетельства растворения золота в зонах выветривания и его отложения в нижележащих сульфидных зонах. Считается, что растворение осуществляется хлоридными растворами и благоприятствуется присутствием марганца, который задерживает осаждение. Осаждающим агентом внизу может быть сульфат железа, различные сульфиды, самородные металлы или органическое вещество.

Из жильных или рудных золотых руд в Соединенных Штатах некоторые из наиболее продуктивных и известных имеют следующие геологические особенности:

Калифорнийский золотой пояс простирается с севера на юг вдоль западного склона гор Сьерра-Невада. Руда находится в серии параллельных и перекрывающихся жил, простирающихся по направлению хребта, ассоциированных с гранодиоритовыми интрузиями в сланцах. Выраженной вторичной концентрации нет. Эти месторождения являются источником большинства великих россыпных месторождений Калифорнии, отсюда название «Материнская жила» (Mother Lode), примененное к части из них. Основные рудные месторождения несколько удалены от основной массы интрузива, который образует гребень хребта Сьерра-Невада, и более тесно связаны с меньшими аналогичными интрузивными массами дальше вниз по склону. Жильная порода — в основном кварц.

В Джуно, Аляска, великие дайки альбит-диорита прорывают зеленокаменные породы и сланцы, и низкосортные золотые руды встречаются в раздробленных частях диорита. Эти руды добывались в больших масштабах на руднике Тредвелл.

Еще одно знаменитое низкосортное месторождение — рудник Хоумстейк в Блэк-Хилс, Южная Дакота, где докембрийские сланцы осадочного происхождения пропитаны золотом, ассоциированным с кварцем, доломитом, кальцитом, пиритом и другими минералами. Происхождение, как предполагается, имеет некоторую связь с интрузиями в сланцы; но отношения руд к интрузиям, как по возрасту, так и по месту, представляют много загадочных вопросов, которые делают вывод о происхождении очень трудным.

В районе Криппл-Крик, Колорадо, вулканическая трубка диаметром две или три мили прорывает докембрийские граниты, гнейсы и сланцы. Вулканические породы состоят в основном из туфов и брекчий, прорезанных основными дайками. Рудные тела находятся в трещинах и зонах рассланцевания, главным образом в гранитных породах, но ассоциированы с этими дайками. Руда — в основном теллурид золота в жильной породе из кварца вместе с пиритом и разнообразием минералов, характерных для горячих водных растворов. Также вмещающие породы имеют характерные изменения от горячих вод. Имеется незначительное обогащение вблизи поверхности.

В Голдфилде, Невада, самородное золото встречается в поверхностных изверженных потоках дацитового типа, которые претерпели обширные гидротермальные изменения, характеризующиеся развитием алунита (сульфата калия-алюминия), кварца и пирита. Руда заполняет трещины в некоторой степени, но в основном является замещением вмещающей породы. Ассоциация с типичными минералами горячих вод и гидротермальные изменения вмещающей породы снова считаются указывающими на происхождение руд через восходящие горячие растворы из глубокого источника.

Одной из интересных особенностей этого залегания является обилие алунита. Сульфатные минералы обычно образуются окисляющими растворами. Поэтому обильное присутствие сульфатного минерала с минералами первичного глубокого источника привело к многочисленным дискуссиям о происхождении. Была разработана гипотеза, что эти минералы являются результатом взаимодействия глубоких сульфидсодержащих растворов с поверхностными окисляющими растворами. [35] Можно отметить, что в последние годы другие сульфатные минералы иногда рассматривались как первичные, включая гипс, ангидрит, барит и другие. Было высказано предположение, что если магматические эманации содержат свободный кислород и серу или диоксид серы, то следовало бы ожидать, что по мере их остывания будет образовываться триоксид серы, который при подходящей температуре приведет к сульфату. [36]

Другие месторождения, содержащие золото, обсуждаются в связи с серебром на следующих страницах.

СЕРЕБРЯНЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Серебро имеет два важных применения — в деньгах и в искусстве. Как деньги, оно используется в Соединенных Штатах и Европе для вспомогательной чеканки — серебряные монеты обычно циркулируют по стоимости, превышающей их внутреннюю стоимость, — но его величайшее денежное использование — в Индии и Китае, где оно было основой для расчетов по балансам внешней торговли. В Китае также оно является денежным стандартом страны. В искусстве серебро используется главным образом при изготовлении предметов роскоши, таких как ювелирные изделия и столовые приборы. На Востоке это использование тесно связано с его использованием в качестве денег, поскольку местные жители вкладывают свои сбережения как в серебряные украшения, так и в серебряные монеты. Существует некоторое потребление серебра некоторыми химическими отраслями, и все возрастающие количества используются в форме солей серебра фото- и киноиндустрией. Было подсчитано, что до 1914 года около двух третей нового добытого серебра шло в искусство и одна треть — в деньги. Однако во время войны все возрастающие количества использовались в чеканке монет, и менее одной пятой продукции использовалось в искусстве. Спрос на серебро для денежных целей, вероятно, будет продолжать забирать большую часть мирового производства в течение некоторого времени. В этой связи можно отметить, что Индия приняла золотой стандарт, но консервативные привычки населения, несомненно, будут продолжать требовать больших количеств серебра.

Около половины мирового производства серебра поступает из сухих или кремнистых серебряных руд, которые добываются исключительно ради этого металла и сопутствующего золота; и около половины продукции получается в качестве побочного продукта при добыче других металлов, главным образом меди и свинца. Среднее содержание этих руд в совокупных ценностях золота и серебра упоминалось на стр. 228. Хотя совокупное количество серебра, полученного в качестве побочного продукта других руд, велико, процент серебра в меди или свинце на любом руднике обычно очень мал. Следовательно, мировое производство серебра в значительной степени зависит от условий в медно- и свинцоводобывающей промышленности.

Из общего мирового объема производства серебра обычно около 75 процентов поступает из Северной Америки. Из этого объема Соединенные Штаты и Мексика производят по две пятых, а Канада — одну пятую, небольшие количества производятся в Центральной Америке. В последние годы политические потрясения в Мексике сократили производство этой страны до менее чем половины нормального показателя, и Соединенные Штаты заняли место, которое Мексика занимала в течение многих лет как ведущий производитель серебра. Поставки Соединенных Штатов и Мексики получаются из пояса Скалистых гор, а канадское производство поступает главным образом из района Кобальт, Онтарио. За пределами Северной Америки основными производящими районами являются Австралия, Южная Америка (Перу и в меньшей степени Боливия и Чили), Европа (главным образом из Испании, Германии и Австро-Венгрии, но с меньшими количествами из всех других стран) и Япония. Таким образом, хотя источники серебра есть во многих местах, основная масса мирового производства поступает из Северной Америки. В финансовом владении рудниками, включая владение в других странах, Соединенные Штаты контролируют более половины мирового серебра, Великобритания — около трети, а Германия — около десятой части (главным образом в Мексике).

Все серебро, добываемое в Соединенных Штатах, выплавляется и рафинируется отечественными предприятиями; кроме того, большая часть канадского, мексиканского, южно- и центральноамериканского серебра экспортируется в Соединенные Штаты в виде руды и чернового сплава для обработки в этой стране. Поэтому Соединенные Штаты являются великой страной-продавцом серебра в мире.

Великими странами-потребителями серебра являются Индия и Китай, и обычно около половины мирового производства уходит в эти две страны. Это основное движение серебра из Америки на Дальний Восток происходит через лондонский рынок, поскольку Англия была главной страной, торгующей на Востоке. Остальное мировое потребление серебра широко распределено между странами Европы, Южной Америки и Соединенными Штатами (которые потребляют около одной десятой общего объема). Для европейской торговли большая часть серебра также проходит через Лондон, который является великой клиринговой палатой и рынком, где устанавливаются цены.

В последние годы войны и сразу после нее спрос на серебро, вероятно, вдвое превышал его мировую добычу. Последовавший за этим рост цен был беспрецедентным. Серебро фактически стало стоить дороже в виде слитков, чем в качестве валюты, и в Европе возникли серьезные трудности из-за его изъятия из обращения для переплавки. За этим состоянием последовало столь же резкое падение цен по мере того, как предложение сравнялось со спросом.

В Соединенных Штатах, как и во многих других странах, во время войны возникло стремление накопить большие запасы золота в качестве кредитной базы для выпуска государственных займов, и экспорт золота был запрещен. Вследствие этого при расчетах по внешнеторговым балансам, особенно с восточными странами, приходилось использовать очень большие объемы серебряных слитков. Текущая добыча оказалась недостаточной, и возникла необходимость использовать запасы серебряных долларов в Казначействе США. С этой целью принятый в апреле 1918 года Закон Питтмана о серебре санкционировал переплавку и конвертацию в слитки 350 000 000 долларов из казначейских запасов, а также изъятие соответствующего количества серебряных сертификатов и выпуск банкнот Федеральной резервной системы. Таким образом, старые запасы серебра, манильские доллары и т. д. были призваны на службу — хотя дело и не дошло до стадии, как в Германии, где возникла необходимость переплавлять серебряную посуду и украшения. Серебро, использованное для обмена и экспорта, должно было быть восполнено путем закупки слитков у американских производителей по цене 1 доллар за унцию и чеканки из них новых долларов. Таким образом, для серебряных слитков была установлена минимальная цена в 1 доллар за унцию.

Непосредственным результатом стало повышение цены на серебро на рудниках; однако по мере дальнейшего роста спроса на серебро цена на открытом рынке значительно превысила этот уровень, достигнув максимума в 1920 году, когда цена на серебро поднялась до 1,39 доллара за унцию. Естественно, что в тот период правительству по фиксированной цене в 1 доллар согласно Закону Питтмана предлагалось лишь незначительное количество серебра. С недавним падением общего рынка серебра до цены ниже 1 доллара предложения правительству по Закону Питтмана возобновились.

Та часть добычи серебра, которая является побочным продуктом производства меди, после войны была невелика из-за стагнации в медной промышленности. С другой стороны, добыча из свинцовых руд не пострадала из-за отсутствия спроса на свинец. С восстановлением порядка в Мексике можно ожидать предпосылок для крупной добычи серебра в этой стране. Вероятно, также следует ожидать увеличения добычи на новых рудниках в Бирме и Боливии. В целом, исходя из нынешних известных ресурсов, нельзя предполагать значительного роста мирового производства. Для каких-либо существенных изменений потребуются новые открытия.

Из общего объема добычи серебра в Соединенных Штатах около двух третей приходится на штаты Монтана, Юта, Айдахо и Невада. Другими значительными производителями являются Колорадо, Аризона, Калифорния, Аляска и Нью-Мексико. Все остальные штаты вместе производят менее 5 процентов от общего объема. Наиболее важными отдельными районами являются район Бьютт в Монтане, район Кер-д’Ален в Айдахо и район Тонопа в Неваде, обеспечивающие соответственно около одной пятой, одной восьмой и одной десятой общего объема добычи серебра в стране.

Геологические особенности

Самым важным минералом серебра является сульфид — аргентит, или «серебряный блеск». Другими минералами, дающими небольшую долю от общего объема добываемого серебра, являются сульфиды серебра и сурьмы: пираргирит, или «темно-красная серебряная руда», стефанит, или «черная серебряная руда», и полибазит; сульфиды серебра и мышьяка: прустит, или «светло-красная серебряная руда», и пиргирит; а также антимонид серебра — дискразит. В зоне окисления наиболее распространенными минералами являются кераргирит (хлорид серебра) и самородное, или «роговое», серебро. Помимо этих определенных минеральных форм, серебро присутствует во многих рудах в неустановленной форме в составе других сульфидов, особенно в галените, сфалерите и пирите. Серебро отличается от золота тем, что оно химически активно и образует множество устойчивых соединений, из которых были упомянуты лишь наиболее важные.

Уже упоминался тот факт, что половина мирового серебра получается как побочный продукт при добыче других металлов. В Соединенных Штатах около трети добычи приходится на сухие или кремнистые руды, более трети — на свинцовые и цинковые руды, и от четверти до трети — на медные руды. Доля в 1 процент от общего объема получается как побочный продукт при добыче золотых россыпей, а все остальное добывается из жильных или коренных месторождений.

Общие геологические особенности серебросодержащих медных и свинцовых руд, а также сухих или кремнистых золото-серебряных руд были описаны на предыдущих страницах. Район Филипсберг упоминался в связи с марганцевыми рудами, а боливийские оловянно-серебряные руды будут описаны в связи с оловом. Здесь мы рассмотрим лишь несколько наиболее известных районов, которые были преимущественно производителями серебра.

Район Кобальт в северном Онтарио является самым продуктивным серебряным районом в Северной Америке. Руды встречаются в многочисленных коротких узких жилах, главным образом в докембрийских осадочных породах вблизи мощного силла кварцевого диабаза. Местами они проникают в силл. Самородное серебро и различные сульфиды, арсениды и антимониды серебра ассоциируют с минералами кобальта, никеля, висмута, свинца и цинка в жильной породе из кальцита и некоторого количества кварца. Руда очень высокого качества. Считается, что рудные минералы были отложены горячими растворами, исходящими из глубинных магматических источников после внедрения диабаза. Современная зона окисления очень неглубокая, но, возможно, она была глубже до того, как была удалена в результате оледенения; она характеризуется наличием самородного серебра и арсенатов никеля и кобальта в виде зеленого «никелевого цвета» и розового «кобальтового цвета». Серебряные минералы по происхождению отчетливо моложе кобальта и никеля в неокисленной зоне, что подтверждается взаимоотношениями минеральных индивидов при рассмотрении под микроскопом. Этот факт, наряду с обилием самородного серебра в зоне окисления, навел на мысль о нисходящей концентрации серебра поверхностными водами; однако недавние исследования указали на вероятность того, что по крайней мере часть серебра была отложена более поздними восходящими растворами магматического происхождения.

В районе Тинтик в центральной части штата Юта палеозойские известняки были прорваны монцонитом (кислой гранитной или порфировой изверженной породой) и покрыты поверхностными излияниями, которые по большей части были удалены последующей эрозией. Осадочные породы были сильно смяты в складки и разбиты разломами, а рудные тела встречаются в виде жильных трещин, которые местами расширяются в трубы или столбы в зонах дробления, сопровождаясь значительным замещением известняка. Наблюдается грубая зональная расстановка рудных минералов вокруг интрузива: золото и медные минералы (главным образом энаргит и халькопирит) более заметны вблизи интрузива, а серебросодержащий галенит и цинковая обманка более богаты на больших расстояниях. Серебро составляет основную ценность. Жильная порода в основном представлена мелкозернистым кварцем или яшмоидом и баритом. Уровень грунтовых вод находится на необычно большой глубине (2400 футов), и имеется соответствующая глубокая зона окисления, которая характеризуется минералами окислов свинца и цинка, почти так же, как в Ледвилле (стр. 219).

Комсток-Лоуд в Вирджиния-Сити, штат Невада, на восточном склоне Сьерра-Невады, был одним из самых знаменитых бонановых месторождений золота и серебра в мире. Хотя более богатая руда уже полностью добыта, материал с более низким содержанием все еще добывается, и за жилой продолжают следить в надежде когда-нибудь наткнуться на еще одно сказочно богатое рудное тело. Жила занимает трещину разлома, параллельную простиранию хребта и падающую под углом около 40 градусов на восток, которую можно проследить примерно на две с половиной мили вдоль простирания, при этом изверженные породы образуют как висячий, так и лежачий бока. В районе нет осадочных пород. Высокосортная часть жилы имеет мощность в несколько сотен футов со множеством нерегулярных ответвлений; считается, что большая мощность по крайней мере частично обусловлена огромным давлением, оказываемым растущими кристаллами кварца. Вмещающие породы претерпели «пропилитическое» изменение с развитием хлорита, эпидота и, вероятно, серицита, почти так же, как в Бьютте. Руда содержит богатые сульфидные минералы серебра и самородное золото в жильной породе, состоящей почти полностью из кварца. Руда, несомненно, была образована горячими растворами, но точная природа этих растворов, магматические они или метеорные, не доказана. Рано возникла гипотеза, что руды были отложены поверхностными водами, которые, как предполагается, выпадали на вершины Сьерра-Невады, опускались на большие глубины, где нагревались, что позволяло им захватывать металлические компоненты из диабаза, образующего один бок рудного тела, и подниматься под артезианским давлением вдоль плоскости разлома, где потеря тепла и давления приводила к отложению. Более поздние исследования подчеркнули сходство условий рудоотложения с условиями в других районах, где руды, как считается, произошли непосредственно из магматических источников, и это происхождение в настоящее время обычно предпочтительно для Комсток-Лоуд. Однако более ранняя теория не была опровергнута.

Район Тонопа, штат Невада, очень похож на район Голдфилд (стр. 230). Серебро и золото встречаются в жилах и зонах замещения в серии третичных вулканических излияний и туфов, которые были сложно дислоцированы разломами. Серебро является доминирующим ценным компонентом. Формирование трещин и разломов, сопровождающих и вызванных внедрением и остыванием лав, было впервые четко показано в этом районе. Свидетельствами происхождения в результате работы горячих растворов, вероятно, магматических, являются тесная связь руд в пространстве и во времени с изверженными породами — рудоотложение в большинстве излияний происходило до того, как были отложены следующие перекрывающие излияния, — присутствие фтора, характер изменений вмещающих пород, тот факт, что горячие и холодные источники встречаются под землей в непосредственной близости друг от друга (указывая на необычные источники для горячих источников), контраст в составе между рудами и вмещающей породой, а также общая связь этих руд с большим количеством подобных проявлений в третичных лавах в той же общей области.

В условиях выветривания сульфидные минералы серебра в целом окисляются с образованием самородного серебра и кераргирита, которые относительно нерастворимы и по большей части остаются в зоне окисления. Серебро менее растворимо, чем медь и цинк, но более растворимо, чем золото; и в некоторой степени оно выносится в растворе, особенно там, где окисление пирита образует сульфат железа. Ниже оно может быть переотложено в виде самородного серебра, аргентита и сульфосолей под воздействием органических веществ или различных сульфидов. Вторично обогащенные руды в нескольких районах, например, в Филипсберге, штат Монтана, являются наиболее ценными частями месторождений. В других случаях сульфидное обогащение, по-видимому, не внесло большого вклада в ценность. Зоны окисленных руд, вторичных сульфидных руд и первичных руд в большинстве серебряных месторождений гораздо менее регулярны и гораздо менее четко выражены, чем в случае медных руд.

ПЛАТИНОВЫЕ РУДЫ

Экономические особенности

Основные области применения платины: в качестве катализатора в контактном процессе производства серной кислоты и при получении азотной кислоты из аммиака; для химической лабораторной посуды, которая должна быть устойчива к воздействию тепла и кислот; для электрических контактов в некоторых телефонных, телеграфных и электрических контрольных приборах, а также в двигателях внутреннего сгорания; в зубоврачебном деле; и в ювелирном производстве. По оценкам, в нормальное время до войны в Соединенных Штатах ювелирная и зубоврачебная промышленность потребляли 75 процентов потребляемых платиновых металлов, электротехническая промышленность — 20 процентов, а химическая промышленность — 5 процентов. Во время войны, с чрезвычайным расширением заводов по производству серной и азотной кислот, эти пропорции изменились на обратные, и химическая и электротехническая промышленность потребляли около двух третей платины. Были разработаны заменители, особенно для электрических нужд, и спрос с этой стороны, вероятно, будет снижаться.

Около 90 процентов ежегодно добываемой в мире сырой платины поступает с Уральских гор в России. Следующими по значимости являются месторождения Колумбии. Небольшие количества добываются в Новом Южном Уэльсе, Тасмании, Новой Зеландии, на Борнео, в Британской Колумбии, Соединенных Штатах, Индии и Испании; а также как побочный продукт при электролитическом рафинировании никелевых руд в Садбери, Канада. Распространение этого метода рафинирования на все руды Садбери создало бы важный источник поставок платины. Добыча в Колумбии быстро растет с 1911 года. Тем временем российская добыча сократилась; и, судя по лучшей имеющейся информации, маловероятно, что Россия сможет поддерживать добычу еще много лет. Оценки срока службы российских месторождений составляют от 12 до 20 лет при довоенном уровне добычи.

Ситуация с платиной коммерчески контролируется закупочными и горнодобывающими агентствами — французы до войны практически доминировали в российской промышленности, в то время как американские интересы контролировали добычу в Колумбии. На ситуацию также влияют четыре крупных аффинажных завода в Англии, Германии, Соединенных Штатах и Франции.

До войны Соединенные Штаты производили менее 1 процента потребляемой ими ежегодно новой платины. Добыча ведется главным образом в Калифорнии, с меньшими количествами в Орегоне, на Аляске и в Неваде. Многочисленные усилия, которые предпринимались для развития адекватных внутренних поставок этого металла, не указывают на то, что Соединенные Штаты когда-либо могут надеяться стать независимыми от иностранных источников в своих будущих поставках платины.

Мало оснований сомневаться в том, что месторождение в Колумбии, коммерчески контролируемое Соединенными Штатами, имеет большие перспективы на будущее. Добыча в значительной степени велась ручным трудом местных жителей, и с установкой драг она, вероятно, может быть значительно увеличена.

Во время войны потребность в платине для военных производств была настолько острой, а добыча настолько сократилась, что во всех союзных странах были введены ограничения на ее использование в ювелирных изделиях. Правительство Соединенных Штатов обеспечило количество платины, которого хватило бы на несколько лет использования, если бы война продолжалась. С прекращением военных действий ограничения на использование платины были сняты, и накопленный металл время от времени выпускался правительством в небольших количествах; но спрос на платину в искусстве был настолько велик, что цены временами стремились к еще более высоким уровням, чем во время войны. В последнее время предложение снова приближается к спросу.

Геологические особенности

Платина, как и золото, встречается главным образом в виде самородного металла. Обычно она находится в сплаве с железом и другими металлами платиновой группы, особенно с иридием, родием и палладием. Большая часть платины, используемой в ювелирных изделиях и для электрических целей, содержит иридий, который служит для ее упрочнения. Сплавы палладия с золотом являются заменителем платины, главным образом в зубоврачебном деле.

Первоначальным домом платины являются основные изверженные породы, такие как перидотиты, пироксениты и дуниты, где она была найдена в виде мелких рассеянных кристаллов, сросшихся с оливином, пироксеном и хромитом. Платина очень плотная и обладает высокой устойчивостью к окислению и растворению. Поэтому при разрушении и вымывании пород она концентрируется в виде мелких зерен и чешуек в речных и пляжных россыпях. Более 99 процентов мировой добычи платины было получено из россыпей.

Месторождения Уральских гор в России представляют собой золото- и платиноносные россыпи в реках, дренирующих области дунитовых пород, содержащих мельчайшие количества самородной платины. Месторождения Колумбии и Австралазии являются россыпями аналогичного характера. В Соединенных Штатах небольшие количества платины извлекаются из золотоносных гравиев Калифорнии и Орегона, где реки берут начало в областях серпентинитов и перидотитов.

Арсенид платины, называемый сперрилитом, иногда встречается в ассоциации с сульфидными минералами в основных изверженных породах. В Садбери, Онтарио, этот минерал вместе с арсенидом палладия встречается в никелевых рудах, особенно в зоне выветривания, где он концентрируется за счет удаления более растворимых материалов. Он также был найден на медных рудниках Рэмблер, штат Вайоминг. В районе Йеллоу-Пайн на юге Невады металлические золото-платино-палладиевые рудные столбы встречаются в ассоциации с медными и свинцовыми рудами в мелкозернистой кварцевой массе, которая замещает пласты известняка вблизи гранитного дайки. В районе не известно никаких основных интрузивов. Месторождение необычно тем, что оно имеет сравнительно высокое содержание платины (почти унция на тонну) и, вероятно, генетически связано с кислыми интрузивами. Из всех этих месторождений добываются лишь небольшие количества платины.

СНОСКИ:

[34] Отчет объединенного комитета, назначенного Бюро горного дела и Геологической службой Соединенных Штатов министром внутренних дел для изучения ситуации с золотом: Bull. 144, U. S. Bureau of Mines, 1919. См. также Отчет Специального комитета по золоту министру финансов, 11 февраля 1919 г.

[35] Рэнсом, Ф. Л., Геология и рудные месторождения Голдфилда, Невада: Prof. Paper 66, U.S. Geol. Survey, 1909, стр. 193.

[36] Батлер, Б. С., Лафлин, Г. Ф., Хейкс, В. К. и другие, Рудные месторождения Юты: Prof. Paper 111, U.S. Geol. Survey, 1920, стр. 195.

ГЛАВА XII

РАЗЛИЧНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МИНЕРАЛЫ

РУДЫ АЛЮМИНИЯ

Экономические особенности

Боксит (гидратированный оксид алюминия) является основной рудой алюминия. Более трех четвертей мировой добычи бокситов и 65 процентов добычи в Соединенных Штатах используется для производства алюминия. В среднем для получения одной тонны металлического алюминия требуется шесть тонн боксита. Другими важными областями применения боксита являются производство искусственных абразивов в электрической печи, а также приготовление квасцов, сульфата алюминия и других химикатов, которые используются для очистки воды, дубления и крашения. Относительно небольшие, но все более важные количества используются при изготовлении бокситового кирпича или высокоглиноземистых огнеупоров для футеровки печей.

Алюминий используется главным образом в литье, а также в тянутых и прессованных изделиях для целей, где требуются легкость, ковкость и неизменность под воздействием обычных химических реагентов. Так, он используется в деталях двигателей самолетов и автомобилей, в бытовой утвари, а в последнее время — в каркасах самолетов. Алюминиевая проволока использовалась в качестве заменителя медной проволоки в качестве электрического проводника. Алюминий используется в металлургии для удаления кислорода из железа и стали, а также при производстве сплавов. Порошкообразный алюминий используется для получения высоких температур в термитном процессе и является компонентом взрывчатого вещества аммонала и алюминиевых красок.

Месторождения бокситов обычно содержат в качестве примесей кремнезем (в форме каолина или водного силиката алюминия), оксид железа и титановые минералы в различных пропорциях. Бокситы коммерческого качества должны содержать не менее 50 процентов глинозема, а для производства алюминия должны иметь низкое содержание кремнезема, хотя содержание железа может быть довольно высоким. Для алюминиевых химикатов предпочтительны материалы с низким содержанием железа и титана; а для огнеупоров, которые должны выдерживать высокие температуры, по-видимому, необходимо низкое содержание железа. Абразивная промышленность в целом использует бокситы с низким содержанием кремнезема и высоким содержанием железа.

Единственными крупными производителями бокситов являются Соединенные Штаты и Франция, которые в нормальное время до войны поставляли более 95 процентов мирового общего объема. Небольшие количества производятся в Ирландии, Италии, Индии и Британской Гвиане. Во время войны в Австро-Венгрии и, возможно, в Германии добывалось большое количество низкосортных бокситов; но из-за больших запасов высокосортного материала в других частях мира сомнительно, будут ли эти месторождения использоваться в будущем. Бокситы хорошего качества были обнаружены в Африке, Австралии и многих местах Индии. С геологической точки зрения практически несомненно, что в некоторых из этих регионов имеются очень большие количества, доступные для будущего.

Международные перемещения и потребление бокситов в значительной степени определяются производством алюминия и, в меньшей степени, производством абразивов и химикатов. Основными иностранными производителями алюминия являются Франция, Швейцария (заводы частично принадлежат Германии), Норвегия (заводы контролируются английским и французским капиталом), Англия, Канада, Италия, Германия и Австрия. Французские бокситы обычно удовлетворяли весь европейский спрос — за исключением того, что Италия получает часть своих потребностей внутри страны, а ирландские месторождения обеспечивают небольшую долю английского спроса.

Месторождения на юге Франции, контролируемые в значительной степени французским, но частично и британским капиталом, имеют большие запасы и, вероятно, будут продолжать покрывать основную часть европейских потребностей. Франция также имеет важные запасы бокситов во Французской Гвиане.

Соединенные Штаты производят около половины мирового алюминия и являются крупнейшим производителем искусственных абразивов и, вероятно, алюминиевых химикатов. Большинство из них производится из отечественных бокситов. До войны Соединенные Штаты импортировали около 10 процентов потребляемых бокситов, но этот импорт состоял в основном из высокосортных французских бокситов, которые некоторые производители химикатов предпочитали отечественному материалу. Небольшая добыча в Гвиане также импортируется в Соединенные Штаты. Бокситы экспортируются канадским производителям алюминия и абразивов. В период войны отечественные месторождения были полностью способны удовлетворить весь внутренний, а также канадский спрос на бокситы, хотя этот спрос увеличился в два с половиной раза по сравнению с предыдущим показателем. В то же время значительные количества готовых алюминиевых изделий экспортировались в Европу, тогда как ранее алюминий импортировался из нескольких европейских стран.

Добыча бокситов в Соединенных Штатах ведется главным образом в Арканзасе, с меньшими количествами в Теннесси, Алабаме и Джорджии. Запасы велики, но не неисчерпаемы. Большинство важных месторождений контролируется крупными потребителями бокситов, главным образом Aluminum Company of America и ее дочерними компаниями, хотя некоторые химические и абразивные компании владеют некоторыми месторождениями. Aluminum Company of America также контролирует огромные месторождения высокосортных бокситов в Голландской и Британской Гвиане, и продолжается дальнейшая разведка американскими интересами.

С возвращением к нормальным условиям после войны некоторые отечественные месторождения бокситов, вероятно, не могут разрабатываться с прибылью, что, скорее всего, потребует освоения тропических американских месторождений.

Геологические особенности

Алюминий является третьим по распространенности элементом в обычных породах и важным компонентом большинства породообразующих минералов; но в своем обычном залегании он настолько тесно связан в химических соединениях, что металл не может быть извлечен в коммерческом масштабе. В кристаллической форме оксид алюминия составляет некоторые из самых ценных драгоценных камней. Многие обычные глины и сланцы содержат от 25 до 35 процентов глинозема (Al2O3), и совершенствование процесса их использования сделало бы доступными практически неограниченные запасы алюминия. Основными минералами, из которых сегодня извлекается алюминий, являются водные оксиды алюминия, наиболее известными из которых являются боксит, гиббсит и диаспор — совокупность всех этих минералов коммерчески проходит под названием боксит.

До открытия бокситовых руд криолит, фторид натрия-алюминия, получаемый из пегматитов в Гренландии, был основным источником алюминия. Только за последние тридцать пять лет бокситы стали использоваться и алюминий стал важным материалом современной промышленности. Криолит сегодня используется для образования расплавленной ванны, в которой боксит электролитически восстанавливается до алюминия.

Месторождения бокситов в целом образуются в результате обычных катаморфических процессов поверхностного выветривания при воздействии на породы правильного типа и доведении их до крайности. При выветривании обычных пород основания выщелачиваются и уносятся, оставляя пористую массу глины (водные силикаты алюминия), кварца и оксида железа. При выветривании пород, богатых глиноземом и бедных железистыми минералами и кварцем, образуются месторождения остаточной глины или каолина, почти свободные от оксида железа и кварца. В обычных условиях выветривания каолин устойчив; но при благоприятных условиях, таких как те, что существуют в зонах выветривания тропического климата, он разрушается, кремнезем переходит в раствор и уносится, а водные оксиды алюминия остаются в виде бокситовых руд. Этот крайний тип выветривания иногда называют латеритным изменением (см. стр. 172-173). Примесями бокситовых руд являются небольшие количества железа и титана, присутствующие в исходных породах, вместе с каолином, который не был разрушен. Месторождения обычно образуют неглубокие плащи на значительных площадях с неровными нижними поверхностями, определяемыми действием поверхностных вод, которые работают наиболее эффективно там, где трещины или другие условия способствуют максимальной циркуляции и изменению. Известно также, что определенная степень пористости исходной породы способствует изменению. Часто очевиден полный переход от неизмененной породы через глину к высокосортному бокситу с прогрессирующим уменьшением оснований и кремнезема, концентрацией глинозема и оксида железа и увеличением влажности и порового пространства (см. рис. 13). Боксит землистый и обычно имеет конкреционную или пизолитовую структуру, подобную той, что наблюдается в остаточных железных рудах (стр. 172). Вблизи поверхности может наблюдаться увеличение содержания кремнезема — вероятно, из-за обращения обычных условий путем незначительного выщелачивания глинозема, тем самым концентрируя более плотные массы каолина, которые не были разложены.

Бокситовые месторождения Арканзаса, наиболее важные в Соединенных Штатах, являются поверхностными месторождениями, перекрывающими нефелиновый сиенит, изверженную породу с высоким отношением глинозема к содержанию железа. Наиболее ценные месторождения являются остаточными, и в некоторых частях сохранилась текстура исходной породы, хотя и с большим увеличением порового пространства; однако большая часть руды имеет типичную пизолитовую структуру. Вблизи поверхности пизолиты иногда разрыхляются в результате выветривания, образуя гравийную руду, а часть материала была перенесена на небольшое расстояние, образуя детритовые руды, переслаивающиеся с песками и гравием. Был показан полный переход от сиенита к бокситу.

Рис. 13. Диаграмма, показывающая переход от сиенита к бокситу в терминах объема. Столбцы представляют серию образцов из одного месторождения в Арканзасе. По Миду.

В Аппалачском регионе штатов Теннесси, Алабама и Джорджия боксит встречается в виде карманов в остаточных глинах над осадочными породами, главным образом над сланцами и доломитами. Его происхождение, вероятно, было аналогично описанному.

Бокситовые месторождения южной Франции встречаются в смятых в складки известняках и приписывались французскими авторами работе восходящих горячих вод, несущих сульфат алюминия. Они представляют некоторые необычные особенности, и доказательства их происхождения не являются окончательными.

В настоящее время бокситы, несомненно, образуются в тропическом климате, где условия благоприятны для глубокого и экстремального выветривания латеритного типа. Разрушение каолина, сопровождающееся удалением кремнезема, не характерно для умеренного климата, хотя многие глины в этих климатических условиях показывают некоторое содержание боксита. Возможно, что в то время, когда формировались бокситовые месторождения Арканзаса и других регионов с умеренным климатом, климат в этих местах был теплее, чем сегодня.

При изучении происхождения бокситов не следует упускать из виду, что они имеют много общего с глинами, некоторыми железными рудами и многими другими месторождениями, образованными в результате выветривания.

РУДЫ СУРЬМЫ

Экономические особенности

Сурьма используется главным образом для легирования с другими металлами. Более одной трети сурьмы, потребляемой в Соединенных Штатах, сплавляется с оловом и медью при производстве баббита или антифрикционного сплава. Другие важные сплавы включают типографский металл (свинец, сурьма и олово), который обладает свойством расширяться при затвердевании; «твердый свинец», свинцово-сурьмянистый сплав, используемый при изготовлении кислотоупорных клапанов; британский или белый металл (сурьма, олово, медь, цинк), используемый для дешевой бытовой посуды; а также некоторые латуни и бронзы, припои, алюминиевые сплавы, модельные металлы и материалы для пластин аккумуляторов и оболочек кабелей. Сурьма находит очень широкое применение в военное время при изготовлении пуль для шрапнели из сурьмянистого свинца. Оксиды сурьмы используются в белой эмалировке металлических поверхностей, в качестве красящих агентов при производстве стекла и в качестве пигментов для красок; красные сульфиды используются при вулканизации и окраске резины, в качестве пигментов для красок, в капсюлях и в безопасных спичках; другие соли находят широкое разнообразие второстепенных применений в химической промышленности и в медицине.

Сурьмяные руды сильно различаются по сортности, китайские руды содержат от 20 до 64 процентов металла. Присутствие мышьяка и меди в рудах нежелательно. Несколько наиболее важных сурьмяных районов обязаны своей экономически выгодной добычей этого металла присутствию извлекаемых ценностей в виде золота. Некоторые свинцово-серебряные руды содержат небольшие количества сурьмы, и «сурьмянистый свинец», содержащий от 12 до 18 процентов сурьмы, извлекается при их плавке.

Китай является, безусловно, самой важной страной по добыче сурьмы в мире и обычно поставляет более половины мирового общего объема. Китайская сурьма экспортируется частично в виде сурьмяного сырца (куски игольчатого сульфида сурьмы), а частично в виде сурьмяного регулюса, который представляет собой металл чистотой около 99 процентов. Франция была единственным другим важным источником сурьмы до войны (от 25 до 30 процентов мировой добычи), а Мексика и Венгрия производили небольшие количества. Большой спрос на сурьму, вызванный войной, помимо стимулирования добычи в этих странах, привел к появлению важных количеств сурьмяной руды из Алжира (под французским контролем), а также из Боливии и Австралии (под британским контролем), наряду с меньшими количествами из нескольких других стран. Из источников, развитых во время войны, ожидается, что только Алжир и, возможно, Австралия продолжат добычу в нормальных условиях.

До войны сурьма плавилась главным образом в Китае, Англии и Франции, и в меньшей степени в Германии. Британские и французские коммерческие и плавильные интересы в значительной степени доминировали в мировой ситуации, а Лондон был главным рынком сурьмы в мире.

Во время войны китайские интересы в области сурьмы значительно укрепились, и мощности по переработке руды в этой стране были увеличены. Япония также стала важным плавильщиком и продавцом китайской руды, и все возрастающие количества сурьмы экспортировались из Китая и Японии непосредственно в Соединенные Штаты. Английский экспорт полностью прекратился и был заменен в этой стране китайскими и японскими марками.

Соединенные Штаты обычно потребляют около одной трети мировой сурьмы. До войны весь объем обеспечивался импортом, две трети — из Великобритании, а остальное — из стран Востока, Франции и других европейских стран. Отечественная добыча руды и плавка иностранных руд были незначительными. (Эти утверждения относятся только к более чистым формам сурьмы; Соединенные Штаты обычно производят значительные количества сурьмянистого свинца, эквивалентного несколько менее чем 5 процентам от общего производства свинца в стране, но этот материал не может быть заменен на сурьмяный регулюс в большинстве его применений.)

Во время войны, под стимулом роста цен, в Соединенных Штатах была предпринята добыча сурьмы, и было произведено несколько тысяч тонн металла — главным образом в Неваде, с меньшими количествами на Аляске, в Калифорнии и других западных штатах. Однако огромный спрос на сурьму удовлетворялся главным образом за счет увеличения импорта. Импорт состоял в основном из регулюса с китайских и японских заводов, перерабатывающих китайскую сурьму; но около трети содержалось в рудах, включая большую часть добычи Мексики, которая ранее шла в Англию, и около 15 процентов добычи в Боливии. В Соединенных Штатах были созданы сурьмяные заводы для переработки этих руд.

К концу военных действий в Соединенных Штатах накопились большие излишки запасов сурьмы и сурьмянистых материалов. Из-за очень вялого рынка и низких цен отечественные рудники и заводы были вынуждены закрыться. Зависимость Соединенных Штатов от иностранных источников сурьмы и важность этого металла для военных целей привели к некоторой агитации за протекционистский тариф — в дополнение к существующей импортной пошлине в 10 процентов на сурьмяный металл — с целью поощрения отечественного производства (см. стр. 365-366, 393-394).

Вкратце, Соединенные Штаты почти полностью зависят от внешних источников в отношении своей сурьмы, хотя в этой стране существуют недостаточно изученные запасы, которые могли бы эксплуатироваться, если бы цены поддерживались на высоком уровне. Будущее заводов Соединенных Штатов проблематично. Китай, главный мировой источник сурьмы, в настоящее время доминирует на рынке в этой стране, главным образом благодаря низкой стоимости производства и выгодным японским фрахтовым ставкам.

Геологические особенности

Сульфид сурьмы, антимонит, является источником большей части мировой добычи этого металла. Оксиды сурьмы, включая сенармонтит, сервантит и другие, образуются вблизи поверхности, и в некоторых месторождениях Мексики и Алжира они обеспечивают значительную часть извлекаемых ценностей. Джемсонит, бурмонит и тетраэдрит (сульфантимониды свинца и меди), когда они встречаются в свинцово-серебряных месторождениях, в некоторой степени являются источником сурьмы в виде сурьмянистого свинца.

Антимонит встречается в различных ассоциациях и присутствует в небольших количествах во многих типах месторождений. В коммерческих сурьмяных месторождениях он в большинстве случаев сопровождается незначительными количествами других металлических сульфидов — пирита, киновари, сфалерита, галенита, арсенопирита и т. д. — в жильной породе из кварца и иногда кальцита. Многие из месторождений содержат извлекаемые количества золота и серебра.

Месторождения провинции Хунань на юге Китая встречаются в виде пластов, карманов и скоплений антимонитовой руды в пологих волнистых пластах дислоцированного разломами и трещиноватого доломитового известняка. Вблизи наиболее важных рудников не было обнаружено никаких изверженных пород, и происхождение руд не было выяснено.

На Центральном плато Франции многочисленные сурьмяные месторождения представляют собой антимонитовые жилы, прорезающие граниты и окружающие сланцы и осадочные породы. Вероятно происхождение, каким-то образом связанное с горячими восходящими растворами.

Месторождения района Нэшнл на западе Невады, наиболее важные сурьмяные месторождения Соединенных Штатов, развитые во время войны, состоят из антимонитовых жил с жильной породой из мелкозернистого друзового кварца, прорезающих излияния риолита и базальта. Они тесно связаны с некоторыми золото- и серебросодержащими жилами, и все они тесно ассоциируют с дайками риолита, которые были подводящими каналами для последнего излияния в районе. Вмещающие породы претерпели изменение пропилитического типа. Эти отношения, а также присутствие сульфида ртути, киновари, в некоторых рудах (см. стр. 258-259), предполагают происхождение в результате работы восходящих горячих вод или горячих источников. Эти воды, вероятно, получили свое растворенное вещество из магматического источника и поднимались вдоль каналов вблизи риолитовых даек вскоре после извержения этой породы.

При выветривании сурьмяных месторождений антимонит обычно изменяется с образованием нерастворимых белых или желтоватых оксидов, которые иногда называют «сурьмяной охрой». Они имеют тенденцию накапливаться в зоне окисления за счет удаления более растворимых сопутствующих минералов. Вторичное сульфидное обогащение сурьмяных месторождений, если оно вообще происходит, ничтожно.

РУДЫ МЫШЬЯКА

Экономические особенности

Около двух третей мышьяка, потребляемого в последние годы, использовалось в сельском хозяйстве, где различные соединения мышьяка — триоксид мышьяка, или «белый мышьяк», парижская зелень, арсенат свинца и т. д. — используются в качестве инсектицидов и средств для борьбы с сорняками. Соединения мышьяка также используются в «ваннах для скота» для уничтожения паразитов. Единственное другое крупное использование мышьяка — в стекольной промышленности, где триоксид мышьяка добавляется в расплавленное стекло для очистки и обесцвечивания продукта. Небольшие количества соединений мышьяка используются при приготовлении лекарств и красящих материалов, а металлический мышьяк используется для упрочнения свинца при изготовлении дроби.

Основными странами-производителями мышьяка являются Соединенные Штаты, Германия, Франция, Великобритания, Канада и Мексика. Испания, Португалия, Япония и Китай также являются производителями, а недавние проблемы с вредителем «колючая груша» в Квинсленде, Австралия, привели к местному развитию добычи мышьяка в этой стране. По большей части европейская продукция использовалась в Европе, а американская — в Соединенных Штатах.

Мышьяк извлекается почти полностью как побочный продукт плавки руд на металлы. Потенциальные запасы достаточны в большинстве стран, где ведется плавка, но из-за сложного оборудования, необходимого для извлечения мышьяка, аппаратура обычно не устанавливается намного раньше спроса на производство. Быстрое расширение невозможно.

До войны потребности Соединенных Штатов в мышьяке (главным образом сельскохозяйственные) обеспечивались несколькими заводами по извлечению в Соединенных Штатах, Мексике и Канаде. Несколько крупных плавильных заводов не находили выгодным устанавливать заводы по извлечению, так как рынок мог быть перенасыщен, а цены были низкими. Во время войны, с обширным спросом на инсектициды для садоводства, возник значительный дефицит поставок мышьяка. С ростом цен производство было стимулировано, но все еще не могло удовлетворить возросший спрос. Эта ситуация привела к регулированию цен на белый мышьяк Продовольственной администрацией.

Производство мышьяка в Соединенных Штатах ведется главным образом на плавильных заводах в Колорадо, Вашингтоне, Юте, Монтане и Нью-Джерси. Небольшие количества производятся на мышьяковых рудниках в Вирджинии и Нью-Йорке. Мексиканский завод в Мапими отгружал важные количества в Соединенные Штаты. Ожидается, что завод в Анаконде, штат Монтана, будет производить достаточный запас в будущем.

Соединенные Штаты полностью независимы в поставках мышьяка и, вероятно, скоро будут иметь экспортный излишек. Экспортная торговля после периода реконструкции, вероятно, встретит конкуренцию со стороны Франции и Германии, где производство ранее было большим.

Геологические особенности

Мышьяксодержащие минералы многочисленны и довольно широко распространены, но лишь немногие из них добываются главным образом из-за содержания мышьяка. Арсенопирит, или «миспикель» (сульфид железа-мышьяка), периодически использовался в качестве источника белого мышьяка в различных местах — особенно в Бринтоне, Вирджиния, и вблизи Кармеля, Нью-Йорк. Первые месторождения содержат арсенопирит и медьсодержащий пирит, пропитывающие слюдяно-кварцевый сланец, прилегающий к аплитовым или пегматитовым интрузивам и находящийся с ними в очевидной генетической связи. В последней местности арсенопирит встречается в ассоциации с пиритом в жильной породе из кварца, образуя серию параллельных прожилков в гнейсе вблизи основной дайки.

Оранжево-красные сульфиды мышьяка, аурипигмент и реальгар, образуются как в качестве первичных минералов магматического источника, так и в качестве вторичных продуктов выветривания. Они довольно характерны для зон окисления некоторых мышьяковистых металлических руд и, как полагают, во многих случаях образовались из арсенопирита. Они добываются в коммерческом масштабе в Китае.

Основная масса мирового мышьяка, как было сказано ранее, получается как побочный продукт плавильных операций. Энаргит медных руд Бьютта (стр. 201-203) содержит значительное количество мышьяка, большая часть которого будет извлечена из дымов плавильных заводов с помощью новых процессов, которые устанавливаются. Золото-серебряные руды района Тинтик (стр. 235) также дают важные количества, причем мышьяксодержащими минералами являются энаргит и теннантит (сульфиды меди-мышьяка) и другие. Серебряные руды района Кобальт в Онтарио (стр. 234-235), содержащие арсениды никеля и кобальта, производят значительное количество мышьяка. Многие другие металлические руды содержат заметные количества мышьяка, которые в настоящее время уходят через дымоходы плавильных заводов, но которые могли бы быть извлечены при рыночных условиях, которые окупили бы стоимость установки необходимой аппаратуры.

РУДЫ ВИСМУТА

Экономические особенности

Металлический висмут используется в сплавах, которым он придает низкую температуру плавления в сочетании с твердостью и четкостью отливки. Висмутовые сплавы применяются в автоматических пожарных спринклерах, в предохранительных пробках для котлов, в электрических предохранителях, в припоях и зубоврачебных амальгамах, а также в некоторых типографских и антифрикционных металлах. Соли висмута находят значительное применение в фармацевтических целях, особенно в связи с кишечными расстройствами, и для этой цели используются лучшие сорта висмутовых материалов. Соли также используются в росписи по фарфору и эмалировании, а также при окрашивании стекла.

Боливия является самым важным производителем висмутовой руды. Добыча полностью контролируется британскими плавильными интересами. Важное месторождение существует в Перу, добыча которого ограничена тем же британским синдикатом. Значительное количество висмута производится в Австралии, Тасмании и Новой Зеландии, вся продукция которых также идет в Англию. Германия до войны имела три плавильных завода, которые производили висмут из местных руд в Саксонии; висмут был одним из немногих металлов, по которым Германия имела адекватные внутренние поставки. В последнее время сообщается, что на юге Китая добывается все возрастающее количество висмута.

Соединенные Штаты производят большую часть своих потребностей в висмуте, главным образом на заводах, установленных на двух свинцовых аффинажных заводах. Дальнейшая установка сделала бы эту страну полностью независимой от иностранных поставок, если бы возникла необходимость. Импорт из Англии и Южной Америки неуклонно снижался, но во время войны несколько увеличился. Соединенные Штаты, насколько известно, не экспортируют висмут.

Геологические особенности

Основными минералами висмута являются висмутин (сульфид висмута), висмутит (гидратированный карбонат), висмит, или висмутовая охра (гидратированный оксид), и самородный висмут.

Считается, что самородный металл и сульфид образуются главным образом как первичные минералы магматического происхождения. В месторождениях Нового Южного Уэльса они встречаются в ассоциации с молибденитом в кварцевой жильной породе, в трубообразных месторождениях в граните. Оксид и карбонат, вероятно, являются продуктами поверхностного выветривания. Боливийские месторождения содержат самородный металл, оксид и карбонат, ассоциирующие с минералами золота, серебра и олова, в одной местности в сланцах, а в другой — в порфире. Происхождение не очень хорошо известно.

В Соединенных Штатах сульфид, висмутин, встречается в кремнистых рудах Голдфилда, Невада (стр. 230), и в небольших количествах во множестве сульфидных руд Кордильерского региона. Руды районов Ледвилл и Тинтик (стр. 219 и 235) дают большую часть добычи Соединенных Штатов, причем висмут извлекается как побочный продукт при электролитическом рафинировании свинцового сплава. Большие количества висмута уходят через дымовые трубы заводов, перерабатывающих другие западные руды, и, хотя было бы недешево и нетрудно сохранить таким образом теряемый висмут, это, вероятно, можно было бы сделать в случае необходимости.

РУДЫ КАДМИЯ

Экономические особенности

Кадмий используется в легкоплавких сплавах — например, применяемых в автоматических огнетушителях и электрических предохранителях, — в производстве столового серебра и в стоматологических амальгамах. Во время войны острая нехватка олова привела к экспериментам по замене олова кадмием в припоях и антифрикционных металлах. Результаты некоторых из этих экспериментов были многообещающими, но война закончилась и спрос на олово снизился до того, как кадмиевые материалы получили широкое распространение. Будущие разработки в этом направлении представляются вполне вероятными. Соединения кадмия используются в качестве пигментов, в частности сульфид кадмия («кадмий желтый»), а также для придания цвета и блеска стеклу и фарфору. Соли кадмия также разнообразно используются в искусстве, медицине и гальванотехнике.

Практически весь мировой объем добычи кадмия приходится на Германию и Соединенные Штаты. Кроме того, небольшое количество производит Англия. До войны Германия производила около двух третей мирового объема и обеспечивала как европейское потребление, так и значительную часть потребления в Соединенных Штатах. Во время войны производство в США увеличилось в три-четыре раза, импорт прекратился, а значительные количества экспортировались союзным государствам в Европе и в Японию. В настоящее время Соединенные Штаты полностью независимы в отношении поставок кадмия. Производства достаточно для удовлетворения всего внутреннего спроса и обеспечения экспорта одной трети от общего объема выпуска. Значительное число потенциальных источников кадмия не используется, и производство может быть расширено в случае возникновения необходимости.

Геологические особенности

Почти единственным известным минералом кадмия является сульфид — гринокит, однако месторождений этого минерала, имеющих достаточный объем, чтобы называться рудами кадмия, не найдено. Сфалерит почти всегда содержит немного кадмия, вероятно, в виде сульфида; а в цинковых месторождениях кристаллы сфалерита в пустотах часто покрыты зеленовато-желтой пленкой или налетом гринокита. Эти налеты, вероятно, образовались в результате разложения кадмийсодержащего сульфида цинка в зоне окисления, выноса кадмия в растворе и его осаждения в виде вторичного сульфида кадмия. Минералы оксида цинка в поверхностной зоне также иногда окрашены в желтый цвет небольшими количествами гринокита. В цинковых рудах района Джоплин в штате Миссури кадмий присутствует в количествах от следовых до 1 процента, составляя в среднем 0,3 процента.

Кадмий в Германии производится путем фракционной перегонки силезских цинковых руд, которые содержат не более 0,3 процента кадмия. В Соединенных Штатах имеются крупные потенциальные источники в цинковых рудах долины Миссисипи, и значительное количество кадмия извлекается при их обжиге. Большая часть американского кадмия также получается из пыли рукавных фильтров на свинцовых плавильных заводах.

Общие геологические условия залегания кадмийсодержащих руд указаны в обсуждении свинцовых и цинковых месторождений в предыдущей главе.

РУДЫ КОБАЛЬТА

Экономические особенности

Кобальт находит свое самое широкое применение в виде солей кобальта, используемых при окрашивании керамики и стекла, а также в ядах для насекомых. Кобальт также используется в некоторых из лучших быстрорежущих инструментальных сталей. «Стеллит», который в ограниченной степени используется в нержавеющих инструментах различных видов и в значительном количестве для замены быстрорежущих инструментальных сталей, представляет собой сплав кобальта, хрома и небольших количеств других металлов. Была проведена значительная экспериментальная работа по изучению свойств и применению кобальтовых сплавов, и их потребление быстро растет.

Кобальт является предметом торговли с незначительным тоннажем. Существует только две страны, Канада (Онтарио) и Бельгийское Конго, которые производят значимые количества. Район Катанга в Конго производит черновую медь, содержащую до 4 процентов кобальта, хотя обычно менее 2 процентов. Этот продукт ранее поступал в Германию, а теперь полностью идет в Великобританию. Точное количество сохраняемого кобальта неизвестно, но, вероятно, это несколько сотен тонн ежегодно. Вероятно, большая часть кобальта в этих рудах будет теряться при внедрении процесса выщелачивания для извлечения меди. Канада экспортирует большую часть своего продукта в Соединенные Штаты, хотя количество это невелико. Внутреннее производство в этой стране было слишком малым, чтобы его учитывать. Соединенные Штаты зависят от импорта из Канады.

Геологические особенности

Основными минералами кобальта являются смальтин (арсенид кобальта), кобальтин (сульфоарсенид кобальта) и линнеит (сульфид кобальта-никеля). В условиях выветривания эти минералы легко окисляются, образуя асболан — смесь оксидов кобальта и марганца, а также розовый арсенат — эритрин, или «кобальтовые цветы».

Минералы кобальта встречаются главным образом в небольших количествах, рассеянных в рудах серебра, никеля и меди. Продукция Канады получается в основном как побочный продукт серебряных руд района Кобальт (описан на стр. 234-235), а меньшие количества извлекаются из никелевых руд Садбери (стр. 180-182). Кобальт Бельгийского Конго получается из богатых окисленных медных руд, которые пропитывают складчатые осадочные породы (стр. 205).

РУДЫ РТУТИ (КИНОВАРИ)

Экономические особенности

Применение ртути характеризуется широким разнообразием и использованием во многих различных областях современной промышленности; они будут перечислены здесь в общем порядке убывания важности. Около трети ртути, потребляемой в этой стране, идет на производство лекарств и химикатов, таких как сулема, каломель и ледяная уксусная кислота. Фульминат ртути используется в качестве детонатора для мощных взрывчатых веществ и в некоторой степени для боеприпасов стрелкового оружия — применение, которое было чрезвычайно важным во время войны, но, вероятно, имеет второстепенное значение в мирное время. Сульфид ртути образует ярко-красный пигмент киноварь, а оксид ртути становится все более важным в необрастающей морской краске для днищ судов. В виде металла или оксида ртуть применяется в производстве электрических аппаратов (батарей, электролизеров, выпрямителей и т. д.), а также при изготовлении термостатов, газовых регуляторов, автоматических спринклеров и других механических приспособлений. Нитрат ртути используется при изготовлении фетровых шляп из кроличьего меха. При извлечении золота и серебра из руд методом амальгамации использовались большие количества металлической ртути, но в последние годы широкое применение цианидного процесса снизило это использование. К второстепенным видам использования относятся изготовление определенных соединений для предотвращения накипи в котлах, косметики и стоматологической амальгамы.

Руды ртути сильно различаются по содержанию. Испанские руды дают в среднем около 7 процентов, итальянские — 0,9 процента, а австрийские — 0,65 процента металлической ртути. В Соединенных Штатах руды Калифорнии дают около 0,4 процента, а руды Техаса варьируются от 0,5 до 4 процентов. Почти во всех случаях руды обрабатываются в непосредственной близости от рудников, и довольно чистый металл получается путем сублимации и конденсации. Обычно он поступает в продажу в железных бутылях или флягах, содержащих по 75 фунтов каждая.

Крупными производителями ртути являются, в порядке нормальной значимости, Испания, Италия, Австрия и Соединенные Штаты. Мексика, Россия и все остальные страны производят несколько менее 5 процентов от мирового объема.

Крупнейшими ртутными рудниками в мире являются рудники Альмаден в центральной Испании, которые принадлежат испанскому правительству и эксплуатируются им. Это правительство, зарезервировав небольшое количество для внутреннего использования, продает весь остаток продукции через Ротшильдов в Лондоне. Кроме того, британский капитал контролирует некоторые более мелкие рудники в северной Испании. Таким образом, Англия в значительной степени контролирует европейскую коммерческую ситуацию с этим товаром, а Лондон является великим мировым рынком ртути, где устанавливаются цены и откуда поставки идут во все уголки земного шара. Запасы рудных тел Альмадена очень велики. Сообщается, что разведано достаточно руды, чтобы обеспечить будущую добычу не менее 40 000 метрических тонн — количество, эквивалентное всем мировым потребностям при довоенных темпах потребления в течение 100 лет.

Ртутные месторождения района Монте-Амиата в центральной Италии в значительной степени находились под контролем германского капитала, но во время войны были захвачены итальянским правительством. Рудники Идрии в Австро-Венгрии принадлежали австрийскому правительству, и их окончательный контроль в настоящее время неясен. Запасы очень велики, оцениваются примерно в половину запасов Альмадена. Хотя Англия имела значительный контроль над ценами и рынком ртути, итальянские и австрийские месторождения обеспечивали достаточное количество, чтобы предотвратить любую абсолютную монополию. Английские интересы теперь получили контроль над итальянским производством, и ожидается, что они также будут контролировать австрийское производство — таким образом, Англия получит контроль над более чем тремя четвертями мировой ртути.

В Соединенных Штатах около двух третей ртути производится в районе Береговых хребтов Калифорнии, а большая часть остального — в районе Терлингуа в Техасе. Меньшие количества поступают из Невады, Орегона и нескольких других штатов. Объем добычи до войны обычно был немного выше внутреннего спроса, и некоторая часть ртути экспортировалась в различные страны. Однако из-за истощения более богатых и легко разрабатываемых месторождений производство сокращалось. Во время войны, с ростом спроса и повышением цен, производство было стимулировано, Соединенные Штаты стали крупнейшей страной-производителем ртути в мире, и большие количества экспортировались для удовлетворения военных нужд Англии и Франции.

С окончанием военных цен и при высоких затратах на рабочую силу и материалы производство в Соединенных Штатах снова сократилось. Многие рудники прошли пик своей добычи, и хотя открытие новых рудных тел могло бы оживить отрасль, производство, вероятно, находится на спаде. Будущие потребности этой страны, вероятно, будут частично покрываться за счет импорта из Испании, Италии и Австрии, где месторождения богаче, а рабочая сила дешевле. Эта ситуация вызвала много споров о введении тарифа на импорт. Нынешний тариф в 10 процентов недостаточен, чтобы остановить приток иностранной ртути.

За пределами Соединенных Штатов больших изменений в распределении производства ртути в ближайшее время не ожидается. Запасы европейских производителей велики и достаточны для поддержания текущего уровня добычи в течение значительного числа лет. Сообщается, что будет возобновлена добыча в некогда очень продуктивном районе Уанкавелика в Перу и в Малой Азии, а с восстановлением политического порядка может произойти увеличение добычи в Мексике и России, но эти районы будут второстепенными факторами в мировой ситуации. С геологической точки зрения новые области ртутных руд можно искать в регионах недавней вулканической активности, таких как восточное побережье Азии, некоторые острова Океании, берега Средиземного моря и Кордильеры Северной и Южной Америки, но в настоящее время такие области, которые могли бы стать крупными производителями, не известны.

Геологические особенности

Главным минералом ртути, из которого, вероятно, поступает более 95 процентов мировой ртути, является ярко-красный сульфид — киноварь. К второстепенным источникам относятся черный или серый сульфид — метакиноварь, самородный металл и белый хлорид ртути — каломель. Руды обычно ассоциируют с большим или меньшим количеством сульфида железа, а часто и с сульфидами сурьмы и мышьяка в жильной породе, состоящей главным образом из кварца и карбонатов (кальция, магния и железа). Драгоценные металлы и сульфиды цветных металлов встречаются редко.

Ртутные месторождения в целом связаны с изверженными породами и имеют ассоциации, указывающие на особый тип магматической активности. Они не встречаются в магматических сегрегациях, в пегматитах, а также в жилах, которые сформировались на больших глубинах и при очень высоких температурах. Напротив, наличие многих месторождений в недавних потоках, которые не подверглись эрозии, их общая небольшая глубина (многие из них уходят вниз лишь на несколько сотен футов) и ассоциация некоторых месторождений с активными горячими источниками, несущими в настоящее время ртуть в растворе, предполагают происхождение в результате работы восходящих горячих вод вблизи поверхности. Считается, что ртутные минералы переносились в щелочных сульфидных растворах. Осаждение из таких растворов может осуществляться путем окисления, разбавления, охлаждения или присутствия органического вещества. Находясь вблизи поверхности, естественно предположить, что воды, выполнявшие эту работу, не были интенсивно горячими. В источниках Салфер-Бэнк в ртутном поясе Калифорнии в настоящее время действительно происходит отложение киновари умеренно горячими водами; также эти воды отбеливают породу способом, часто наблюдаемым вокруг ртутных месторождений.

Береговые хребты Калифорнии содержат большое количество ртутных месторождений, простирающихся вдоль пояса длиной около 400 миль. Рудные тела находятся в зонах трещиноватости в серпентинах и юрских осадочных породах и в целом связаны с недавними вулканическими потоками. В рудах обнаружено значительное количество битуминозного вещества, которое, как полагают, было агентом их осаждения.

Руды Терлингуа в Техасе встречаются в аналогичных зонах разломов в меловых сланцах и известняках, связанных с поверхностными вулканическими потоками. Нахождение нескольких рудных тел в вертикальных столбах в известняке, по-видимому, заканчивающихся вверх у основания непроницаемого сланца, служит дополнительным аргументом в пользу их формирования восходящими водами.

В тех немногих месторождениях (например, в Альмадене, Испания, и на глубоких рудниках Нью-Альмаден и Нью-Идрия, Калифорния), где нет такой четкой связи с вулканическими породами, как наблюдается обычно, но где руды содержат тот же характерный набор минералов, делается вывод, что в их формировании действовали практически те же процессы, что описаны выше; и что вулканический источник горячих растворов либо не достиг поверхности, либо был удален эрозией. Тот же ход рассуждений доводится до конца, и во многих золото-кварцевых жилах в вулканических породах, где присутствуют киноварь и сопутствующие ей минералы, считается, что снова действовали воды горячих источников. Таким образом, киноварь, если рассматривать ее с обычными ассоциациями, считается своего рода геологическим термометром.

При выветривании ртутных месторождений киноварь ведет себя несколько похоже на соответствующий сульфид серебра — аргентит. В зоне окисления образуются самородная ртуть и хлорид — каломель. В месторождениях Техаса также присутствуют красный оксид и ряд оксихлоридов. Вынос ртути вниз и ее осаждение в виде вторичного сульфида могли иметь место в некоторых месторождениях, но этот процесс не играет существенной роли в формировании ценности.

РУДЫ ОЛОВА

Экономические особенности

Самое широкое применение олово находит в производстве жести, которая используется в контейнерах для пищевых продуктов, масла и других материалов. Следующим по важности является его использование при изготовлении припоя и баббита или антифрикционного металла. Олово также является компонентом определенных видов латуни, бронзы и других сплавов, таких как белый металл и типографский сплав. К второстепенным видам использования относятся изготовление станиоля, складных тюбиков, проволоки, резины и различных химикатов. Оксид олова в некоторой степени используется при белом эмалировании металлических поверхностей. Примерно треть олова, потребляемого в Соединенных Штатах, идет на жесть, треть — на припой и баббит, и треть — на прочие нужды.

Руды олова в целом содержат лишь небольшие количества металла. Олово обладает достаточной ценностью, чтобы оправдать разработку некоторых россыпей, содержащих всего полфунта на кубический ярд, хотя обычное содержание несколько выше. Содержание олова в жильных месторождениях варьируется от 1 до 40 процентов, и среднее содержание гораздо ближе к нижней цифре.

Великобритания долгое время контролировала мировые оловянные руды, производя около половины общего объема и контролируя дополнительные поставки в других странах. Добыча ведется в небольшой части в Корнуолле, но в основном в нескольких британских колониях — Малайских штатах, центральной и южной Африке, Австралии и других. Малайские штаты обеспечивают около трети мирового объема. Еще одна треть производится в непосредственно прилегающих районах Голландской Ост-Индии, Сиама (британский контроль) и Китая, и часть концентратов этих стран обрабатывается британскими плавильными заводами, особенно в Сингапуре.

Олово легко восстанавливается из своих руд, и большая часть олова выплавляется вблизи источников добычи. Значительные количества, однако, отправлялись в Англию для обработки. Лондон был главным оловянным рынком мира, и до войны большая часть олова, поступавшего в международную торговлю, проходила через этот порт. Во время войны значительная часть экспортного олова из Стрейтс-Сетлментс отправлялась напрямую потребителям, а не через Лондон, но неясно, как будут осуществляться будущие поставки.

Значительными особенностями ситуации с оловом в последние годы стали снижение добычи в Малайских штатах и большой и растущий объем производства в Боливии. Малайская добыча сократилась из-за истощения некоторых более богатых и доступных месторождений; определенные правительственные меры также оказали ограничительный эффект. Боливийское производство сейчас составляет более пятой части мирового объема и имеет все шансы на увеличение. Около половины продукции контролируется чилийскими, а небольшие количества — американскими, французскими и германскими интересами. Большая часть боливийских концентратов ранее отправлялась в Германию для плавки, но во время войны были развиты американские плавильные заводы для обработки части этого материала; большие количества также выплавляются в Англии.

Соединенные Штаты производят малую долю процента мирового олова, а потребляют от трети до половины общего объема. Добыча ведется в основном на полуострове Сьюард на северо-западе Аляски. Для американских оловянных заводов Боливия является практически единственным доступным источником поставок; металлическое олово можно получить из британских владений, но руду — только при уплате 33-⅓-процентного экспортного налога. Соединенные Штаты экспортируют жесть в больших количествах, и в этой торговле столкнулись с сильной конкуренцией со стороны английских и германских производителей жести.

Мировая нехватка олова во время войны потребовала распределения имеющихся запасов через центральный международный комитет. Несколько позже, с отменой определенных ограничений на распределение олова, значительные количества, накопившиеся на Востоке, попали в Европу и спровоцировали сенсационный обвал на оловянном рынке.

Геологические особенности

Основным минералом олова является касситерит (оксид олова). Станнин, сульфид меди, железа и олова, встречается в некоторых боливийских месторождениях, но в других местах редок.

Около двух третей мирового олова получается из россыпей и одна треть — из жильных или «рудных» месторождений. Более 90 процентов олова Юго-Восточной Азии и Океании получается из россыпей. Оловянные россыпи, подобно россыпям золота, платины и вольфрама, представляют собой концентрации в руслах рек и на морских пляжах тяжелых, нерастворимых минералов — в данном случае главным образом касситерита, — которые присутствовали в материнских породах в гораздо меньших количествах, но были отсортированы классифицирующим действием текучей воды.

Первоначальным местом нахождения касситерита являются жилы, тесно связанные с гранитными породами. Он иногда встречается в пегматитах, как в некоторых небольших месторождениях Южных Аппалачей и Блэк-Хилс в Южной Дакоте, или присутствует в типичной контактово-метаморфической силикатной зоне в известняке, как в некоторых месторождениях полуострова Сьюард на Аляске. В целом, однако, он встречается в четко выраженных жилах разломов во внешних частях гранитных интрузий и простирается в окружающие породы. Вместе с касситеритом часто встречаются минералы вольфрама, молибдена и висмута, а также сульфиды железа, меди, свинца и цинка, и в некоторых случаях есть признаки грубой зональной структуры. Месторождения Корнуолла и Саксонии показывают переходы от касситеритовых жил вблизи интрузий к свинцово-серебряным жилам на большем расстоянии. Жильная порода обычно представляет собой кварц, содержащий меньшие количества ряда менее распространенных минералов, включая литиевую слюду, флюорит, топаз, турмалин и апатит. Вмещающие породы обычно сильно изменены и частично замещены некоторыми из вышеуказанных минералов, образуя крупнозернистые породы, которые называются «грейзенами».

Происхождение касситеритовых жил, учитывая их повсеместную связь с гранитными породами, очевидно связано с магматическими интрузиями. Нахождение жил в четких трещинах в граните и в окружающей контактово-метаморфической зоне указывает на то, что гранит консолидировался до их формирования и что они представляют собой позднюю стадию охлаждения. Ассоциация с минералами, содержащими фтор и бор, и интенсивное изменение вмещающих пород указывают на то, что температура должна была быть очень высокой. Вероятно, температура была настолько высокой, что растворы были скорее газообразными, чем жидкими, и преобладали так называемые «пневматолитические» условия; но доказательств для решения этого вопроса в настоящее время нет.

Наиболее важными месторождениями олова в жилах являются боливийские, некоторые из которых исключительно богаты. Они встречаются в гранитных породах, образующих ядро высоких Кордильер-Реаль, и в прилегающих интрузивных осадочных породах, в узких жилах разломов и более широких брекчированных зонах, содержащих типичные рудные и жильные минералы, описанные выше, а также, во многих случаях, серебросодержащие сульфиды (главным образом тетраэдрит). По-видимому, существуют все градации типов от безсеребряных оловянных руд до оловянно-бедных серебряных руд, хотя крайние случаи в настоящее время считаются редкими. В основном оловянные руды с обильным турмалином кажутся более тесно связанными с крупнозернистыми гранитами и указывают на интенсивные условия тепла и давления, в то время как более аргентоносные руды с очень малым количеством турмалина или его отсутствием встречаются в связи с более мелкозернистыми кварцевыми порфирами и даже риолитами и, по-видимому, указывают на менее интенсивные условия во время отложения. Руды всей области, которая имеет длину несколько сотен миль, предположительно представляют собой единую генетическую единицу, а различные вариации считаются локальными фациями общей минерализации. Процессы вторичного обогащения местами дали большие количества окисленных серебряных минералов и древовидного олова вблизи поверхности, с накоплениями рубиновой серебряной руды на больших глубинах.

Единственными другими жильными месторождениями, которые в настоящее время имеют значение, являются месторождения Корнуолла. Здесь батолиты гранита были внедрены в палеозойские сланцы и песчаники, а оловянные руды встречаются в трещинах и штокверках в краевых зонах. С истощением более легко добываемых россыпей жильные месторождения, несомненно, будут приобретать все большее значение.

Касситерит практически нерастворим и очень устойчив к разложению при выветривании. Поэтому зоны окисления оловянных месторождений обогащаются за счет удаления более растворимых минералов. Станнин, вероятно, изменяется в «древовидное олово» — волокнистую разновидность касситерита. Вторичное обогащение оловянных месторождений путем переотложения оловянных минералов незначительно.

РУДЫ УРАНА И РАДИЯ

Экономические особенности

Соли радия используются в различных медицинских процедурах — особенно при лечении рака, внутренних опухолей, волчанки и родимых пятен — и в светящихся красках. Во второй половине войны, по оценкам, более девяти десятых произведенного радия использовалось в светящихся красках для циферблатов часов и других приборов. Кроме того, часть материала, принадлежащего врачам, была направлена на эту цель, и вероятно, что накопленные запасы, удерживаемые медицинской профессией, были таким образом сокращены наполовину. Значительно расширенное использование радия, наряду с отчетливо ограниченным характером известных мировых запасов радия, вызвало некоторую обеспокоенность; и были проведены значительные исследования возможностей мезотория в качестве заменителя радия в светящихся красках. Низкосортные остатки радия в некоторой степени используются в качестве удобрений.

Уран использовался в качестве легирующей добавки к стали, но пока не получил широкого признания. Соли урана имеют ограниченное применение в качестве желтых красящих агентов в керамике и стекле. Однако основное использование урана — это источник радия, с которым он всегда ассоциирован.

Европейские страны первыми разработали процессы восстановления солей радия из своих руд. Большая часть европейских руд получается из Австрии, где рудники принадлежат австрийскому правительству и эксплуатируются им, а небольшие количества добываются в Корнуолле, Англии и Германии. Производство сокращается. Европейские больницы и муниципалитеты приобрели почти всю продукцию.

Соединенные Штаты обладают крупнейшими запасами радиевой руды в мире, и американский рынок в последние годы снабжался с отечественных предприятий. До войны радиевые руды отправлялись в Европу для обработки в Германию, Францию и Англию, а соли радия импортировались из этих стран. Сейчас в Соединенных Штатах есть радиевые заводы, способные производить ежегодно из отечественных руд количество, в несколько раз превышающее весь объем производства остального мира. Практически вся продукция поступает из Колорадо и Юты. Известные запасы, как считается, недостаточны для производства более чем на сравнительно несколько лет, но вполне вероятно, что в той же области будут найдены дополнительные месторождения.

Геологические особенности

Уран — один из редких металлов. Радий встречается только в урановых рудах и только в чрезвычайно малых количествах. Максимальное количество, которое может присутствовать в состоянии равновесия, составляет около одной части радия на 3 000 000 частей урана. Основными источниками урана и радия являются минералы карнотит (гидратированный ванадат калия-урана) и настуран или уранинит (оксид урана).

Месторождения Иоахимсталя в Богемии содержат настуран вместе с минералами серебра, никеля и кобальта и другими металлическими сульфидами в жилах, связанных с магматическими интрузиями.

Важные промышленные месторождения Колорадо и Юты содержат карнотит вместе с роскоэлитом (ванадиевой слюдой) и небольшими количествами минералов хрома, меди и молибдена в виде пропиток в горизонтально залегающих юрских песчаниках. Руды содержат до 35 процентов оксида урана (хотя в основном менее 2 процентов) и от одной трети до равного количества оксида ванадия. Предполагается, что рудные минералы были получены из мощной серии глин и нечистых песчаников, залегающих на несколько сотен футов выше, содержащих широко рассеянные минералы урана и ванадия, и были перенесены вниз поверхностными водами, содержащими сульфаты. Рудные тела варьируются от очень маленьких карманов до месторождений, дающих около тысячи тонн, и встречаются нерегулярно по определенным пластам без какой-либо особой связи с современным рельефом или разломами. Ассоциация многих месторождений с ископаемой древесиной и другим углеродистым материалом предполагает, что органическое вещество было агентом их осаждения, но точная природа процесса не ясна. В нескольких местах в Юте пласты падают под крутыми углами, и карнотит появляется пятнами вдоль выходов и обычно исчезает по мере прослеживания выходов в склоны холмов; это предполагает, что карнотит может локально растворяться и выноситься на поверхность капиллярным действием, образуя богатые выцветы. Из-за природы месторождений значительное количество руды не разведывается заранее до начала добычи; но оценки, основанные на прошлом опыте, указывают на огромный потенциал этого региона для будущего производства.

В восточном Вайоминге находится уникальное месторождение урановой руды в кварците, который залегает между слюдяным сланцем и гранитом. Основным рудным минералом является уранофан, гидратированный силикат кальция-урана, который считается продуктом окисления настурана. Содержание урана в некоторых рудах достигает 4 процентов оксида урана, и руда содержит заметные количества меди, но очень мало ванадия.

Совсем недавно радиевые руды были обнаружены в горнодобывающем районе Уайт-Сигнал в Нью-Мексико, который ранее разрабатывался на золото, серебро, медь и свинец. Радиеносными минералами являются торбернит и отенит (гидратированные фосфаты меди-урана и кальция-урана), и они встречаются в темных дайках фельзита вблизи их пересечений с золото-серебряно-кварцевыми жилами восточного простирания. Перспективы этого района еще не определены.

Настуран был найден в золотоносных жилах в округе Гилпин, восточный Колорадо, и в пегматитовых дайках в Аппалачах, но эти месторождения не имеют промышленного значения. Настуран серовато-черный, непрозрачный и настолько лишен отличительных характеристик, что его легко не заметить; поэтому будущие открытия в различных регионах не были бы удивительными.

ГЛАВА XIII

РАЗЛИЧНЫЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МИНЕРАЛЫ

ПРИРОДНЫЕ АБРАЗИВЫ

Экономические особенности

Природные абразивы менее важны в коммерческом отношении в Соединенных Штатах, чем искусственные абразивы, но на природных абразивах основана значительная отрасль.

Кремнезем или кварц в своих различных кристаллических формах составляет более трех четвертей тоннажа природных абразивов, используемых в Соединенных Штатах. Это главный ингредиент песка, песчаника, кварцита, кремня, диатомита и трепела. Из песка и песчаника изготавливаются мельничные жернова, точильные камни, бруски, масляные камни и оселки. Песок, песчаник и кварцит также измельчаются и используются в пескоструйных аппаратах, наждачной бумаге и для других абразивных целей. Кремень составляет мелющие шары и футеровку трубных мельниц, а также измельчается для абразивов. Диатомовая (инфузорная) земля используется в качестве полирующего агента, а также как фильтрующий материал, абсорбент и для теплоизоляции. Трепел (и гнилой камень) используются в полировальных порошках и чистящем мыле, а также для фильтрующих блоков и многих других целей.

Другими важными абразивами являются наждак и корунд, гранат, пемза, алмазная пыль и борт, а также полевой шпат.

Импорт абразивных материалов в Соединенные Штаты составляет около одной трети стоимости материалов, произведенных на месте. Хотя все различные абразивы представлены в этом импорте, Соединенные Штаты зависят от иностранных источников для удовлетворения важных частей своих потребностей только в наждаке и корунде, гранате, пемзе, алмазной пыли и борте, а также мелющих шарах.

Наждак и корунд используются в различных формах для шлифовки и полировки твердых материалов — стали, стекла, камня и т. д. Основными иностранными источниками наждака были Турция (Смирна) и Греция (Наксос), где запасы велики, а производство дешево. Производство корунда поступало из Канады, Южной Африки, Мадагаскара и Индии. Отечественное производство наждака ведется в основном в Нью-Йорке и Вирджинии, а корунд поступает из Северной Каролины. Отечественных запасов недостаточно для удовлетворения потребностей, и они не могут заменить иностранный материал для полировки тонкого стекла и других специальных целей. Сокращение импорта во время войны значительно стимулировало развитие искусственных абразивов и их замену наждаку и корунду.

Гранат используется главным образом в виде гранатовой бумаги для обработки кожи, дерева и латуни. Гранат производится в основном в Соединенных Штатах и Испании. Соединенные Штаты — единственная страна, использующая большие количества этого минерала, и импортирует большую часть испанской продукции. Отечественные поставки поступают в основном из Нью-Йорка, Нью-Гэмпшира и Северной Каролины.

Пемза используется для тонкой отделки и полировки лакированных и эмалированных поверхностей, а также в чистящих порошках. Главным мировым источником пемзы являются Липарские острова, Италия. Существуют большие отечественные запасы материала несколько более низкого качества (вулканический пепел) в регионе Великих равнин, а также высококачественные материалы в Калифорнии и Аризоне. В условиях войны эти запасы использовались, но обычно высококачественную итальянскую пемзу можно доставить на американские рынки дешевле.

Алмазная пыль используется для резки драгоценных камней и других очень твердых материалов, а борт или карбонадо (черные алмазы) — для алмазного бурения при разведке. Большая часть черных алмазов поступает из Бразилии, а алмазная пыль — из Южной Африки, Бразилии, Борнео и Индии.

Кремневые или кремневые гальки для трубных мельниц поставляются в основном с обширных месторождений на французском и датском побережьях. Отечественное производство было небольшим, состоящим главным образом из кремневой гальки с пляжей Калифорнии и искусственных галек, изготовленных из риолита в Неваде и кварцита в Айове. Военный опыт продемонстрировал возможность использования отечественных поставок в большей пропорции, но качество таково, что в нормальное время эти поставки не будут конкурировать с импортом.

Полевой шпат в качестве абразива используется главным образом в чистящем мыле и средствах для мытья окон. Отечественных запасов достаточно. Основное использование полевого шпата — в керамической промышленности, и этот минерал более подробно обсуждается в главе об обычных породах (стр. 86).

Для большого количества абразивов, производимых из кремнезема, помимо кремневой гальки, отечественных источников производства достаточно. Кремнистые породы доступны почти везде. Однако для конкретных целей породы, обладающие точными комбинациями качеств, которые делают их наиболее подходящими, во многих случаях четко локализованы. Мельничные жернова и точильные камни, используемые для помола зерна, красочных руд, цементного сырья, удобрений и т. д., производятся главным образом в Нью-Йорке и Вирджинии; отчасти из-за торговых предубеждений и традиций около трети американских потребностей импортируется из Франции, Бельгии и Германии. Точильные и шлифовальные камни, используемые для заточки инструментов, помола древесной массы и т. д., поступают в основном из Огайо и в меньшей степени из Мичигана и Западной Вирджинии; около 5 процентов потребления импортируется из Канады и Великобритании. Оселки, масляные камни и точильные бруски производятся в основном из породы под названием «новакулит» в Арканзасе, а также в Индиане, Огайо и Новой Англии; импорт незначителен. Кремневая футеровка для трубных мельниц ранее импортировалась из Бельгии, но американские продукты, разработанные во время войны в Пенсильвании, Теннесси и Айове, представляются вполне удовлетворительными заменителями. Диатомит производится в Калифорнии, Неваде, Коннектикуте и Мэриленде, а трепел и гнилой камень — в Иллинойсе, Миссури и Оклахоме; отечественных источников достаточно для всех нужд, но из-за вопросов обратной перевозки и стоимости железнодорожного транспорта имел место некоторый импорт из Англии и Германии.

Геологические особенности

Геологические особенности кремнезема (кварца), полевого шпата и алмазов достаточно указаны в других местах (Глава II; стр. 84, 196, 86, 291-292).

Диатомит состоит из остатков мельчайших водных растений. Он может быть рыхлым и порошкообразным или связным, как мел. Он имеет осадочное происхождение, накопившись первоначально на дне прудов, озер и в море.

Трепел и гнилой камень — это легкие, пористые кремнистые породы, которые образовались в результате выщелачивания известковых материалов из различных кремнистых известняков или известковых кремней в процессе выветривания.

Мелющие гальки происходят от эрозии известняковых или меловых формаций, которые содержат конкреции чрезвычайно мелкозернистого и плотного кремня. Под действием речных и морских волн они окатываются и полируются. Основными источниками являются морские пляжи.

Корунд как абразив — это минерал с таким названием, состоящий из безводного оксида алюминия. Наждак — это тесная механическая смесь корунда, магнетита и иногда шпинели. Корунд является продуктом контактового метаморфизма, а также результатом прямой кристаллизации из расплавленной магмы. Канадский корунд встречается как компонент сиенита и нефелинового сиенита в Нижнем Онтарио. В Северной Каролине и Джорджии корунд встречается в жилоподобных телах на контакте перидотита с гнейсами и сланцами, а также частично в самом перидотите. В Нью-Йорке месторождения наждака представляют собой сегрегации оксидов алюминия и железа в норите (основной изверженной породе). Наждак Греции и Турции встречается в виде линз или карманов в кристаллических известняках и является результатом контактового метаморфизма интрузивными гранитами.

Гранаты образуются главным образом в результате контактового метаморфизма и обычно встречаются либо в сланцах и гнейсах, либо в мраморе. Основные американские месторождения относятся к этому типу. Будучи тяжелыми и устойчивыми к выветриванию, они также концентрируются в россыпях. Сообщается, что испанские гранаты получают промывкой песков некоторых рек.

Пемза — это затвердевшая горная пена, образовавшаяся при выходе газов из расплавленных изверженных пород на поверхности. Она часто тесно связана с вулканическим пеплом, который также используется для абразивных целей.

В целом геологические процессы, участвующие в формировании абразивов, охватывают почти весь диапазон от первичных магматических процессов до поверхностных изменений и осадконакопления.

АСБЕСТ

Экономические особенности

Основными видами использования асбеста являются высоконапорные уплотнения в тепловых двигателях, тепловая и электрическая изоляция, огнезащита и накладки тормозных лент.

Крупнейшими производителями асбеста являются Канада (Квебек) и, в значительно меньшей степени, Россия. Интересы Соединенных Штатов имеют финансовый контроль над примерно четвертью канадского производства, и практически весь экспорт Канады идет в Соединенные Штаты. Россия экспортирует почти всю свою продукцию в Германию, Австрию, Соединенное Королевство, Бельгию и Нидерланды. До войны объем добычи в значительной степени контролировался германским синдикатом. В последнее время значительное производство появилось в Южной Африке, продукция которой закупается Англией и Соединенными Штатами, а небольшие количества производятся в Италии, на Кипре и в Австралии.

Соединенные Штаты были крупным импортером асбеста из Канады и некоторых других источников. Отечественное производство относительно незначительно, и экспорт зависит главным образом от избытка импорта. Джорджия является основным местным источником. Аризона и Калифорния также являются производителями, их продукт более высокого качества. Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем асбестовых товаров, и экспорт идет почти во все части мира.

Пока обильный канадский материал доступен на разумных условиях, Соединенные Штаты находятся примерно в таком же положении, как если бы они были независимы. Некоторые канадские предложения об ограничении во время войны привели к изучению других поставок и показали, что несколько месторождений, таких как в России и Африке, могут конкурировать с канадским асбестом.

Геологические особенности

Асбест состоит в основном из минералов силиката магния — хризотила, антофиллита и крокидолита. Термин «асбест» охватывает все волокнистые минералы с некоторой прочностью на разрыв, которые являются плохими проводниками и могут использоваться для теплозащиты. Подобно тальку, они происходят главным образом из изменения оливина, пироксена и амфибола — или чаще из серпентина, который сам является результатом изменения этих минералов. Хризотил является наиболее распространенным, и из-за длины, тонкости и гибкости его волокон, позволяющих прясть его в асбестовые веревки и ткани, он является наиболее ценным. Волокна антофиллита, с другой стороны, короткие, грубые и хрупкие, и могут использоваться только для низкосортных целей. Крокидолит или голубой асбест похож на хризотил, но несколько уступает по огнеупорным качествам.

Асбестовые месторождения встречаются главным образом в виде прожилков в серпентиновой породе, которая сама является изменением какой-то более ранней породы, такой как перидотит. Они явно сформировались в трещинах и разломах посредством воды, но являются ли эти воды горячими или холодными, не очевидно. Прожилки иногда интерпретировались как заполнения трещин сокращения, но более вероятно, что они обусловлены перекристаллизацией серпентина, протекающей изнутри от трещин. В Квебеке хризотил-асбест (который частично является прядильного, а частично непрядильного сорта) образует нерегулярные жилы такого рода в серпентине, причем волокно составляет от 2 до 6 процентов породы.

В Джорджии асбест, который является антофиллитом, встречается в линзовидных массах в перидотите, ассоциированном с гнейсом. Предполагается, что он образовался в результате изменения оливина и пироксена в изверженных породах. В Аризоне хризотил встречается в жилах в кремнистом известняке, ассоциированном с диабазовыми интрузиями. Здесь считается, что он является продуктом изменения диопсида (известково-магнезиального пироксена) в контактово-метаморфической силикатной зоне.

Крокидолит добывается в промышленных масштабах только в Капской колонии, Южная Африка. Месторождения встречаются в тонких осадочных слоях, перемежающихся с яшмами и железистыми породами. Их происхождение детально не разработано.

Месторождения России, Трансвааля, Родезии и Австралии представляют собой высококачественный хризотил, вероятно, сходный по происхождению с месторождениями Квебека. Асбест Италии и Кипра — это антофиллит, более похожий на материал из Джорджии.

БАРИТ (ТЯЖЕЛЫЙ ШПАТ)

Экономические особенности

Барит используется главным образом в качестве материала для красок. Для этой цели он применяется как в молотом виде, так и при производстве литопона — широко используемой белой краски, состоящей из сульфата бария и сульфида цинка. Молотый барит также используется в определенных видах резиновых изделий и при изготовлении тяжелой глянцевой бумаги. Меньшие количества идут на производство химикатов бария, которые используются при приготовлении перекиси водорода, умягчении воды, дублении кожи и в широком спектре других применений.

Германия является основным мировым производителем барита и обладает большими запасами высокосортного сырья. Великобритания также имеет обширные месторождения и производит, возможно, одну четверть от объема Германии. Франция, Италия, Бельгия, Австро-Венгрия и Испания производят меньшие, но значимые количества.

До войны Соединенные Штаты импортировали из Германии почти половину барита, потребляемого в этой стране, и производили остальное. В условиях военных потребностей были развиты адекватные отечественные поставки, которые покрыли почти весь значительно возросший спрос. Производство велось в четырнадцати штатах, крупными производителями были Джорджия, Миссури и Теннесси. Во время войны также произошло важное перемещение баритопотребляющих отраслей на Средний Запад, чтобы более легко и дешево использовать отечественный продукт. По этой причине не ожидается, что германский барит будет играть такую же важную роль, как раньше, на американских рынках, — хотя его, несомненно, можно доставить на атлантическое побережье гораздо дешевле, чем отечественный барит, который требует длительных железнодорожных перевозок из южных штатов и штатов Среднего Запада.

Геологические особенности

Минерал барит — это тяжелый белый сульфат бария, часто называемый «баритом» или «тяжелым шпатом». Витерит, карбонат бария, — гораздо более редкий минерал, но встречается вместе с баритом в некоторых жилах.

Все магматические породы содержат по крайней мере следы бария, который, вероятно, присутствует в силикатах, и эти малые количества являются конечным источником более концентрированных месторождений. Сам барит не встречается в качестве первичного компонента магматических пород или пегматитов, но, по-видимому, всегда образуется путем осаждения из водных растворов. Он является обычным жильным минералом во многих месторождениях металлических сульфидов, как сформированных в связи с магматической активностью, так и независимых от нее, однако в этих случаях он имеет незначительную коммерческую ценность или не имеет ее вовсе.

Основные месторождения барита встречаются в осадочных породах, особенно в известняках и доломитах. В этих породах он встречается в виде жил и линз, очень похожих по своей природе на месторождения свинца и цинка в долине Миссисипи (стр. 211 и след.), и, подобно им, вероятно, отложенных холодными растворами, которые собирали небольшие количества материала из перекрывающих или вмещающих пород. Месторождения Миссури находятся в известняках в районе недалеко от крупного свинцового района юго-восточного Миссури и отличаются от свинцовых месторождений скорее относительными пропорциями, чем видом минералов; жилы состоят главным образом из барита с небольшими количествами кремнезема, сульфида железа, галенита и сфалерита. Месторождения южных Аппалачей встречаются в виде линз в известняках и сланцах.

Барит мало подвержен поверхностному выветриванию и имеет тенденцию оставаться на месте, в то время как более растворимые минералы сопутствующей породы растворяются и выносятся. Однако происходит ограниченное растворение и переотложение барита, что приводит к его сегрегации в виде конкреций в остаточных глинах. Большая часть фактически добываемого барита поступает из этих остаточных месторождений, которые обязаны своим нынешним положением и ценностью катаморфическим процессам. Сопутствующая глина и оксид железа удаляются путем промывки и механического обогащения.

Некоторые исследователи месторождений долины Миссисипи крайне неохотно принимают идею о том, что руды образуются поверхностными водами обычных температур, и склонны апеллировать к нагретым водам из гипотетического подстилающего магматического источника. Тот факт, что барит является характерным минералом многих магматических жил, и тот факт, что в этом же общем регионе он встречается в месторождениях флюорита Кентукки-Иллинойса — где магматический источник общепризнан, — наряду с сомнениями в теоретической способности метеорных вод переносить минералы, обнаруженные в баритовых месторождениях, привели некоторых авторов к тому, чтобы приписать этим баритовым месторождениям магматическое происхождение. Магматическая теория не была опровергнута; но в целом баланс доказательств, по-видимому, убедительно указывает на то, что баритовые месторождения, как и свинцово-цинковые руды, которые по своей природе по существу такие же, хотя и различаются по пропорциям минералов, были сконцентрированы из прилегающих отложений обычными поверхностными водами.

БУРА

Экономические особенности

Боросодержащие минералы используются почти исключительно в производстве буры и борной кислоты. Почти треть буры, потребляемой в Соединенных Штатах, используется в производстве эмалей или фарфороподобных покрытий для таких предметов, как ванны, кухонные раковины и кухонная утварь. Другие виды использования буры или борной кислоты включают применение в качестве флюса при плавке и очистке драгоценных металлов, при разложении хромита, в производстве стекла, в качестве консерванта, антисептика и чистящего средства. Последние разработки показывают, что металл бор может играть важную роль в металлургии различных металлов. Он использовался при изготовлении очень чистых медных отливок для электротехнических целей, в алюминиевых бронзах и при закалке алюминиевых отливок; также было экспериментально показано, что сплав ферробор действует на сталь несколько подобно феррованадию.

Основная часть мировой буры поступает из Западного полушария, причем Соединенные Штаты и Чили являются двумя основными производителями. Существуют дополнительные крупные месторождения в северной Аргентине, южном Перу и южной Боливии, которые до сих пор мало использовались из-за их труднодоступности. Английские финансовые интересы контролируют большинство этих южноамериканских месторождений.

Единственным крупным европейским производителем буры является Турция. Италия и Германия производят небольшие количества. Также было небольшое производство буры в Тибете, откуда ее вывозили из гор на спинах овец.

Запасы буры в Соединенных Штатах достаточны для всех внутренних потребностей и, вероятно, для экспорта. Небольшие количества борной кислоты импортируются, но бура в последние годы не импортировалась. Внутреннее производство полностью поступает из Калифорнии, хотя в прошлом разрабатывались месторождения в Неваде и Орегоне.

Геологические особенности

Элемент бор присутствует в различных сложных боросиликатах, таких как датолит и турмалин, последний из которых используется в качестве драгоценного камня (стр. 290, 293). Ни один из них не является коммерческим источником буры. Основными борными минералами являются бура или «тинкал» (гидратированный борат натрия), колеманит (гидратированный борат кальция), улексит (гидратированный борат кальция-натрия) и борацит (хлороборат магния). В коммерческих целях термин «бура» иногда применяется ко всем этим материалам. Эти минералы появляются в природе при довольно широко различающихся способах образования.

Производство буры в Италии осуществляется из знаменитых «соффиони» или «фумарол» Тосканы. Это вулканические эксгаляции, в которых струи пара, несущие борную кислоту и различные бораты вместе с аммонийными соединениями, выходят из жерл в земле. Материал борной кислоты извлекается путем процесса конденсации.

Бораты, главным образом в форме буры, встречаются в горячих источниках и озерах вулканических регионов. Тибетские месторождения и те, что ранее разрабатывались на озере Боракс в Калифорнии, относятся к этому типу. Некоторые воды горячих источников береговых хребтов Калифорнии и Невады содержат значительные количества бора вместе с аммиачными солями, и в некоторых местах они отлагают буру вместе с серой и киноварью. Представляется вероятным (см. стр. 40), что эти воды могут поступать из магматического источника, находящегося недалеко внизу.

Большинство месторождений буры в Калифорнии, Неваде и Орегоне, хотя в настоящее время и не являющиеся крупными производителями, а также, вероятно, большинство чилийских и прилегающих южноамериканских месторождений, образованы в результате испарения пустынных озер. Они являются продуктами высыхания и в Чили связаны с крупными месторождениями селитры (стр. 102-104), которые имеют аналогичное происхождение. Соли, содержащиеся в этих месторождениях, — это в основном бура, улексит и колеманит. Источниками этих материалов, возможно, являются месторождения типа, упомянутого в предыдущем абзаце, или, в Калифорнии, некоторые третичные боратные месторождения, описанные ниже. Каким бы ни был их источник, бораты переносятся в растворе водами случайных дождей в неглубокие бассейны, которые покрываются временными тонкими слоями воды или «озерами-плая». Испарение этих озер оставляет широкие равнины, покрытые белыми солями. Впоследствии они могут быть покрыты наносными песками, и капиллярное действие может вызвать поднятие боратов через пески, смешивание с ними и выцветание на поверхности. Одним из крупнейших калифорнийских месторождений этого общего класса является месторождение на озере Серлс, из которого предлагалось извлекать буру вместе с поташом (стр. 113-114).

Месторождения, которые в настоящее время составляют основной источник внутренней буры, — это не описанные выше месторождения плая, а массы колеманита в третичных глинах и известняках с прослоями базальтовых потоков. Основные месторождения находятся в Долине Смерти и прилегающих частях Калифорнии. Колеманит встречается в виде нерегулярных молочно-белых слоев или конкреций, смешанных с большим или меньшим количеством гипса. Считается, что месторождения относятся к типу замещения, а не образовались одновременно с отложениями. Являются ли они результатом воздействия магматических растворов, несущих борную кислоту из сопутствующих потоков, или поверхностных вод, несущих материалы, выщелоченные из других отложений, неясно. Сырой колеманит в добытом виде содержит в среднем около 25 процентов B2O3; его обрабатывают содой при производстве буры или серной кислотой при производстве борной кислоты.

Бор присутствует в ничтожных количествах в морской воде. Когда такая вода испаряется, он концентрируется вместе с солями магния и калия в «маточных растворах»; и при полном испарении кристаллизуется в виде борацита и других более редких минералов. Таким образом, Штасфуртские соли Германии (стр. 113) содержат бораты этого типа в карналлитовой зоне верхней части месторождений. Это единственный известный важный случай боратных месторождений морского происхождения.

БРОМ

Экономические особенности

Бром находит значительное применение в химии в качестве окислителя, при отделении золота от других металлов, а также в производстве дезинфицирующих средств, солей брома и анилиновых красителей. Наиболее известными и широко используемыми солями брома являются бромид серебра, используемый в фотографии, и бромид калия, используемый в медицине для угнетения нервной системы. Во время войны большие количества брома использовались в удушающих и слезоточивых газах.

Главным центром бромной промышленности в Европе до 1914 года был Штасфурт, Германия. Других важных коммерческих источников в зарубежных странах не известно, хотя небольшие количества были получены из маточных растворов чилийской селитры и из морских водорослей (келпа) в различных странах. Индия упоминалась как возможный крупный производитель в будущем.

Соединенные Штаты независимы от иностранных источников брома. Весь внутренний тоннаж производится из рассолов, откачиваемых в Мичигане, Огайо, Западной Виргинии и Пенсильвании. Большая часть продукции фактически не продается как бром, а в форме бромидов калия и натрия и других солей. Во время войны значительные количества бромных материалов экспортировались в Великобританию, Францию и Италию.

Геологические особенности

Бром химически очень похож на хлор и встречается в тех же условиях, хотя обычно в меньших количествах. Природный бромид серебра (бромирит) и комбинированный хлорид и бромид серебра (эмболит) довольно часто встречаются в зонах окисления серебряных руд, но не являются коммерческими источниками брома.

Бром встречается в морской воде в заметных количествах, а также в некоторых водах источников и многих природных рассолах. Когда природные соленые воды испаряются, бром является одним из последних материалов, которые выпадают в осадок, и остаточные «маточные растворы» или маточники часто показывают значительную концентрацию брома. Там, где происходит полное испарение, как в случае со Штасфуртскими соляными месторождениями (стр. 113), соли брома кристаллизуются на финальных стадиях вместе с солями натрия, магния и калия. Большая часть мирового брома поступила из маточного раствора, полученного в результате растворения и фракционного испарения этих Штасфуртских солей.

Бром, получаемый из соляных месторождений в восточной части Соединенных Штатов, несомненно, имеет аналогичное происхождение. Он производится как побочный продукт соляной промышленности, при этом природные или искусственные рассолы откачиваются из пород (стр. 295), а бромиды извлекаются либо из маточных растворов, либо непосредственно из неконцентрированных рассолов.

ФУЛЛЕРОВА ЗЕМЛЯ

Экономические особенности

Фуллерова земля используется главным образом для отбеливания, осветления или фильтрации минеральных и растительных масел, жиров и смазок. Нефтяная промышленность является крупнейшим потребителем. Второстепенное использование включает производство пигментов для печати обоев, обнаружение красящих веществ в определенных пищевых продуктах и в качестве заменителя талька.

Фуллеровы земли в целом довольно широко распространены. Основными производителями являются Соединенные Штаты, Англия и другие крупные страны-потребители Европы. Единственная важная международная торговля этим товаром состоит из экспорта из Соединенных Штатов в различные страны для обработки минеральных масел и экспорта из Англии для обработки растительных масел.

В Соединенных Штатах наблюдается большой избыток производства фуллеровой земли сорта, пригодного для очистки минеральных масел, но недостаточное производство материала для использования при очистке пищевых масел, по крайней мере, методами и оборудованием, наиболее широко используемыми в настоящее время. Однако импорт, необходимый из Англии, более чем компенсируется нашим экспортом в Европу отечественной земли, особенно приспособленной для нефтяной промышленности. Производство в Соединенных Штатах почти полностью поступает из южных штатов; Флорида производит более трех четвертей общего объема, а другими значительными производителями являются Техас, Джорджия, Калифорния и Арканзас. Импорт из Англии обычно эквивалентен примерно трети внутреннего производства.

Геологические особенности

Фуллерова земля — это, по сути, разновидность глины, обладающая высокой поглотительной способностью, что делает ее полезной для обесцвечивания и очистки. Фуллеровы земли в целом имеют более высокое содержание воды и меньшую пластичность, чем большинство глин, но они сильно различаются по физическим и химическим свойствам. Химические анализы малоценны при определении того, будет ли данная глина служить фуллеровой землей, и фактическое испытание является единственным надежным критерием.

Месторождения фуллеровой земли могут встречаться в тех же разнообразных условиях, что и месторождения других глин. Месторождения Флориды и Джорджии состоят из пластов в слабо консолидированных горизонтально залегающих третичных отложениях, которые разрабатываются открытыми разрезами. Арканзасские месторождения представляют собой остаточные глины, полученные в результате выветривания основных магматических пород, и разрабатываются через шахты.

ГРАФИТ (ПЛЮМБАГО)

Экономические особенности

Кристаллический графит используется главным образом в производстве тиглей для плавки латуни, бронзы, тигельной стали и алюминия. Около 45 процентов по количеству и 70 процентов по стоимости всего графита, потребляемого в Соединенных Штатах, используется таким образом. Как кристаллический, так и аморфный графит используются в смазочных материалах, карандашах, литейных красках, котельных смесях, полиролях для печей и красках, электродах, а также в качестве наполнителей или добавок для удобрений. Наиболее важное использование аморфного графита — это литейные краски, на это применение приходится около 25 процентов от общего потребления графита всех видов в Соединенных Штатах. Искусственный графит не подходит для тиглей или карандашей, но приспособлен для других целей, для которых используется природный графит. Он особенно приспособлен для производства электродов.

Сортность графитовых месторождений сильно варьируется, их использование в значительной степени зависит от размера зерен и легкости обогащения. Некоторые из самых богатых месторождений, например, на Мадагаскаре, содержат 20 процентов или более графита. Месторождения Соединенных Штатов содержат только от 3 до 10 процентов. Ситуация с графитом осложняется различиями в качестве различных поставок. Для тиглей требуется крупнокристаллический графит, но для карандашей, смазочных материалов и литейных красок можно использовать аморфный и мелкокристаллический материал.

Крупнейшее производство высококачественного тигельного графита поступало с Цейлона, находящегося под британским контролем, и около двух третей продукции поступало в Соединенные Штаты. Шахты сейчас разрабатываются до уровня грунтовых вод, и затраты растут.

В последние годы конкурирующие поставки поступают с французского острова Мадагаскар, где условия более благоприятны для дешевого производства и где запасы очень велики. Французские, британские и бельгийские интересы участвуют в разработке этих месторождений. Качество графита отличается от цейлонского продукта; он не нашел признания в Соединенных Штатах, но, по-видимому, устраивает производителей тиглей в Европе. Большая часть продукции экспортируется в Великобританию и Францию, а меньшие количества — в Германию и Бельгию.

Менее удовлетворительные поставки кристаллического графита доступны во многих странах, включая Баварию, Канаду и Японию. Сообщалось о крупных месторождениях кристаллического материала в Гренландии, Бразилии и Румынии, но до сих пор они не приобрели коммерческого значения.

Аморфный графит широко распространен, его добывают примерно в двадцати странах — главным образом в Австрии, Италии, Корее и Мексике. Некоторые месторождения оказались лучшими для специальных целей, но большинство стран могли бы обойтись близлежащими поставками.

Большая часть мировых потребностей в тигельном графите, вероятно, будет по-прежнему удовлетворяться за счет Цейлона и Мадагаскара, в то время как большая часть аморфного графита будет поступать из четырех упомянутых источников.

Соединенные Штаты в значительной степени зависели от импорта с Цейлона для получения тигельного графита. Внутренние запасы велики и способны к дальнейшему развитию, но по большей части чешуйчатый графит такого качества, что он нежелателен для производства тиглей без большой примеси цейлонского материала. Ограничения во время войны требовали от производителей тиглей использовать не менее 20 процентов отечественного или канадского графита в своих смесях при 80 процентах иностранного графита. Это создало спрос на отечественный графит, что вызвало увеличение внутреннего производства. Большая часть производства в Соединенных Штатах поступает из Аппалачей, особенно из Алабамы, Нью-Йорка и Пенсильвании, а меньшие количества получают из Калифорнии, Монтаны и Техаса. Одним из постоянно полезных последствий войны стало улучшение практики обогащения и стандартизация продукции, чтобы позволить отечественному продукту более эффективно конкурировать с хорошо стандартизированными импортными сортами. Останется ли отечественное производство на прежнем уровне при иностранной конкуренции в мирных условиях, еще предстоит увидеть. Внутренние запасы велики, но низкого качества.

Мадагаскарский графит по форме и размеру чешуек больше похож на американский отечественный графит, чем на цейлонский продукт. Небольшие количества использовались в этой стране, но американские потребители, по-видимому, в целом предпочитают цейлонский графит, несмотря на его более высокую стоимость. Мадагаскарский продукт может быть произведен и поставлен на рынки восточной части Соединенных Штатов гораздо дешевле, чем любой другой крупный источник поставок; и, учитывая возможное истощение цейлонских месторождений, американским пользователям, возможно, будет желательно адаптировать производство тиглей к использованию мадагаскарского материала, как это уже, по-видимому, было сделано в Европе.

Расширение американской графитовой промышленности во время войны и ее последующий крах привели к агитации за введение пошлины на импорт иностранного графита.

Аморфный графит производится на некоторых месторождениях в Соединенных Штатах (Колорадо, Невада и Род-Айленд), но высокое качество мексиканского графита, который контролируется компанией в Соединенных Штатах, делает вероятным, что импорт из этого источника продолжится. После войны мексиканский материал практически заменил австрийский графит на американских рынках. Продукция Кореи распределяется между Соединенными Штатами и Англией.

Искусственный графит в количествах, примерно равных внутреннему производству аморфного графита, производится из антрацита или нефтяного кокса на Ниагарском водопаде.

Геологические особенности

Минерал графит — это мягкая, стально-серая, кристаллическая форма углерода.

Цейлонский графит встречается в жилах и линзах, прорезающих гнейсы и известняки. Обычно жилы состоят почти полностью из графита, но иногда другие минералы встречаются в значительных количествах, особенно пирит и кварц. Ассоциация графита с этими минералами, а также с полевым шпатом, пироксеном, апатитом и другими минералами предполагает, что жилы имеют магматическое происхождение, подобно некоторым пегматитовым жилам в Адирондаке, штат Нью-Йорк. Графит добывается из открытых карьеров и шахт, сортируется вручную и механически. Продукт состоит из угловатых кусков или щебня с относительно небольшой площадью поверхности по отношению к их объему.

На Мадагаскаре графит в основном рассеян в графитистом сланце, хотя в некоторой степени он присутствует в виде жил и в гнейсе. Большая часть графита добывается из зоны выветривания вблизи поверхности, поэтому материал мягкий и легко обогащается. Продукт состоит из чешуек или пластинок и при изготовлении тиглей требует использования больших количеств глиняного связующего, чем цейлонский графит.

Чешуйчатый графит Соединенных Штатов, главным образом в Аппалачском регионе, встречается в кристаллических графитистых сланцах, возникших в результате анаморфизма осадочных пород, содержащих органическое вещество. Определенные пласты или зоны сравнительно небольшой ширины содержат от 3 до 10 процентов рассеянного графита. Графит извлекается механическими процессами сортировки. Считается, что графит имеет органическое происхождение, причем превращение органического углерода в графит было осуществлено теплом и давлением, сопровождающими горообразовательные напряжения. Часть графита также встречается в пегматитовых интрузивах и прилегающих вмещающих породах. Этот графит считается неорганическим по происхождению, образовавшимся в результате распада газообразных оксидов углерода в исходной магме пегматитов. Графит Монтаны имеет аналогичное происхождение. Этот неорганический графит в пегматитовых жилах напоминает цейлонский графит, распадаясь на крупные куски и щебень, но запасы очень ограничены.

Аморфный графит образуется во многих местах, где уголь и другие углеродистые материалы подверглись экстремальному метаморфизму. Он представляет собой просто продолжение процессов, посредством которых высококачественные угли образуются из растительного вещества (стр. 123-127). Мексиканские месторождения относятся к этому типу и встречаются в пластах толщиной до 24 футов, перемежающихся с метаморфизованными песчаниками.

В целом графит первично концентрируется как магматическими процессами в дайках, так и осадочными процессами в пластах. В последнем случае необходим анаморфизм для перекристаллизации углерода в форму графита.

ГИПС

Экономические особенности

Основное использование гипса — в строительных материалах. Около двух третей гипса, производимого в Соединенных Штатах, используется в производстве различных штукатурок — стеновой штукатурки, гипса (алебастра) и цемента Кина (для скульптурных и декоративных целей), — и около пятой части используется в качестве замедлителя в портландцементе. Другое важное структурное использование — в производстве гипсокартонных плит, блоков и плитки для внутреннего строительства. Гипс используется в качестве удобрения под названием «земельный гипс», и с растущим признанием нехватки серы в различных почвах расширение его применения вполне вероятно. Второстепенное использование — при полировке листового стекла, в производстве стоматологического гипса, в белых пигментах, в покрытиях для паровых труб и в качестве наполнителя в хлопчатобумажных изделиях.

Мировые месторождения гипса широко распространены. Из зарубежных стран Франция, Канада и Соединенное Королевство являются основными производителями. Германия, Алжир и Индия производят сравнительно скудные количества. Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем гипса в мире. Несмотря на большое производство, Соединенные Штаты обычно импортируют количества, эквивалентные от одной пятнадцатой до одной десятой внутреннего производства, главным образом в сырой форме из Новой Шотландии и Нью-Брансуика для потребления заводами в окрестностях Нью-Йорка. Этот материал более высокого качества, чем восточный отечественный запас, и дешевле, чем западный запас для восточного потребления. Во время войны этот импорт был практически остановлен из-за правительственной реквизиции барж для перевозки угля, но с возвращением к нормальным условиям он был возобновлен. Нет никаких перспектив импорта значительного количества из каких-либо других источников. Внутренний запас достаточен для всех требований.

Производство гипса в Соединенных Штатах поступает из восемнадцати штатов. Четыре пятых общего объема поступает из Нью-Йорка, Айовы, Мичигана, Огайо, Техаса и Оклахомы. В некоторых западных штатах есть обширные месторождения, причем известные запасы только в Вайоминге достаточны для удовлетворения всех мировых потребностей на многие десятилетия.

Соединенные Штаты экспортируют небольшое количество сырого гипса в Канаду, главным образом для использования в производстве портландцемента. Этот экспорт обусловлен географическим положением. Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем гипсокартонных плит, изоляционных материалов и плитки и экспортируют большие количества этих продуктов на Кубу, в Австралию, Японию и Южную Америку.

Геологические особенности

Гипс — это гидратированный сульфат кальция. Он часто ассоциируется с небольшими количествами ангидрита, который представляет собой сульфат кальция без воды, и при соответствующих природных условиях любой из этих материалов может быть превращен в другой.

Обычные примеси в гипсовых месторождениях включают глину и карбонат извести, а также магнезию, кремнезем и оксид железа. В добытом материале содержание примесей может варьироваться от следов до примерно 25 процентов. Гипсит, или гипсовая грязь, — это нечистая смесь гипса с глиной или песком, встречающаяся в Канзасе и некоторых западных штатах; считается, что она образовалась в почве или в неглубоких озерах под воздействием вод источников, несущих сульфат кальция, который был выщелочен из гипсовых месторождений или других пород.

Гипсовые месторождения, подобно месторождениям поваренной соли, встречаются в пластах, которые являются результатом испарения соленой воды. Кальций составляет небольшой процент растворенного материала в море, и когда морские воды испаряются примерно на 37 процентов, он начинает выпадать в осадок в виде сульфата кальция. Условия для осаждения особенно благоприятны в засушливом климате, в морских заливах или в замкнутых бассейнах, которые могут быть или не быть когда-то связанными с морем. Одновременно с отложением гипса могут происходить случайные наносы глины и песка, а при небольших изменениях условий могут отлагаться органические материалы известкового характера. Дальнейшее испарение вод может привести к отложению поваренной соли. Таким образом, гипсовые пласты встречаются в прослоях с сланцами, песчаниками и известняками, и часто, но не всегда, они связаны с соляными пластами. Природа этих процессов далее обсуждается под заголовком «соль» (стр. 295-298).

Ангидрит, обнаруженный в гипсовых месторождениях, образуется как путем прямого осаждения из соленой воды, так и путем последующего изменения гипса. Последний процесс включает уменьшение объема и, следовательно, усадку и оседание отложений. Гидратация ангидрита с образованием гипса, с другой стороны, включает увеличение объема и может привести к куполообразному поднятию и разрушению перекрывающих отложений.

Гипс довольно растворим в грунтовых водах, и в гипсовых месторождениях часто развиваются воронки и полости растворения. Они могут способствовать наносу поверхностной грязи, а также могут мешать добыче.

Считается, что все важные коммерческие гипсовые месторождения были сформированы путем испарения соленой воды указанным образом. Небольшие количества гипса образуются также, когда пирит и другие сульфиды окисляются до серной кислоты, и эта кислота воздействует на известняк. Таким образом, гипс встречается в зонах окисления некоторых рудных тел. Эти случаи не имеют коммерческого значения.

СЛЮДА

Экономические особенности

Основное использование листовой слюды — для изоляционных целей при производстве большого разнообразия электрооборудования. Высшие сорта используются, в частности, при изготовлении конденсаторов для магнето автомобильных и авиационных двигателей и для радиооборудования, а также при производстве свечей зажигания для газовых двигателей высокого напряжения. Листовая слюда также используется в значительных количествах для остекления, теплоизоляции и в качестве диафрагм фонографов. Молотая слюда используется в покрытиях труб и котлов, в качестве изолятора, в патентной кровле, а также для смазочных и декоративных целей.

Индия, Канада и Соединенные Штаты являются важными странами-производителями листовой слюды, до войны на их долю приходилось 98 процентов мирового общего объема. Индия долгое время доминировала на мировых рынках листовой слюды и, вероятно, будет продолжать поставлять стандарт качества в течение многих лет. Большая часть индийской слюды потребляется в Соединенных Штатах, Великобритании и Германии. Слюда Индии и Соединенных Штатов — это главным образом мусковит. Канада является основным источником янтарной слюды (флогопита), хотя другие месторождения потенциального значения известны на Цейлоне и в Южной Африке. Канадская слюда производится главным образом в Квебеке и Онтарио и экспортируется преимущественно в Соединенные Штаты.

Важные месторождения слюды (главным образом мусковита) также известны в Бразилии, Аргентине и Германской Восточной Африке. Крупные поставки осуществлялись из двух первых стран во время войны как в Европу, так и в Соединенные Штаты, и Бразилия, в частности, должна приобретать все большее значение как производитель слюды. Месторождения в Германской Восточной Африке довольно активно разрабатывались непосредственно перед войной, и крупные поставки были сделаны в Германию в 1913 году.

Соединенные Штаты являются крупнейшим потребителем листовой слюды и слюдяных расщепленных пластин, поглощая обычно почти половину мирового производства. Примерно три пятых этого потребления приходится на слюдяные расщепленные пластины, большинство из которых изготавливаются из мусковита в Индии и часть из янтарной слюды в Канаде. Благодаря дешевизне рабочей силы в Индии и податливости индийской слюды к процессу расщепления, индийские расщепленные пластины должны продолжать доминировать на рынке в этой стране. Янтарная слюда — это разновидность, особенно приспособленная для определенных электрических целей. В Соединенных Штатах нет известных коммерческих месторождений этой слюды, но американские интересы владеют крупнейшими производящими шахтами в Канаде. Поставки бразильской слюды не такого стабильно высокого качества, как индийский материал, но обещают приобрести все большее значение на американских рынках.

Из ежегодно потребляемой листовой слюды Соединенные Штаты обычно производят около одной трети. Военные условия, хотя и стимулировали производство отечественной слюды весьма значительно, не изменили существенно ситуацию в этой стране в отношении зависимости Соединенных Штатов от иностранных поставок листовой слюды.

Около 70 процентов отечественной слюды поступает из Северной Каролины и 25 процентов из Нью-Гэмпшира. Месторождения небольшие и нерегулярные, а горные работы мелкие и разбросанные. Эти условия в значительной степени ответственны за неоднородный характер американского продукта. Едва ли возможно для какой-либо одной шахты стандартизировать и классифицировать свой продукт, хотя прогресс в этом направлении был достигнут во время войны путем организации ассоциаций производителей слюды. Эта нехватка стандартизации и классификации является серьезным препятствием в конкуренции со стандартными сортами и размерами, которые доступны в любых желаемых количествах из иностранных источников.

Для молотой слюды внутреннее производство превышает по тоннажу общее мировое производство листовой слюды и является достаточным для всех требований.

Геологические особенности

Слюда — это обычный породообразующий минерал, но доступна для торговли только в магматических дайках пегматитового типа, где кристаллизация настолько грубая, что кристаллы слюды исключительно велики. Мусковитовая слюда встречается главным образом в гранитных пегматитовых дайках. Флогопитовая слюда Канады встречается в пироксенитовых дайках. Распределение слюды внутри даек очень хаотично, что делает прогнозы относительно запасов рискованными. Сопутствующие минералы, главным образом кварц и полевой шпат, обычно присутствуют в количествах, превышающих количество слюды. Также отдельные месторождения, вероятно, будут небольшими. По этим причинам горные работы не могут быть организованы в крупном масштабе, а обычно являются кустарными операциями вблизи поверхности. Задействовано большое количество ручного труда, и индийские месторождения выигрывают за счет дешевизны местной рабочей силы. Продукция района поступает со многих мелких шахт, а не с какой-либо одной крупной.

Пегматиты, которые подверглись динамическому метаморфизму, часто не доступны в качестве источника слюды из-за искажения слюдяных пластин.

Добыча слюды облегчается выветриванием, которое размягчает сопутствующий полевой шпат, делая более легкой задачей извлечение слюдяных блоков. С другой стороны, окрашивание железом поверхностными растворами во время выветривания может сделать слюду непригодной для электрических и некоторых других целей.

Скрап или молотая слюда получается как побочный продукт листовой слюды и из месторождений, где кристаллы не так хорошо развиты. Черная слюда (биотит) и хлоритовые минералы, которые мягкие и гибкие, но не эластичные и встречаются широко развитыми в некоторых сланцах, использовались в ограниченной степени для тех же целей.

МОНАЦИТ (РУДЫ ТОРИЯ И ЦЕРИЯ)

Экономические особенности

Минерал монацит является источником соединений тория и церия, которые, интенсивно светясь при нагревании, образуют светоизлучающий материал калильных газовых сеток. Сетки Вельсбаха состоят примерно из 99 процентов оксида тория и 1 процента оксида церия. Металлический церий, легированный железом и другими металлами, образует искрообразующие сплавы, используемые в различных формах газовых зажигалок и для прикуривания сигар, сигарет и т. д. Мезоторий, побочный продукт производства нитрата тория для газовых сеток, используется в качестве заменителя радия в светящихся красках и для терапевтических целей. Сплав ферроцерий используется в небольших количествах в железе и стали.

Мировые запасы монацита поступают главным образом из бразильских и индийских объектов. До войны немецкие коммерческие интересы контролировали большую часть производства, а также производство продуктов тория. Во время войны немецкий контроль был разрушен.

Соединенные Штаты имеют запас отечественного монацита более низкого качества, чем импорт, но в нормальных условиях зависят от поставок из Бразилии и Индии. Американские месторождения находятся главным образом в Северной и Южной Каролине и разрабатывались только в периоды аномально высоких цен или ограничения импорта. Известные запасы невелики, и месторождения, вероятно, никогда не будут важными производителями. Во время войны, однако, Соединенные Штаты стали крупнейшим производителем нитрата тория и газовых сеток и экспортировали эти продукты в значительном количестве. В настоящее время предпринимаются усилия по обеспечению защитного законодательства против немецких продуктов тория.

Геологические особенности

Монацит — это минерал, состоящий из фосфатов церия, лантана, тория и других редких земель в различных пропорциях. Содержание оксида тория варьируется от следов до 30 процентов, и коммерческие монацитовые пески обычно смешиваются так, чтобы довести сортность до по крайней мере 5 процентов.

Желтовато-коричневые кристаллы монацита были найдены рассеянными в гранитах, гнейсах и пегматитах, но в количествах, обычно слишком малых, чтобы оправдать добычу. В целом минерал извлекается в коммерческом масштабе только из россыпей, где он был сконцентрирован вместе с другими плотными, нерастворимыми минералами, такими как циркон, гранат, ильменит и иногда золото. Индийский и бразильский монацит получается главным образом из песков океанских пляжей, в тех же местах, откуда извлекается циркон (стр. 189). Монацит Северной и Южной Каролины был получен главным образом из русел рек и в незначительной степени путем добычи и промывки разрушенной подстилающей породы, которая представляет собой пегматизированный гнейс. Монацит вместе с небольшим количеством золота также известен в речных гравиях бассейна Бойсе, Айдахо, где крупный гранитный батолит, очевидно, содержит минерал, редко распределенный повсюду. Эти месторождения не разрабатывались.

ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ

Экономические особенности

Драгоценные камни занимают высокое место в мировом годовом производстве минеральных ценностей. Сто или более минералов используются в некоторой степени в качестве драгоценных камней; но наиболее ценимые, представляющие более 90 процентов от общей стоимости производства, — это алмаз, жемчуг, рубин, сапфир и изумруд. По общей стоимости алмазы имеют подавляющее доминирование. Ежегодно добывается более тонны алмазов.

Алмазы поступают главным образом из Южной Африки, на долю которой приходится более 99 процентов от общего объема. Жемчуг поступает главным образом из Индийского и Тихого океанов. Бирма является основным источником прекрасных рубинов. Сиам является основным производителем сапфиров. Колумбия является основным источником прекрасных изумрудов.

Соединенные Штаты производят небольшие количества сапфиров (в Монтане) и жемчуга (из пресноводных моллюсков). Алмазы, рубины и изумруды практически отсутствуют в коммерческом масштабе. Из других драгоценных и полудрагоценных камней, производимых в Соединенных Штатах, основными являются кварц, турмалин и бирюза.

С другой стороны, Соединенные Штаты поглощают путем покупки более половины мирового производства драгоценных камней. По приблизительным оценкам, в Соединенных Штатах сейчас находится алмазов на сумму почти один миллиард долларов, или более половины накопленного мирового запаса, и, вероятно, пропорции для других камней не сильно отличаются.

Ценность придается драгоценному камню из-за его качеств красоты в сочетании с долговечностью и редкостью, или из-за некоторой комбинации этих особенностей, которая привлекла популярный интерес. Ни одно из этих качеств не является достаточным, чтобы сделать камень высоко ценимым; также обладание всеми ими не гарантирует ценность. Некоторые красивые и долговечные камни настолько редки, что известны только коллекционерам и не имеют стандартной рыночной стоимости. Другие не привлекают популярный интерес по причинам, не очевидным для обывателя. Хотя внутренние качества во многом определяют желательность камня, ясно, что прихоть и случай были немаловажными факторами в определении спроса или отсутствия спроса на некоторые камни. Как и в других минералах, ценность имеет как свои внутренние, так и внешние элементы.

Для ведущих драгоценных камней, названных выше, ценности более близки к стандартным во всем мире, чем для любых других минералов, за исключением золота и, возможно, платины. Высоко ценимые везде и легко транспортируемые, уровни цен показывают сравнительно небольшое изменение по всему миру, когда делается поправка на обмен и налоги. Оценка драгоценных камней — это высокоспециализированное искусство, включающее оценку не только внутренних качеств, но и привлекательности, которую камень окажет на покупающую публику. При установлении цены продажи на какой-то исключительный камень, не часто встречающийся в торговле, эксперты в разных частях мира часто достигают почти сверхъестественного единообразия мнений.

По оценкам, мировой запас драгоценных камней приближается к трем миллиардам долларов, или к трети мирового золотого валютного резерва. Из-за малого объема и стандартной ценности это богатство может быть легко скрыто, перенесено и обменено. Когда экономическая ткань цивилизации нарушается войной или другими условиями, драгоценные камни становятся средством передачи и обмена богатства немаловажного значения.

Красота камня может проистекать из его цвета или отсутствия цвета, из его полупрозрачности или непрозрачности, из его высокого преломления света и из способа огранки и полировки для выявления этих качеств. Твердость и долговечность — желательные качества. Алмаз — самый твердый известный минерал, а сапфир, рубин и изумруд занимают высокое место в этом отношении. С другой стороны, жемчуг мягкий и хрупкий, и все же высоко ценится.

Геологические особенности

Основные драгоценные камни, названные выше, имеют простой состав. Алмаз сделан из углерода; жемчуг — это карбонат кальция; рубин и сапфир — это оксид алюминия — разновидности минерала корунда; изумруд — это кремнезем и глинозем с небольшим количеством оксида бериллия. Ничтожные проценты хромита, железа, марганца и других веществ часто ответственны за цвета в этих камнях. Углерод также составляет графит и является основным элементом в угле. Карбонат извести — основной компонент известняка и мрамора. Глинозем — основной компонент боксита, руды алюминия, и природных абразивов, наждака и корунда. Кремнезем, вещество обычного кварца, также составляет ювелирный кварц, аметист, опал, агат, оникс и т. д.

Большинство мировых алмазов поступает из месторождений Кимберли и Трансвааля в Южной Африке, где они встречаются в сильно разложившейся вулканической породе, называемой «синяя земля». Это порода тусклого, жирного вида, состоящая в основном из серпентина. Первоначально это был перидотит, встречающийся в жерлах или пробках старых вулканов, проникающих в углеродистые отложения. Когда порода добывается и рассыпается на поверхности, она разлагается в течение шести месяцев или года, что позволяет промывать ее и механически сортировать на предмет содержания алмазов. Количество породы, обрабатываемой на одной из крупных шахт, примерно равно количеству, обрабатываемому при эксплуатации огромного порфирового медного месторождения Бингем, Юта; годовую добычу алмазов с той же шахты можно было бы перенести в большом чемодане.

Алмазы были явно сформированы при высоких температурах и давлениях внутри магматических пород. Было высказано предположение, что магматическая магма могла получить углерод путем плавления углеродистых отложений, через которые она проникала, но доказательство этого трудно получить. Искусственные алмазы небольшого размера были изготовлены в электрической печи в условиях высокого давления, не сильно отличающихся от тех, которые, как предполагается, присутствовали в природе.

Выветривание и транспортировка пород, содержащих алмазы, привели к развитию алмазоносных россыпей. Южноафриканские алмазы были впервые найдены в речных россыпях, что привело к поиску их источника и его окончательному открытию под слоем почвы, который полностью покрывал материнскую породу. Доля алмазов, добываемых сейчас из россыпей, очень мала.

Алмазы Бразилии поступают из россыпных месторождений. Это основной источник черного алмаза, так широко используемого в алмазном бурении.

Соединенные Штаты не производят алмазы в коммерческом масштабе. Небольшие алмазы были найдены в массах перидотита в округе Пайк, Арканзас, но они имеют очень небольшую коммерческую ценность. Несколько алмазов были найдены в ледниковых наносах Висконсина и прилегающих штатов, что указывает на возможный алмазоносный источник где-то на севере, который еще не был обнаружен (стр. 317).

Жемчуг — это конкреции карбоната извести органического происхождения, которые встречаются в раковинах определенных видов моллюсков. Их цвет или блеск придается органическим материалом или внутренней поверхностью раковины, против которой формируется жемчужина. Основной запас поступает из Индийского и Тихого океанов, но некоторые из них встречаются в пресноводных мидиях Северной Америки, в Карибском море и на западном побережье Мексики и Центральной Америки.

С начала истории основным источником рубинов была верхняя Бирма, где камни встречаются в известняке или мраморе вблизи контакта с магматическими породами, ассоциированными с высокотемпературными минералами. Выветривание породы привело к развитию россыпей, из которых извлекается большинство рубинов. Сиам также является важным производителем. В Соединенных Штатах рубины были найдены в пегматитах в Северной Каролине, но эти драгоценные камни имеют небольшое коммерческое значение.

Сапфиры имеют тот же состав, что и рубины, и встречаются в тех же местах. Большинство сапфиров лучшего качества поступает из Сиама, где они встречаются в песчаной глине россыпного происхождения. В Соединенных Штатах сапфиры извлекаются из аллювиальных отложений вдоль реки Миссури недалеко от Хелены, Монтана, где, как предполагается, они произошли из даек андезитовых пород. В округе Фергус, Монтана, они добываются из разложившихся даек лампрофира (основная магматическая порода). В Северной Каролине сапфир был найден в пегматитовых дайках.

Основным источником высококачественных изумрудов являются Анды в Колумбии. Здесь они встречаются в кальцитовых жилах в битуминозных известняках, однако об их происхождении известно немного. Единственное другое месторождение изумрудов, имеющее коммерческое значение, находится в Уральских горах в Сибири. Изумруды были обнаружены в пегматитовых дайках в Северной Каролине и Новой Англии, но объемы добычи там незначительны.

Турмалин представляет собой сложный водный силикат алюминия и бора с переменным содержанием магния, железа и щелочей. Это довольно распространенный минерал в зонах силикатизации в известняках вблизи контактов с изверженными породами, но ювелирные разновидности турмалина встречаются главным образом в пегматитовых дайках. Они обладают широким разнообразием цветов, причем наиболее ценными являются красные и зеленые камни. Основными американскими производителями являются штаты Мэн, Калифорния и Коннектикут.

Бирюза — это гидратированный фосфат меди и алюминия. Она встречается в виде прожилков вблизи поверхности в измененных гранитах и других изверженных породах. Обычно она ассоциирует с каолином и часто с кварцем; считается, что она образовалась в результате поверхностных изменений. В Соединенных Штатах она добывается преимущественно в Неваде, Аризоне и Колорадо.

В целом основные ювелирные минералы, за исключением жемчуга и бирюзы, встречаются как первичные компоненты в интрузивных изверженных породах, обычно пегматитового или перидотитового состава. Сапфир, рубин, изумруд и турмалин также образуются в результате контактного метаморфизма осадочных пород вблизи изверженных пород. Выветривание разрыхляет первичные породы, что позволяет отделять драгоценные камни от вмещающей породы. При эрозии и переносе драгоценные камни концентрируются в россыпях.

СОЛЬ

Экономические особенности

Основное применение соли связано с консервированием и приправкой пищевых продуктов, а также с химической промышленностью. Химической промышленности соль необходима для производства многих соединений натрия, а также в качестве источника соляной кислоты и хлора. Второстепенное применение соли заключается в изготовлении глазури и эмали для керамики и металлических изделий.

Благодаря широкому распространению соли в континентальных отложениях, а также доступности рассолов океанов и соленых озер в качестве других источников, большинство стран мира либо обладают собственными запасами соли, достаточными для удовлетворения основной части своих потребностей, либо могут получать ее из соседних стран. Однако некоторые виды морской соли, предпочтительные для рыбоперерабатывающих предприятий и других потребителей, поставляются в отдаленные пункты. Около одной пятой всей соли, потребляемой в мире ежегодно, производится в Соединенных Штатах; другими крупными производителями являются Великобритания, Германия, Россия, Китай, Индия и Франция.

Соединенные Штаты производят почти весь объем соли, потребляемой внутри страны, причем этот объем растет очень быстрыми темпами. Соль добывается в четырнадцати штатах, но более 85 процентов общего объема добычи приходится на Мичиган, Нью-Йорк, Огайо и Канзас. Запасы практически неисчерпаемы.

Экспорт и импорт соли составляют очень незначительную часть промышленности Соединенных Штатов, причем каждый из них эквивалентен менее чем 5 процентам внутреннего производства. Большая часть импортируемого материала представляет собой грубую морскую соль, полученную путем солнечного испарения, которая, по мнению рыбо- и мясопереработчиков, практически незаменима в их отрасли. Импорт этой соли поступает из Испании, Италии, Португалии, а также Британской и Голландской Вест-Индии; во время войны из-за нехватки судов он был ограничен главным образом Вест-Индией. Значительный тоннаж специально подготовленной печной соли, востребованной маслоделами, импортируется из Ливерпуля, Англия. Существуют также небольшие объемы импорта из Канады, вероятно, из-за географического положения. Экспорт отечественной соли направляется главным образом в Канаду, на Кубу и в Новую Зеландию, а меньшие количества — практически во все части света.

Соль извлекается из соляных пластов двумя способами. Около четверти соли, производимой в Соединенных Штатах, добывается через шахты таким же образом, как уголь, при этом куски соли дробятся и сортируются по размеру точно так же, как уголь подготавливается для рынка. Однако большая часть продукции Соединенных Штатов получается путем закачки воды в пласты для растворения соли и откачки полученного рассола на поверхность, где он затем выпаривается. Значительное количество соли также извлекается из природных рассолов, которые представляют собой результат растворения каменной соли подземными водами, а также из вод соленых озер и океана.

Геологические особенности

Обычная соль образует минерал галит, состав которого — хлорид натрия. В природе он редко встречается в абсолютно чистом виде, а обычно смешан с другими солевыми материалами, такими как гипс и ангидрит, а иногда с солями калия и магния. Общее содержание хлорида натрия в месторождениях каменной соли, где нет примесей глины, составляет, вероятно, от 96 до 99 процентов.

Первоисточником соляных отложений являются натрий и хлор изверженных пород. При выветривании этих пород сода, будучи одним из наиболее растворимых материалов, выщелачивается и выносится подземными водами, в конечном итоге большая ее часть достигает моря. Хлор проходит аналогичный путь; однако количество хлора в обычных изверженных породах настолько ничтожно, что для объяснения количества хлора, присутствующего в море, считалось необходимым прибегнуть к вулканическим эманациям или какому-либо подобному агенту. Океанская вода содержит около 3,5 процента растворенных веществ по весу, более трех четвертей которых составляют компоненты обычной соли. Среди других растворенных материалов основными являются магний, кальций, калий и SO4 (радикал серной кислоты).

При испарении морской воды она насыщается различными солями в зависимости от их присутствия и относительной растворимости. В общем случае после испарения 37 процентов воды начинает выпадать гипс, а после испарения 93 процентов начинает отлагаться обычная соль. После того как большая часть обычной соли выпадает в осадок, остаточная жидкость, называемая «маточным раствором», содержит преимущественно концентрированные соли магния и калия. Дальнейшее испарение приведет к их осаждению, главным образом в виде комплексных солей, подобных тем, что найдены в месторождении Штассфурт (стр. 113).

Фактические процессы концентрации и осаждения в морской или другой соленой воде гораздо сложнее, чем указано в приведенной выше простой схеме. Растворимость каждой из присутствующих солей и, следовательно, скорость, с которой каждая из них будет кристаллизоваться по мере испарения, зависят от видов и концентраций всех других солей в растворе. Температура, давление, закон действующих масс и кристаллизация двойных солей — все это факторы, которые влияют на характер и скорость процессов и увеличивают их сложность. В течение большей части общего процесса несколько различных солей могут кристаллизоваться одновременно. Очевидно, что гипс может выпадать в осадок в некотором количестве, а затем внешние условия могут измениться так, что испарение прекратится или воды опреснятся до того, как начнет кристаллизоваться обычная соль. Этот факт может отчасти объяснить, почему гипсовые пласты распространены шире, чем пласты обычной соли. В то же время гораздо большее количество хлорида натрия по сравнению с сульфатом кальция в морской воде может объяснить большую мощность многих отдельных соляных пластов.

Считается, что испарение соленых вод, будь то из океана или других водоемов, стало причиной почти всех важных месторождений обычной соли. Этот процесс продолжался с кембрийского периода через все последующие геологические эпохи и может наблюдаться в действии сегодня в различных местах. Образованные таким образом соляные пласты залегают в переслаивании со сланцами, песчаниками и известняками и часто ассоциируют с гипсом. В широком масштабе они всегда имеют линзообразную форму, хотя сильно различаются по протяженности и мощности.

Необходимые условия для формирования обширных соляных пластов включают аридный климат и водоемы, которые по существу являются замкнутыми — либо в виде озер, лагун, либо в виде заливов моря с ограниченным выходом, — где испарение превышает приток пресной воды из рек, а циркуляция из моря недостаточна для разбавления воды и поддержания ее состава на уровне морской воды. В таких условиях растворенные соли в замкнутом водоеме концентрируются, и может происходить осаждение. Изменение условий, при котором происходит привнос ила или песка, либо отложение известковых материалов, с последующим возобновлением осаждения соли, приводит к переслаиванию соляных пластов со сланцами, песчаниками и известняками.

Однако для формирования очень мощных пластов соли, и особенно мощных пластов довольно чистого состава, этого простого объяснения условий недостаточно. Месторождения Мичигана и Нью-Йорка встречаются в пластах мощностью до 21 фута, причем в разрезе мощностью в несколько сотен футов присутствует значительное число отдельных пластов. Под месторождениями калийных солей Штассфурта обнаружены пласты обычной соли мощностью от 300 до 500 футов, а в других местах известны и более мощные пласты. Когда мы исследуем объем солей, отлагающихся из заданного объема морской воды, мы обнаруживаем, что он настолько мал, что для формирования 500 футов соли на заданной площади потребовался бы эквивалентный объем воды глубиной 25 000 футов. Поэтому одной из загадок геологии было определение точных физических условий, при которых происходило отложение этих пластов.

Одна из наиболее известных теорий, «барная» теория, предполагает, что отложение могло происходить в заливе, отделенном от моря баром. Предполагается, что морская вода могла поступать через бар или по узкому каналу, так что испарение в заливе примерно уравновешивалось притоком морской воды. Таким образом, соли из очень большого количества морской воды могли накопиться в небольшом заливе. По мере продолжения процесса соли становились бы все более концентрированными и выпадали бы в осадок большой мощности. Окончательное полное отделение бассейна от моря, например, в результате относительного поднятия суши, могло привести к полному высыханию и отложению калийно-магниевых солей, подобных тем, что найдены в Штассфурте (стр. 113).

Другое предположение для объяснения мощности некоторых соляных пластов заключается в том, что соли в очень большом водном бассейне могли, по мере испарения воды и сокращения бассейна, отлагаться большой мощностью в нескольких небольших депрессиях бассейна.

Другие авторы полагают, что некоторые мощные соляные отложения сформировались в пустынных бассейнах (без обязательной связи с морем) в результате интенсивного выщелачивания небольших количеств соли из предыдущих отложений и ее переноса водой в пустынные озера, где она выпадала в осадок по мере испарения озер. За длительный период времени в озерах могли накопиться большие количества соли, что привело к образованию мощных отложений. Такие гипотезы также объясняют те случаи, когда пласты обычной соли не сопровождаются гипсом, поскольку можно легко представить, что наземные потоки переносили хлорид натрия без заметного количества сульфата кальция; в океанских же водах, насколько известно, всегда присутствуют как сульфат кальция, так и хлорид натрия, поэтому следовало бы ожидать, что гипс будет сопровождать обычную соль.

Частичным объяснением некоторых больших мощностей, обнаруженных в соляных пластах, является то, что эти пласты, особенно когда они пропитаны водой, обладают высокой пластичностью и не способны сопротивляться давлению. При деформации вмещающих пород соляные пласты текут подобно вязким жидкостям и становятся тоньше на крыльях складок и соответственно утолщаются в гребнях и мульдах.

Следует упомянуть соляные месторождения побережья Мексиканского залива в Техасе и Луизиане из-за их исключительных особенностей. Они встречаются в виде низких куполов в третичных и более молодых песках, известняках и глинах. Были обнаружены вертикальные мощности соли в несколько тысяч футов, но структура известна только по результатам бурения. В некоторых из этих куполов также найдены нефть, гипс и сера (стр. 110). Изверженные породы в окрестностях не известны. Некоторые полагали, что месторождения сформировались горячими водами, поднимавшимися по трещинам от подстилающих изверженных пород, а выгибание пород вверх объяснялось по-разному: силой расширения растущих кристаллов, гидростатическим давлением растворов и лакколитовыми интрузиями. С другой стороны, единообразная ассоциация других соляных и гипсовых отложений с осадочными породами и отсутствие изверженных пород позволяют предположить, что эти месторождения могли иметь по существу осадочное происхождение и были изменены последующей деформацией и преобразованием. Происхождение остается неопределенным.

Другими минеральными отложениями, сформированными примерно в тех же условиях, что и соль, являются гипс, поташ, бура, нитраты и минералы брома; при изучении происхождения соляных месторождений следует также учитывать эти минералы.

ТАЛЬК И МЫЛЬНЫЙ КАМЕНЬ

Экономические особенности

Мыльный камень — это горная порода, состоящая главным образом из минерала талька. В обиходе термины «тальк» и «мыльный камень» часто используются как синонимы. Мягкость, жирность на ощупь, легкость обработки, а также устойчивость к нагреванию и воздействию кислот делают этот материал полезным для многих целей. Мыльный камень нарезают на плиты для ванн, лабораторных столешниц и других строительных нужд. Более тонкие сорта нарезают на карандаши для грифельных досок и ацетиленовые горелки. Молотый тальк или мыльный камень используется в качестве наполнителя для бумаги, красок и резиновых изделий, а также в электрической изоляции. Тонкие сорта используются для туалетной пудры.

Пирофиллит (гидратированный силикат алюминия) по некоторым своим свойствам напоминает тальк и используется примерно так же. Тонкие английские глины (стр. 85) иногда используются взаимозаменяемо с тальком в качестве наполнителя для бумаги.

Соединенные Штаты производят почти две трети мирового объема талька. Другими крупными производителями являются Франция, Италия, Австрия и Канада (Онтарио).

Соединенные Штаты независимы от внешних рынков в отношении основной части своего потребления талька, но некоторый тщательно подготовленный тальк высокого качества импортируется из Канады, Италии и Франции. Италия является нашим основным источником талька для фармацевтических целей, хотя в последнее время эти потребности в значительной степени обеспечиваются высококачественным тальком из Калифорнии. В Соединенных Штатах Вермонт и Нью-Йорк являются ведущими производителями талька, а Виргиния — плит из мыльного камня. Запасы велики.

Геологические особенности

Тальк — это гидратированный силикат магния, как и серпентин, минерал, с которым тальк тесно ассоциирует. Оба являются обычными продуктами изменения магнезиальных силикатных минералов, таких как оливин, пироксен и амфибол. Тальк также образуется в результате перекристаллизации магнезиальных карбонатов.

Месторождения талька состоят из линз и полос в метаморфических известняках, сланцах и гнейсах древнего возраста. Сам тальк обычно сланцеватый, как и вмещающие породы, и в значительной степени является продуктом механического перетирания. В некоторых случаях тальк также образуется в результате изменения изверженных пород без перетирания — как в случае с крупными месторождениями талька и мыльного камня в Виргинии, которые являются результатом довольно полного изменения основных изверженных пород, таких как перидотиты и пироксениты.

Известно, что тальк образуется в результате выветривания магнезиальных силикатов в поверхностных условиях, но частое нахождение основных месторождений в высококристаллических породах, которые подверглись обширному глубинному метаморфизму, является указанием на то, что действовали процессы, отличные от выветривания. Высказывалось предположение, что причиной этого были горячие восходящие растворы, но без особых доказательств. Более правдоподобным объяснением для многих месторождений является то, что тальк образуется в результате динамического метаморфизма или скалывания нечистых магнезиальных карбонатов (как в высокомагнезиальных известняках), при этом процесс приводит к удалению углекислого газа и перекристаллизации остатка. Некоторые месторождения талька, например, в Онтарио, отчетливо показывают следы первичных плоскостей напластования известняка, пересекающих кливаж талька, и порода несет все признаки того, что она сформировалась таким же образом, как обычный сланец. Тальк и сланец — почти единственные минеральные продукты, которые обязаны своей ценностью главным образом динамическому метаморфизму.

ГЛАВА XIV

РАЗВЕДКА И ОСВОЕНИЕ

Общие отношения геолога к разведке и освоению

Экономический геолог более жизненно заинтересован в разведке и освоении, чем в любой другой фазе своей работы. Это ближе всего к его специальной области. Здесь присутствует захватывающий элемент приключения и случайности. Здесь есть возможность объединить все его знания геологии и экономики для практической цели. Результат, скорее всего, будет определенным в ту или иную сторону, что дает количественную меру точности научных рассуждений, которая придает остроту его усилиям. Недостаточно просто представить правдоподобные обобщения; за научными выводами быстро следует либо доказательство, либо опровержение. Постоянно помня об этой проверке, ученый чувствует необходимость в самой строгой верификации своих данных, методов и принципов.

Общий успех применения геологии в разведке и освоении подтверждается быстрым ростом спроса на такие услуги в последние годы и той большой ролью, которую они играют почти во всех систематических и крупномасштабных операциях. Иногда высказывается аргумент, что многие минеральные месторождения были найдены без геологической помощи и что, следовательно, геолог излишен. Ответ на этот аргумент заключается в том, что на одного геолога часто приходится сотни «практических» исследователей в поле, и что в пропорции к численности история выглядит совсем иначе. Сам факт того, что многие крупные горнодобывающие организации в результате своего опыта теперь оставляют эти вопросы разведки и освоения в значительной степени в руках геологов, является данью полезности этой науки. Также следует помнить, что не все применения геологии осуществляются геологами. Трудно найти старателя или исследователя, который не усвоил бы эмпирически некоторые элементы геологии, и локально этого может быть достаточно. Очень часто люди, которые гордятся званием «практических старателей», являются теми, у кого самый большой запас самодельных геологических теорий.

Во время бума разведки нередко спекулянты и промоутеры пытаются преуменьшить значение геологических соображений, когда они противоречат их планам. Броская фраза «поспорить с геологом» имеет широкую привлекательность из-за инстинктивного предпочтения практического в противовес теоретическому. Если бы публика остановилась, чтобы заметить характер поддержки, стоящей за геологом, включая, как это бывает, более крупных и успешных операторов, она не была бы так готова принять этот подтекст.

Можно упомянуть еще один аспект этого вопроса. Вряд ли найдется в мире нефтяное месторождение или горняцкий лагерь без заветной традиции о том, что до открытия минеральные возможности были оценены геологами неблагоприятно, — опять же подразумевая, что успех был обусловлен здравым смыслом мозолистого старателя. Эти традиции сохраняются вопреки благоприятным геологическим отчетам, опубликованным до открытия; они являются естественным выражением инстинктивного недоверия к любому знанию, которое выходит за рамки эмпирического опыта. Во многих случаях открытия были сделаны задолго до того, как геологи появились на сцене. В других случаях, возможно, один или два геологических отчета были неблагоприятными, в то время как многие были благоприятными. В совокупности не может быть сомнений в том, что в пропорции к масштабу использования геологические советы имели более чем свою долю успеха.

Даже при самых благоприятных условиях шансы против успеха отдельной буровой скважины или подземной разработки, скорее всего, будут выше, чем шансы на успех. Геолог может не изменить этот основной баланс; но если он сможет уменьшить неблагоприятные шансы хотя бы на несколько процентов, его наем оправдан на чисто коммерческих основаниях.

Вышеприведенные комментарии относятся к добросовестной геологической работе компетентных ученых. Геологическая профессия, как и многие другие, страдает от большого количества плохо подготовленных людей и многих тех, кто присвоил себе звание геолога без каких-либо реальных оснований, — которые могут сделать многое, чтобы дискредитировать профессию. Сама новизна области затрудняет проведение четкой границы между квалифицированными и неквалифицированными людьми. С дальнейшим развитием профессии это состояние, скорее всего, улучшится (см. стр. 427-428).

Настолько нова крупномасштабная прикладная геология в разведке и освоении, и настолько разнообразны научные методы подхода, что трудно наметить конкретный курс для студента, который подготовит его ко всем возможностям, которые у него могут появиться позже. По опыту автора, как в преподавании, так и в практике, единственный безопасный курс для студента — это широкая подготовка по чисто научным направлениям. С этим багажом он сможет позже адаптироваться к большинству специальных условий, встречающихся в полевой практике.

Частично исследованные территории против нетронутых

Выбирая район для работы, геолог-исследователь будет естественно учитывать различные факторы, упомянутые в последующих параграфах; но естественный первый импульс — отправиться туда, где никого еще не было, и держаться подальше от старых основных горнодобывающих лагерей, исходя из предположения, что такие земли были тщательно исследованы и что их геологические условия, влияющие на разведку, полностью поняты. Можно с уверенностью сказать, что очень немногие минеральные районы полностью поняты и исследованы. Многочисленные важные открытия последних лет были сделаны в расширениях старых шахт и старых районов; и если учесть масштаб даже самых обширных горных выработок по сравнению с огромным объемом пород, доступных для разведки, ясно, что так будет продолжаться еще долгое время. По мнению автора, экономический геолог имеет по крайней мере такие же шансы на успех в разведке в старых районах, как и в новых полях. Природа чрезвычайно изменчива и экономна в предоставлении мест, благоприятных для добычи полезных ископаемых; в добывающем районе геологические условия доказали свою правильность, и исследователь начинает здесь с этим общим прагматическим преимуществом. Исследователь здесь имеет еще одно большое преимущество: собрано много важной информации, которую можно встроить в его план операций. Он может начать, научно и практически, там, где остановился другой человек. Один из самых известных экономических геологов утверждал, что чем больше было сделано предыдущей работы, тем лучше, потому что это давало ему больше инструментов для работы. Не существует такой вещи, как «снятие сливок» с геологической проблемы; поиску новых знаний не видно конца.

Такое отношение к проблеме разведки также оказалось выгодным с деловой или финансовой стороны. Успешный спонсор минеральных предприятий однажды заметил, что его лучшая разведка проводилась с задней площадки личного вагона, — имея в виду, что этот способ передвижения доставил его в центр важной горнодобывающей деятельности, где шансы на большой финансовый успех показывали лучший процент, чем при более общей и разнообразной разведке.

Использование всей доступной информации

Эффективная научная разведка требует использования всей доступной информации, относящейся к конкретному району. Это может показаться слишком очевидным, чтобы требовать упоминания, однако наблюдение за методами исследователей, кажется, призывает к предупреждению против довольно распространенной тенденции идти в поле, не будучи подготовленным тщательным знанием предыдущей работы. Легко забыть или упустить из виду какое-то исследование, проведенное много лет назад; или предположить, что такая работа устарела и не имеет особого значения при применении новой мысли и метода, которые являются основой веры и уверенности каждого нового геолога-исследователя. Изучение отчетов по старому лагерю показывает, как часто молодые поколения игнорировали результаты старых. Многие из тех же элементарных истин переоткрываются последующими поколениями после больших усилий, которые можно было бы сэкономить с помощью надлежащего ухода и изучения предыдущей литературы и картографирования.

В отдаленных частях мира существующая информация, относящаяся к разведке, может быть минимальной. Однако во многих старых горнодобывающих лагерях и во всех цивилизованных странах тщательное исследование обычно выявляет значительный спектр полезной информации, относящейся к территории, подлежащей исследованию. В Соединенных Штатах естественный путь, которому следует следовать, — это тщательный поиск в отчетах Геологической службы США, Бюро горного дела, различных государственных служб, университетов и частных организаций (поскольку эти отчеты доступны), а также в технических журналах и отчетах технических обществ, чего-либо, относящегося к району, подлежащему исследованию. Даже если не удается найти конкретный отчет или карту, обычно можно найти общие карты или отчеты, которые могут быть полезны.

Сотрудничество в разведке

Конкуренция в разведке часто создает атмосферу подозрительности и скрытности, которая крайне неблагоприятна для совместных усилий. Отдельные лица и компании могут сильно навредить себе желанием играть в одиночку и неспособностью воспользоваться обменом информацией. Это действие может быть основано, особенно со стороны крупных горнодобывающих компаний, на предположении, что они знают все необходимое о проблеме и что постороннему нечего добавить. Финансовые и другие условия могут требовать такого отношения; но в значительной степени это результат темперамента, как ясно видно из разницы в методах, которым следуют разные группы и в разных горнодобывающих районах. С научной точки зрения это отношение вряд ли может быть оправдано, учитывая чрезвычайно узкие пределы человеческих знаний по сравнению с научной областью, подлежащей исследованию. Сумма знаний из всех источников — лишь малая часть того, что необходимо для наиболее эффективных результатов. Взаимный обмен информацией и обсуждение обычно оправданы на основе одного только личного интереса, не говоря уже о большем интересе для горнодобывающего района, страны или науки.

Национальные и государственные службы прилагают значительные усилия для получения записей бурения. В некоторых случаях они имеют законную власть требовать эту информацию, особенно в связи с оценкой для налогообложения и законами «о голубом небе». В большем числе случаев записи бурения получают путем добровольного сотрудничества с исследователями. Тем не менее значительное количество записей не передается в государственные органы, и некоторые из них теряются навсегда. Даже там, где записи передаются в государственную организацию, они в большинстве случаев не являются непосредственно доступными для исследователей.

Публичная регистрация всех записей бурения является весьма желательной процедурой в интересах развития минеральной промышленности в целом. Таким образом можно избежать огромного количества ненужного дублирования. Запись буровой скважины, даже если она пустая, может иметь огромное значение при интерпретации будущих разработок и должна быть зарегистрирована так же тщательно, как выписка из земельного кадастра. Имущественное право исследователя на такую информацию может быть и обычно защищается путем удержания записи от публичного ознакомления до тех пор, пока не пройдет достаточно времени, чтобы дать ему полную возможность использовать информацию в своих интересах.

Возможности для сотрудничества со специалистами государственных организаций практически безграничны. Эти организации, вероятно, обладают накопленными данными и опытом, охватывающими длительные периоды и обширные территории, которые частный исследователь обычно не может надеяться воспроизвести. При надлежащих ограничениях эта информация может быть доступна для общественного пользования. Хорошей иллюстрацией текущих совместных усилий такого рода является глубокая разведка нефти в известняке Трентон в Иллинойсе. Обнажения и другие конкретные признаки недостаточны для локализации этого бурения; но информация по широким геологическим и структурным линиям, которая была собрана ранее Геологической службой Иллинойса, достаточна для того, чтобы с помощью сравнительно небольшого количества неглубокого бурения можно было определить локус более благоприятных структурных условий. В этом случае Служба направляет первоначальную разведку, которая финансируется частным капиталом.

Экономические факторы в разведке

Подход к проблеме разведки очень часто определяется местными требованиями и условиями; но если подойти к проблеме издалека и сохранить широкую перспективу, первым шагом было бы рассмотрение того, что можно назвать экономическими факторами. Предположим, что геолог волен выбирать свою область разведки. Очевидным предварительным шагом является исключение из рассмотрения минеральных товаров, которые не пользуются устойчивым или большим спросом и сильно зависят от рыночных условий, или которые в остальном не очень хорошо расположены коммерчески. Фундаментальных факторов много и они сложны. Они включают текущую природу и будущие возможности иностранной конкуренции, внутреннюю конкуренцию, сорта, необходимые для удовлетворения конкуренции, стоимость транспортировки, стоимость добычи в местных условиях — включая соображения труда, климатических и топографических условий, — вероятность увеличения или уменьшения спроса на продукт, возможные изменения в металлургической или обогатительной практике (такие как те, которые сделали возможной добычу низкосортных порфировых медных руд), размер уже имеющихся запасов и законы о недрах в отношении собственности и регулирования. Большинство этих факторов обсуждается довольно подробно на других страницах. Изучив экономические условия, ограничивающие разработки хромита, никеля или олова в Соединенных Штатах, исследователь может колебаться, стоит ли двигаться в этих направлениях, — ибо он обнаружит, что прошлый опыт не дает больших надежд на количества и сорта, эквивалентные тем, что доступны в других странах, и что мало вероятности тарифов или других искусственных мер для улучшения внутренней ситуации. До и во время войны коммерческие условия могли показать желательность охоты за пиритом, но более недавние события в ситуации вызывают некоторые сомнения в этой процедуре. Идти вперед вслепую в таком случае, исходя из предположения, что рынок пирита каким-то образом сам скорректируется, не было бы обоснованной разведкой. Опять же, при рассмотрении разведки меди в этой стране следует учитывать уже большие запасы, разработанные далеко впереди вероятного спроса, что требует, чтобы любые новые открытия были очень выгодно расположены для конкуренции. В нефти, с другой стороны, очень краткий обзор экономических факторов ситуации указывает на желательность разведки. Сравнительная нехватка запасов свинца в настоящее время предполагает еще одну благоприятную область для разведки.

Короче говоря, прежде чем начнется фактическая полевая разведка, разумное рассмотрение экономических факторов может во многом способствовать сужению области и сосредоточению усилий на прибыльных направлениях. Если смотреть широко, этот результат обычно достигается естественным действием общих законов спроса и предложения; но существует много отдельных случаев неверно направленных усилий, под влиянием провинциальных условий, которых можно было бы легко избежать при более широком подходе к проблеме.

Геологические факторы в разведке

Переходя к геологическим аспектам разведки, процедура на ранних стадиях снова является процессом исключения. Нефть и уголь, например, встречаются в определенных отложениях определенных возрастов, и их не стали бы искать в районе гранита. Для каждого минерального ресурса существуют широкие геологические условия такого рода, особенно генетические, структурные и метаморфические условия, которые позволяют исключить из рассмотрения обширные территории и сосредоточиться на относительно небольших площадях.

После исключения неблагоприятных районов наступает охота за положительно благоприятными геологическими условиями — за определенным видом осадочной или изверженной породы, за определенной структурой, за правильным видом минералогических и метаморфических условий или за правильной комбинацией этих и других геологических элементов. Геологические соображения, используемые при разведке различных минеральных месторождений, настолько многочисленны и разнообразны, и они требуют такой большой корректировки и интерпретации в их местном применении, что было бы действительно опрометчиво пытаться сделать что-либо в виде исчерпывающего обсуждения. Едва ли практически возможно сделать что-то большее, чем наметить для иллюстративных целей несколько геологических факторов, наиболее часто используемых в разведке.

Минеральные провинции и эпохи

Минеральные месторождения могут быть сходными по своим минералогическим и геологическим характеристикам и отношениям на значительной площади. Они могут свидетельствовать о том, что развивались в одних и тех же общих условиях происхождения; возможно, они могут даже быть одного геологического возраста. Золото-серебряные месторождения Голдфилда, Тонопы, жила Комсток в Вирджиния-Сити и многие другие месторождения по всей территории Большого Бассейна на юго-западе Соединенных Штатов и в Мексике имеют групповые характеристики, которые привели геологов к тому, чтобы называть эту область «металлогенической» или «металлографической» провинцией. Золото-серебряные руды на западном склоне Сьерра-Невады, почти на всей протяженности Калифорнии, также составляют металлогеническую провинцию. Медные руды озера Верхнее на южном берегу озера Верхнее, серебряные руды на северном берегу, разнообразные мелкие месторождения медных, серебряных и золотых руд к востоку от озера Верхнее, никелевые руды Садбери и серебряно-никелево-кобальтовые руды района Кобальт — все они характеризуются сходными группами минералов (хотя и в сильно различающихся пропорциях), сходными геологическими ассоциациями, сходным возрастом и, вероятно, сходными условиями происхождения. Эта область является металлогенической провинцией. Свинцово-цинковые руды долины Миссисипи составляют еще одну такую провинцию. Нефтяные месторождения основных полей характеризуются общими геологическими условиями на огромных площадях (стр. 149), которые также могут рассматриваться как образующие минеральные провинции; для них использовался термин «нефтеносные провинции». Список можно было бы продолжать бесконечно. Знание таких групповых распределений минералов является ценным активом для исследователя, поскольку оно имеет тенденцию локализовать и направлять поиск определенных классов руд в определенных провинциях; также внутри провинции оно говорит исследователю, чего следует нормально ожидать в отношении видов и нахождений минеральных месторождений. При поиске минералов осадочного происхождения исследователь будет использовать стратиграфические методы при следовании за определенными осадочными горизонтами. При поиске руд, связанных с изверженными интрузиями, он естественно будет охотиться за интрузиями, а затем следовать по периферии интрузий в поисках доказательств минерализации, принимая во внимание возможные особенности зонального расположения минералов вокруг интрузивов (см. стр. 42-44) и предпочтение руд определенным легко замещаемым горизонтам, таким как известняки, или определенным плоскостям или зонам трещиноватости.

Точно так же, как минералы могут быть сгруппированы по провинциям, они могут быть сгруппированы по геологическим возрастам. Такие группировки особенно полезны в случае минералов, которые тесно связаны с определенными стратиграфическими горизонтами, такими как уголь, нефть и железо. Большее число продуктивных угольных месторождений Соединенных Штатов относится к каменноугольному периоду, и распределение отложений этого возраста довольно хорошо понятно из общего геологического картографирования. Клинтонские железные руды следуют одному общему горизонту в нижне-среднем палеозое. Железные руды озера Верхнее являются докембрийскими, и более трех четвертей их встречаются на одном горизонте в докембрии. Золотые месторождения Соединенных Штатов формировались главным образом в докембрии, раннем мелу и третичном периоде. Медные месторождения Соединенных Штатов формировались главным образом в докембрийское, меловое и третичное время. Хотя существует много исключений и модификаций для общих классификаций такого рода, они, по-видимому, выражают существенные геологические факты, которые могут быть очень полезны при локализации разведки.

Классификация минеральных земель

В последние годы получило значительное развитие практика классификации минеральных земель в заданных районах для целей разведки и оценки или для целей формулирования и администрирования государственных законов. Это делалось как частными интересами, так и правительством. Эти классификации учитывают все установленные геологические и экономические факторы. Классы обозначенных минеральных земель варьируются в зависимости от минерала, района и цели, для которой производится классификация.

Обычная процедура для целей коммерческой разведки заключается в разделении земель данной территории на три группы — (1) земли, которые определенно перспективны для разведки полезных ископаемых, (2) земли с сомнительными возможностями и (3) земли, в которых возможности полезных ископаемых настолько незначительны, что они могут быть исключены из практического рассмотрения. Каждый из этих классов может быть подразделен для специальных целей. Другая часто используемая классификация: (1) доказанные минеральные земли, (2) вероятные минеральные земли, обычно прилегающие к добывающим шахтам, (3) возможные минеральные земли и (4) коммерчески неперспективные минеральные земли.

Классификация государственных минеральных земель правительственными агентствами подробно обсуждается Джорджем Отисом Смитом и другими в бюллетене Геологической службы Соединенных Штатов. [37] Цели, методы и результаты этой классификации должны быть знакомы каждому исследователю. Нигде больше нет такого огромного массива информации практической ценности. Цитируя из этого отчета:

Изучение земельных законов показывает абсолютную необходимость какой-либо формы сегрегации земель на классы как предварительного условия для их распоряжения. Сельскохозяйственная запись не может быть сделана на землях, содержащих ценные минералы, ни угольная запись на землях, содержащих золото, серебро или медь; земли, включенные в пустынные записи или выбранные по Акту Кэри, должны быть пустынными землями; расширенные усадебные земли не должны быть восприимчивы к успешному орошению; россыпные заявки не должны приниматься из-за их ценности древесины или их контроля над водотоками; и земли, включенные в строительный камень, нефть или соляные россыпи, должны быть более ценными для этих минералов, чем для любой другой цели. Так через всю схему американских земельных законов проходит необходимость определения использования, для которого лучше всего подходит каждый участок.

Для этой цели Геологическая служба провела обширную классификацию угольных земель, земель нефти и газа, фосфатных земель, земель, несущих поташ и связанные с ним соли, металлоносных минеральных земель, разнообразных неметаллических минеральных земель и водных ресурсов. Объем работы может быть указан факторами, которые учитываются. Например, уголь исследуется в отношении его характера и теплотворных качеств (откуда происходит его ценность), количества, мощности, глубины и других условий, которые влияют на стоимость его добычи. Металлоносные минеральные земли рассматриваются в отношении общей геологии, вмещающей породы, интрузий и метаморфизма, структуры, обнажений и развалов жил, перспектив и шахт, образцов и истории региона.

Классификации такого рода часто оказывались полезными для крупных владельцев земли как основа для разумного решения проблем продажи, налогообложения и предоставления прав исследователям. Из-за отсутствия этой элементарной информации в некоторых кругах существовала робость в отношении сделок с крупными владениями из-за страха расстаться с возможным будущим минеральным богатством, — с результатом, что такие участки содержатся с большими затратами и практически исключены из области разведки. К той же причине можно отнести некоторые долгие задержки со стороны правительства в открытии земель для минеральной записи или в выдаче патентов на земельные гранты.

Обнажения минеральных месторождений

Многие минеральные месторождения были найдены, потому что они выходят на поверхность; открытия могли быть случайными, или им могли способствовать соображения геологических факторов. Все еще существуют обширные неисследованные районы, в которых минеральные месторождения, вероятно, будут найдены выступающими на поверхности. Однако для большей части мира поверхность была настолько тщательно изучена, что легкие поверхностные открытия были сделаны, и будущее, вероятно, увидит большее применение научных методов к земле, где обнажения не рассказывают очевидную историю. Минеральные месторождения могут не выходить на поверхность из-за покрытия выветрелой породой или почвой, ледниковыми отложениями или более молодыми образованиями (поверхностными изверженными потоками или отложениями), или обнажение месторождения может быть настолько изменено выветриванием, что дает мало подсказок непосвященным о том, что находится внизу. Минеральные месторождения, сформированные в более старые геологические периоды, в большинстве случаев были глубоко покрыты более поздними отложениями и изверженными породами. Такие месторождения находятся в пределах досягаемости разведки с поверхности только в местах, где эрозия частично или полностью удалила более позднее покрытие. Иллюстрация этого условия представлена в районе Большого Бассейна в Неваде, где рудные тела были покрыты более поздними лавовыми потоками. Рудоносные районы — это просто острова, обнаженные эрозией в огромном море лавы и поверхностных отложений. Вне разумного сомнения, гораздо больше месторождений покрыто таким образом, чем обнажено, и не будет преувеличением сказать, что подавляющая часть минерального богатства земли, возможно, никогда не будет найдена. Там, где рудоносный горизонт обнажен эрозией на поверхности, подземные операции могут следовать за этим горизонтом далеко ниже покрывающих пород; но, в конце концов, такие операции географически малы по сравнению с обширными площадями, над которыми покрывающие породы не дают никаких подсказок о том, что находится внизу. Одной из главных проблем экономической геологии на будущее является развитие средств для разведки на территориях такого рода. Начало было положено в различных районах путем использования разведочного бурения в сочетании с интерпретацией всех геологических и структурных особенностей. Открытие одного из крупнейших никелевых месторождений в районе Садбери в Канаде было сделано путем разведочного бурения для установления общих геологических особенностей в районе, настолько глубоко покрытом, что он давал мало подсказок о правильном месте для атаки.

Некоторые иллюстративные случаи

Использование обнажений в нефтяной разведке было отмечено на других страницах (стр. 146-147).

Обнажения угольных пластов могут быть найдены в складчатых или глубоко эродированных районах. По большей части, однако, и особенно в районах с горизонтально залегающими породами, присутствие угля выводится из стратиграфических доказательств и из общего характера геологического разреза, который был определен обнажениями ассоциированных пород или информацией, доступной в какой-то отдаленной точке. Структурное картографирование угольных пластов на основе обнажений и буровых скважин упоминалось (стр. 126-127).

Железные руды очень устойчивы к растворению. Там, где они твердые и компактные, они имеют тенденцию образовывать заметные обнажения, а там, где они мягкие, они могут быть довольно хорошо покрыты глиной и почвой. В оледенелых районах, таких как регион озера Верхнее, обнажения железной руды гораздо менее многочисленны из-за покрова дрифта. Некоторые из более твердых железных руд районов Маркетт, Гогибик и Меномини в Мичигане и района Вермилион в Миннесоте местами выступают через ледниковый дрифт, и эти руды были первыми и наиболее легко найденными. Гораздо большее число месторождений железной руды озера Верхнее, включая великие мягкие месторождения хребта Месаби в Миннесоте, не выходят на поверхность. С другой стороны, «железная формация», или материнская порода руды, твердая и устойчивая, и обнажения многочисленны. Гематитовые руды Бразилии имеют много общих черт с рудами озера Верхнее по возрасту и нахождению, но они не были покрыты ледниковыми отложениями. Обнажения железной руды большие и заметные, и поверхность на этой территории дает некоторое представление о том, как мог выглядеть регион озера Верхнее до того, как пришли ледники. Некоторые из мягких железных руд латеритного типа, как на Кубе, выходят на поверхность на огромных площадях, где их топографическое положение таково, что эрозия не смела их. На эрозионных склонах они встречаются редко. Клинтонские железные руды юго-востока Соединенных Штатов свободно выходят на поверхность.

Некоторые из свинцово-цинковых месторождений долины Миссисипи выходят на поверхность в виде различных смесей оксида железа, галенита, кремня и глины, хотя они редко выступают над общей поверхностью. Старые свинцовые хребты Висконсина и Иллинойса, найденные на поверхности столетие назад ранними исследователями и торговцами, послужили отправными точками для более глубокой разведки, которая локализовала цинковые месторождения. Эрозионные каналы свободно обнажили эти рудные тела, и в месторождениях Висконсина-Иллинойса большинство найденных до сих пор руд ограничены окрестностями этих каналов. Однако большее число свинцово-цинковых месторождений долины Миссисипи покрыто выветрелым материалом или останцами перекрывающих отложений, в результате чего для их локализации необходима подземная разведка.

Сульфидные месторождения в целом, включая те, что несут золото, серебро, медь, свинец, цинк и другие металлы, имеют много общих черт обнажения. Сульфид железа, обычно присутствующий в этих рудных телах, на поверхности окисляется до лимонита, в результате чего старатели ищут окрашенные железом породы. Эти окрашенные железом породы по-разному называют «госсан», «железная шляпа», «колорадо» или «eiserner Hut» (железная шляпа). Госсан, вероятно, будет сопротивляться эрозии и будет заметен на поверхности, — хотя это в значительной степени зависит от относительной устойчивости вмещающих пород и от того, является ли жильная порода твердым материалом, таким как кварц, или каким-то материалом, который выветривается быстрее, таким как известняк или изверженная порода. Госсан не часто несет большую ценность, хотя он может показывать следы минералов, которые предполагают, что может быть найдено внизу. Золото, серебро и свинец нелегко выщелачиваются из поверхностных обнажений. Медь и цинк выщелачиваются гораздо легче, и в обнажении могут обнаружить свое существование только следами окрашивания. Поэтому нередко случается, что медные и цинковые месторождения находятся путем нисходящей эксплуатации окисленных золотых, серебряных и свинцовых руд. Жилы в Бьютте сначала разрабатывались на серебро, а рудные тела в Бингеме, Юта, и Джероме, Аризона, сначала добывались на золото. Исключительно, медная руда в обогащенной, окисленной форме выходит на поверхность, как в Бисби, Аризона.

Не всегда верно, что ценные сульфидные месторождения имеют окрашенный железом выход на поверхность, поскольку в некоторых из них сульфид железа или пирит настолько редки, что поверхностные выходы могут быть представлены светлыми глинистыми и кремнистыми породами.

Серебро в выходе на поверхность часто представлено хлоридом серебра или кераргиритом, которые легко идентифицировать. Поиск таких поверхностных руд иногда называют «хлорированием».

Присутствие в выходе на поверхность темных оксидов марганца, ассоциированных с жильным кварцем, иногда указывает на наличие в глубине меди, цинка и других минералов, как, например, в Бьютте.

Обширные изменения вмещающих пород в виде окварцевания и серицитизации, а также присутствие таких минералов, как гранат, турмалин, диопсид и другие, которые, как известно, обычно отлагаются теми же горячими растворами, что формируют многие рудные месторождения, могут служить ключом к разведке на глубине. Однако эти характеристики вмещающих пород, вероятно, будут замаскированы в выходе на поверхность более поздним выветриванием, которое накладывает каолинитовое или глинистое изменение.

Топография и климат как вспомогательные средства при поиске выходов минералов на поверхность

Топографическое выражение минерального месторождения зависит от его твердости и устойчивости к эрозии по сравнению с прилегающими породами. Если оно более устойчиво, то будет выделяться на поверхности; если менее устойчиво, то образует понижение. Условия, определяющие устойчивость, чрезвычайно изменчивы, и никаких широких обобщений сделать нельзя; но в пределах локальной провинции определенная группа минеральных месторождений может характерно образовывать понижения или гряды, и поэтому топографические критерии могут быть весьма полезны при разведке. Даже при таких ограничениях вариации топографического фактора могут быть настолько велики, что требуют большой осторожности при его использовании. Сульфидные руды в кварцитах, вероятно, будут образовывать понижения в результате эрозии. В известняках они, скорее всего, будут выделяться в рельефе из-за более мягкого характера известняка, хотя это не всегда подтверждается. Кристаллические магнетит и гематит более устойчивы к эрозии, чем почти любой другой тип породы, и выделяются на поверхности с пропорциональной частотой.

Климатические условия могут определять место поиска определенных поверхностных минералов. Бокситы и латеритные железные руды, например, как известно, тяготеют к тропическому климату. При разведке этих минералов климатический фактор должен применяться в сочетании с уже упомянутыми топографическими соображениями, и оба они, в свою очередь, — в сочетании с характером вмещающей породы, определяемым общими геологическими съемками. Сочетание климатических, топографических и других физико-географических условий может также использоваться при разведке определенных типов остаточных глин.

Размер и глубина рудных тел, определяемые по выходу на поверхность

Там, где рудное тело тверже окружающей породы, оно выделяется в виде заметных выходов и, вероятно, сужается с глубиной. Там, где оно мягче окружающих пород и выходит на поверхность в топографическом понижении, оно, возможно, скорее будет расширяться с глубиной. Эти особенности обусловлены общими фактами: там, где рудное тело твердое и устойчивое, процесс эрозии вглубь, вероятно, будет замедляться в местах, где прилегающие породы занимают большую часть поверхности, то есть там, где рудное тело уже. Этот принцип часто смутно осознается в предположении, что исключительно крупный выход рудной жилы может быть «слишком хорош, чтобы быть долговечным». Опять же, такое обобщение должно применяться к конкретному случаю с большой осторожностью.

Попытки прогнозировать глубину жил по их протяженности на поверхности имеют лишь частичный успех. В самом общем смысле большая протяженность по горизонтали предполагает протяженность в глубину на том основании, что сечение, обнаженное на поверхности, с такой же вероятностью является сечением со средними размерами, как и сечение вдоль вертикальных линий.

Вера — первый пункт в кредо старателя, и трудно поколебать его убеждение, что любой рудный выход должен расширяться и улучшаться с глубиной. Как выразился франко-канадский старатель в районе Кобальт: «жильный кальцит не может идти вверх, он должен идти вниз». Хотя у ученого могут быть основания сомневаться в этом рассуждении, он нечасто находится в положении, позволяющем предложить определенные отрицательные доказательства.

Использование россыпей при прослеживании выходов минералов

Выходы рудоносных пород иногда могут быть обнаружены путем прослеживания россыпного месторождения до его источника, или путем отслеживания обломков руды в «наносах» на склонах гор до места их происхождения, или путем обнаружения обломков руды в ледниковых отложениях. Присутствие рудного минерала в россыпи естественно ставит вопрос о том, откуда он взялся. Если это молодая россыпь, может быть сравнительно легко проследить русла потоков до верховьев, которые поставляют основную массу осадочного материала, и там обнаружить жилу в коренном залегании. Проблема осложняется множественностью притоков и большими размерами водосборных площадей. В таких случаях тщательное промывание и опробование гравия через частые интервалы может показать, какие из нескольких притоков привносят наибольшее количество ценных компонентов, и тем самым может дополнительно локализовать область поиска. Многие важные горнодобывающие районы, включая Бьютт, Бисби, регион Мозер-Лод в южной Калифорнии, алмазные месторождения Африки и другие, были найдены путем прослеживания россыпей таким образом. В случае более древнего россыпного месторождения, где топография и дренаж сильно изменились с момента его формирования или где месторождение было перекрыто более поздними осадками, проблема, конечно, гораздо сложнее.

Гораздо меньшие признаки, чем промышленно ценное россыпное месторождение в рыхлых поверхностных породах, могут положить начало поискам коренного месторождения. Один фрагмент руды в «наносах» естественно направляет внимание вверх по склону, а повторение фрагментов в определенном направлении может безошибочно привести к источнику. Фрагменты могут даже сами по себе не иметь ценности, а состоять из обломочного материала выщелоченного выхода — например, оксидов железа или марганца, которые из-за своего красного или черного цвета заметно выделяются в обломках пород.

В районе озера Верхнее крупные угловатые обломки железной руды или железистой формации в ледниковых отложениях немедленно вызывают вопрос об источнике. Если обломки окатанные и мелкие, они обычно указывают на очень удаленный источник. Общее направление движения ледника известно в большинстве мест, и, прослеживая обломки в этом направлении, можно найти выход; или цепочку обломков можно проследить до точки, где они прекращаются, и эта точка может послужить для обнаружения коренной породы, содержащей рудное тело, даже если она не выходит на поверхность.

Несколько лет назад было высказано интересное предположение относительно алмазов, спорадически находимых в конечных моренах в Висконсине и других штатах Среднего Запада. Алмазы такого размера и качества, что они определенно указывают на существование настоящего алмазного месторождения где-то на севере. Местоположения этих находок алмазов были нанесены на ледниковую карту, и были проведены линии в общем северном направлении вдоль известных линий движения ледника. Было обнаружено, что эти линии сходятся в точке вблизи Гудзонова залива. Данных было слишком мало, а базовая линия слишком коротка для такой длинной проекции, и указанный источник алмазов можно рассматривать лишь как чистую спекуляцию. Однако с нахождением дополнительных алмазов в ледниковых отложениях, что кажется весьма вероятным, уточнение этого метода со временем могло бы принести результаты.

Использование магнитных съемок при прослеживании минеральных пластов

Магнитные съемки часто полезны при прослеживании железосодержащих пород под поверхностью, при обнаружении выходов таких пород и при установлении линий их связи. Этот метод широко используется для кристаллических железных руд в районе озера Верхнее, в Канаде, в Адирондаке и в других местах в оледенелых частях Соединенных Штатов. Он не столь полезен для бурых железняков и клинтонских руд юго-востока Соединенных Штатов, которые лишь слабо магнитны и обычно могут быть обнаружены другими методами.

Там, где руда сильно магнитна и ассоциирована с другими породами, которые немагнитны, природа магнитного поля, определенная наземной съемкой с помощью вертикальных и горизонтальных игл, может дать некоторое представление о форме и размере рудного тела. Однако обычно магнитные руды ассоциированы с более бедными магнитными породами, в результате чего магнитная съемка, если она случайно не приводит к выходу руды, указывает лишь на общую область, в пределах которой может быть оправдана подземная разведка. В гематитовых железных рудах озера Верхнее магнетизм менее выражен, чем в магнетитах; а в мягких гидратированных гематитах, подобных тем, что встречаются в районе Месаби, он может вызывать лишь незначительное возмущение магнитной стрелки. Это возмущение обычно достаточно для определения положения железосодержащей формации, хотя и не положения самой руды.

Там, где железистая формация была сильно метаморфизована и стала устойчивой к выветриванию и эрозии, так что она не концентрируется в руду, она, вероятно, обладает более сильным магнитным притяжением, чем более богатые руды. По этой причине область сильного магнитного притяжения обычно считается не особенно благоприятной для обнаружения значительных месторождений гематита. Однако это притяжение может быть очень полезным при прослеживании формации до места, где она менее метаморфизована, менее устойчива к эрозии, менее склонна к выходу на поверхность, и все же более перспективна для обнаружения железной руды. Например, на восточном конце Месаби и на восточном и западном концах района Гогиби магнитные съемки с большой легкостью прослеживают железистую формацию до точек, где притяжение низкое, а условия для разведки более благоприятны.

Магнитная стрелка также использовалась при поиске никелевой руды в районе Садбери в Онтарио, но без большого успеха из-за разнообразия пород, отличных от никелевых, которые в той или иной степени магнитны, и из-за слабых магнитных свойств самой никелевой руды. В ходе крупномасштабной разведки этого типа, проведенной несколько лет назад, был обнаружен благоприятный магнитный пояс, и была пройдена шахта до уровня грунтовых вод, но не до коренной породы. Спустя годы расширение этой шахты всего на несколько футов позволило обнаружить одно из крупных рудных тел района.

Экспериментальные работы по использованию магнитной стрелки на медных месторождениях дали некоторые интересные и многообещающие результаты, но это исследование все еще продолжается, и результаты не были опубликованы.

Использование электрической проводимости и других свойств пород при разведке

Помимо магнетизма, породы и руды обладают другими свойствами, поддающимися наблюдениям на расстоянии, такими как электрическая проводимость, прозрачность для рентгеновских лучей, диэлектрическая проницаемость, упругость и плотность. Все эти качества интересовали геологов в той или иной связи, но ни одно из них еще не было эффективно использовано при разведке минеральных ресурсов. Единственным из этих свойств, которое до сих пор казалось многообещающим с точки зрения практических результатов, является электрическая проводимость. Полученные результаты пока еще незначительны, и этот вид исследований находился в некотором роде под сомнением из-за экстравагантных заявлений изобретателей. Тем не менее, была проведена значительная научная работа физиками, геологами и инженерами, дополненная специальными исследованиями проводимости горных пород и земли в военное время в связи с наземными телефонами и перехватом разговоров противника, что, по-видимому, указывает на отчетливую возможность практических результатов в будущем — возможно, не столько в локализации конкретных рудных тел, сколько в локализации общих типов формаций и структур, — что может послужить дополнением к другим методам поиска.

Передача и отражение звуковых волн в горных породах также более или менее исследовались в связи с их возможным военным применением. Кажется вполне возможным, что эти явления могут оказать некоторую геологическую помощь в будущем, но экспериментальная работа находится еще на очень ранней стадии.

Использование структуры и метаморфизма при разведке

Необходимость тщательного использования структурных данных при разведке вряд ли требует обсуждения. Ссылки на структурные особенности делались в связи с углем, нефтью, железной рудой и другими минералами. Эту фазу изучения вряд ли можно проводить слишком интенсивно. Прослеживание складчатой или сброшенной жилы в особенно сложной системе жил требует применения всех методов и принципов структурной геологии.

Точно так же важность применения принципов метаморфизма, воплощенных в метаморфическом цикле (стр. 27-28), почти самоочевидна. Определенные виды метаморфизма указывают на природу минеральных месторождений, с которыми они ассоциированы. Не стоит искать минералы, которые, как известно, вызваны главным образом поверхностными процессами, в породах, измененных преимущественно глубинными процессами. Присутствие метаморфизма, указывающего на высокие температуры и давления, в некоторой степени ограничивает виды минералов, которые можно ожидать найти. С другой стороны, минералы, которые, как известно, первично образовались на больших глубинах, при условии, что они устойчивы к поверхностному выветриванию, могут быть найдены в месторождениях, являющихся результатом поверхностных изменений или катаморфических процессов; то есть они могут концентрироваться как остаточные материалы в зонах выветривания или как россыпи.

Бурение при разведке

При отсутствии отчетливых выходов, а также когда выходы найдены, бурение является широко используемым методом подземной разведки перед проходкой шахт или строительством туннелей. Бурение более полезно при локализации и доказательстве минеральных месторождений большого объема, таких как месторождения угля, железа и нефти, чем минеральных месторождений малого объема и высокой стоимости, таких как месторождения золота и серебра. Однако оно не всегда используется при разведке месторождений первого класса и не всегда исключается при разведке месторождений второго класса. С разработкой более совершенных механических устройств, лучших методов контроля и определения направления буровой скважины, а также более квалифицированной интерпретации проб из скважин, использование бурения быстро распространяется на минеральные поля, где оно ранее считалось неприменимым.

Геолог принимает активное участие в буровых работах, определяя места бурения скважин, определяя угол наклона скважин, идентифицируя и интерпретируя пробы, изучая напластование, кливаж и другие структуры, как они показаны в пробах, и определяя положение этих структур в недрах, определяя, когда достигнут горизонт, наиболее перспективный для минералов, и определяя, когда скважина должна быть остановлена. При заданных поверхностных условиях проблема размещения и направления буровой скважины для получения максимальных результатов при затраченных средствах требует тщательного рассмотрения многих геологических факторов — и, что более важно, их расположения в правильной перспективе и взаимосвязи. Ошибочное рассуждение по любому из основных факторов, или чрезмерный акцент на любом из них, или неспособность развить точное трехмерное представление о подземных структурных условиях может привести к неудаче или дополнительным расходам. Успех или неудача определяются быстро и однозначно. Геолог обычно нанимается компанией, финансирующей бурение; но в знак признания важности его работы некоторые крупные подрядные буровые компании теперь нанимают своих собственных геологов. Техника геологической интерпретации и руководства бурением стала довольно сложной и внушительной, что привело к введению специальных университетских курсов по этим предметам.

Желательность публичной регистрации данных бурения обсуждается на другой странице (стр. 305-306).

Количественные аспекты геологической разведки

В последние годы наблюдается тенденция к сведению геологических факторов при разведке к некоторому количественному базису. Хотя эти факторы могут быть очень изменчивыми и очень сложными, их суммарный эффект часто может быть выражен в виде количественных средних значений. На различных рудниках и в горнодобывающих районах, где операции имеют широкий масштаб, были разработаны локальные количественные факторы, которые полезны при прогнозировании результатов предполагаемых разведочных работ на неразработанных участках. Цифры такого рода могут быть полезными и практическими руководствами при планировании любой конкретной разведки, ее стоимости и вероятного исхода.

Количественные методы проиллюстрированы в общем обзоре разведки железных руд озера Верхнее в более позднем разделе.

Было обнаружено, что кривые добычи из нефтяных скважин и нефтяных районов имеют некоторые общие характерные черты, которые часто используются при прогнозировании будущей добычи и срока службы данной скважины, объекта или района. При ассоциации с углем процентное содержание фиксированного углерода в угле может быть ориентиром для наличия и природы нефти (см. главу VIII).

Геологический персонал Голландской Ост-Индии оценил запасы олова на одном из этих островов с помощью фактора или коэффициента, основанного на опыте другого острова.

В районе Кобальт в Канаде аналогичным образом был разработан коэффициент для будущих открытий и добычи, основанный на прошлом опыте.

Гувер [39] провел статистическое исследование нескольких сотен металлических рудников в различных частях мира и обнаружил, что менее 6 процентов рудников, приносивших прибыль, когда-либо получали ее от руды, добытой ниже 2000 футов; и что из рудников, выплачивавших дивиденды, 80 процентов не приносили прибыли ниже 1500 футов, а большинство из них закрывались выше 500 футов.

Шведским геологом была предпринята попытка оценить ресурсы железной руды континентов с помощью железного коэффициента. Этот коэффициент был получен путем деления известных ресурсов железной руды сравнительно хорошо изученных частей мира на количество квадратных миль, в которых они встречались, а затем умножен на площадь континентов, ресурсы которых подлежали определению.

Применение количественных методов такого рода еще не стало очень общим, и в некоторых случаях их использование невозможно; там, где они применялись, многие из них были очень грубыми, а другие были частично опровергнуты опытом. С ростом знаний и опыта такие методы становятся более точными и полезными, и, вероятно, будут шире использоваться в будущем.

Происхождение минеральных месторождений как фактор разведки

При разведке геолог стремится установить происхождение минерального месторождения. Это часто вызывает удивление у обывателя или «практика», и геолога могут обвинить в том, что он позволил своей любви к теории увлечь себя. Широко распространенная фаталистическая концепция выражена в изречении корнуоллцев о руде: «Где она есть, там она и есть». Тем не менее, понимание происхождения любой конкретной руды, ее «почему», начинает признаваться наиболее эффективным средством достижения обоснованных практических выводов. Установив приблизительное происхождение руды, можно сразу сделать вывод о целой группе практических соображений, основанных на опыте работы с рудами аналогичного происхождения в других местах. Происхождение руды является первостепенным интересом геолога, и именно это дает ему наиболее эффективный и отличительный инструмент в разведке. Многие другие фазы разведочных работ могут быть освоены эмпирически любым, кто знаком с местными условиями; но когда человек без глубокой геологической подготовки пытается войти в эту специфическую область, его недостаток знаний и перспективы часто приводит к фантастическим гипотезам, которые могут исказить выводы, на основе которых он планирует свою разведку.

Научный исследователь, не принимая причудливых теорий местного наблюдателя, совершит ошибку, если не признает остаток твердого факта, на котором они построены. Многие практические исследователи являются проницательными наблюдателями эмпирических фактов, даже если их объяснения могут демонстрировать недостаток понимания вовлеченных процессов. Любое проявление превосходства, нетерпимости или отсутствие сочувствия со стороны геолога по отношению к неадекватным объяснениям и описаниям, данным ему практиком, вероятно, указывает на слабость или ограниченность его собственных мыслительных процессов. Дело геолога — отсеять факт от вывода, а не отбрасывать всю структуру из-за того, что некоторые выводы ошибочны.

Разведка железных руд озера Верхнее как иллюстрация

Чтобы проиллюстрировать применение некоторых методов разведки видов, описанных в этой главе, автор выбирает пример из своего собственного опыта в железорудных месторождениях озера Верхнее [40].

В этом регионе учет экономических аспектов проблемы может исключить из наиболее перспективного для разведки поля определенные канадские участки, которые находятся далеко от водного транспорта, поскольку условия в этих секциях предотвратили бы использование чего-либо, кроме исключительно крупного и богатого месторождения. Экономические условия заранее определяют также, что не стоит искать руды определенных сортов, либо потому, что они не пригодны к использованию из-за вредных примесей или низкого содержания железа, либо потому, что эти конкретные сорта уже были разработаны в избытке по отношению к потребностям. Определив, какая руда желательна, будь то бессемеровская или не-бессемеровская, мартеновская или литейная, дальнейшее исключение площади возможно на основе прошлого опыта.

Переходя к геологическим фазам проблемы, первым шагом является исключение обширных областей пород, которые, как известно, никогда не содержат железной руды, таких как гранитные области, области кварцитов и известняков. В пределах оставшихся областей путем изучения поверхностных выходов и с помощью магнитных съемок обнаруживаются железистые формации, которые являются материнской породой руд. В Мичигане удалось использовать определенные процентные ожидания при площадном размещении железистых формаций в пределах определенных серий пород, простирающихся на обширные территории. Такие процентные коэффициенты были полезны не только при разведке, но и при оценке земель, которые настолько покрыты наносами, что никто не знает, содержат ли они железистую формацию или нет.

Изучение железистых формаций приводит к исключению их больших частей, поскольку их метаморфическое состояние не благоприятствует концентрации руды. В оставшихся областях следуют более интенсивным методам. Едва ли возможно кратко резюмировать все структурные и стратиграфические методы, используемые при локализации рудных тел. Они часто описывались в печати [41]. Сравнительно недавние достижения в этой фазе разведочных работ заключались в более детальном применении стратиграфических методов к железистой формации. Групповые характеристики железистой формации довольно однородны и отличительны по сравнению со всеми другими породами; однако внутри железистой формации представлено так много различных видов слоев, что можно использовать эти вариации с большой эффективностью при корреляции благоприятных горизонтов для отложения руды, при интерпретации данных бурения и другими способами. Другой метод подхода, применяемый главным образом на хребте Месаби, относится к проседанию рудных слоев, которое является результатом выщелачивания кремнезема во время концентрации руды. Это проседание может быть измерено количественно и с большой выгодой использовалось при разведке, при корреляции рудных горизонтов, при подготовке разрезов и оценке руды и т. д.

Ранние геологические разведки в стране озера Верхнее основывались на предположении, что руды концентрировались водами, работавшими вниз от современной поверхности эрозии; но признание того факта, что воды, которые выполняли эту работу, были связаны с гораздо более старой и иной поверхностью эрозии, в условиях, которые допускали гораздо более глубокое проникновение, изменило планы разведки для некоторых районов, таких как Маркет и Гогиби.

Несмотря на сложность вовлеченных геологических факторов, их чистый результат заключался в концентрации железных руд в удивительно однородном соотношении к массе формации в разных частях региона — в результате чего в среднем можно предсказать для любого района, при разведке достаточного масштаба, сколько руды, вероятно, будет вскрыто в вертикальном или горизонтальном измерении. Тринадцать процентов продуктивной площади железистой формации Месаби составляет железная руда. Для остальной части региона озера Верхнее коэффициент составляет пять или шесть процентов. Эти цифры означают, что если бы человек мог исследовать достаточно широкую площадь железистой формации, любая случайная группа буровых скважин или подземных выработок имела бы тенденцию давать эти процентные результаты. Такие проценты вполне достаточны, чтобы принести большую прибыль от разведки. Может возникнуть вопрос, почему требуется применение геологии, если такие средние результаты могут быть получены при случайной неорганизованной работе. Ответ заключается в том, что редко удается провести разведку в достаточно крупном масштабе, чтобы быть уверенным в приближении к этому среднему значению, и что геологическое изучение сделало возможным во многих случаях получить лучший процентный результат. Если геолог способен повысить процент хотя бы немного, расходы вполне оправданы. От него не ожидают 100-процентного успеха; но от него ожидают улучшения средних показателей, и в этом в целом он не потерпел неудачу.

Применяя этот метод конкретно к хребту Гогиби, оказывается, что к 1 января 1918 года разведка и разработка охватили 3650 акров железистой формации, измеренных вдоль падения в плоскости лежачего бока, в пределах границ области, в которой формация находится в таком состоянии, что позволяет концентрацию руды. Общая площадь лежачего бока до глубины 3000 футов составляет приблизительно 9650 акров. Таким образом, хребет был разработан на 38 процентов до этой глубины. В разработанной области было найдено 160 000 000 тонн руды, или приблизительно одна тонна на квадратный фут площади лежачего бока, или 43 800 на акр исследованного лежачего бока. Общая площадь руды, измеренная по лежачему боку, составляла 785 акров. Отношение площади руды к общей исследованной площади, измеренное в плоскости лежачего бока, составляло 21-½ процента. Это может быть принято в грубом приближении для указания средних разведочных возможностей на новой земле, где не существуют местные условия, противоречащие этому. Это означает, что по всему хребту в среднем одна буровая скважина или квершлаг из пяти попадет в руду. Или, если посмотреть с другой стороны, около 200 футов штреков из каждых 1000 по лежачему боку будут находиться в руде. Применяя этот коэффициент к неисследованной площади, составляющей 6000 акров, хребет имел ожидание на 1 января 1918 года до глубины 3000 футов, сверх уже обнаруженных руд, приблизительно 262 800 000 тонн. Этого было достаточно, чтобы продлить срок службы хребта примерно на сорок четыре года. Зная среднюю стоимость разработки руды на фут в прошлом и зная годовую добычу и темп ее ускорения, можно с некоторой точностью рассчитать, сколько расходов следует планировать ежегодно в будущем, чтобы поддерживать безопасный запас резервов по отношению к добыче.

Такие количественные соображения в регионе озера Верхнее служат не только для руководства общим проведением разведочных и девелоперских работ, но в некоторых случаях и в качестве основы для оценки как для коммерческих целей, так и для целей налогообложения.

Разработка и эксплуатация минеральных месторождений

Поиск новых рудных тел тесно связан с разработкой, расширением и добычей уже найденных рудных тел. В этой области геолог находит широкое применение своей науки. Здесь он может быть не столько озабочен экономическими факторами или более широкими методами геологического исключения; его изучение, скорее всего, будет основано главным образом на местных геологических условиях.

Некоторые из более крупных и успешных горнодобывающих компаний, возможно, большинство из них в наши дни, имеют геологов, чья работа заключается в том, чтобы внимательно следить за подземными операциями с целью консультирования по проведению девелоперских работ. Это требует самого точного и интенсивного изучения. Например, компания Anaconda Copper Mining Company имеет штат из нескольких геологов, которые следят за подземными работами в мельчайших деталях и чье одобрение должно быть получено операционным отделом при формулировании любого плана разработки. Сложность и сбросовые отношения жил в рудниках этой компании таковы, что применение этих методов с избытком оправдало себя в ведомостях расходов.

Слишком часто горнодобывающие компании оставляют планирование и выполнение подземных девелоперских работ на усмотрение местного руководства, обычно подземного горного мастера, без геологических консультаций. Эта процедура не исключает экономического геолога; ибо когда разработка терпит неудачу в какой-либо точке или встречаются новые и неожиданные условия, геолога, скорее всего, приглашают. В таких случаях практика геолога подобна практике обычного врача; его вызывают только тогда, когда у его пациентов возникают проблемы. Использование адекватных геологических консультаций на стадиях планирования в некоторых местностях развито не больше, чем практика профилактической медицины.

Работа экономического геолога может не закончиться нахождением и разработкой руды; ибо в момент, когда это достигнуто, он должен снова рассмотреть экономические фазы проблемы — сорт своей руды, ее вероятное количество и другие особенности в отношении общей экономической обстановки. В своем энтузиазме по поводу физических результатов он может быть вовлечен в расходы, не оправданные экономическими факторами проблемы. Кто-то другой может и обычно следит за экономическими элементами, но благоразумный геолог, по крайней мере, позаботится о том, чтобы кто-то был на этой работе.

СНОСКИ:

[37] Смит, Джордж Отис и др., Классификация государственных земель: Бюл. 537, Геологическая служба США, 1913.

[38] Шлюмберже, К., Изучение подземной электрической разведки: Перевод с французского Шервина Ф. Келли, Париж, 1920.

Бергстрем, Гуннар и Бергхольм, Карл, «Teknisk Tidskrift, Kemi och Bergvetenskap», 1918, Книга 12.

[39] Гувер, Герберт К., Принципы горного дела: McGraw-Hill Book Co., Нью-Йорк, 1909, стр. 32.

[40] Лейт, Ч. К., Использование геологии при разведке железных руд: Econ. Geol., том 7, 1912, стр. 662-675.

[41] Ван Хайс, К. Р. и Лейт, Ч. К., Геология региона озера Верхнее: Mon. 52, Геологическая служба США, 1911.

ГЛАВА XV

ОЦЕНКА И НАЛОГООБЛОЖЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

ПОПУЛЯРНАЯ КОНЦЕПЦИЯ ОЦЕНКИ МИНЕРАЛОВ

Общая прибыль от горного дела в совокупности может быть ненамного выше расходов на разведку, разработку и добычу; тем не менее, общее минеральное богатство Соединенных Штатов, на основе способности приносить доход и в отрыве от отраслей, основанных на нем, не может быть далеко от шестидесяти миллиардов долларов, и это богатство фактически возникло после золотой лихорадки 1849 года в Калифорнии. Горнодобывающая промышленность поддерживает большое население. Эти факты являются твердой основой для широкого популярного интереса к минеральным инвестициям — и минеральным спекуляциям. Но есть и другие причины для этого интереса — азарт игрока в ожидании быстрой прибыли, «золотой соблазн», возможность «получить что-то из ничего», грибовидная природа некоторых отраслей промышленности, элемент тайны, связанный с секретами природы, и концепция минералов как «бонанз» с готовой стоимостью, просто ожидающих открытия и не требующих усилий, чтобы сделать их ценными. В Соединенных Штатах фактором, способствующим популярному интересу, является большая свобода, предоставляемая законами для открытия и приобретения минералов в общественном достоянии. Пожалуй, ни одна другая область промышленности не приближается так близко к тому, чтобы быть общей почвой для всех слоев населения. Минеральная промышленность — это область, в которой легко капитализировать не только честное и умелое старание, но и надежды, догадки и жадность. Поэтому неудивительно, что в массовом сознании оценка минерального ресурса — это немногим больше, чем догадка, а иногда даже не честная.

Тем не менее, минеральная промышленность стала второй после сельского хозяйства по своей капитальной стоимости и по своей способности приносить доход. В этой отрасли едва ли возможно прийти к оценкам, столь же надежно обоснованным, как во многих других отраслях, но элементы риска не так безнадежны для измерения, как можно было бы предположить. Крупные минеральные и финансовые организации не зависят от простых догадок, а используют хорошо проверенные методы. Если бы обычный инвестор уделял больше внимания этим методам, он, несомненно, сэкономил бы себе деньги, а минеральная промышленность избавилась бы от огромного бремени паразитов, живущих на доверчивости публики. Любому, кто знаком с минеральной сферой, часто удивительно видеть безрассудство, с которым консервативный деловой человек, который не подумал бы входить в другую промышленную область без тщательного изучения всех факторов ситуации, будет инвестировать в минералы, не используя обычные методы анализа стоимости.

В следующем отчете об оценке минералов в недрах и тесно связанном с ним предмете налогообложения таких минералов делается попытка изложить некоторые принципы кратко и просто с целью сделать их понятными для обывателя. Ценности за пределами рудника связаны с таким количеством факторов негеологической природы, что они здесь не обсуждаются.

ОЦЕНКА И НАЛОГООБЛОЖЕНИЕ РУДНИКОВ

Внутренние и внешние факторы при оценке

Важно с самого начала признать, что стоимость минерального месторождения, как и стоимость любого другого коммерческого материала, включает два основных элемента: внутренний элемент, основанный на качествах самого материала, и внешний элемент, основанный на его доступности и характере спроса на него. Эти два элемента могут быть не резко разделены, и ни один из них не существует без другого. Минеральное месторождение в легкой досягаемости от густонаселенного сообщества, которое имеет достаточно продвинутые методы и требования для его использования, может иметь высокую стоимость; точно такое же месторождение, если оно далеко удалено от пунктов потребления, затруднено транспортом или доступно только людям без развитых методов его использования, может иметь небольшую стоимость или не иметь ее вовсе. Внутренне месторождения одинаковы; но внешне они сильно различаются, и их стоимости соответственно неодинаковы. Даже два соседних объекта, по-разному управляемые и контролируемые и имеющие разные отношения к рынкам, могут иметь несколько разные стоимости в зависимости от использования, которое из них извлекается. Стоимость месторождения может варьироваться из года в год с изменениями спроса на его продукцию или с изменениями в металлургических и других процессах, которые делают его использование возможным. Минералы малого объема и высокой стоимости, как, например, золото, платина и алмазы, имеют почти стандартную стоимость, связанную с их внутренними свойствами, потому что их можно так легко транспортировать в любую часть мира. С другой стороны, материалы большого объема и низкой удельной стоимости, такие как уголь, железная руда и глина, могут иметь сильно варьирующиеся стоимости независимо от их физических характеристик из-за их относительной неподвижности. Но стоимости даже золота и драгоценных камней представляют собой сочетание внутренних качеств и спроса. Алмаз сделан из углерода, но он более ценен, чем уголь или графит, потому что он апеллирует к эстетическому вкусу. Только потому, что человек вводит элемент спроса, алмаз приобретает стоимость. Короче говоря, человек — это множитель, а минеральное вещество — это множимое в произведении, известном как стоимость.

Признание двух элементов стоимости жизненно важно для ясного понимания методов и проблем оценки минералов. Слишком часто предполагается, что физические свойства составляют единственный фактор.

Если смотреть в широком смысле, доходы от минеральной промышленности соизмеримы с усилиями, вложенными в открытие и разработку минеральных ресурсов, даже если доходы удачливых индивидуумов были чрезмерными. В отношении важности элемента человеческой энергии добыча минералов не отличается от обработки почв. Были проведены некоторые интересные экономические исследования горнодобывающих районов, чтобы установить, был ли общий доход равен общим инвестициям как успешных, так и неуспешных участников. Результаты показывают, что даже в некоторых из самых успешных районов нет большого «социального излишка» — то есть излишка поступлений над общими расходами. Трудно обобщать на основе таких исследований с какой-либо степенью точности; но кажется вероятным, что если бы мы могли измерить огромное количество бесплодных усилий, которые были потрачены на непроизводительных территориях, результат имел бы тенденцию подтвердить общий вывод о том, что социальный излишек для минеральной промышленности в целом является скромным, если он вообще существует. Конечно, следует помнить, что общие выгоды от минеральных ресурсов не должны измеряться в терминах выгоды для производителей, но что их измерение должно учитывать удовлетворение всех сложных потребностей современной цивилизации.

Стоимости минеральных месторождений не часто устанавливаются рыночными сделками

Хотя минералы в добытом и использованном виде могут иметь стандартные рыночные стоимости, минеральные месторождения в недрах не покупаются и не продаются на открытом рынке с достаточной частотой, чтобы установить стандартные рыночные стоимости. Сделка может установить критерий стоимости для конкретного месторождения, но не для класса месторождений — ибо нет двух одинаковых минеральных месторождений. Биржевые котировки могут установить определенный вид рыночной стоимости, но они часто искажаются посторонними соображениями. По этим причинам оценка минерального месторождения в каждом случае является особой проблемой.

Метод оценки ad valorem

Обычный коммерческий метод оценки минеральных месторождений признает два основных элемента стоимости, обсуждавшихся выше. Этот метод иногда называют рациональным или методом ad valorem. Прибыль на тонну (или на другую единицу) продукта устанавливается на основе либо прошлых показателей объекта, либо опыта работы с другими аналогичными объектами. Эта прибыль умножается на общую тоннажность, оцененную в месторождении, причем оценка включает известные запасы, вероятные запасы, а в некоторых случаях возможные и перспективные запасы. Произведение прибыли на тонну и общей тоннажности дает общую чистую сумму, которая будет получена; однако она не дает текущую стоимость, потому что товар не может быть весь извлечен и продан сразу, а должен быть добыт и поглощен рынком в течение значительного периода лет. Доходы, которые могут быть получены через несколько лет в будущем, очевидно, имеют более низкую пропорциональную текущую стоимость, чем суммы, которые должны быть получены сразу. В игру вступает процентная ставка, делая необходимым дисконтирование каждого ежегодного платежа на количество лет, которые пройдут до его получения. Очевидно, поэтому, что необходима оценка срока службы объекта, включающая не только знание запасов, но и прогноз ежегодной добычи или темпа истощения.

В качестве простого случая оценки ad valorem для иллюстративных целей: месторождение, содержащее 1 000 000 тонн в запасе, имеет расчетную добычу 100 000 тонн в год в течение десяти лет, на которых прибыль на тонну в прошлом составляла в среднем 1 доллар и ожидается в среднем 1 доллар в будущем. Должно быть получено десять ежегодных взносов или дивидендов по 100 000 долларов. Текущая стоимость общей суммы этих взносов рассчитывается аннуитетным методом. Это стоимость, на которую серия дивидендов будет выплачивать проценты по заранее определенной ставке, в дополнение к выплате в амортизационный фонд ежегодных взносов, которые, будучи безопасно инвестированы каждый год под низкую процентную ставку (обычно 4%), окупят текущую стоимость в конце десяти лет. В нашем гипотетическом случае, если взять процентную ставку 8%, текущая стоимость 1 000 000 долларов, которые должны быть получены в течение десяти лет десятью равными взносами, составляет 612 000 долларов. Другими словами, сумма в 612 000 долларов будет заменена амортизационным фондом в конце десяти лет и будет выплачивать 8% процентов в течение этого периода — это требует общих поступлений в 1 000 000 долларов десятью равными ежегодными взносами. Если бы месторождение, приведенное здесь в качестве иллюстрации, было отработано за три года, таким образом принося три ежегодных взноса по 333 000 долларов, его стоимость составила бы 833 000 долларов.

Каждый из факторов, входящих в этот метод оценки, охватывает широкий спектр переменных, любую из которых может быть трудно определить.

Прибыль на тонну для данного месторождения могла быть чрезвычайно изменчивой в прошлом, что затрудняет определение того, следует ли проецировать в будущее самую высокую или самую низкую цифру или следует взять некоторое среднее значение; и если среднее, то должен ли период, охватываемый средним, быть длинным или коротким. Для небольшого, недолговечного месторождения, очевидно, при оценке будущих прибылей будут приняты во внимание самые последние условия. Для долговечного объекта было бы больше тенденции учитывать долгосрочные средние превратности, как они отражены в средних прибылях прошлого. Для некоторых минеральных товаров существуют циклы цен, затрат и прибылей более или менее определенной длины, установленные в течение долгой прошлой истории отрасли; и в таких случаях при расчете средних значений желательно использовать период, охватывающий один или несколько из этих циклов, а не какой-то более короткий или более длинный период. Однако для многих минералов эти циклы были слишком нерегулярными, чтобы обеспечить надежную основу для будущих оценок. Если опыт работы самого объекта слишком короток, чтобы обеспечить достаточный фундамент для прогнозирования прибылей, или если на объекте не было предыдущих работ, то необходимо использовать средние значения, основанные на других объектах или других районах; или если нет строго сопоставимых, построить гипотетическую цифру из различных расчетных затрат на рабочую силу, материалы и транспорт, продажные цены и т. д. В оценке фактора прибыли геолог не участвует в первую очередь.

При оценке общих запасов в руднике геологические соображения почти всегда играют большую роль. Рудное тело может в некоторых немногих случаях быть полностью оконтурено подземными работами или бурением, исключая необходимость вывода условий за пределами тех, что фактически видны; но в подавляющем большинстве минеральных месторождений запасы не известны так определенно, и геологу становится необходимым, через знание аналогичных случаев, через изучение структурных особенностей месторождения, его происхождения и его истории, прийти к некоторого рода оценке запасов.

При оценке срока службы минерального месторождения необходимо начать с цифры общих запасов и из изучения условий добычи и рынков оценить количество лет, необходимых для исчерпания месторождения. Это более коммерческая фаза проблемы, в которой геолог берет на себя лишь часть ответственности. Пожалуй, больше оценок стоимости пошло не так из-за неверного суждения об этом факторе, чем по любой другой причине. Если физические условия удовлетворительны, легко предположить темп добычи и срок службы, основанные на надежде, которые опыт не подтвердит.

Выбор процентной ставки, которая будет использоваться при дисконтировании будущих поступлений до текущей стоимости, также является финансовым, а не геологическим вопросом. Опять же, однако, геолог должен уделить внимание этому фактору, ввиду того факта, что процентная ставка должна варьироваться, чтобы покрыть различные степени риска и сомнения в геологических факторах. Например, в той степени, в которой оценка запасов руды сомнительна, необходимо использовать высокую процентную ставку, чтобы учесть этот риск. В крупном, хорошо развитом минеральном месторождении, где все геологические факторы хорошо известны, а спрос и рынок хорошо установлены, разумно использовать более низкую процентную ставку. В целом, минеральная промышленность рассматривается в финансовых кругах как более рискованная, чем многие другие промышленные линии; и деньги вкладываются в отрасль с ожиданием высокой процентной ставки, независимо от того, насколько безопасной может быть инвестиция. На практике процентные ставки, используемые при проведении оценок, варьируются от 6 до 15 или 20 процентов.

Ясно, что там, где объект имеет долгий срок службы, проценты очень существенно снизят текущую стоимость руд, которые будут добыты в далеком будущем. Запасы, которые будут добыты более чем через тридцать лет, имеют относительно небольшую или не имеют никакой текущей стоимости. За определенной точкой, поэтому, приобретение и удержание запасов для будущего использования частными компаниями имеет мало коммерческого оправдания. Это вопрос, который слишком часто недостаточно хорошо рассматривается. Естественная алчность человека часто приводит его к инвестициям, которые из-за фактора времени и процентов имеют мало шансов на успешный исход. Конечно, крупная корпорация, предвидящая бесконечно долгий срок службы или, возможно, стремящаяся к монополии, может позволить себе удерживать запасы в качестве общего страхования дольше, чем небольшая компания — даже если из-за процентной ставки эти запасы не имеют текущей стоимости в их книгах. Точно так же верно, что правительства, смотрящие в будущее нации и не имеющие необходимости уделять столько внимания процентам и налогам, не ограничены этим соображением в такой степени.

Иллюстрация ограничивающего эффекта процентной ставки на приобретение долговечных угольных месторождений частными интересами обсуждается в главе XVII о сохранении. Инвестиции, сделанные много лет назад, настолько возросли даже при низких процентных ставках, что практически невозможно рассчитывать на возврат капитала и процентов; или если бы возврат должен был быть востребован с публики, это означало бы чрезмерные сборы, которые невозможны в конкуренции с другими рудниками, не обремененными таким образом.

При коммерческой оценке нефтяных скважин и месторождений используется почти тот же метод, что был описан для минеральных ресурсов в твердой форме, но оценка запасов или срока службы основана на рассмотрении кривых добычи того типа, который упоминался на страницах 134-136.

Суть описанного выше метода оценки по стоимости (ad valorem) заключается в способности приносить доход. Этот метод учитывает тот факт, что ценность месторождения полезных ископаемых зависит не только от его физического состава, но и от того, какой результат можно от него ожидать.

Биржевые котировки акций горнодобывающих предприятий на стандартных рынках в значительной степени основаны на оценках доходности, более или менее на базе метода оценки по стоимости. Однако котировки также отражают надежды и опасения общественности, что часто приводит к оценкам, существенно отличающимся от тех, которые основаны на изучении объективных условий.

Война внесла новые соображения в проблемы оценки по стоимости. В мирных условиях существует тенденция к установлению нормальных затрат, отпускных цен и рынков, которые могут быть более или менее приняты как должное любым лицом, пытающимся оценить месторождения полезных ископаемых. В условиях войны и послевоенного периода немногие из этих элементов можно принимать как должное; становится необходимым учитывать всю мировую ситуацию в отношении того или иного вида минерального сырья, последствия мирного договора (который в значительной степени затрагивает полезные ископаемые), будущие международные отношения, тарифы и другие подобные вопросы. Если бы человек сегодня оценивал марганцевое месторождение в соответствии с вышеизложенным методом и ограничился бы только узким рассмотрением прошлых рынков и прибылей по отдельным объектам, он, скорее всего, ошибся бы, поскольку мировая ситуация с марганцем имеет непосредственное и практическое отношение к каждой локальной проблеме (см. стр. 173-176).

Другие методы оценки и налогообложения полезных ископаемых

Мы довольно подробно обсудили метод оценки по стоимости, поскольку он наиболее широко используется в коммерческих целях, а также потому, что лежащие в его основе принципы применимы практически ко всем другим методам оценки полезных ископаемых. Метод оценки по стоимости используется при налоговой оценке в некоторых округах и для некоторых видов сырья, как, например, на железных рудниках Мичигана и Висконсина. Однако его применение требует навыков и суждения для обеспечения справедливых результатов. Поэтому для целей налогообложения нередко принимаются чисто произвольные или эмпирические методы, которые исключают элемент суждения и часто приводят к оценкам, сильно отличающимся от тех, что используются в коммерции.

Штат Миннесота делит свои месторождения железной руды на ряд классов, для каждого из которых устанавливается более или менее произвольная фиксированная стоимость за тонну, основанная на разнице между себестоимостью и отпускной ценой. Однако корректировка фиксированных стоимостей по различным классам в течение ряда лет, а также отнесение конкретных руд к разным классам основывались на тех же факторах, что используются при оценке по стоимости.

Штат Висконсин использует так называемый метод «приведенного дохода» для оценки и налогообложения месторождений свинца и цинка в юго-западной части штата. Согласно этому методу, штат облагает доходы рудника за предыдущий год таким налогом, который дает примерно тот же общий доход, что и при методе оценки по стоимости, — все это основано на предположении, что каждое месторождение имеет примерно средний срок службы, рассчитанный для рудников всего округа. Поскольку отдельные месторождения руды отклоняются от этого среднего срока службы, установленная стоимость отходит от истинной или оценочной стоимости (ad valorem).

Некоторые штаты вводят специфические налоги, основанные на деятельности рудников за предыдущий год или за совокупность предыдущих лет, выраженные в объеме добычи в тоннах, чистой прибыли или чистой выручке, независимо от срока службы или запасов. Поскольку объем добычи или чистая выручка за год пропорциональны реальной стоимости объекта, достигается грубое приближение к справедливому налогообложению между рудниками. Однако часто полученная таким образом оценка имеет мало общего с истинной стоимостью, поскольку не учитывает большие различия между объектами в запасах, сроке службы и способности приносить прибыль в будущем.

Подоходные налоги, как национальные, так и штатов, конечно, основаны на прибыли за предыдущий год; но при взимании этих налогов с горнодобывающих предприятий признается, что месторождения полезных ископаемых являются истощаемыми активами, и поэтому значительная часть дохода может, согласно закону, рассматриваться как распределение капитальных активов и вычитаться из налогооблагаемого дохода. Сумма, подлежащая вычету, очевидно, зависит от размера запасов и срока службы, в результате чего прогрессивная корректировка оценок подоходного налога имеет тенденцию учитывать точно те же факторы, что используются в методе оценки по стоимости. Очевидно, несправедливо, например, взимать одинаковую долю налога с годового дохода рудника со сроком службы всего два года и рудника со сроком службы пятьдесят лет. Согласно федеральному подоходному налогу, капитальная стоимость месторождения полезных ископаемых устанавливается по состоянию на 1 марта 1913 года, и эта общая капитальная стоимость может быть увеличена при последующих открытиях. По мере того как руда извлекается из недр и продается, подоходный налог уплачивается только с разницы между установленной капитальной стоимостью за единицу и прибылью от продажи. Если, например, капитальная стоимость по состоянию на 1 марта 1913 года установлена в размере 50 центов за тонну полезного ископаемого в недрах, а десять лет спустя тонна продается с прибылью в 1 доллар, подоходный налог уплачивается с 50 центов. Цифра в 50 центов за тонну как стоимость в недрах фактически получается путем оценки прибыли в 1 доллар за тонну, когда руда будет окончательно добыта и продана, и дисконтирования этого доллара до текущей стоимости по состоянию на 1 марта 1913 года. Таким образом, общие суммы, с которых уплачиваются налоги в течение срока службы рудника, должны примерно соответствовать общим начислениям процентов с 1 марта 1913 года. Таким образом, доля годового дохода, подлежащая налогообложению, становится больше с увеличением срока службы. При месторождении со сроком службы тридцать лет чистый результат заключается в том, что облагается налогом около половины совокупного дохода, хотя эта цифра, конечно, несколько варьируется в зависимости от используемой процентной ставки.

При взимании подоходных налогов с угольных шахт в Англии и при взимании определенных подоходных налогов штатов в Соединенных Штатах делается значительно меньшая скидка на возмещение капитальной стоимости (или на истощение, как это обычно называется). В этих случаях допускаемый вычет представляет собой небольшой фиксированный процент от капитальной стоимости, независимо от фактического срока службы объекта.

Рассмотрение минеральных ресурсов как истощаемых активов в законе о подоходном налоге Соединенных Штатов сталкивается с одной значительной практической трудностью — а именно, что закон фактически требует физической или оценочной (ad valorem) оценки каждого минерального объекта правительством в качестве проверки требований на скидку на истощение. Эта огромная и дорогостоящая задача непосильна для налоговых органов в их нынешнем виде, и сомнительно, будет ли когда-либо целесообразно расширять эти органы до степени, необходимой для такой цели. Это главный аргумент в пользу использования произвольных коэффициентов истощения, подобных тем, что иногда применяются за рубежом.

Существует много сторонников прямого налога на тоннаж месторождений полезных ископаемых на том основании, что он прост, определен и легко применим. Современная тенденция заключается в расширении применения этой формы налога. Однако ясно, что предположение об одинаковой стоимости за тонну для целей налогообложения для объекта, приносящего большую прибыль, и для другого объекта, который из-за физических условий едва способен работать с прибылью, создает относительную несправедливость. Чтобы решить эту проблему, иногда предлагается, чтобы налог на тоннаж был дифференцирован таким образом, чтобы учитывать различия в физических условиях и прибыли на разных рудниках. Однако, когда пытаются применить дифференцированный налог на тоннаж, становится очевидным, что для того, чтобы сделать такую оценку справедливой между объектами, необходимо использовать все факторы метода оценки по стоимости для каждого из объектов. Широкая привлекательность аргументов в пользу фиксированного налога на тоннаж частично основана на популярном заблуждении относительно сложности элементов, входящих в оценку полезных ископаемых.

Существует много форм более или менее косвенных налогов, которые в разных частях мира заменяют прямые налоги. Например, некоторые штаты в Южной Америке не облагают налогом руды в недрах, а собирают доход в виде лицензий на добычу полезных ископаемых или экспортных пошлин.

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО НАЛОГООБЛОЖЕНИЮ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

В последние годы наблюдается заметная тенденция рассматривать минеральные ресурсы как наследие народа, которое должно находиться в доверительном управлении, а не как собственность, приобретаемая и управляемая исключительно для частных интересов. Эта тенденция проявилась в принятии в различных частях мира законов, затрагивающих права на разведку и приобретение полезных ископаемых в общественном достоянии; законов, касающихся права на принудительное отчуждение полезных ископаемых, уже отчужденных от правительства; законов, регулирующих эксплуатацию полезных ископаемых в интересах охраны природы; законов, касающихся тарифов и других ограничений на экспорт минерального сырья; и законов, касающихся налогообложения.

Ощущение того, что минеральные ресурсы на самом деле не должны находиться в частных руках, несомненно, было основополагающим фактором при введении тяжелых налогов. Этому также способствуют популярная вера во внутреннюю высокую ценность минеральных ресурсов, неспособность признать большой элемент стоимости, который вкладывается в такие ресурсы человеческими усилиями, и неспособность осознать, что социальный излишек в совокупности невелик. Для некоторых налоговых чиновников руда есть руда, более или менее независимо от местоположения, условий добычи, спроса на продукт и времени, когда спрос позволит добывать руду, — короче говоря, более или менее независимо от того, что руда может дать как действующее предприятие. Таким образом, на минеральные запасы иногда налагаются тяжелые налоги, основанные на неоправданно высоких оценках будущих возможностей, которые не могут быть выплачены из доходов.

В конечном счете, налог должен быть скорректирован в соответствии со способностью рудника платить из своих доходов, а эта способность, в свою очередь, определяется как физическими характеристиками руды, так и успехом, с которым она может быть сделана доступной для потребления. Этот взгляд на оценку для целей налогообложения иногда оспаривается горняками на том основании, что он облагает налогом интеллект, навыки и инициативу и поощряет нерадивое управление. Тот же аргумент можно применить к оценке любого бизнеса или профессии. Автору этот аргумент кажется неверным, поскольку он не признает элемент человеческой энергии в стоимости ресурсов. Если бы стоимость ограничивалась исключительно внутренним характером самой руды, потребовалась бы почти невозможная степень проницательности со стороны налоговых чиновников, чтобы отделить эту стоимость от других соображений; и потребовалось бы дальнейшее разграничение между эффективным и неэффективным управлением, что включает так много соображений, что вывод был бы бесполезным.

При применении подоходных налогов к горнодобывающим операциям иногда наблюдается еще одна тенденция к чрезмерному налогообложению, заключающаяся в том, что доход рассматривается как более или менее постоянный и делается недостаточная скидка на истощение месторождения полезных ископаемых. Согласно подоходному налогу Соединенных Штатов, месторождения полезных ископаемых определенно признаются истощаемыми активами, и этот фактор учитывается; но в подоходных налогах штатов, а также в Англии и других частях мира скидки на эти цели невелики.

Существует широкое убеждение, что тяжелое налогообложение минеральных ресурсов, особенно на основе оценки по стоимости, замедляет разведку и препятствует развитию запасов, необходимых для стабилизации горнодобывающей промышленности. Высокие налоги, несомненно, имели такой эффект в некоторых случаях, особенно там, где налоги налагались на ресурсы задолго до их освоения; но, по мнению автора, эта тенденция в целом еще не перешла опасную черту и вряд ли перейдет ее до тех пор, пока налоги не станут откровенно конфискационными для отрасли. Утверждать, что повышение налогов может даже иметь определенные положительные результаты для горнодобывающей промышленности, может вызвать подозрение в чьей-то психической полноценности; но трудно избежать вывода, что введение высоких налогов привело к гораздо более тщательному изучению вопроса о запасах, в некоторых случаях исключило расходование денег на развитие чрезмерных запасов, которые будут использоваться в далеком будущем, и имело тенденцию предотвращать перепроизводство.

Там, где минеральные запасы развиваются слишком сильно с опережением спроса, проценты на инвестиции накапливают экономический убыток, который должен быть отнесен на счет отрасли. Можно предположить, что стремление к разведке будет продолжаться до тех пор, пока существует спрос на минеральные ресурсы; и что для поддержания отрасли на прочной основе определенная сумма должна быть отложена и отнесена на затраты с целью поддержания запасов в надлежащем соотношении к добыче. Многое еще предстоит узнать о наиболее желательном соотношении между запасами и добычей. Во многих лагерях до введения высоких налогов это соотношение не было должным образом определено; и существовала тенденция, из-за естественной алчности и при отсутствии чего-либо, что могло бы этому помешать, наращивать запасы бесконечно. Первым эффектом высоких налогов в таких лагерях часто было сокращение разведки и разработки. Позже, когда добыча начала приближаться к концу запасов, разведка возобновилась, но только в масштабах, необходимых для обеспечения добычи на ограниченный период вперед.

Аргумент о том, что высокие налоги препятствуют разведке, хорош только за пределами той точки, где сама отрасль перестает быть прибыльной. Если существует достаточный спрос на ресурс, очевидно, что такое состояние не может продолжаться долго; ибо по мере того, как добыча и развитие запасов падают, возникающий в результате рост цены, получаемой за продукт, вероятно, компенсирует любой эффект налогов и вновь стимулирует добычу и разведку.

Тем не менее, в этот период высоких налогов после войны существует много разочарования в вопросе разведки, что предполагает приближение к опасной черте. Некоторое облегчение было предоставлено недавними специальными положениями федерального закона о подоходном налоге, признающими минеральные ресурсы истощаемыми активами, позволяющими включать недавние открытия в общие активы для целей истощения и признающими особые и специфические обстоятельства в отношении каждого рудника. Также определенное количество разведки продолжается благодаря импульсу, полученному от прошлых условий, без достаточно полного признания эффекта нынешних высоких налогов. Это неудивительно, если вспомнить, что люди, активно занимающиеся полевой разведкой, часто не задумываются достаточно полно о налоговой ситуации, пока после открытия или разработки они не сталкиваются с ней лицом к лицу.

Из-за жизненной важности фактора запасов при оценке полезных ископаемых геологическая помощь и консультации широко востребованы как государственными, так и частными организациями. Горные геологи играют важную роль в применении национального подоходного налога. Большее их число действует от имени частных компаний при оценках, требуемых этим налогом. Многие геологи используются при проведении оценок для налогов штатов, а в двух случаях государственные геологические службы полностью отвечают за оценки. Эти оценки включают не только обследования конкретных объектов, но и общие обследования обширных регионов для установления возможных стоимостей неразведанных земель и установления широких принципов оценки, основанных на рассмотрении всех физических факторов ситуации.

ГЛАВА XVI

ЗАКОНЫ, КАСАЮЩИЕСЯ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Этот заголовок, вероятно, наводит на мысли о горном праве и обширной литературе, посвященной ему. Горное право в основном касается вопросов владения и аренды месторождений полезных ископаемых. Кроме того, существуют законы, касающиеся добычи минеральных продуктов, включая те, которые имеют отношение к методам добычи, а также к мерам безопасности и социального обеспечения. Существуют законы, влияющие на распределение минеральных продуктов, такие как законы, касающиеся тарифов, пошлин, международных торговых соглашений и многих других вопросов. Существуют законы, касающиеся подземных вод, береговых линий и различных областей геологической инженерии.

При формулировании этих законов, а также в судебных процессах, возникающих из-за их нарушения, затрагиваются основные геологические принципы; и именно поэтому геолог находит много практики в применении своей науки к правовым вопросам. Будет удобно рассмотреть некоторые законы, касающиеся минеральных ресурсов, под тремя заголовками: во-первых, владение и контроль; во-вторых, добыча; и в-третьих, распределение.

I

ЗАКОНЫ, КАСАЮЩИЕСЯ ВЛАДЕНИЯ И КОНТРОЛЯ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Широкое использование минеральных ресурсов относится к сравнительно недавнему времени. Некоторые из минеральных отраслей существуют не более десятилетия или двух, а большинство из них едва ли насчитывают столетие. В Соединенных Штатах горнодобывающая промышленность в основном берет свое начало с золотой лихорадки в Калифорнии в 1849 году. Формулирование законов, касающихся владения полезными ископаемыми, в целом следовало за развитием горнодобывающей промышленности, а не предшествовало ему; и поэтому горные законы, касающиеся владения, не являются очень старыми, хотя исторический прецедент можно проследить далеко назад.

На отчужденных землях

Там, где земли перешли в частную собственность или были «отчуждены» от правительств до формулирования горных законов, в разных странах применялись различные процедуры.

В Англии и Соединенных Штатах, при старом режиме в России и в незначительной степени в других частях мира права на полезные ископаемые остаются за владельцем земли, и правительство не осуществляет право принудительного отчуждения. Но даже в Англии, где права частной собственности считались особенно священными, открытие нефти в последние годы войны привело к попытке экспроприировать нефтяные права в пользу правительства. Из-за возражений землевладельцев эта попытка не попала в свод законов, но это движение сегодня является чрезвычайно живым политическим вопросом в Англии. Несколько похожий вопрос также затрагивается в движении за национализацию угольных ресурсов Англии, которое сейчас так энергично продвигается лейбористской партией. В Соединенных Штатах еще не было предпринято серьезных попыток отобрать минеральные ресурсы из частной собственности.

Другие страны зашли дальше в ретроактивных мерах в отношении отчужденных земель. Под руководством Франции большинство стран Западной Европы присвоили своим правительствам неразведанные минеральные ресурсы на частной земле, особенно те, что находятся под поверхностью, за исключением случаев, когда они ранее были специально переданы частным владельцам, или за исключением определенных обозначенных территорий и полезных ископаемых, которые были переданы в частную собственность до определенных дат. Некоторые полезные ископаемые, встречающиеся на поверхности, по-разному указанные и определенные в разных странах, могут оставаться у частных владельцев, хотя часто подлежат государственному регулированию в отношении их разработки и использования.

В разной степени это обращение с минеральными ресурсами на отчужденных землях соблюдается в законах британских колоний — в Южной Африке, Австралии, Новой Зеландии и Канаде — и в латиноамериканских законах. Законы обычно основаны на определенных классификациях полезных ископаемых. Те, что встречаются на поверхности или вблизи нее и называются «карьерами», «россыпями», «не-рудниками» или «поверхностными месторождениями», обычно остаются у владельцев поверхности. Те, что находятся под поверхностью, называемые «подповерхностными месторождениями» или «рудниками», в целом принадлежат правительству. В некоторых странах Южной Америки государство осуществляет принудительное отчуждение даже в отношении поверхностных месторождений; а в других даже подповерхностные полезные ископаемые остаются в частной собственности, где они были специально предоставлены или где передача собственности произошла до определенных дат.

Там, где правительство приобрело право собственности на полезные ископаемые на ранее отчужденных землях, ресурсы открыты для разработки либо владельцами поверхности, либо другими лицами на основе аренды, лизинга, специфического налога, труда или концессии. Правительство удерживает право собственности, взимает дань и более или менее направляет и контролирует операцию. Исключительно, как в Онтарио, Британской Колумбии, Квебеке и Ньюфаундленде, правительство выдает патенты, то есть распоряжается своими правами в пользу покупателей.

В общественном достоянии

Там, где разработка минеральных ресурсов началась до того, как земли перешли из государственной собственности, были приняты специальные горные законы. В широком смысле эти законы можно рассматривать как основанные на двух частично противоречивых соображениях.

(1) Предположение, что минеральные ресурсы, которые являются истощаемыми активами, накопленными в течение долгих геологических периодов, являются особо общественной собственностью — не допускающей перехода в частную собственность, а рассматриваемой как наследие для народа в целом и подлежащей передаче потомкам в наилучшем возможном состоянии. Некоторые из первых разрабатываемых полезных ископаемых использовались либо для денег, либо для военных целей, что естественно привело к принятию идеи о том, что они принадлежат правительству или суверену.

(2) Предположение, что открытие и разработка минеральных ресурсов требуют свободного поля для индивидуальной инициативы и что на пути к частной собственности должно быть поставлено как можно меньше препятствий. Правительства, как правило, не были сильно заинтересованы и не особенно успешны в разведке. Поэтому при разработке законов о собственности были сделаны уступки для поощрения частной инициативы в разведке и разработке. В случае Соединенных Штатов эта идея была связана с широкой доктриной о том, что правительство владеет общественными землями только в интересах народа и что его народ имеет право обеспечить эти земли для частной собственности с наименьшими возможными ограничениями.

Обзор горных законов, затрагивающих общественное достояние или неотчужденные земли в разных частях мира, а также история изменений в горных законах указывают на широкий спектр относительного акцента на этих двух основополагающих соображениях. В Соединенных Штатах, с одной стороны, законы были такими, чтобы дать максимально возможную свободу частной инициативе и позволить легко приобретать минеральные ресурсы у правительства. С другой стороны, в Южной Африке, Австралии и Южной Америке невозможно для частного лица получить право собственности в полном объеме от правительства; он должен развивать минеральные ресурсы на основе, которая сводится к аренде, при этом право собственности остается за правительством.

Тенденция событий в законах о полезных ископаемых направлена к последней процедуре. Это подтверждается в Соединенных Штатах изъятием больших площадей общественных земель из доступа и недавним принятием закона, заменяющим привилегии аренды для определенных полезных ископаемых на полную собственность, которая была разрешена по федеральному закону до того, как земли были изъяты из доступа. Изъятие нефтяных земель из общественного доступа в других частях мира является еще одной иллюстрацией (см. стр. 131-132).

Национализация минеральных ресурсов

Национализация, как этот термин понимается в народе, означает финансовый контроль и управление минеральными ресурсами со стороны правительства, либо через фактическое владение, либо через меры общественного контроля, предназначенные для исключения частного интереса из активного управления ресурсами. В более широком смысле он может использоваться для включения значительного разнообразия ограничительных и принудительных мер, принятых правительством в предполагаемых интересах общественного благосостояния, — как это проиллюстрировано мерами военного времени, введенными Соединенными Штатами и другими правительствами в отношении добычи и распределения угля, а также цен на уголь. В этом более широком смысле различные аспекты национализации указаны под другими заголовками в этой и других главах.

Ясно, что другие страны мира зашли дальше в направлении национализации минеральных ресурсов, чем Соединенные Штаты. Тенденция была очевидна до войны и была сильно подчеркнута во время и после войны. В Соединенных Штатах, несмотря на меры военного времени, тема еще не вышла на первый план, по крайней мере по названию. С другой стороны, растет признание зависимости общественного благосостояния от правильного обращения с минеральными ресурсами — особенно с энергетическими ресурсами, углем и нефтью, — что подтверждается разнообразием предложений и мер, рассматриваемых в законодательных и административных органах нашего национального правительства и правительств штатов. Даже налогообложение, как местное, так и национальное, фактически достигло стадии, когда частный интерес стал значительно минимизирован из-за растущего бремени, возложенного на отрасль государственными требованиями. Непосредственная цель налогообложения — собрать деньги для нужд правительства; но при формулировании налоговых мер ясно прослеживается рост основополагающего настроения, что природные ресурсы принадлежат в некотором роде общественности и что частный контроль должен рассматриваться не как священное право собственности, а как доверительное управление, осуществляемое с позволения общественности.

Ввиду очевидной тенденции к национализации в других частях мира и значительных тенденций в Соединенных Штатах, кажется вероятным, что тема национализации минеральных ресурсов выйдет на первый план в этой стране в сравнительно ближайшем будущем. Если так, то пора студентам, изучающим минеральные ресурсы, осознать всеобъемлющий характер этой проблемы и попытаться разработать основные принципы, которые послужат руководством в направлении и формулировании многочисленных и сложных мер, которые обязательно будут предложены. В настоящее время нет правительственной или технической организации, связанной с отраслью, которая изучала бы проблему в ее более широких аспектах и была бы в состоянии мудро консультировать государственных чиновников, заинтересованных в этой проблеме.

Выходит за рамки этой книги обсуждать «за» и «против» экономического вопроса такого масштаба. Автор, однако, хотел бы зафиксировать свою веру, которая подразумевается также в дискуссиях в других главах, что открытие и разумное управление минеральными ресурсами по самой своей природе и бесконечному разнообразию требуют частной инициативы, и что история правительственных усилий в этой области в этой и других странах не обещает, что национализация может предоставить достаточные преимущества, чтобы компенсировать потерю этого элемента. С этой точки зрения проблема национализации становится вопросом определения того, какие шаги, если таковые имеются, могут быть предприняты правительством в интересах общественного благосостояния, которые в то же время сохранят и будут способствовать частной инициативе, осуществляемой с надеждой на вознаграждение, которая, по-видимому, одна способна справиться с переменными, эластичными и сложными проблемами, присущими развитию природного ресурса.

Первым шагом к широкой научной атаке на эту проблему было бы признание того факта, что тарифы, налоги, охрана природы, международные минеральные вопросы, законы об аренде и различные технические исследования полезных ископаемых являются лишь частями одной большой единой проблемы. С этим признанием должна естественно последовать попытка скоординировать и направить многие правительственные агентства, законодательные и административные, которые сейчас занимаются различными аспектами проблемы. В нынешних условиях различные элементы проблемы рассматриваются разными группами лиц без достаточных контактов или корреляции, чтобы обещать развитие широкой, основополагающей политики.

Влияние законов о собственности на разведку

Характер и прогресс разведки (и разработки) в разных странах были более или менее связаны с характером горных законов.

Там, где минеральный ресурс перешел из-под государственного контроля в частную собственность, разведка является вопросом коммерческого соглашения между исследователем и владельцем. Часто наблюдается некоторое отставание в разведке, особенно там, где земли удерживаются значительными блоками. Владелец часто не склонен или не способен сам организовать эффективную разведку; и даже если он готов предложить выгодные условия разведки другим, стимул часто менее привлекателен, чем на государственных землях. Например, утверждается, что в Англии из-за многих требований закона и обычаев требуется в среднем восемь лет, а в некоторых случаях даже больше, чтобы закрыть договор аренды угля после того, как условия были согласованы. Медленность разведки и разработки на больших земельных грантах в Соединенных Штатах и на участках крупных лесозаготовительных компаний также иллюстрирует сдерживающий эффект частной собственности. Частично именно эта ситуация заставляет правительства все более осторожно относиться к расставанию с правом собственности на полезные ископаемые и ведет к введению более или менее принудительных мер, либо для восстановления контроля, либо для того, чтобы облегчить общественности разведку и разработку полезных ископаемых на частных землях. В рамках крупных земельных грантов железным дорогам в Соединенных Штатах становится все труднее получать патенты на полезные ископаемые от правительства; и были судебные процессы между правительством и грантополучателями, как в случае с определенными нефтяными землями Южной Тихоокеанской железной дороги. Налогообложение в некоторых штатах прав на полезные ископаемые, которые были зарезервированы крупными владельцами, косвенно приводит к оценке этих прав владельцами и к усилиям по их использованию. До тех пор, пока права на полезные ископаемые не облагались налогом независимо от прав на поверхность, они часто резервировались при продаже прав на поверхность на тот случай, если полезные ископаемые могут быть найдены в будущем, и тем самым общая разведка и разработка сдерживались.

В Соединенных Штатах полезные ископаемые в общественном достоянии были открыты для разведки и приобретения с минимальными ограничениями, за исключением значительных территорий, позже изъятых из доступа. После долгой задержки часть этих изъятых земель снова открыта для частной разведки, но не для владения на правах собственности. Определенные полезные ископаемые — уголь, нефть, фосфаты и поташ — могут быть предметом разведки и могут быть арендованы при определенных ограничениях по количеству и времени разработки. Эффект этого акта на разведку еще предстоит доказать; но поскольку многие из земель теперь оказались благоприятными для полезных ископаемых, на которые существует большой спрос, мало сомнений в том, что разведка возобновится в больших масштабах. В целом, согласно федеральным горным законам Соединенных Штатов, индивидуальный старатель имеет максимальную свободу действий — и с точки зрения развития ресурсов эта процедура, вероятно, была оправдана.

В других странах, где минеральные ресурсы принадлежат правительству, в большинстве случаев существуют значительные ограничения через лицензии и другие регулирующие меры на деятельность старателей. Это ограничение, вместе с тем фактом, что обычно невозможно получить право собственности на землю, а только права через аренду или лизинг, в некоторой степени является сдерживающим влиянием на безденежного старателя. Из этого не следует, что в этих условиях разведка и разработка отсутствуют. Взимаемые сборы невелики и на ранних стадиях требуют сравнительно небольших взносов в качестве доказательства добросовестности. Следует помнить, что разведка все больше и больше концентрируется в руках лиц, финансово способных соответствовать таким условиям. Разведка переходит от высокорискованной стадии индивидуальных усилий в систематический бизнес с исчисляемой отдачей.

Использование геологии в отношении законов о собственности

Контакты между геологией и законами, касающимися владения полезными ископаемыми, многочисленны и разнообразны; предлагается несколько иллюстративных примеров.

Многие трудности возникают из-за свободного использования названий полезных ископаемых в этих законах. Законы, регулирующие размещение месторождений полезных ископаемых на Кубе, сформулированы таким образом, что железные руды могут быть размещены и заявлены у правительства либо как «железные руды», либо как «болотные руды и желтые охры». Некоторые из важных руд восточной Кубы, которые сейчас широко используются в Соединенных Штатах, попали в судебные разбирательства, потому что конкурирующие заявители имели перекрывающиеся заявки по двум классификациям. Формулировка закона, конечно, двусмысленна и предполагает, что геологи не принимали участия в его составлении. Чтобы установить право на эти заявки, необходимо было показать, были ли эти руды правомерно размещены как железные руды или они должны были быть размещены как болотные руды и желтые охры. Это включало анализ геологических условий, чтобы показать, что руды являются результатом нормального выветривания и концентрации на месте подстилающих пород — происхождение, общее для многих месторождений железной руды, — и что они не имеют характерного происхождения болотных руд. Короче говоря, вопрос был решен на основе научных принципов происхождения руд и метаморфической геологии.

Усилия нашего федерального правительства по разработке и применению горных законов к общественным землям включали обширные геологические и горные обследования Геологической службой Соединенных Штатов и Бюро шахт. Работа по классификации земель для этой цели Геологической службой имела широкий охват. Недавно принятый закон об аренде, который открывает государственные земли для разведки угля, нефти, поташа и фосфатов, требует тщательно подготовленных геологических данных для его надлежащего администрирования.

Правительства штатов также инициировали обследования разведочного характера для налоговых и других общественных целей (см. стр. 306, 311).

В Соединенных Штатах широко используются геологи в качестве свидетелей в судебных процессах, затрагивающих «экстралатеральные права». Федеральный горный закон дает владельцу заявки, содержащей «апекс» или вершину минеральной жилы или рудной жилы, право следовать за жилой вниз по падению, с определенными ограничениями, даже если это выводит его на соседние объекты, находящиеся в другой собственности. Там, где две ветви жилы прослеживаются вниз от отдельных заявок, владелец самой старой заявки имеет право на жилу ниже точки соединения. Закон был сформулирован для подтверждения процедуры, более или менее установленной горным обычаем. Он был явно сформулирован с очень простой и точной концепцией в уме — а именно, простая жила, определенно и легко прослеживаемая, без особых прерываний или искажений.

В природе, однако, жилы или рудные тела имеют самое удивительное разнообразие форм и залегания, что затрудняет формулирование определения, которое было бы всеобъемлющим и в то же время достаточно точным для всех случаев. Часто используемое определение жилы или рудной жилы — это минерализованная масса породы, которая прослеживается с целью поиска руды. Минеральное вещество может быть непрерывным или прерывистым. Может быть одна определенная стенка, или две стенки, или вообще ни одной. Могут быть сопутствующие глины и измененная или минерализованная порода. Жила может состоять почти из любой комбинации элементов минерального вещества, стенок, глин и минерализованной породы. Вместо того чтобы быть простым таблитчатым листом, жила может иметь почти любую мыслимую форму; она может состоять из множества нитей самых сложных отношений; она может иметь ветви и перекрестные соединения. Это может быть более или менее минерализованная осадочная формация с границами, определенными первоначальным отложением. Она очень часто согнута или сложена, и еще чаще сброшена; сбросы могут быть большой сложности, что делает крайне трудным прослеживание жилы. Жила может быть пересечена другими жилами разных возрастов, которые местами может быть трудно отличить одну от другой. Эрозия, работающая вниз по сложной жиле, смещенной сбросами и складками, может вывести несколько частей одной и той же жилы на поверхность, развивая то, что кажется отдельными вершинами жил. Там, где много жил близко друг к другу, может быть трудно определить, следует ли рассматривать всю массу как единую жилу или рудную жилу («широкая жила»), или следует ли рассматривать каждую жилу независимо по закону.

Геологические аспекты этих проблем очевидны. Мало горнодобывающих округов, где условия жил настолько просты, что не остается геологических проблем для решения в отношении экстралатеральных прав. На ранних стадиях добычи отдельные операции могут проводиться в течение значительного времени в округе без взаимного вмешательства; но по мере того, как добыча ведется вниз по падению, то, что казалось отдельными жилами, может оказаться частями одной и той же жилы или частями сложной жильной системы, и отдельные горнодобывающие организации таким образом вступают в конфликт. Тогда становится необходимым либо консолидировать собственность, либо обращаться в суды, чтобы увидеть, какая заявка имеет экстралатеральные права. В любом случае геолог призывается играть большую роль — в оценке прав для целей объединения или в судебных процессах для урегулирования апексных прав. Геологическое обследование условий является необходимым условием. Чтобы получить необходимую информацию для зала суда, может потребоваться пойти дальше и провести обширную подземную разведку под геологическим руководством. Некоторые из самых интенсивных и полных геологических обследований минеральных ресурсов, существующих в настоящее время, были сделаны для целей судебных разбирательств. Исследование в этих случаях не является эмпирическим, а углубляется в каждый мыслимый научный аспект ситуации, который может пролить какой-либо свет на подземные условия — источник руд, природу и источник растворов, которые их отложили, пути их перемещения, структурные и метаморфические условия, минералогический и химический характер руд и пород, и даже более широкие вопросы геологического возраста. Многие тома свидетельских показаний, которые накопились во время знаменитых апексных процессов, охватывают почти каждую фазу геологии и являются важными первичными источниками для студента экономической геологии.

Часто утверждается, что строго научная, беспристрастная геологическая работа невозможна в связи с одним из этих процессов, потому что точка зрения искажена желанием победить. Резкий контраст во взглядах экспертов с двух сторон приводится в качестве доказательства.

Нельзя отрицать тот факт, что условия процесса способствуют определенному искажению научной перспективы. С другой стороны, само существование конкурентных и противоположных интересов ведет к самому интенсивному детальному изучению и к полному раскрытию фактов. В большинстве случаев нет существенных различий в изложении научных фактов авторитетными экспертами с двух сторон, хотя могут быть большие различия в выводах, сделанных из этих фактов. Неспособность заметить факт или любое искажение или неверное изложение факта так быстро сопровождается исправлением или критикой с другой стороны, что профессиональный свидетель обычно прикладывает максимум усилий, чтобы сделать свое изложение факта научным и точным, насколько позволяют его способности. Немногие научные трактаты по геологии содержат более точные отчеты о месторождениях полезных ископаемых, чем свидетельские показания в делах такого рода. Если бы каждый студент геологии в начале своей карьеры мог провести день на свидетельской трибуне по геологической проблеме, как при прямом, так и при перекрестном допросе, он раз и навсегда усвоил бы необходимость близкого и точного мышления, разницу между фактом и выводом, и разницу между индуктивным изучением фактов и субъективным подходом к проблеме.

Распространенным является предположение, что свидетель, вызванный для дачи показаний по научным вопросам, находится на несколько иной основе, чем очевидец события или сделки. Мы не уверены, что это предположение оправдано. Редко удается в горнодобывающих операциях раскрыть факты в трех измерениях настолько полно, чтобы их можно было эмпирически наблюдать и наносить на карту непрофессионалом. Группировка и представление фактов в адекватной перспективе требуют анализа происхождения руд и пород, изменений пород, структурных систем и других фактов. Никто никогда не видел жилу или рудную жилу в процессе формирования. Истинная природа события и его физических результатов должна быть выведена индуктивно из косвенных доказательств. Если признать, что необходимо и правильно вызывать очевидца события, вовлеченного в судебный процесс, то столь же необходимо, когда нет очевидцев, вызывать лиц, наиболее квалифицированных для интерпретации косвенных доказательств.

Следует помнить, что апексные дела — это только один вид из огромного разнообразия дел, затрагивающих минеральные ресурсы. В то или иное время и в той или иной связи практически каждый геолог с большим опытом находил необходимым давать показания по геологическим вопросам в суде. Широкий интерес, привязанный к некоторым зрелищным апексным делам, привел в некоторых кругах к поспешной критике участия в них геологов, без явного признания того факта, что критика применяется в принципе ко многим другим видам судебных разбирательств и практически ко всем экономическим геологам. Эта критика также не учитывает тот факт, что на каждое рассмотренное дело приходится много дел, урегулированных вне суда благодаря советам и сотрудничеству геологов. Хотя в геологической профессии, как и в других, могут быть очень немногие люди, чьи показания можно купить, в целом следует исходить из того, что геологи будут появляться на свидетельской трибуне только тогда, когда после тщательного изучения они убедятся, что есть законная точка зрения, которую нужно представить.

Геологи и инженеры понимают яснее, чем почти любая другая группа, степень, в которой сложности природы варьируются от условий, указанных в простой формулировке закона об экстралатеральных правах. Почти все они выступают либо за изменение, либо за отмену закона. С другой стороны, закон действует с 1872 года, он неоднократно интерпретировался и подтверждался судами, и на его основе был создан огромный массив прав собственности. Юристы видят большие юридические трудности на пути его отмены или серьезного изменения. Горняки по большей части не заинтересованы в первую очередь ни в ту, ни в другую сторону, если только нет потенциального применения положения об экстралатеральных правах к их конкретным объектам. Из тех, кто таким образом заинтересован, некоторые надеются выиграть, а некоторые боятся, что могут проиграть при применении закона. Широкая общественность, естественно, имеет мало прямого интереса к проблеме. Таким образом, нет эффективных общественных настроений, поддерживающих отмену или изменение закона. Кажется вероятным, что в течение некоторого времени закон, несмотря на его признанные недостатки, должен применяться, и лучшие геологические усилия должны быть направлены на достижение интерпретаций, которые наиболее близки к его намерению. Отказываться предоставлять геологическую науку на помощь правосудию, потому что закон был неправильно сформулирован, — это вряд ли защитимая позиция. По-видимому, никогда не будет возможно сформулировать законы с таким полным знанием фактов природы, чтобы исключить необходимость в научных советах при их интерпретации.

Было предложено, чтобы суды, а не тяжущиеся стороны, нанимали геологов. Практическое возражение против этого предложения заключается в трудности, с которой сталкивается судья при правильном выборе геологов. Исходя из предположения, что судья выберет только тех людей, в которых он уверен, маловероятно, что он отменит их выводы. Исход дела, следовательно, был бы в значительной степени предопределен в момент выбора экспертов. Сомнительно, могут ли суды обладать знаниями в научной области и требованиями ситуации, необходимыми для того, чтобы сделать наиболее мудрый выбор людей для интерпретации данных условий. Конкурентный элемент был бы исключен. С судебной точки зрения, кажется, есть одинаково хороший шанс получить наилучшую интерпретацию фактов, выслушав презентации с разных точек зрения, с сопутствующим взаимодействием критики и вопросов.

Другим практическим возражением против назначения экспертов судом является ограничение судебных издержек, что сделало бы невозможным привлечение людей высшего класса. Поскольку эти люди являются государственными служащими, такими как члены федеральных или государственных геологических служб, это можно было бы организовать. Для других можно было бы предложить, чтобы они были готовы пожертвовать своей энергией и временем в интересах правосудия; но пока человеческая природа и условия таковы, каковы они есть, возможно, бесполезно спорить по этому вопросу.

Если правильно применять науку к практическим делам, другими словами, если профессия экономической геологии является законной, кажется неизбежным, что применение должно быть в некоторой части направлено самим геологом, чтобы избежать ошибок и путаницы. Утверждение, что ученый должен изолировать себя в разреженной атмосфере, чтобы избежать загрязнения от ненаучной, коммерческой или юридической атмосферы, кажется автору практически несостоятельным, если мы признаем какое-либо обязательство со стороны науки перед практическим ведением человеческих дел. Тот факт, что геолог при внесении этих применений может иногда оказаться в ненаучной атмосфере, может вызывать сожаление с точки зрения максимальной креативности в науке, и с этой точки зрения может быть причина для ограничения времени, уделяемого этому виду работы, — но оставаться в стороне полностью на этом основании — значит отрицать свое обязательство сделать свою науку полезной для своих ближних. Проблему нельзя решить, оставаясь в стороне. Она требует скорее особых усилий со стороны ученого для установления и поддержания своих стандартов науки и этики в прикладных областях. Некоторые, несомненно, терпят неудачу в этом усилии. Другие укрепляются научно и этически и вносят важный вклад в повышение общих стандартов. Принцип неучастия в такой деятельности из страха снижения научных стандартов может облегчить проблему геолога, но ценой невыполнения обязанностей. Такой курс имеет своим логическим следствием отказ от применения своей науки к необученным людям без этического якоря научных достижений. Короче говоря, может быть законная критика отдельных геологов за их методы и этику в прикладной области, и это желательно как помощь в поддержании и улучшении стандартов; но это не логический шаг к выводу, что, чтобы избежать досадных инцидентов, экономические геологи должны запереться в монастыре и тем самым отрицать само значение своего звания.

II

ЗАКОНЫ, КАСАЮЩИЕСЯ ДОБЫЧИ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Под этим заголовком идет широкое разнообразие законов и правил — национальных, штатных и местных, — влияющих на способ, которым минеральные ресурсы должны добываться или разрабатываться. Такие законы могут указывать количество шахт или выходов, использование устройств безопасности и предотвращения, компенсацию и страхование шахтеров и многие другие особенности. Большинство этих законов сформулированы с целью сохранения человеческой жизни и энергии, но они напрямую влияют на добычу или извлечение самих минеральных ресурсов. Геология играет лишь незначительную роль в отношении таких законов.

Там, где правительство сохраняет право собственности и сдает ресурсы в аренду или напрокат, часто существуют положения относительно способа добычи, а также качества и количества материала, подлежащего добыче, в интересах эффективной эксплуатации и охраны природы. Геолог часто призывается к консультациям как при формулировании, так и при рассмотрении нарушения таких положений. Можно отметить, что контроль, осуществляемый таким образом над оператором со стороны государственной собственности, очень похож на тот, который часто осуществляется частным владельцем. Нередко владельцы прав на полезные ископаемые содержат геологический персонал, чтобы разумно следить за подземными разработками, следить за тем, чтобы соблюдались лучшие методы разведки и добычи, и чтобы руды либо извлекались, либо оставлялись в соответствии с лучшей природоохранной практикой.

III

ЗАКОНЫ, КАСАЮЩИЕСЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Под этим заголовком идут правительственные постановления, влияющие прямо или косвенно на транспортировку и пункт назначения минеральных продуктов. Транспортные тарифы, тарифы, зонирование, пошлины и международные торговые соглашения всех видов имеют жизненно важное влияние на распределение. При формулировании любой из этих мер для минерального ресурса желательно знать все о характере сырья, его физическом залегании и распределении, а также о возможностях для будущего развития. При согласовании научного наименования и классификации минеральных материалов с грубыми названиями и классификациями, используемыми в коммерции — как в тарифах, в законах об импорте и экспорте, в отчетах сборщиков доходов, в железнодорожных и судовых тарифах и т. д. — геологическая информация также необходима.

До настоящего времени формулировка мер, касающихся распределения минеральных ресурсов, зачастую осуществлялась не на научной и беспристрастной основе; однако в последние годы геологов стали чаще привлекать для оказания помощи и консультаций в качестве средства проверки или подтверждения специальных доводов различных отраслей промышленности. Грубое нарушение торговых путей во время войны наглядно показало необходимость основывать контроль за распределением минерального сырья на фундаментальных фактах геологии и географии; именно поэтому геологи имели значительный вес при принятии огромного числа специальных мер в военных целях такими организациями, как Совет по судоходству, Совет по военной торговле, Совет военной промышленности и другими общественными организациями. То же самое относилось и к вопросам минеральных ресурсов на Мирной конференции. В будущих восстановительных мерах можно ожидать еще более широкого использования научных соображений. Дальнейшие предложения относительно связи геологии с законами, затрагивающими распределение, приведены в главе «Международные аспекты» (глава XVIII).

IV

ДРУГИЕ СВЯЗИ ГЕОЛОГИИ С ПРАВОМ

Часто предполагается, что экономический геолог интересуется исключительно минеральными ресурсами. Однако существуют разнообразные области применения геологии вне сферы минеральных ресурсов — в различных видах инженерных и строительных работ, в почвоведении, в области водных ресурсов и транспорта, — любая из которых может порождать правовые проблемы, требующие геологического обслуживания. Ниже приведено несколько показательных случаев.

Классификация минеральных материалов в контрактах представляет много трудностей. В контракте на прокладку железнодорожной выемки, канала или любого другого вида земляных работ могут быть указаны разные цены на удаление различных минеральных материалов. Слишком часто они формулируются в крайне грубых и произвольных терминах, таких как «скальная порода», «твердая порода», «плотный грунт», «земля», «грязь» и т. д., без учета фактического разнообразия материалов, с которыми предстоит иметь дело. Поэтому, когда в случае с Чикагским дренажным каналом подрядчик столкнулся с мягким сланцем и потребовал компенсации за разработку скальных пород, геологи сыграли значительную роль в последовавшем обширном судебном разбирательстве, пытаясь определить факты природы в терминах контракта, который их не учитывал. При прокладке железнодорожной выемки через ледниковые отложения или тилл подрядчик внезапно наткнулся на массу тилла, которая была настолько сильно сцементирована, что обладала всей прочностью скальной породы. Тогда потребовалось судебное разбирательство, чтобы решить, следует ли классифицировать это как землю или как скальную породу.

Оползни скальных пород и грунта всех видов, встречающиеся при открытых горных работах, строительстве каналов и других земляных работах, представляют собой инженерные проблемы, имеющие геологическую основу. Виды пород, их прочность, пористость и влажность, последствия выветривания и структурные условия должны быть определены для установления причин оползней, и эти особенности играют большую роль в судебных разбирательствах, возникающих из-за подобных проблем.

Как федеральные законы, так и законы штатов предоставляют право на боковую и вертикальную поддержку. Поэтому, когда соседние или нижележащие выемки вызывают подвижки грунта на участке соседа, вероятно возникновение судебного разбирательства, и, скорее всего, будет привлечен геолог. Метод длинных столбов в добыче угля, широко практикуемый в некоторых частях Соединенных Штатов, постепенно лишает опоры землю, залегающую над угольными пластами, что приводит к повреждению поверхностных сооружений, а в некоторых случаях и к повреждению вышележащих месторождений полезных ископаемых. Результатом стали обширные судебные разбирательства, и будущее, по-видимому, сулит их еще больше. В некоторых лагерях по добыче металлов, где значительные объемы материалов были добыты на большой глубине, обвалы и трещины на поверхности распространяются на неожиданно широкие площади, что вновь грозит судебными исками.

Законы, касающиеся использования поверхностных и подземных вод, во многом затрагивают геологические условия. Постоянное понижение или повышение уровня воды в результате горных работ или строительства плотин может потребовать тщательного геологического анализа подземных условий, влияющих на движение грунтовых вод. Использование ручьев для россыпной добычи, как в Калифорнии, привело к формулированию законов и обширным судебным разбирательствам, что опять-таки потребовало анализа геологических условий.

На самом деле геологи, возможно, больше, чем любая другая группа, осознали, как много и как разнообразны способы, которыми люди вступают в конфликт при использовании земли, на которой они живут.

ГЛАВА XVII

СОХРАНЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

ПРОБЛЕМА

Сохранение минеральных ресурсов можно определить как попытку найти надлежащий баланс между настоящим и будущим в использовании минерального сырья.

Минеральные ресурсы использовались в некоторой степени с тех пор, как появились свидетельства существования человека, но огромные изъятия из наших ресурсов произошли в сравнительно недавние годы. Использование многих минералов началось всего несколько лет назад, а для других ускорение добычи за последние два-три десятилетия было стремительным (см. стр. 63-64). В целом можно сказать, что использование минеральных ресурсов в крупных масштабах началось при жизни людей, которые до сих пор активно занимаются бизнесом. Широкое использование энергии, необходимой для индустриальной эпохи, развитие металлургии, растущие размеры и сложность потребностей в сырье означают, что интенсивная разработка и использование наших минеральных ресурсов находятся в зачаточном состоянии и во многих отношениях — на экспериментальной стадии.

По мере того как нации осознавали свою потребность в минеральном сырье и недавнее быстрое истощение этих материалов, они естественным образом приходили к вопросу о том, как долго могут прослужить запасы, и к рассмотрению предотвращения потерь и более эффективного использования материалов с целью более разумного планирования будущих национальных поставок. Первые исследования, по-видимому, выявили такой дефицит минеральных ресурсов, что потребовали немедленных и почти решительных шагов по предотвращению потерь и, возможно, даже ограничению использования некоторых минералов в интересах потомков.

Более тщательное изучение проблемы, как и следовало ожидать, выявило новые факторы и большую сложность. Идея сохранения имеет широкую эмоциональную привлекательность, но формулировка и применение конкретных планов встречают много трудностей. В своих практических аспектах эта проблема сейчас является актуальной, и ее решение требует внимания горняков, инженеров, геологов, экономистов и государственных чиновников. Это вопрос, который все больше входит в сферу реальной профессиональной деятельности экономического геолога.

Наша цель — указать на общий характер проблемы сохранения. Мы можем предположить согласие с желательностью предотвращения потерь, разумного использования минеральных продуктов в настоящем и достижения надлежащего баланса между настоящим и будущим в их использовании. Природе потребовались многие долгие геологические периоды, чтобы создать эти запасы. Мы, нынешнее поколение, в некотором смысле держим их на доверительном хранении; они переданы нашим преемникам. С этой общей мыслью, как нам следует приступить к формулированию конкретных планов сохранения?

Первым шагом, очевидно, является тщательная инвентаризация. С ростом знаний о минеральных ресурсах становится очевидным, что ранние оценки запасов были слишком занижены. Многие из этих оценок не учитывали добычу на больших глубинах и широкое использование низкосортных руд, что стало возможным благодаря усовершенствованным методам; и особенно они не уделяли достаточного внимания вероятности новых открытий для замены исчерпанных запасов. Ранние прогнозы уже были опровергнуты в отношении ряда минеральных ресурсов. Признание того общего факта, что мир еще далеко не исследован в двух измерениях, не говоря уже о трех, того факта, что известные геологические условия еще не указывают на определенные пределы возможностей разведки для большинства минеральных ресурсов, и вытекающего из этого факта, что в течение долгого времени в будущем, как и в прошлом, открытия новых месторождений полезных ископаемых будут примерно пропорциональны усилиям и деньгам, затраченным на их поиск, — что означает также пропорциональность спросу, — делает невозможным для большинства минеральных ресурсов установить какие-либо определенные пределы запасов. Сравнительно легко измерить известные запасы; но количественная оценка вероятных и возможных запасов на будущее чрезвычайно сложна. Последовательные пересмотры оценок, за немногими исключениями, постепенно увеличивали общие доступные минеральные запасы. Результатом является то, что время истощения для большинства важных минералов было отодвинуто далеко в будущее, тем самым минимизируя потребность в немедленных и решительных действиях по сохранению, которые естественным образом вытекали из ранних оценок очень ограниченных запасов. Как для угля, так и для железа запасы теперь известны на сотни или даже тысячи лет. Для нефти и свинца, с другой стороны, известные сейчас запасы имеют срок службы в сравнительно несколько лет, но возможности для успешной разведки делают вероятным, что срок их службы будет значительно продлен. Несмотря на эту тенденцию к увеличению периода истощения, пределы срока службы минеральных ресурсов все еще малы по сравнению со сроком жизни нации или цивилизации, и фундаментальная желательность сохранения существенно не затрагивается.

Нелегко предсказать темпы добычи на будущее. При нынешних темпах добычи угля в Соединенных Штатах запасы на глубине до 6000 футов могут прослужить 6000 лет; но если предположить, что недавнее ускорение добычи будет продолжаться бесконечно в будущем, результатом станет истощение этих запасов менее чем через 200 лет. Общепризнано, что истощение наступит раньше, чем через 6000 лет, но потребует больше времени, чем 200 лет. Диапазон между этими цифрами дает широкие возможности для догадок. Предполагается, что потребление на душу населения может не увеличиваться в будущем так быстро, как в прошлом, что, возможно, будет достигнута точка поглощения и что будут пределы для транспортировки и распределения; но как оценить эти факторы, никто не знает. В случае с некоторыми металлическими ресурсами, такими как железо, тот факт, что мировые запасы постоянно увеличиваются — потери из-за ржавчины, кораблекрушений и т. д. составляют лишь малую часть годовой добычи — предполагает, что будет достигнута точка, когда новая добыча перестанет ускоряться нынешними темпами и может даже снизиться. Но опять же, факторы настолько сложны и многие из них настолько малоизвестны, что никто не может сказать, как скоро будет достигнута эта точка.

В ближайшем будущем мало что стоит опасаться из-за нехватки минеральных ресурсов в недрах. Трудности, скорее всего, возникнут из-за неспособности средств добычи и распределения этих ресурсов достаточно быстро, чтобы поспевать за поразительным ускорением будущего спроса, на которое указывают цифры последних лет. Скорость и масштаб недавних материальных разработок во многих направлениях не могут не вызвать вопрос о том, обладаем ли мы способностью понимать и координировать многие огромные, переменные и ускоряющиеся факторы, с которыми нам приходится иметь дело, или же некоторые направления развития могут уйти так далеко вперед по сравнению с другими, что вызовут серьезное нарушение всей материальной структуры цивилизации. Один только уголь, который сейчас составляет треть нашего железнодорожного грузооборота, при увеличении темпов добычи может потребовать двух третей нынешней пропускной способности железных дорог. Поспеет ли за этим развитие железных дорог? Можно отметить, что национальные кризисы и неудачи в истории мира редко, если вообще когда-либо, были вызваны нехваткой сырья или, по сути, какой-либо неудачей материальной среды.

На ранних этапах движение за сохранение в этой стране занималось главным образом сырьем. Позже пришло осознание того факта, что сохранение сырья тесно связано с вопросом сохранения человеческой энергии. Два элемента в этой проблеме во многом похожи на два основных элемента в оценке минеральных ресурсов (см. стр. 329-330). Если при экономии сырья стоимостью в доллар мы тратим энергию стоимостью в два доллара, это естественно вызывает вопрос о разумности нашей процедуры. В некоторых случаях было бы разумнее потратить определенное количество сырья из-за экономии времени и усилий. Для потомков могло бы быть лучше получить продукт нашей энергии, умноженный на сырье, чем иметь само сырье. Оценка этих двух основных элементов сохранения опять-таки почти не поддается количественному решению. Мы не знаем, к какому наилучшему результату следует стремиться. Мы не можем предвидеть требования будущего или цель, к которой движется цивилизация — или должна двигаться. Расточительность Соединенных Штатов часто неблагоприятно противопоставляется бережливости Европы. При рассмотрении только в отношении сырья, по-видимому, есть основания для этого обвинения. При рассмотрении в отношении продукта человеческой энергии в сырье вывод может быть совсем иным; ибо выработка на человека в отраслях, связанных с минеральными ресурсами, в Соединенных Штатах гораздо выше, чем в Европе. В случае с железом было подсчитано, что выработка на человека в Соединенных Штатах в два с половиной раза больше, чем в остальном мире. Что лучше в истинных интересах сохранения, мы пока не можем видеть.

Наш взгляд на то, что желательно в плане сохранения, несколько зависит от ограничений, налагаемых личными интересами или местоположением. Посвятив себя исключительно одному минеральному ресурсу, мы могли бы разработать программу сохранения, очень невыгодную для наилучшего использования какого-либо другого минерального товара. Мы могли бы предпринять шаги по сохранению хромита в Соединенных Штатах, что имело бы катастрофические последствия для железоделательной и сталелитейной промышленности. Мы могли бы сохранять уголь путем замены его нефтью, когда процедура едва ли оправдана доступными запасами нефти. Мы могли бы разработать программу для Соединенных Штатов, которая не была бы лучшим планом сохранения для мира в целом и которая в конечном итоге обернулась бы во вред Соединенным Штатам. Самое мудрое и разумное использование минеральных ресурсов, по-видимому, бесспорно требует их рассмотрения в их мировых отношениях, а не узкой интерпретации местных требований.

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ЧАСТНЫМИ И ОБЩЕСТВЕННЫМИ УСИЛИЯМИ В ОБЛАСТИ СОХРАНЕНИЯ

По-видимому, широкий спектр эффективных методов сохранения возник исключительно из стремления заработать больше денег за счет более эффективных операций, и это, вероятно, будет верно и в будущем. Многие улучшения в добыче, сортировке, классификации, обогащении и металлургии минералов, направленные на получение большей финансовой отдачи, естественным образом приходят через частную инициативу, под движущей силой личного интереса.

Другая значительная группа методов сохранения возможна только для правительств или других государственных органов. Эта группа методов в целом требует некоторого пожертвования непосредственными финансовыми интересами индивида в интересах общества в целом или в интересах потомков. К этой группе можно отнести принудительное использование методов добычи, сортировки и металлургии, которые способствуют сохранению запасов, но приводят к более высоким ценам; контроль цен; устранение или снижение так называемой ресурсной или роялти-стоимости (стр. 375); и снятие ограничений на частные объединения или сотрудничество, ведущие к более эффективным методам, снижению затрат и лучшему распределению продукта; или, что может означать то же самое, приобретение правительством ресурсов для эксплуатации в этом более широком масштабе.

Наиболее эффективные меры по сохранению, действующие до сих пор, — это те, которые продиктованы личным интересом и введены частной инициативой. Правительственные меры еще не действуют эффективно. Иллюстрации этих двух типов усилий по сохранению приведены в отношении угля на последующих страницах.

ПРОЦЕНТНАЯ СТАВКА КАК РУКОВОДСТВО ПРИ СОХРАНЕНИИ

При достижении баланса между настоящим и будущим экономисты подчеркивали важность признания процентной ставки в качестве руководящего, если не контролирующего соображения. Очевидно, что частному капиталу трудно делать инвестиции усилий и денег с целью сохранения, которые не вернутся с процентами когда-нибудь в будущем. По крайней мере, на данный момент это соображение дает лучшее руководство к действию в сфере частных начинаний. Поскольку меры по сохранению, такие как инвестиции в усовершенствованный процесс обогащения низкосортных руд, обещают возврат капитала и адекватную процентную ставку в будущем, они, вероятно, будут предприняты.

Ясно, что правительства не так тесно связаны этим экономическим ограничением. Они могут позволить себе осуществлять свои инвестиции в сырье и процессы по более низкой процентной ставке, чем частный инвестор. Их кредит лучше. Налоги не фигурируют так напрямую. Они могут сбалансировать убытки в одной области прибылями в другой. В качестве страховки для будущего нации правительство может счесть оправданным введение мер по сохранению для конкретного ресурса без надежды на процентную отдачу, которая была бы необходима частному инвестору. При оценке железных руд Лотарингии, переданных Францией от Германии по окончании войны, фактическая коммерческая стоимость этих руд, рассчитанная обычным методом ad valorem, составляла всего девяносто миллионов долларов. Однако ясно, что для Франции как нации эти запасы стоили больше. Они могли позволить себе платить за них больше и могли позволить себе тратить больше денег на практику сохранения, чем при обычных коммерческих ограничениях, из-за большего нематериального и более или менее сентиментального интереса.

Оценка этого большего интереса как средства определения предела, до которого могут быть сделаны инвестиции в сохранение, лежит в политической плоскости. Можно, однако, предположить, что желательным первым шагом в любой правительственной программе сохранения является установление стоимости и возможности адекватного возврата капитала и процентов. Эти определения, по крайней мере, дают определенную точку отсчета и средство для измерения стоимости для людей мер, которые не являются напрямую самоокупаемыми.

АНТИКОНСЕРВАЦИОННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВОЙНЫ

Опыт недавнего прошлого показывает, что эксплуатация минеральных ресурсов в военных целях в целом является антиконсервационной. Правда, огромное количество военных разведок и разработок, а также тщательные исследования использования различных минералов привели к лучшему знанию минеральных ресурсов и их возможностей. Также верно, что война потребовала гораздо более исчерпывающей переписи минеральных возможностей, чем когда-либо предпринималось ранее. Однако непосредственным и прямым эффектом войны было интенсивное использование минеральных ресурсов без тщательного учета стоимости, сорта или многих других факторов, которые определяют их использование в мирное время. Например, в обычное время добываются значительные количества высокофосфористых железных руд; но из-за того, что такие руды требуют больше времени для превращения в сталь, военная практика была сосредоточена на более высокосортных, низкофосфористых рудах, что привело к несбалансированной добыче, которая в некоторых случаях была почти равносильна разграблению рудных месторождений. В случае с углем количество было почти единственным соображением; было невозможно классифицировать и распределить уголь для удовлетворения специализированных потребностей промышленности. Результатами стали общее снижение стандартов металлургической и другой промышленной практики и увеличение затрат. Высокосортные угли использовались там, где для достижения наилучших результатов были желательны низкосортные угли. При производстве стали принято выбирать уголь и кокс с большой осторожностью в отношении содержания в них фосфора, серы, золы и других компонентов, которые влияют на состав стального продукта; но во время войны стало необходимо принимать почти любой вид угля, что привело к чистому убытку в количестве и сорте продукции.

Для значительного числа минеральных ресурсов, таких как ферросплавы, иностранные источники поставок были отрезаны во время войны, что потребовало разработки и использования по высокой цене низкосортных разрозненных запасов в Соединенных Штатах. Было найдено возможным добывать достаточно хромита в Соединенных Штатах для внутренних потребностей, но по цене в два или три раза выше нормальной цены импортного хромита. Сорт был низким, а потеря эффективности для потребляющих интересов была высокой. Чрезвычайно ограниченные природные запасы были разграблены почти до точки истощения.

С послевоенным возобновлением импорта минералов такого рода производители естественным образом начали борьбу за протекционистский тариф, и вопрос до сих пор не решен. Тариф, если он будет введен, в большинстве случаев должен был бы быть высоким, чтобы позволить использование внутренних запасов. Результатами стали бы значительное увеличение затрат для других отраслей, снижение эффективности и раннее истощение ограниченных запасов в этой стране. Большинство минеральных ресурсов были сконцентрированы природой в сравнительно немногих местах в мире; и когда рассматриваются два элемента сохранения — сами материалы и человеческая энергия, затраченная на их получение и использование, — ясно, что любая мера, которая мешает естественному распределению предпочтительных руд, является антиконсервационной с мировой точки зрения.

СОХРАНЕНИЕ УГЛЯ

В разделах о минеральных ресурсах есть много случайных ссылок на сохранение конкретных минералов. Здесь мы не пойдем дальше, чем представим краткое обсуждение сохранения угля в качестве иллюстрации общей проблемы сохранения минеральных ресурсов.

Было подсчитано, что Соединенные Штаты обладают на глубине до 3000 футов в пластах 14 дюймов или более 3 538 554 000 000 тонн угля и дополнительным запасом между 3000 и 6000 футов в 666 600 000 000 тонн. Если весь невыработанный уголь на глубине до 3000 футов можно было бы поместить в одну большую кубическую кучу, куча была бы 18 миль в длину, 18 миль в ширину и 18 миль в высоту. Из первоначального количества угля на этой глубине только около 0,4 процента было добыто или потеряно при добыче. Потери оцениваются примерно в 50 процентов. Если бы годовая добыча угля оставалась такой же, как в последние годы, общий срок службы запасов угля (на глубине до 3000 футов) составил бы от 4000 до 6000 лет; но если бы ускорение добычи последних лет поддерживалось в будущем, срок службы составил бы немногим более 100 лет, а срок службы самого высокосортного угля, добываемого сейчас, мог бы составить не более 50 лет. Все согласны с тем, что ускорение добычи вряд ли будет продолжаться бесконечно, что будет означать, что срок службы запасов угля на глубине до 3000 футов будет где-то между двумя названными крайностями. Кажется ясным, что фактическая нехватка угля не будет ощущаться в течение нескольких сотен лет; но этот период лет короток по сравнению с вероятным сроком жизни человечества.

Меры, введенные или предложенные для сохранения угля

Следующий список мер по сохранению угля взят из нескольких источников. Исчерпывающий отчет Британской угольной комиссии, опубликованный в 1905 году, содержит значительное количество конкретных рекомендаций по сохранению угля Великобритании. Отчеты Национальной комиссии по сохранению Соединенных Штатов, опубликованные в 1909 году, рассматривают сохранение угля Соединенных Штатов и естественным образом следуют некоторым рекомендациям британского отчета. Угольный раздел Национального отчета по сохранению был подготовлен М. Р. Кэмпбеллом и Э. У. Паркером из Геологической службы США и содержится в Бюллетене Геологической службы США № 394. Приведенные там рекомендации расширены и развиты Ван Хайсом в его книге «Сохранение», опубликованной в 1910 году. С тех пор эта тема обсуждалась Смитом, Ченсом, Берроузом, Хаасом и другими, и были предложены некоторые дополнительные методы сохранения. Значительное число людей также обсуждали социологические и экономические аспекты вопроса. Отчет Комиссии по сохранению Канады, опубликованный в 1915 году, довольно полно рассматривает сохранение минеральных ресурсов.

Это будет соответствовать нашей цели и позволит избежать некоторых повторений, если мы сгруппируем большинство этих рекомендаций без учета авторства. В целом эти рекомендации можно сгруппировать по заголовкам: (A) Методы добычи и подготовки угля; (B) Улучшение условий труда и жизни на шахтах; (C) Введение или изменение законов для регулирования или устранения некоторых ограничений в угольной промышленности; (D) Распределение и транспортировка угля; (E) Использование угля; (F) Заменители угля как источника энергии.

(A) Добыча и подготовка угля. Под этим заголовком можно включить большое количество предложений, которые касаются прежде всего инженерной обработки угля под землей и на шахтных установках. Некоторые из наиболее важных мер:

1. Внедрение системы длинных столбов при добыче в местах, где условия позволяют это, чтобы минимизировать потери под землей.

2. Модификация камерно-столбовой системы добычи, при которой большие столбы оставляются по мере продвижения шахты и извлекаются при отступлении, — тем самым извлекая больший процент угля, чем при старой системе, где оставлялись маленькие, тонкие столбы, которые разрушались и терялись навсегда.

Утверждалось, что огромную потерю угля из-за оставления его в столбах можно было бы спасти, используя другой материал для поддержки кровли; но элементарный расчет стоимости этой процедуры показывает, что дешевле использовать уголь. Ченс говорит:

Уголь, оставленный в виде столбов для поддержки кровли, таким образом используется и выполняет необходимую и полезную функцию, однако основная часть (возможно, две трети) из 200 000 000 тонн, которые наши друзья-консерваторы называют умышленно и предотвратимо потраченными каждый год, — это уголь, оставленный в столбах для поддержки кровли. Я думаю, мы можем с уверенностью утверждать, что это не отходы, а, наоборот, инженерная эффективность высочайшего типа, поскольку она использует самый дешевый и наименее ценный доступный материал для поддержки кровли и экономит все затраты труда на строительство опор из других материалов. Расследование того, что происходит с той частью из 200 000 000 тонн, которая заявлена как потраченная впустую, которая не используется в качестве столбов для поддержки кровли, покажет тот факт, что очень большая часть — это уголь, оставленный в шахтных выработках, которые заброшены, потому что кровля небезопасна и потому что продолжение работы привело бы к травмам или гибели людей. Уголь, оставленный в шахтах для сохранения человеческих жизней, нельзя классифицировать как предотвратимые отходы. Небольшая часть из 200 000 000 тонн теряется, потому что она тесно смешана с отходами и потому что затраты труда на ее извлечение и отделение от отходов были бы больше, чем ее стоимость.

3. Добыча неглубоких битуминозных пластов с помощью парового экскаватора. В последние несколько лет в этом направлении был достигнут прогресс, и таким образом добываются ценные месторождения, которые невозможно добыть с прибылью никаким другим методом.

4. Новые методы заполнения выработанных пространств песком и новые методы маркшейдерского дела и проектирования шахт. Согласно Хаасу

величайшим достижением в вопросе метода стала система маркшейдерского дела и проектирования шахт, усовершенствованная как в антрацитовых, так и в битуминозных полях. Относительно новый метод заполнения старых пространств песком и т. д. также достиг успеха.

5. Использование методов, при которых уголь не оставляется в кровле для поддержки там, где кровля слабая, и при которых уголь низкого качества не оставляется в кровле.

6. Более широкое использование врубовых машин, с помощью которых можно избежать потери более тонких пластов.

7. Там, где условия позволяют, разработка верхних пластов перед нижними, чтобы не разрушить верхние путем обрушения. Добыча нижнего угольного пласта часто настолько разрушала вышележащие слои, что становилось невозможным извлечь верхние угольные пласты, содержащиеся в них. Однако существуют определенные трудности на пути этой меры сохранения. В некоторых местностях пласты находятся в раздельной собственности, и возникает конфликт интересов. Также, если лучший угольный пласт оказывается ниже, а более бедные пласты выше, рыночные условия могут потребовать, чтобы нижний пласт добывался независимо от разрушения верхних.

8. Устранение угольных барьеров для обозначения границ между владениями. Это предполагает больше сотрудничества.

9. Улучшение горного оборудования, силовых буров и т. д.

10. Централизация электростанций, а не использование многих мелких единиц.

11. Устранение потерь штыба или мелкого угля за счет более тщательных методов добычи, ограничений на чрезмерное использование пороха и большего использования клиньев, отмены законов об оплате труда шахтеров на основе рядового угля, а в случае с антрацитом — за счет извлечения «ила» или пыли, вызванной добычей и сортировкой. Утверждалось, что чрезмерное использование пороха («стрельба из массива») означает потерю угля из-за того, что он дробит уголь и создает относительно большое количество штыба, помимо того, что сопровождается повышенной опасностью пожара и взрыва и ослаблением кровли. Хотя чрезмерное использование пороха создает большое количество штыба, это не обязательно приводит к отходам, так как этот мелкий уголь тщательно сохраняется и для определенных целей так же ценен, как и кусковой уголь. Поскольку процедура подвергает опасности жизнь, она, конечно, нежелательна.

12. Лучшее использование мелкого угля. Было рекомендовано, чтобы некондиционный и мелкораздробленный уголь промывался и прессовался, тем самым избегая потери штыба, который раньше выбрасывался или сжигался. Однако в последние годы потери такого рода были сравнительно небольшими, так как штыб в целом находит почти такой же готовый рынок, как и кусковой уголь, и использование штыба растет. Также много обсуждались возможности использования угольных отходов на земле для производства энергии для передачи электричества.

13. Более тщательное внимание к сортировке и классификации по размерам всех сортов угля, поступающего из шахты, и к подготовке углей для специальных целей. С другой стороны, некоторые операторы говорят, что цели сохранения будут лучше всего достигнуты путем ограничения сортировки и классификации, практикуемых сейчас. Большое количество размеров, представленных сейчас на рынке, значительно увеличивает стоимость производства.

14. Более широкое использование низкосортного топлива запада, особенно с помощью брикетирования.

Прогресс в вышеуказанных методах. Методы добычи и подготовки угля были улучшены. Кэмпбелл и Паркер заявляют:

Значительно большая доля добытого продукта сейчас отправляется на рынок в товарном состоянии. Частично это связано с лучшими и более систематическими методами обработки, а частично — с сохранением мелких размеров, которые раньше отправлялись в отвалы. Более высокие цены на уголь и развитие методов использования этих мелких размеров также позволили, благодаря процессам промывки, перерабатывать мелкий уголь, который раньше выбрасывался в отвалы, и они сейчас ежегодно поставляют несколько миллионов тонн товарного угля.

В целом наблюдается увеличение процента извлечения угля. В то время как в прошлом потери при добыче, по словам Кэмпбелла и Паркера, составляли в среднем 50 процентов, сейчас можно ожидать извлечения от 70 до 90 процентов.

Цитируя Смита и Лешера:

Наблюдение за успехами, достигнутыми в методах добычи за последнее десятилетие или два, дает мало оснований для веры в какие-либо обвинения в расточительной эксплуатации. Как потребителям угля нам было бы неплохо подражать экономии, которую сейчас осуществляют производители в своей инженерной практике. В северном антрацитовом поле машинная добыча при извлечении угля из 22- и 24-дюймовых пластов, и по всему антрацитовому региону среднее извлечение угля при добыче составляет 65 процентов против 40 процентов всего двадцать лет назад. И битуминозные операторы не менее прогрессивны в своем сохранении угля, который они добывают.

В антрацитовой добыче порошкообразный уголь или «ил» накопился в штабелях и руслах ручьев в количестве многих десятков миллионов тонн. По оценкам, это составляет почти 6 процентов добытого угля. Значительный прогресс был достигнут недавно в извлечении и использовании этого ила в качестве порошкообразного топлива для местных энергетических нужд.

Однако физические и коммерческие условия не во всех случаях позволяют полное применение этих новых методов. Как только шахта была открыта по определенному плану, его трудно изменить. В целом более крупные и лучше организованные компании способны меняться лучше, чем мелкие компании.

Меры по сохранению вышеуказанных видов, примененные до сих пор, исходили в основном от частной инициативы, основанной на личных интересах, — хотя сотрудничество правительства было эффективным, особенно в образовательных и рекламных направлениях.

(B) Улучшение условий труда и жизни на шахтах. Под этим заголовком следует упомянуть улучшение жилищных условий, санитарии и условий жизни; улучшения в эффективности труда за счет создания таких условий жизни, чтобы привлечь более качественную рабочую силу, и за счет образовательных мер; введение методов безопасности; введение компенсаций и страхования рабочих; и другие меры подобного характера. Все эти меры как класс иногда группируются под названием «социальная работа».

Много мыслей и дискуссий было посвящено возможностям улучшения условий труда и жизни с точки зрения сохранения человеческой энергии. В некоторых кругах эта тема рассматривалась как независимая от физического сохранения минеральных ресурсов, и существовала тенденция предполагать, что сохранение человеческой энергии может быть более или менее враждебным сохранению минеральных ресурсов. Некоторые из уже введенных изменений, несомненно, увеличили стоимость добычи; и до тех пор, пока не произошло общего увеличения продажной цены, эта увеличенная стоимость могла иметь эффект устранения некоторых практик сохранения минералов, которые в противном случае могли бы быть возможны. Например, согласно Смиту и Лешеру:

Повышенная безопасность на угольных шахтах, достигнутая совместными усилиями угольных компаний, государственных инспекторов и Федерального бюро шахт, неизбежно влечет за собой некоторое увеличение стоимости эксплуатации, но несколько центов за тонну, добавленные таким образом к стоимости, — это небольшая цена за удовлетворение от того, что пятно крови удалено с угля, который мы покупаем. Та форма социального страхования, которая сейчас принудительно осуществляется через законы о компенсации рабочим, только она добавляет от 2 до 5 центов за тонну к стоимости угля.

С другой стороны, не может быть сомнений в том, что были достигнуты большие успехи в движениях социального обеспечения, которые были введены с целью обеспечения более стабильного, лучшего и большего предложения рабочей силы, и что общий выигрыш в эффективности эксплуатации, полученный таким образом, поглотил большую часть увеличенной стоимости.

В целом меры по сохранению этого класса были разработаны совместно частными и общественными усилиями без значительного жертвования частными интересами. Очевидно, есть место для гораздо более широкого применения таких мер, особенно в некоторых битуминозных полях, где условия все еще далеки от удовлетворительных.

(C) Введение или изменение законов для регулирования или устранения некоторых ограничений в угольной промышленности. Было предложено:

1. Изменить законы так, чтобы позаботиться о ситуациях, когда вертикально наложенные пласты принадлежат разным сторонам, предотвращая надлежащую добычу угля любой из сторон.

2. Изменить законы так, чтобы устранить конфликт в горной практике в случаях, когда уголь связан с нефтяными и газовыми месторождениями.

3. Разрешить большую собственность компаниям, использующим уголь (сейчас только 3 процента принадлежат таким компаниям).

4. Наложить ограничения на чрезмерную капитализацию, которая ведет к расточительной добыче ради получения быстрой и большой прибыли на большой капитал.

5. Снять ограничения на концентрацию контроля. Это означает, как следствие, фактическое ограничение конкуренции. Концентрация контроля в сравнительно немногих руках, несомненно, способствовала сохранению. Легко увидеть, что более сильное финансовое положение крупных компаний позволяет им полнее использовать современные методы добычи, распределения и маркетинга.

Это предложение особенно настойчиво выдвигалось для битуминозной угольной промышленности до войны, чтобы избежать перепроизводства и чрезмерного развития. Очень широкое распространение битуминозных углей, их огромное количество и чрезвычайно диверсифицированная собственность привели к чрезмерному развитию угольных объектов. Цитируя Смита и Лешера:

При оценке совокупных потерь, понесенных обществом из-за большого количества шахт, не работающих на полную мощность, факты, которые следует учитывать, заключаются в том, что капитал, вложенный в шахтное оборудование, требует заработной платы, основанной на годе из 365 дней по 24 часа, в то время как год труда в среднем в прошлом году составил только 230 дней на антрацитовых шахтах и только 203 дня на битуминозных шахтах, при этом только пять-восемь часов в день.

Эти условия предотвращали в некоторых случаях даже самое скромное внедрение лучших методов или изменений, которые повысили бы среднюю прибыль в течение относительно короткого периода в десять или пятнадцать лет за счет текущего года. Было необходимо получить лучшее из доступного угля самым дешевым способом, независимо от потерь угля, оставленного в земле.

В некоторой степени сила этого аргумента была минимизирована военными и послевоенными условиями, но даже сейчас развитие угольных шахт опережает транспортировку и распределение.

6. Разрешить сотрудничество в ограничении добычи, в избежании перекрестных перевозок, в оценке рынка заранее и в разделении территории, все из которых позволили бы более дешевую добычу и, таким образом, дали бы больший простор для мер по сохранению. Это обязательно сопровождалось бы государственным регулированием. Согласно Ван Хайсу, который был активен до войны в пропаганде этой меры сохранения, такая процедура

не является ни регулируемой конкуренцией, ни регулируемой монополией; но сохранением конкуренции, запретом монополии, разрешением на сотрудничество и регулированием последнего. В Чикаго не может быть одного торгового агентства для разных угольных компаний, которые работают в Иллинойсе, но должно быть много торговых агентств, и уголь Питтсбурга должен поступать в Иллинойс, а уголь Иллинойса идти в сторону Питтсбурга; каждая из этих вещей создает ненужные расходы, но все они неизбежны при экстремальной конкурентной системе. Из-за этих фактов необходимо тратить уголь впустую. Если бы при тех же ценах разные шахты могли сотрудничать в ограничении добычи, избежании перекрестных перевозок, оценке рынка заранее и разделении территории, они могли бы добывать свой уголь дешевле, иметь большую прибыль для себя и сохранять наши ресурсы.

В некоторой степени план, здесь пропагандируемый, был введен в действие во время войны Угольной администрацией Соединенных Штатов; но условия этого испытания были настолько осложнены специальными военными требованиями, что консервационные преимущества единого контроля не были продемонстрированы.

7. Снизить чрезмерные роялти, выплачиваемые собственникам недр. Смит и Лешер недавно обратили внимание на относительно высокую ресурсную стоимость в некоторых угольных полях, представленную выплатой роялти собственникам недр. В случае с антрацитом выплата составляет в среднем 32-35 центов за тонну, а исключительно доходит до доллара за тонну. Для битуминозного угля средняя ресурсная стоимость, вероятно, не намного выше пяти центов за тонну. Они предполагают возможность снижения этой стоимости путем государственного регулирования; и приводят особенно сильный аргумент за то, чтобы не позволять государственным угольным землям переходить к частным владельцам, которые в будущем, с накоплением процентов на инвестиции, будут чувствовать себя оправданными в требовании большой «ресурсной» отдачи в виде роялти.

Если бы ресурсную стоимость можно было снизить, дальнейшее внедрение методов сохранения операторами было бы возможно без значительного увеличения стоимости для общественности.

8. Требовать или разрешать, путем государственного регулирования, повышение цены на уголь для потребителя, тем самым позволяя более широкое применение практик сохранения. Некоторые из вышеупомянутых увеличенных извлечений угля стали возможными только благодаря увеличению рыночной цены. Если бы сотрудничество было разрешено способом, описанным в пункте 6, те же результаты могли бы быть достигнуты без повышения цены. Недавние высокие цены, вызванные военной ситуацией, отразились во внедрении многих изменений в сохранении, которые раньше были невозможны. Однако в некоторых случаях спрос на быстрые результаты в нынешних условиях имеет обратный эффект из-за желания получить быструю прибыль независимо от сохранения.

9. Обсуждалось местное сохранение угля за счет более тяжелых изъятий из угля других частей мира путем введения экспортных налогов и преференциальных пошлин. Хотя эффект такой меры, несомненно, был бы консервационным с точки зрения Соединенных Штатов, сомнительно, можно ли его рассматривать так с более широкой точки зрения мировой цивилизации. В нынешних мировых условиях такой шаг был бы катастрофическим.

10. Государственная собственность была предложена как средство облегчения внедрения мер по сохранению. В Соединенных Штатах еще нет крупного движения в этом направлении. В Англии вопрос национализации угольных шахт является чрезвычайно острой политической проблемой (см. стр. 343, 345-347).

Мало прогресса было достигнуто в мерах по сохранению, которые включают законодательные акты вышеперечисленных видов.

(D) Распределение и транспортировка угля. Утверждалось, что консервационные результаты последовали бы от:

1. Более дешевой транспортировки.

2. Большего использования водных путей.

3. Улучшения распределения продукта путем раздела рынка и большего использования местных углей. Для эффективности это предложение должно было бы включать контроль над агентствами распределения, чтобы минимизировать чрезмерные прибыли посредников.

4. Закупки и хранения угля потребителями в весенние и летние месяцы в ожидании зимних потребностей, чтобы выровнять нынешние сильно колеблющиеся сезонные спросы на шахты и железные дороги и устранить повторяющиеся нехватки угля в зимние месяцы. Это было особенно рекомендовано Комиссией по битуминозному углю Соединенных Штатов в недавнем отчете.

5. Там, где условия позволяют, преобразования угля в энергию на шахте и доставки энергии, а не угля, в центры потребления. Этот тип сохранения внедряется в практику в больших масштабах выше Уилинга, на реке Огайо, где недавно была построена установка мощностью двести тысяч киловатт для паровой электрической энергии. Часть энергии будет доставляться в Кантон, Огайо, на расстояние более пятидесяти миль. Этот завод использует местный уголь, и стоимость угля рассчитывается в два милля за киловатт-час.

Под этим заголовком распределения и транспортировки угля можно рассмотреть некоторые международные отношения. Международные перемещения угля суммированы в другом месте (стр. 115-117). Любые тарифы или торговые соглашения, которые могли бы помешать или ограничить великие естественные международные перемещения угля — которые в свободном поле основаны на пригодности сорта, стоимости, местоположении, транспортировке и т. д. — были бы антиконсервационными с мировой точки зрения, хотя они могли бы быть местным и временным преимуществом. Например, уголь, экспортируемый из Англии, который до сих пор доминировал в международной торговле мира, является высокосортным. Американский уголь, доступный для экспорта, в целом значительно более низкого сорта, будучи более высоким по содержанию летучих веществ. Если этот уголь не облагораживается дома, он может заменить английский уголь в экспортной сфере только при увеличенной стоимости транспортировки и более низкой эффективности использования. Может наступить время, когда будет желательно перевозить низкосортные угли на большие расстояния; но когда рассматриваются два фактора сохранения — внутренние качества угля и усилия, необходимые для его использования, — казалось бы, консервационным на данном этапе перевозить на большие расстояния только тот уголь, который природа, по-видимому, специально подготовила для этой цели.

(E) Использование угля. Консервационные предложения этого рода:

1. Замена ульевых печей ретортными коксовыми печами, чтобы сохранить не только большее количество кокса, но и ценные побочные продукты (см. стр. 118-119). Дополнительные улучшения в коксовых печах могут сделать возможным производство некоторого вида кокса из гораздо более широкого спектра битуминозных углей, чем можно использовать сейчас.

2. Большее использование дымопоглотителей и механических топок.

3. Большее использование центральных отопительных установок с более высокой эффективностью, чем у многих местных установок.

4. Замена паровых двигателей газовыми двигателями и улучшение парового двигателя.

5. Улучшение методов плавки, ведущее к большему выходу металла на тонну используемого кокса. Также развитие электрической плавки для некоторых металлов.

6. Более тщательное изучение и классификация качеств углей, чтобы избежать использования высокосортных углей там, где для этой цели подошли бы низкосортные угли.

7. Большее потребление на угольных шахтах.

8. Большее использование порошкообразного угля в качестве топлива.

9. Улучшение печей с принудительной тягой.

10. Большее использование газа, побочного продукта добычи угля, и извлечение других побочных продуктов.

11. Более эффективное преобразование торфа и угля в энергию и свет.

12. Возможное использование масляной флотации для устранения постороннего минерального вещества.

Большинство предложенных выше мер по охране ресурсов уже применяются с хорошими результатами и обещают значительные достижения в будущем. Стимулом к этому в значительной степени послужил личный интерес. Военные условия в одних отношениях способствовали, а в других препятствовали этим разработкам. Одним из заметных достижений стало строительство множества заводов по производству побочных продуктов коксования, возникшее из необходимости обеспечения нитратами и углеводородами для нужд военной промышленности и других целей.

(F) Заменители угля как источник энергии. Некоторые из наиболее значимых мер в этом направлении, которые обсуждались, включают:

1. Более широкое использование водной энергии. Иногда в обществе предполагалось, что это, по крайней мере потенциально, является полным решением проблемы; однако у этого метода есть свои четкие ограничения.

Преимущества водной энергии заключаются в том, что ее источники не истощаются при использовании, а относительно более высокие первоначальные затраты на строительство гидроэлектростанции часто более чем компенсируются экономией на необходимой рабочей силе и более низкими эксплуатационными расходами. Однако общее количество водной энергии, которое может быть освоено на коммерческой основе, довольно жестко ограничено, а значительная часть доступной энергии распределена географически таким образом, что ее невозможно экономически выгодно поставлять отраслям, которые в ней нуждаются. Из общих ресурсов водной энергии Соединенных Штатов, которые, по оценкам Геологической службы, доступны для окончательного освоения, более 70 процентов находится к западу от Миссисипи, тогда как более 70 процентов мощности, установленной в настоящее время в первичных двигателях, находится к востоку от Миссисипи. Электрическую энергию в настоящее время невозможно экономически выгодно передавать на расстояние более нескольких сотен миль. Кроме того, для многих видов использования угля, например, в металлургических и химических процессах, требующих тепла или восстановительного действия горящего угля, а также при его использовании в качестве топлива для судов, гидроэлектрическую энергию заменить нельзя. Очевидно, что, хотя использование водной энергии будет расти, особенно по мере того, как рост цен на уголь делает возможным освоение новых площадок, она никогда не сможет заменить минеральное топливо в сколько-нибудь значительной доле.

В ближайшем будущем меры, предложенные для расширения использования водной энергии, включают: более полное использование уже действующих водных мощностей за счет более эффективного оборудования и методов; определенную степень перераспределения отраслей промышленности, чтобы те из них, которые требуют больших объемов энергии, могли располагаться в районах, где водная энергия дешева и доступна; а также объединение гидроэлектростанций в единую сеть для использования их полной мощности. Некоторые освоенные водные источники используются не полностью, поскольку станции не подключены к распределительным системам, достаточно крупным, чтобы потреблять всю вырабатываемую энергию. Во время войны Геологическая служба США в сотрудничестве с Управлением по топливу и Советом военной промышленности собрала информацию, необходимую для составления карт, показывающих расположение и взаимосвязи электростанций и линий электропередачи по всей стране. Этот обзор ситуации выявил множество возможностей для объединения сетей, которые ранее лишь смутно осознавались, что позволило бы повысить эффективность работы станций.

2. Замена углей более низкого качества — битуминозных на антрацит, а низкосортных битуминозных на высокосортные битуминозные угли. Более широкое использование низкосортных западных углей. Военные и послевоенные условия показали Германии путь к широкому и эффективному использованию ее лигнитов. Это было достигнуто благодаря сотрудничеству правительства и частных интересов. Это значительное улучшение методов переработки и извлечения тепловых элементов и побочных продуктов, несомненно, окажет широкое влияние на использование лигнитов в других частях мира.

3. Замена спиртом и природным газом, нефтью, горючими сланцами, торфом и т. д. в качестве источника энергии. Это лишь в большей степени концентрирует проблему охраны ресурсов на этих минералах, в отношении некоторых из которых она, по крайней мере, уже значительно острее, чем в случае с углем; это не решение проблемы, а лишь смещение акцентов.

Деловые условия ограничивали частное предпринимательство в этом классе мер, но некоторый прогресс был достигнут. Более быстрое внедрение этих мер потребовало бы жертв со стороны частных интересов и, вероятно, может быть достигнуто только путем применения государственной власти.

Разделение ответственности между правительством и частными интересами в деле охраны запасов угля

Обзор перечисленных выше мер по охране ресурсов показывает, что многие из них уже действуют и что инициатива в отношении таких мер в значительной степени исходила от частных собственников, стремящихся продвигать свои собственные интересы. В эту категорию следует включить большинство улучшений в физических методах добычи, подготовки и использования угля, использование заменителей угля, концентрацию контроля в более крупные группы, способные внедрять новые методы, и улучшение условий труда и жизни; также, в недавних условиях, повышение продажной цены, позволяющее более широко применять эти меры. Другая группа предложений по охране ресурсов, которые еще не были существенно реализованы, очевидно, находится вне компетенции частных интересов и должна быть внедрена, если это вообще возможно, путем применения государственной власти. К ним относятся устранение затрат на ресурсы или роялти, контроль над чрезмерной капитализацией, снятие ограничений на концентрацию контроля, предоставление разрешения на сотрудничество между конкурирующими единицами, регулирование минимальных продажных цен для обеспечения в обычное время использования более совершенных физических методов работы и контроль над распределением. Короче говоря, представляется, что существуют две большие сферы деятельности по охране ресурсов — одна в области частных начинаний, а другая возможна только путем коллективных действий через правительство. Основные достижения, сделанные до сих пор, относятся к области частных начинаний.

Правительство оказало значительную помощь в продвижении мер по охране ресурсов, возникающих в сфере частных начинаний. Достаточно упомянуть многочисленные правительственные расследования, распространение информации о наилучших методах и местные обязательные требования о том, чтобы лучшие практики были унифицированы и чтобы отстающие предприятия тем самым приводились в соответствие с ними.

Признание того факта, что в угольной промышленности существует большой объем обоснованной практики охраны ресурсов, которая подпадает под сферу личного интереса, представляется важным при планировании дальнейших изменений в направлении охраны ресурсов. Не все меры по охране ресурсов требуют жертвы интересами индивида ради общества или интересами нынешнего поколения ради будущих. Применение государственной власти не во всех случаях является необходимым для продвижения охраны ресурсов. Соответствующие границы сфер государственной и частной деятельности не определены четко и варьируются от места к месту и от времени ко времени, в зависимости от местных условий и особых требований.

В целом, сфера частного интереса включает меры, которые принесут адекватную коммерческую отдачу. Процентная ставка является ограничивающим и контролирующим фактором. Когда возможно — путем улучшения методов добычи, лучшего планирования, лучшей подготовки угля, лучшей транспортировки и распределения или лучшего использования — обеспечить более высокую среднюю отдачу от инвестиций или гарантировать отдачу в течение более длительного периода лет, личный интерес естественным образом требует внедрения таких методов настолько быстро, насколько позволяют финансовые условия. Даже некоторые улучшения в условиях труда и социального обеспечения были внедрены таким образом, с целью обеспечения более постоянного и эффективного предложения рабочей силы и тем самым содействия предприятию с коммерческой точки зрения.

В сфере государственной деятельности лежат устранение ненужных ограничений на частную инициативу и такие меры по охране ресурсов, которые предполагают некоторую жертву индивидуальной отдачей — иными словами, снижение нормальной процентной ставки. Осуществление государственной власти может быть непосредственно полезным в сфере частных начинаний без существенного ущемления частных интересов; но за пределами этого пункта существуют дополнительные большие возможности для деятельности по охране ресурсов, которые явно находятся вне контроля частных интересов. Внедрение любого из этих последних изменений, очевидно, было бы настолько далеко идущим по своим последствиям и потребовало бы таких широких перестроек не только внутри, но и вне минерально-сырьевой промышленности, что необходимость или желательность этого не во всех случаях столь же ясна, как в случае с мерами, уже внедренными ради частного интереса.

Наиболее очевидно полезным шагом, возможным для правительства в ближайшем будущем, является разрешение кооперативных соглашений при частной собственности, что позволило бы использовать общие торговые агентства, тем самым снижая затраты на сбыт; распределять территорию обслуживания, тем самым избегая чрезмерных встречных перевозок; и распределять объем производства пропорционально спросу с различных территорий, тем самым устраняя чрезмерную конкуренцию и перепроизводство. Все эти меры могли бы быть осуществлены без ущерба для общества, если бы они должным образом регулировались правительством. Очень большая экономия, возможная таким образом, позволила бы внедрить методы охраны ресурсов на шахтах без повышения стоимости для общества.

Военные условия требовали еще более немедленного и решительного применения государственной власти, чем указано выше, но цели охраны ресурсов были полностью затмены другими соображениями.

Там, где минеральные ресурсы уже принадлежат правительству или могут быть приобретены правительством, некоторые из проблемных факторов устраняются. В таких случаях возможно разработать разумный план государственного контроля без трудностей, возникающих при работе с частной собственностью, — хотя, конечно, возникают новые трудности (см. также стр. 345-347).

Тот факт, что существуют меры по охране ресурсов, возможные только для правительств, широко использовался в качестве аргумента в пользу введения государственной собственности или контроля. Недавние энергичные требования национализации природных ресурсов в Европе и растущее обсуждение этого предмета в нашей стране могут рассматриваться как фазы проблемы охраны ресурсов. Цель здесь не в том, чтобы спорить за или против решительного осуществления государственной власти в деле охраны природных ресурсов, а лишь в том, чтобы обратить внимание на меры, которые обсуждаются.

Охрана минералов, отличных от угля

Обсуждение охраны ресурсов применительно к конкретным минералам можно было бы продолжать почти бесконечно; но, возможно, было сказано достаточно, чтобы указать на общий характер этой области. До войны тщательные оценки мировых запасов были сделаны лишь для сравнительно немногих минералов, хотя к ним относились некоторые из наиболее важных, такие как уголь, нефть и железо. Военные условия потребовали поспешной оценки мировых запасов большинства минеральных продуктов. Читатель, интересующийся этой проблемой, найдет чрезвычайно интересный корпус литературы, изданный различными правительствами по этому вопросу. Особый интерес для американского читателя представят отчеты Геологической службы США и Бюро горной промышленности.

В последние годы растет признание возможностей экономии ресурсов за счет концентрации, очистки и даже производства минеральных товаров в месте их происхождения или вблизи него, что уменьшает тоннаж, связанный с транспортировкой сырых продуктов. Ограничения по топливу и другие условия часто затрудняют эту процедуру; но значительный прогресс достигается как за счет частной инициативы, так и, особенно в международной торговле, за счет правительственных постановлений самого разного рода.

Сноски:

[42] Кэмпбелл, М. Р., Угольные месторождения Соединенных Штатов: Prof. Paper 100-A, Геологическая служба США, 1917, стр. 24.

[43] Заключительный отчет Королевской комиссии по запасам угля: Палата общин, Лондон, том 16, 1905.

[44] Отчет Национальной комиссии по охране ресурсов: Сенатский документ № 676, 60-й Конгресс, 2-я сессия, Правительственная типография, Вашингтон, 1909.

[45] Ван Хайс, Ч. Р., Охрана природных ресурсов в Соединенных Штатах: Macmillan Co., Нью-Йорк, 1910.

[46] Хаас, Фрэнк, Охрана угля посредством применения лучших методов добычи: Реферат доклада, представленного на Панамериканском научном конгрессе, Вашингтон, дек. 1915 — янв. 1916.

[47] Адамс, Фрэнк Д., Наши минеральные ресурсы и проблема их надлежащей охраны: 6-й ежегодный отчет, Комиссия по охране ресурсов, Канада, 1915, стр. 52-69.

[48] Ченс, Х. М., Выступление перед классом горной инженерии Пенсильванского государственного колледжа, цитируется по Ф. У. Грэю, Охрана угля: Bull. 47, Канадский институт горного дела, 1916, стр. 201.

[49] Там же.

[50] Кэмпбелл, М. Р., и Паркер, Э. У., Угольные месторождения Соединенных Штатов, Статьи по охране минеральных ресурсов: Bull. 394, Геологическая служба США, 1909, стр. 12.

[51] Там же, стр. 12.

[52] Смит, Джордж Отис, и Лешер, С. Э., Стоимость угля: Science, том 44, 1916, стр. 768.

[53] Там же, стр. 768-769.

[54] Там же, стр. 771.

[55] Ван Хайс, Чарльз Р., Сотрудничество в промышленности, стр. 7-8, Выступление на ежегодном собрании Национальной ассоциации производителей пиломатериалов, Чикаго, Иллинойс, 31 мая 1916.

[56] Там же, стр. 767.

[57] Стабилизация битуминозной угольной промышленности, Выдержки из решения и рекомендаций Комиссии по битуминозному углю Соединенных Штатов, Правительственная типография, Вашингтон, 1920.

ГЛАВА XVIII

МЕЖДУНАРОДНЫЕ АСПЕКТЫ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

МИРОВОЕ ДВИЖЕНИЕ МИНЕРАЛОВ

Из ежегодной мировой добычи минералов около двух третей используется внутри стран, где эти минералы добываются, а одна треть отправляется в другие страны. В этой главе мы рассматриваем прежде всего ту часть, которая перемещается между странами. Можно предположить, что потребление внутри стран происхождения является делом национальным, а не международным.

В довоенное время на долю минералов приходилось около 33 процентов [58] стоимости всей внешней торговли Соединенных Штатов и 28 процентов внешней торговли Германии. Данные о соотношении тоннажа минералов к тоннажу других товаров отсутствуют.

Одним из нескольких интересных фактов в этом мировом движении минералов является то, что движение большинства из них демонстрирует довольно заметную концентрацию. Например, марганец перемещается из трех основных источников в четыре или пять центров потребления. Хромит перемещается из двух основных источников; вольфрам также из двух. Даже для некоторых товаров, которые широко распространены и перемещаются в больших количествах, концентрация движения довольно заметна; например, мировое движение угля контролируется Англией, Соединенными Штатами и Германией. Другими словами, хотя мировое движение минеральных товаров широко распространено и демонстрирует множество сложных черт, большинство отдельных минералов следуют по двум или трем основным линиям движения. Это означает в целом, что для каждого минерала существуют определенные источники ограниченного географического охвата, которые из-за местоположения, качества, отношения к транспортировке, стоимости — короче говоря, всех факторов, которые входят в понятие доступности — активно используются для удовлетворения главных мировых потребностей. Конвергенция этих материалов к нескольким центрам потребления в целом указывает на концентрацию добычи угля, необходимого для плавки, высокий уровень развития производства, большое потребление на душу населения, концентрацию мощностей, сильный финансовый контроль и, что не менее важно, большой элемент предприимчивости, которая воспользовалась более или менее благоприятными условиями.

Если бы нация была полностью обеспечена минеральными ресурсами, без излишков, минеральная проблема могла бы быть почти исключительно внутренней по своей природе. Но ни одна страна не находится в таком положении. Для большинства минеральных продуктов доминирующее предложение, вероятно, контролируется одной или двумя нациями, в то время как другие нации соответственно испытывают дефицит и зависимость. Даже Соединенные Штаты, которые более других стран близки к самообеспеченности минеральными ресурсами, почти полностью зависят от других стран в отношении определенных поставок минералов; а в случае минералов, излишки которых у них имеются, они зависят от других стран в отношении рынков сбыта. Взгляд на то, что проблема минеральных ресурсов является исключительно местной и национальной, не касающейся посторонних, игнорирует этот фундаментальный факт распределения сырья.

Контроль над плавильными мощностями позволяет определенным странам оказывать значительное влияние на добычу и распределение минералов в других странах и, таким образом, порождает множество сложных международных вопросов. Еще более сложными являются международные проблемы, создаваемые коммерческой собственностью и контролем над минералами в недрах со стороны граждан других стран.

Национальные и международные аспекты минеральных ресурсов трудно разделить, настолько тесно они взаимодействуют друг с другом. В некоторой степени между ними может существовать конфликт интересов, но в основном к международным вопросам можно логически подходить с точки зрения национального самоинтереса; ибо при ведении национальной промышленности на широких и просвещенных началах необходимо учитывать мировые условия. Более ясное понимание мировых минеральных отношений и осознание наших собственных возможностей и ограничений в сравнении с таковыми у наших соседей не может не устранить некоторые из ненужных препятствий на пути к наилучшему использованию мировых минеральных ресурсов и привести к уменьшению причин международного раздора.

Краткий обзор минеральных условий до, во время и после войны может послужить удобным средством подхода к изучению нынешних международных аспектов минеральной проблемы.

Движение минералов в довоенных условиях международной торговли

Если рассматривать мировое довоенное движение минералов в широком смысле, его можно считать соответствующим нормальным торговым условиям спроса и предложения. Существовали барьеры, которые приходилось преодолевать, такие как тарифы, торговый контроль и монополии различного рода, но эти барьеры не препятствовали основным перемещениям между лучшими источниками поставок и главными центрами потребления. Эти перемещения можно рассматривать как более или менее спонтанную интернационализацию минеральных ресурсов частным предпринимательством. Целью свободной торговли или неограниченной коммерции было равенство торговых возможностей; но такие условия неограниченной конкуренции имели тенденцию концентрировать торговлю в руках сильнейших интересов и препятствовать равенству возможностей.

Усилия, направленные на поощрение или препятствование международным перемещениям минералов посредством тарифов, бонусов, эмбарго, субсидий, контроля над транспортом, патентов, государственного управления, финансового давления и других средств, были вызваны главным образом национальным или имперским самоинтересом и, таким образом, были в некоторой степени враждебны интернационализации, основанной на принципе наибольшего блага для наибольшего числа людей. Можно предположить, что в любых усилиях по достижению наднационального или международного контроля мотивы и меры, основанные на национальном самоинтересе упомянутого здесь рода, будут продолжать играть важную роль.

Изменения во время войны

Война произвела фундаментальные изменения в мировом движении минералов. Характер и распределение спроса изменились. Привычные источники поставок были отрезаны. Финансовые потрясения и нехватка судов глубоко изменили природу, распределение и масштабы мирового движения. Наша внутренняя минеральная промышленность была внезапно приведена к осознанию своих жизненно важных связей с международной торговлей. Например, крупное движение марганца из Индии и России в Соединенные Штаты было внезапно прекращено, и нам пришлось развивать источник поставок в Бразилии. Прекращение импорта пирита из Испании как средство экономии судов потребовало развития поставок пирита и серы в Соединенных Штатах. Экспорт нефти из Соединенных Штатов в европейские страны был значительно стимулирован, а экспорт в другие страны соответственно уменьшился. Мировое движение угля было жизненно затронуто, главным образом ограничением поставок угля из Англии и Соединенных Штатов в Южную Америку и концентрацией поставок в европейские страны. Прекращение поставок немецкого угля в близлежащие страны также имело далеко идущие последствия. Отсечение немецкого поташа оставило мир на некоторое время почти без этого жизненно важного удобрительного ингредиента. Чилийские нитраты, на которые мир полагался в целях удобрения, были направлены почти исключительно на производство пороха. Общий годовой импорт минеральных товаров в Соединенные Штаты сократился на 1 200 000 тонн. Наш экспорт, хотя и продолжался в больших объемах, был в основном сконцентрирован в Европе. История этих потрясений в мировом движении минералов, хотя и весьма интересна, слишком длинна, чтобы рассказывать ее здесь.

Из этих масштабных и быстрых изменений в мировом движении минеральных товаров возникли, отчасти как причина и отчасти как следствие, международные соглашения о распределении минералов как средство обеспечения надлежащих пропорций поставок различным странам для наиболее эффективного ведения войны. Межсоюзнические закупочные комитеты в Лондоне и Париже сочли необходимым произвести межсоюзническое распределение добычи чилийской селитры, поскольку сумма спроса превышала общее предложение на значительную долю, и договориться о распределении и ценах на мировые запасы олова, вольфрама и платины. По многим другим товарам были заключены соглашения различного рода. Например, Соединенные Штаты заключили соглашение с Англией и Францией о закупке железной руды и молибдена в Скандинавии, чтобы не допустить их попадания в Германию. Соединенные Штаты и Англия договорились о снабжении Канады ферромарганцем. Новые проблемы мирового распределения возникали почти ежедневно.

Еще одним военным изменением в минеральных условиях, носящим более постоянный характер, стала ликвидация немецкой собственности и контроля над минералами в союзных странах, а в некоторых случаях даже в нейтральных странах.

Послевоенное состояние минеральной торговли

Минеральная промышленность отнюдь не вернулась к своему довоенному состоянию. Старые движения были возобновлены лишь частично, и появились новые элементы. Судоходство все еще нарушено. Правительства сотрудничают различными способами в ликвидации государственных запасов минералов. Немецкий коммерческий контроль над минералами за пределами своих границ, как отмечалось выше, был значительно ослаблен. Комиссия по репарациям, созданная мирным договором, обладает огромными полномочиями в отношении использования и распределения минеральных ресурсов Германии, которые прямо и косвенно влияют на минеральные поставки Европы и всего мира. Условия мирного договора фундаментальным образом изменили международные каналы движения минералов.

Минеральная ситуация в Европе находится в таком состоянии хаоса, что объединенные усилия правительств будут необходимы в течение многих лет, чтобы навести порядок. Это будет достигнуто частично через Комиссию по репарациям, но может потребовать других форм сотрудничества. Уже сформирована международная угольная комиссия для наблюдения за распределением угля по всей Европе. Международное сотрудничество в распределении минералов — это не просто теоретическая возможность на будущее, это теперь выдающийся факт в отношении европейской ситуации.

Осознание своей зависимости от соседей в отношении важных минеральных ресурсов привело к серьезным усилиям со стороны наций по восполнению дефицита. Большая активность британского правительства в приобретении нефти является одним из примеров. Падение добычи золота во всем мире, наряду с увеличением диспропорции между золотыми резервами и выпущенной под них валютой, вызывает серьезное рассмотрение правительственных мер по поощрению золотодобывающей промышленности посредством финансовых мер, направленных на увеличение прибыли старателей (см. стр. 224-225).

До и после войны большинство стран земного шара, за исключением Англии и Соединенных Штатов, далеко продвинулись в осуществлении права верховной собственности на минеральные ресурсы в пределах своих границ. Даже в Англии недавнее движение за национализацию угольных и нефтяных ресурсов является показателем общей тенденции. В Соединенных Штатах это движение проявилось до сих пор лишь в растущем нежелании правительства расставаться с минеральными ресурсами в общественном достоянии — как это ясно из условий его нового закона об аренде, охватывающего нефть, уголь, газ, поташ и фосфаты на государственных землях.

До войны только германское правительство было четко отождествлено с частными интересами в международной торговле и в приобретении минеральных запасов. После войны все правительства, кроме правительства Соединенных Штатов, принимают активное участие в этих областях, как напрямую, так и в сотрудничестве с частным капиталом. Британское правительство приняло прямое финансовое участие в определенных компаниях, таких, например, как Anglo-Persian и Shell Oil Companies, и в некоторых случаях активно заинтересовано в приобретении контрактов на продажу. В Англии шире используются доверительные управления акциями (voting trusts) для контроля над частными компаниями с целью предотвращения перехода контроля в чужие руки. Государственный контроль над судоходством в некоторых странах влечет за собой различные степени контроля над движением минералов. Также через займы и облигации минеральные ресурсы в определенных странах были связаны кредитующими правительствами. Произошло широкое расширение государственного контроля над минералами на мандатных территориях и в других местах посредством множества новых займов и постановлений. Эти шаги фактически закрывают важные части мира для частной инициативы, и особенно для граждан других стран. Являются ли эти действия правительств экономически желательными или нет, это фактические условия, а не теории.

Если эта ситуация сохранится, возникает вопрос, не будет ли наше правительство вынуждено, в целях защиты своих собственных минеральных отраслей, также принять прямое участие; ибо в нынешних условиях наши импортеры и экспортеры оказываются вынужденными иметь дело в одиночку с правительствами или с частными группами, настолько тесно связанными с правительствами, что они обладают почти такой же властью. В вопросах судоходства, кредитов, обмена, тарифов, эмбарго и возможности приобретения иностранных запасов фактическое и потенциальное невыгодное положение американских интересов очевидно.

Тенденции к международному сотрудничеству и возможность международного контроля [59] над минералами

В довоенных условиях неограниченная конкуренция в мировой торговле со стороны частного предпринимательства привела к определенному виду интернационализации минеральных месторождений, основанной на естественных условиях доступности. Существует естественная тенденция как можно быстрее вернуться к этому состоянию, но появились новые элементы, которые, по-видимому, затрудняют правительствам возможность оставаться в стороне. Участие правительств в мировой минеральной торговле, когда оно не модифицируется международным сотрудничеством или какой-либо другой более высокой формой контроля, по-видимому, имеет тенденцию в противоположном направлении — закрывать двери равных возможностей и препятствовать естественному мировому использованию мировых ресурсов.

Эти новые условия, наряду с другими, изложенными в предыдущем разделе, сделали необходимым уделять больше внимания возможностям международного сотрудничества, чем когда-либо прежде, — не как ограничительной мере, за исключением временных мер в отношении центральноевропейских держав, — а как средству обеспечения открытых каналов движения сырья и обеспечения равных экономических возможностей для всех. Многие из наших минеральных отраслей уже обратились к нашему правительству за сотрудничеством и помощью в своих международных делах. Далее, минеральные отрасли, находящиеся в частных руках в различных союзных странах, пытались объединиться для организации частного сотрудничества и обращались к Мирной конференции за разрешением на это. В определенных случаях необходимость кооперативных действий стала настолько очевидной, что на Мирную конференцию было оказано давление с целью формирования некоего международного экономического органа, который сделал бы возможными некоторые из этих шагов. Все эти движения были продиктованы соображениями самоинтереса, но самоинтереса, расширенного и просвещенного знанием мировой ситуации.

Подобно тому, как растущий размер единиц, занятых в минеральной торговле внутри национальных границ, привел к обсуждению возможностей государственного контроля в интересах общества, так и растущий размер единиц в международной минеральной торговле, где единицами во многих случаях являются правительства, ведет к обсуждению возможности некоего международного или наднационального контроля в интересах мирового блага. Подобно тому, как национальный интерес является удлиненной тенью индивидуального интереса, так и международный интерес может в некоторых аспектах рассматриваться как удлиненная тень национального интереса.

Общая цель предлагаемого контроля заключается в минимизации международных трений; но более конкретно было предложено, что некое международное сотрудничество необходимо для обеспечения равенства возможностей между нациями, как в поставках, так и на рынках, и тем самым для предотвращения притеснения более слабых наций более сильными. Это суть одного из знаменитых четырнадцати пунктов. Цель могла бы быть достигнута путем прямого распределения поставок или путем контроля над тарифами и обменом.

Одним из условий, которое, по-видимому, требует международного сотрудничества, является эксплуатация минеральных месторождений в отсталых странах. Неограниченная конкуренция между нациями в такой эксплуатации была важной причиной международных противоречий. На Мирной конференции планировалось, что минеральные ресурсы в странах, переданных под мандаты великих держав, должны развиваться и использоваться в интересах группы наций, а не для особых интересов нации, принимающей мандат. Одной из естественных функций любой международной или наднациональной организации было бы урегулирование и разрешение трудностей, возникающих из этого положения.

Эта тема поднимает вопрос о праве любой нации или группы наций применять какую-либо силу к более слабым нациям при эксплуатации минеральных ресурсов. На принципе самоопределения и полной свободы действий наций эта процедура кажется неоправданной. С другой стороны, правильно или неправильно, цивилизация создала огромные материальные потребности, которые должны быть удовлетворены. Индивиды, компании и правительства, которые используют силу для эксплуатации ресурсов в более слабых странах, являются лишь агентами в удовлетворении спроса, созданного всеми нами. Хотя их методы часто не поддаются защите, эксплуататоров нельзя рассматривать просто как безответственных пиратов, которые без необходимости вторгаются в чужие дела. Каковы бы ни были сентиментальные и этические аспекты вопроса, кажется почти неизбежным, что требования цивилизации будут продолжать требовать эксплуатации более слабых стран; и по мере того, как эти страны будут отставать в сотрудничестве, они должны будут ощущать мировое давление. Соглашение о международном сотрудничестве в таких делах, следовательно, не должно рассматриваться просто как хладнокровная попытка ограбить более слабые нации, а скорее как средство улучшения методов удовлетворения фактически существующих материальных потребностей цивилизации. Например, критика попытки Англии развивать нефтяную промышленность Месопотамии и Персии в значительной степени смешала методы с преследуемой целью. По мнению автора, развитие этих ресурсов неизбежно, и критика должна быть направлена не на нации и группы, пытающиеся достичь этих результатов, а скорее на применяемые методы. Для целей этого обсуждения нет необходимости выходить за рамки признания факта спроса, ни спорить о вопросе, следует ли обуздывать материальные требования цивилизации и ограничивать прогресс вопросами разума и человеческого счастья.

Методы международного сотрудничества

Первым шагом в международном рассмотрении минералов, очевидно, является сбор фактов. Это стало болезненно очевидным во время великой войны, когда внезапное прекращение внешних поставок и рынков сбыта привело к осознанию того факта, что минеральный вопрос лишь частично является внутренним. Средний горняк привык воспринимать сложившиеся маркетинговые и коммерческие условия как нечто само собой разумеющееся и не вникал в основополагающие факторы. Существовала тенденция предполагать, что некое доброе Провидение каким-то образом заботится об этих элементах ситуации. Ближайшим приближением к Провидению, по правде говоря, была небольшая группа импортеров и экспортеров, обладающих специальными знаниями о международных перемещениях определенных товаров, — каковые знания имели неожиданную важность для минеральной промышленности. Военные условия показали, что ни широкая общественность, ни минеральная промышленность в целом, тем более правительство, не имели даже элементарного представления о важных элементах мировой минеральной ситуации. Мобилизация этой информации под высоким давлением, через сотрудничество правительства и частных агентств, была интересной и важной чертой в сложных действиях за линией фронта. Это в огромной степени делает честь людям, интересующимся минеральной промышленностью в этой стране, и, по-видимому, также в других странах, что почти без исключения они вносили свои крупицы знаний в общий котел, даже если эти крупицы были в некотором смысле их частным капиталом. Некоторые импортеры, которые благодаря своим знаниям о международных фазах минеральной ситуации могли оказывать глубокое влияние на внутренние рынки, добровольно пожертвовали своими собственными интересами ради общего дела и указали пути, которыми можно было бы сократить импорт.

Проблемы Мирной конференции и других международных соглашений, находящихся сейчас на рассмотрении, потребовали еще большей систематизации международной информации. Одним из результатов стало создание организаций международного характера по сбору фактов в нашем собственном и в некоторых других правительствах. В главах о различных минералах в этой книге обобщены некоторые из наиболее важных черт международной ситуации, выявленные изучением указанного рода.

Знание физических фактов мировой минеральной ситуации — это только первый шаг. Их интерпретация и корреляция, изучение основополагающих принципов, формулирование необходимых международных соглашений и постановлений составляют еще более трудные проблемы, которые далеки от решения.

Всегда существовало некоторое сотрудничество правительств в минеральной торговле через обычные дипломатические каналы. Сейчас остро стоит вопрос, не необходимо ли, ввиду новых условий, разработать лучший механизм — в форме некой международной или наднациональной организации, возможно, по образцу военной процедуры — для ускорения переговоров и минимизации возможностей трений.

Во время войны, когда мировой спрос превышал общее мировое предложение определенных товаров, таких как нитраты и олово, были сформированы международные комиссии для обеспечения справедливого распределения этих минералов и предотвращения того, чтобы привилегированные сильные нации забирали слишком большую долю от общего количества. Эта процедура не представила непреодолимых трудностей. Опрос общих доступных запасов и потребностей различных стран обычно приводил к добровольному компромиссу в распределении поставок. Большинство постановлений этих комиссий применялось к минеральным отраслям, которые не могли удовлетворить общий спрос. Они не были опробованы в случаях, когда имелись избыточные запасы; этот процесс, очевидно, был бы гораздо более трудным, хотя, возможно, и не невозможным.

Общий успех международных попыток распределения минеральных поставок во время войны предполагает направления, по которым результаты могли бы быть достигнуты в мирное время. Процесс по существу заключается в том, чтобы добраться до фактов, а затем обсудить ситуацию за столом, — тем самым устраняя долгие задержки и недопонимания, возникающие из процедуры через старые установленные дипломатические каналы. Насколько такая процедура могла бы быть возможной без принудительного общего интереса войны, является спорным.

Огромные полномочия Комиссии по репарациям, отмеченные ранее, и недавно сформированной Европейской угольной комиссии уже указывают на общий характер механизма международного контроля, который мог бы осуществляться через Лигу Наций. Наша цель не в том, чтобы спорить за международный контроль или за какой-либо конкретный план контроля, а скорее в том, чтобы обрисовать проблему. Вопрос не является академическим. Различные виды международного контроля являются настоящими фактами, и проблема относится к возможностям более эффективной организации существующих агентств.

Охрана ресурсов в ее международных отношениях

Интересы охраны ресурсов, рассматривая как их физические, так и человеческие энергетические фазы (стр. 362), по-видимому, требуют международного понимания в использовании минеральных ресурсов, которое приведет к минимальным препятствиям для их свободного движения по естественным каналам торговли. Существенный факт концентрации минеральных поставок в сравнительно немногих мировых местностях и тот факт, что ни одна нация не обеспечена достаточным количеством всех разновидностей минералов, означают, что искусственные барьеры для их распределения не могут не налагать ненужных препятствий на определенные местности, что может быть анти-охранительным с мировой точки зрения. Если бы немногие страны, обладающие адекватными запасами высококачественных ферросплавных минералов, например, ограничили их распределение тарифами или другими мерами, результирующая стоимость для цивилизации из-за препятствий для сталелитейной промышленности была бы большой. Или если бы для общей цели сделать Соединенные Штаты полностью самообеспеченными в отношении минеральных поставок были введены достаточно высокие импортные тарифы на эти минералы, чтобы позволить использование низкосортных месторождений в Соединенных Штатах, последовало бы более раннее истощение ограниченных внутренних запасов, а тем временем стоимость для внутренней сталелитейной промышленности была бы серьезной. Стоимость может быть принята как представляющая чистый результат человеческой энергии, умноженной на сырье. Движение поэтому было бы анти-охранительным. Если бы каждый штат в Соединенных Штатах начал стремиться стать полностью самообеспеченным в отношении минералов и посредством различных постановлений смог бы запретить использование минералов, ввозимых извне, или экспорт своих излишков минералов, расточительство усилий и материалов было бы очевидным. Природа четко наметила поля специализации для различных местностей, и эффективное использование минеральных поставок — это точно такой же вопрос специализации, как и эффективное использование талантов человека. Если Соединенные Штаты, благодаря своим огромным медным месторождениям, находятся в положении специализироваться в этой области и помогать тем самым миру, это должно включать признание того факта, что другие страны лучше способны специализироваться в других товарах, — тем самым формируя основу для взаимного обмена, который желателен и необходим для мирового развития.

Этот охранительный аргумент против искусственных барьеров не обязательно подразумевает полную ликвидацию тарифов или других ограничивающих или поощряющих мер. В определенных пределах они могут быть необходимы или желательны для поддержания различий в уровне жизни или для того, чтобы позволить рост молодых отраслей; но доводить эти меры до точки, где они мешают существенным минеральным перемещениям, определенным природой, очевидно анти-охранительно.

Для некоторых минеральных товаров международное сотрудничество может предотвратить дублирование усилий и развитие чрезмерных поставок в преддверии способности мира использовать их. Отчасти из-за отсутствия такого сотрудничества определенные минеральные товары были развиты в таких больших количествах в различных частях мира, что может пройти много лет, прежде чем спрос догонит развитие. Тем временем накапливаются большие и ненужные процентные платежи. Эта финансовая потеря измеряет потерю эффективности коллективных человеческих усилий.

В приведенном выше обсуждении мало упоминалось о нехватке общих мировых поставок как аргументе в пользу международного сотрудничества. Это аргумент, часто цитируемый и с некоторой эффективностью во время войны. По мнению автора, эта фаза проблемы была сильно преувеличена. За исключением определенных периодов во время войны, при рассмотрении мира в целом адекватные поставки всех минеральных товаров были доступны во все времена. Они развивались так быстро, как это было необходимо, в некоторых случаях более быстро; и геологические условия, по-видимому, указывают на то, что это состояние будет продолжаться некоторое время в будущем, благодаря национальным и индивидуальным усилиям. Объединенные усилия правительств, по-видимому, пока еще едва ли необходимы для достижения этой цели. На самом деле, существует скорее большая опасность чрезмерного развития, без должного учета действия процентной ставки, что могло бы быть предотвращено международным сотрудничеством. Главная проблема сейчас не в общих поставках, а в их эффективном и справедливом распределении.

Разведка в ее международных отношениях

Когда исследователь или старатель покидает свою собственную страну, чтобы обнаружить и приобрести минералы в других странах с целью экспорта, вполне очевидно, что он должен сначала приобрести прочное знание по крайней мере некоторых элементов международной торговли минералами — таких как судоходные мощности, ставки, тарифы, отношение правительства к собственности, к экспорту и т. д. Например, старатель, ищущий нефть в зарубежных странах, не продвинется далеко без учета недавних шагов, предпринятых иностранными правительствами и упомянутых на стр. 131-132.

Необходимость изучения международной ситуации при проведении внутренней разведки не так широко признана; и все же любой сегодня, кто ограничивает свое внимание исключительно местными физическими фактами ситуации и кто игнорирует международные соображения, может оказаться в затруднительном положении. Исследование международных вопросов не просто желательно с точки зрения общей информации, но может быть жизненно важным для делового или профессионального успеха исследователя. Например, он мог бы заняться разведкой и разработкой в Соединенных Штатах удобрений и ферросплавных минералов, которые обычно импортируются; и, не понимая серьезных ограничений, налагаемых иностранной ситуацией, он мог бы оказаться с собственностью, прочной с физической точки зрения, но финансово неудачной. Сравнительно легко, просмотрев длинный список минеральных товаров, используемых в Соединенных Штатах, исключить по международным основаниям значительное число из области, приглашающей к финансовому успеху, и сконцентрироваться на других, чьи экономические отношения прочны. В быстрых изменениях во время и после войны необходимость учета мировых условий была донесена с большими затратами до многих деловых и профессиональных людей, занятых в минеральной промышленности.

Оценка в ее международных отношениях

Для минеральных товаров с ограниченным предложением и устойчивым спросом рыночные условия могут более или менее приниматься как должное, и оценка может основываться на местных соображениях. Однако для большого числа минеральных ресурсов конкурентные рыночные условия являются чем угодно, только не стабильными, из-за иностранной конкуренции. Необходимо не только знать основу для этой конкуренции, но и быть способным разумно следить за ее различными изменениями. Стоимость многих наших минеральных месторождений в последние годы широко варьировалась с изменениями в иностранной ситуации.

Относительное положение Соединенных Штатов в отношении поставок минералов

Соединенные Штаты более близки к самообеспеченности в отношении минеральных товаров в целом, чем любая другая страна на земном шаре. Следующее утверждение качественно резюмирует наше положение:

1. Минералы, экспортный излишек которых доминирует в мировой ситуации:

Copper.

Petroleum has belonged in this class until recently. In the future imports will be required (see 5 following).

2. Минералы, экспортный излишек которых составляет важный, но не доминирующий фактор в мировой торговле:

Cement.

Coal.

Iron and steel.

Phosphates.

Silver.

Sulphur.

Uranium and radium.

3. Минералы, экспортный излишек которых не является важным фактором в мировой торговле. Небольшие количества большинства этих минералов были и, несомненно, будут продолжать импортироваться из-за особых сортов, обратного фрахта или более дешевых источников иностранных поставок, но этот импорт по большей части не является существенным как источник поставок:

Aluminum and bauxite.

Arsenic.

Artificial abrasives and emery (except Naxos emery).

Asphalt and bitumen.

Barite.

Bismuth.

Borax.

Bromine.

Building stone (except Italian marble).

Cadmium.

Feldspar.

Fluorspar.

Fuller's earth.

Gold.

Gypsum.

Lead.

Lime.

Magnesite.

Mineral paints (except umber, sienna, and ocher from France and Spain).

Molybdenum.

Pyrite.

Salt (except special classes).

Talc.

Titanium.

Tripoli and diatomaceous earth.

Zinc.

4. Минералы, для которых Соединенные Штаты должны почти полностью зависеть от других стран:

Cobalt.

Nickel.

Platinum and metals of the platinum group.

Tin.

5. Минералы, для которых Соединенные Штаты будут зависеть от иностранных источников в отношении значительной доли поставок:

Antimony.

Asbestos.

Ball clay and kaolin.

Chalk.

Chromite.

Corundum.

Diamond dust and bort.

Garnet.

Graphite.

Grinding pebbles.

Manganese.

Mercury.

Mica.

Monazite.

Naxos emery.

Nitrates.

Petroleum (see below).

Potash.

Precious stones.

Pumice.

Tungsten.

Vanadium.

Zirconium.

В прошлом добыча нефти в Соединенных Штатах доминировала в мировой нефтяной ситуации; но внутреннее потребление теперь обогнало добычу, и если открытия нефти не будут происходить быстрыми темпами, внутренний дефицит, по-видимому, будет увеличиваться, с соответствующим увеличением нашей зависимости от иностранных источников (см. стр. 128-132).

Некоторые из минералов этого последнего класса, такие как поташ, марганец и хромит, были развиты в условиях войны в Соединенных Штатах до такой степени, чтобы существенно уменьшить спрос на импорт; но в нормальное время внутренние источники могут обеспечить значительную долю спроса только при высокой стоимости и с помощью защитного тарифа.

Здесь не будет предпринято попытки представить подробные цифры, на которых основаны вышеприведенные обобщения. Ввиду нынешних нарушенных условий производства и потребления любое суждение о будущих потребностях или доступном излишке должно учитывать несколько факторов, которые невозможно точно измерить, — таких как финансовый контроль в иностранных странах, возможные тарифы и иностранная конкуренция. По этой причине вышеприведенное утверждение следует рассматривать только как предварительное, хотя оно является результатом довольно исчерпывающего изучения условий в отношении мирового контроля над судоходством. Названные классы в некоторой степени перекрываются, и следует ожидать, что некоторые из товаров, помещенных в один класс, в ближайшем будущем могут быть переведены в другой.

В стоимостном выражении Соединенные Штаты имеют потенциальный экспортный излишек минералов примерно в два раза больший, чем у всего остального мира вместе взятого. Страны, которые были нейтральными во время войны, имеют оставшийся экспортный излишек. Великобритания, Франция и Италия имеют чистые потребности в импорте, значительно превышающие их экспорт. Германия имеет почти такой же дефицит минералов, какой у Соединенных Штатов есть излишек.

Из вышеприведенных фактов ясно, что в любой схеме международного контроля или сотрудничества Соединенные Штаты имели бы, безусловно, самую большую ставку и, возможно, больше всего потеряли бы от ограничений. Столь же ясно, что преобладание экспортного излишка минералов над необходимым импортом оправдывает Соединенные Штаты в принятии широкого и либерального взгляда на импорт необходимых минералов. Военная необходимость сделать нашу страну как можно более самообеспеченной, по-видимому, не сохраняется в мирное время. Доведение этого принципа до крайности означает не только дорогостоящее использование низкосортных внутренних поставок, но и устранение импорта, который так необходим для балансировки нашего экспортного торгового баланса.

Эти факты также поднимают вопрос о том, насколько Соединенные Штаты оправданы в эксплуатации остального мира для добавления к своему уже большому преобладанию контроля, — как, например, в меди. Любое дальнейшее возвеличивание нашего положения в отношении таких минералов может быть прямо за счет соседей, которые уже гораздо менее обеспечены, чем мы сами, и оправдано только на основе добавления к мировому предложению для общего пользования и предоставления нашей экспертной помощи соседям, чтобы сделать их более самообеспеченными. Проведение нашей кампании в этих случаях без учета потребностей других стран, очевидно, не ускорит идеал демократического мира с равными возможностями для всех. С другой стороны, большая свобода, допускаемая нашими законами в отношении иностранного коммерческого контроля над нашими минералами, по сравнению с ограничениями на такой контроль в других странах, предполагает желательность приложения наших усилий для политики «открытых дверей» во всех частях мира, в интересах желательных взаимных отношений.

В этой связи возникла тенденция критиковать послевоенную деятельность Англии по обеспечению запасов нефти на будущее. Собственные интересы явно диктовали необходимость улучшения слабого положения Англии в отношении этого жизненно важного энергетического ресурса. Успех этого движения, очевидно, означает уменьшение будущего превосходства Соединенных Штатов в нефтяной промышленности и требует от Соединенных Штатов активизации деятельности по поддержанию желаемой лидирующей позиции, которую они давно занимали. Однако, с точки зрения автора, достаточный успех соперника не является поводом для критики мотивов. Если и есть какая-то справедливая критика, то она относится к методам (см. стр. 390-391).

Какие бы меры ни предпринимали Соединенные Штаты в отношении международных вопросов, связанных с полезными ископаемыми, ясно, что война вовлекла эту страну в такие мировые отношения, что для нас стало обязательным изучать и понимать мировую ситуацию с минеральным сырьем гораздо более всесторонне, чем прежде, — не только в интересах разумного управления нашими собственными отраслями промышленности, но и для дальновидного ведения международных отношений. В условиях военного времени правительство, особенно через Геологическую службу, Горное бюро и различные военные советы, сочло необходимым приложить чрезвычайные усилия, чтобы получить хотя бы элементарную информацию о международных аспектах торговли минеральным сырьем. Был достигнут значительный прогресс, но это только начало. Геолог или инженер, который не следит за этими исследованиями, может оказаться застигнутым врасплох в экономических аспектах своей работы.

ПОЛОЖЕНИЕ С УГОЛЕМ И ЖЕЛЕЗОМ В ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЕ ПО УСЛОВИЯМ МИРНОГО ДОГОВОРА

Минеральная проблема, имеющая в настоящее время особое международное значение, касается распоряжения запасами угля и железа Германии. Немецкие уголь и железо были основой ее господствующего положения в промышленности и торговле. Фактически, развитие этих ресурсов было, вероятно, самым важным элементом в экономической ситуации Европы. Условия Мирного договора в отношении этих товаров имеют далеко идущие последствия не только для Германии, но и для всей Европы, а косвенно — и для всего мира.

Германия (Вестфалия) превосходит все другие европейские источники по сортам металлургического угля, объемам добычи и дешевизне производства. И Франция, и Бельгия должны продолжать зависеть от этого источника в получении значительной части коксующегося угля для металлургических целей, несмотря на приобретение Францией Саарского бассейна, который производит в основном некоксующийся уголь, и разработку новых запасов в Бельгии. Контроль Германии над углем подорван несколькими способами. Франция берет на себя полное и абсолютное владение углем Саарского бассейна, хотя Германия имеет право выкупить его по истечении пятнадцати лет, в случае если эта территория тогда проголосует за воссоединение с Германией. Уголь Верхней Силезии, на долю которого приходится около 23 процентов от общего объема добычи всего немецкого каменного угля, должен быть передан Польше, однако при условии проведения плебисцита. Германия обязуется ежегодно поставлять Франции в течение не более десяти лет количество угля, равное разнице между ежегодной довоенной добычей французских угольных шахт, разрушенных в результате войны, и добычей шахт той же области в соответствующие годы — такая поставка не должна превышать 20 000 000 тонн в любой из первых пяти лет и 8 000 000 тонн в любой из последующих пяти лет. Кроме того, Германия соглашается поставлять уголь или его эквивалент в коксе следующим образом: Франции — 7 000 000 тонн ежегодно в течение десяти лет; Бельгии — 8 000 000 тонн ежегодно в течение десяти лет; Италии — ежегодное количество, возрастающее ежегодными приращениями с 4 500 000 тонн в 1919-20 годах до 8 500 000 тонн в каждый из шести лет с 1923-24 по 1928-29 годы; и Люксембургу, если потребуется, количество угля, равное довоенному ежегодному потреблению немецкого угля в Люксембурге.

Общая довоенная добыча угля в Германии в 1913 году составляла 191 500 000 тонн. Сокращение добычи из-за потери территории в Эльзас-Лотарингии, в Саарском бассейне и в Верхней Силезии составляет около 61 000 000 тонн. Дальнейшее требуемое ежегодное распределение угля Франции, Италии, Бельгии и Люксембургу составляет около 40 000 000 тонн. Это оставляет около 90 000 000 тонн для внутреннего потребления Германии по сравнению с довоенным внутренним потреблением в 139 000 000 тонн. Даже в этом случае данные расчеты не учитывают уголь, который должен использоваться в экспортной торговле с нейтральными или другими странами, часть которой представляется жизненно важной для торговли Германии. Они не учитывают износ оборудования и машин на шахтах, что задержит возобновление добычи угля. Они не учитывают сокращение рабочего времени и нехватку транспорта. Короче говоря, если не произойдет чудесного восстановления и развития угольной промышленности Германии, были навязаны невыполнимые условия. Некоторое признание этого факта проявляется в полномочиях, предоставленных Репарационной комиссии для корректировки условий. Последовательные пересмотры требований Репарационной комиссией уже сократили прямые поставки угля из Германии почти на пятьдесят процентов. Вся европейская угольная ситуация находится в состоянии хаоса. В 1918 году было признано необходимым назначить Угольную комиссию под международным контролем, чтобы попытаться распределить поставки. Кажется неизбежным, что физические факты ситуации возобладают и что контроль союзников сведется к усилиям по распределению и координации поставок, чтобы поддерживать работу европейского механизма, более или менее независимо от условий Мирного договора.

Одним из важных результатов этой ситуации стало недавнее быстрое развитие добычи немецкого лигнита, основанное на недавно разработанных методах обработки и использования.

Захватив Эльзас-Лотарингию, Франция приобретает около 70 процентов запасов железной руды и годовой добычи Германии. Эта добыча в незначительной части переплавлялась на месте — большая часть перемещалась вниз по Рейну в окрестности угольных бассейнов Рура, а рурский уголь возвращался для плавки в Лотарингию. Этот великий канал сбалансированного обмена товарами был определен природой и вряд ли будет окончательно затронут политическими изменениями. Однако в настоящее время проведение политической границы через этот торговый путь препятствует полному возобновлению торговли. Собственные интересы потребуют от Германии и Франции держать эти пути открытыми. Франция нуждается в немецком угле для снабжения местных плавильных заводов рядом с железорудными месторождениями и в немецких рынках для избыточной добычи железной руды. С другой стороны, крупный плавильный район Германии в Рурском бассейне в значительной степени зависит от лотарингской железной руды, и перемещение этой железной руды требует угля вниз по Рейну в качестве баланса.

Разумное решение этой великой проблемы угля и железа имеет далеко идущие последствия для минерально-сырьевой промышленности мира.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В вышеприведенном обсуждении наша цель состоит не в том, чтобы выступать за какой-либо конкретный национальный или международный план или процедуру, а скорее в том, чтобы показать характер проблемы — и, в частности, показать, что разумный и расширенный собственный интерес требует определенной национальной политики в отношении мировых вопросов, связанных с полезными ископаемыми. Осознание этого факта является большим шагом к решению международных проблем. Ни один геолог, инженер или деловой человек не находится в безопасности при обычном ведении своих дел без некоторого внимания к этим вопросам.

Наша цель далее состоит в том, чтобы донести до сознания тот факт, что международное сотрудничество в области полезных ископаемых — это не просто академическая возможность, а то, что во многих важных отношениях оно фактически существует. Одни только условия Мирного договора имеют далеко идущие последствия для исследователя или горняка во всех частях мира. Изменения этих условий, которые неизбежны в будущем, будут иметь не меньшее значение. Необходимо не только знать, что они собой представляют, но и содействовать их разумной формулировке.

ЛИТЕРАТУРА

Обширная новая литература по вопросу международных минеральных отношений возникла во время и после войны, и любой желающий может легко ознакомиться с основами ситуации. Некоторые международные аспекты отмечены в обсуждении минеральных ресурсов в этой книге. Для более полного обсуждения читателю особенно рекомендуется обратиться к следующим источникам:

Отчеты Геологической службы Соединенных Штатов. Обратите особое внимание на «Всемирный атлас коммерческой геологии», 1921 г.

Отчеты Горного бюро Соединенных Штатов.

«Политическая и коммерческая геология», под редакцией Дж. Э. Спурра, McGraw-Hill Book Co., Нью-Йорк, 1920 г.

«Стратегия минерального сырья», под редакцией Джорджа Отиса Смита, D. Appleton and Co., Нью-Йорк, 1919 г.

«Уголь, железо и война», Э. К. Экеля, Henry Holt and Company, Нью-Йорк, 1920 г.

«Железная и сопутствующие отрасли Лотарингии, Саарского округа, Люксембурга и Бельгии», Альфреда Х. Брукса и Морриса Ф. ЛаКруа, Бюллетень 703 Геологической службы США, 1920 г.

«Лотарингское железорудное месторождение и война», Альфреда Х. Брукса, Eng. and Min. Journ., том 109, 1920 г., стр. 1065-1069.

Комиссия по ресурсам боеприпасов Канады, итоговый отчет, 1920 г.

СНОСКИ:

[58] Амплби, Джозеф Б., «Стратегия минерального сырья — положение Соединенных Штатов среди наций»: D. Appleton and Co., Нью-Йорк, 1919 г., стр. 286.

[59] Термин «контроль» здесь используется в очень общем смысле для охвата деятельности, варьирующейся от регулирования до управления и владения. Контекст в большинстве случаев будет указывать на то, что слово используется в значении регулирования, когда речь идет о правительственных отношениях.

ГЛАВА XIX

ГЕОЛОГИЯ И ВОЙНА

ГЕОЛОГИЯ ЗА ЛИНИЕЙ ФРОНТА

Опыт великой войны выявил множество военных применений геологии. Приобретение и мобилизация минеральных ресурсов для военных целей были жизненной необходимостью. Ввиду многочисленных ссылок на это применение геологии в других частях этого тома, мы не будем углубляться в эту тему в данной главе, а лишь суммируем некоторые из наиболее значимых результатов.

В результате военного срыва международного коммерческого обмена фактические и потенциальные минеральные запасы стран изучались и оценивались более интенсивно, чем когда-либо прежде, с целью сделать страны и воюющие группы самодостаточными. Эта работа включала всестороннее исследование потребностей и использования полезных ископаемых и, таким образом, привела к более ясному пониманию человеческих отношений, связанных с минеральными ресурсами. Она также потребовала, почти впервые, признания природы и масштабов международных перемещений полезных ископаемых, глубинных причин таких перемещений и жизненно важной взаимосвязи между внутренним и внешним производством полезных ископаемых. Отрасли внутренней минеральной промышленности узнали, что рыночные требования основаны на устанавливаемых факторах и что они не возникают просто так. Были разработаны крупные новые минеральные запасы. Металлургические практики были адаптированы к внутренним поставкам, тем самым увеличивая доступные ресурсы. Были найдены лучшие способы использования продуктов. Некоторые из этих разработок прекратились по окончании войны, но были сделаны важные достижения, которые не были потеряны. Одним из достижений, имеющих постоянную ценность, стало повышенное внимание к лучшему отбору проб и стандартизации минеральных продуктов как средству конкуренции со стандартизированными иностранными продуктами. Например, организация Южной графитовой ассоциации позволила гарантировать гораздо более однородные поставки с этого месторождения и тем самым обеспечить более широкий и стабильный рынок. Такие движения позволяют использовать гетерогенные минеральные поставки способом, который является отчетливо консервационным как в отношении минеральных запасов, так и в отношении задействованных факторов человеческой энергии. В другой войне возможности и методы удовлетворения потребностей в военных минералах будут поняты лучше.

В этой деятельности геологи сыграли немаловажную роль. Горное бюро США, Геологическая служба США, государственные геологические службы и многие другие технические организации, государственные и частные, обратили свое внимание на эти вопросы. Одной из специальных разработок стала организация Судоходным советом геологического и инженерного комитета, в обязанности которого входило изучение и рекомендация изменений в импорте и экспорте минеральных товаров с целью высвобождения столь необходимого тоннажа судов. Этот комитет был также официально связан с Советом военной промышленности и Советом по военной торговле. Он использовал существующие правительственные и государственные минеральные организации при сборе своей информации. Было исключено более миллиона тонн минеральных перевозок, не необходимых для военных целей. Эта работа включала также тщательное изучение возможностей внутреннего производства для удовлетворения дефицита, вызванного сокращением иностранного импорта.

Для различных военных целей были созданы другие специальные геологические комитеты. На ранних этапах войны Комитет по военным минералам, состоящий из представителей правительственных и государственных организаций и Американского института горных инженеров, провел отличное предварительное обследование минеральных условий. В Вашингтоне был создан Объединенный совет по минеральной информации [60], состоящий из представителей более чем двадцати правительственных ведомств, которые так или иначе были связаны с полезными ископаемыми. Было удивительно, даже для тех, кто был более или менее знаком с ситуацией, обнаружить, как широко минеральные вопросы разветвлялись по правительственным ведомствам. Например, Министерство сельского хозяйства имело людей, специально занятых в отношении минеральных удобрений и мышьяка. Сера и другие минеральные поставки занимали внимание Военного министерства. Слюда и другие минералы получили особое внимание со стороны Министерства военно-морского флота. Тарифный совет, Федеральная торговая комиссия, Министерство торговли, даже Государственный департамент имели людей, которые специализировались на определенных минеральных вопросах. Все эти ведомства имели делегатов в Объединенном совете по минеральной информации, в связи с чем они встречались еженедельно для обмена информацией с целью получения лучшей координации и меньшего дублирования.

Национальная академия наук создала геологический комитет с представителями от Геологической службы США, государственных геологических служб, Геологического общества Америки и других организаций. Этот комитет проделал полезную работу по координации геологической деятельности, в основном за пределами Вашингтона, и в сотрудничестве с Военным министерством поддерживал связь с геологической работой, проводимой на фронте.

Хотя деятельность геологов для правительственных, государственных и частных организаций была по большей части связана с вопросами минеральных ресурсов, это отнюдь не было полным вкладом. Геологическая служба США и другие организации в сотрудничестве с Военным министерством проделали большой объем топографического и геологического картирования восточных районов для целей береговой обороны. Эта работа включала рассмотрение топографии для стратегических целей, а также инвентаризацию минеральных ресурсов, включая дорожные материалы и запасы воды. Пересмотр фолиантов Геологической службы с учетом этих требований принес результаты, которые должны быть практически полезны в мирное время. Аналогичным образом проводились исследования районов расположения лагерей в отношении запасов воды, а также поверхностных и подповерхностных условий.

Многие геологи были заняты в военных лагерях дома и за рубежом, а также в связи с Корпусом подготовки студентов армии в университетах, обучая элементам составления карт, интерпретации карт, водоснабжению, условиям горных пород и почв в отношении рытья траншей и другим фазам геологии в их связи с военными операциями. Учебник по военной геологии [61], подготовленный в сотрудничестве дюжиной или более геологов для использования в курсах Корпуса подготовки студентов армии, является замечательным текстом по нескольким фазам прикладной геологии. Название книги, возможно, сейчас неудачно, потому что большая ее часть вполне подходит как для мирных условий, так и для условий войны. Нет учебника прикладной геологии, который охватывал бы определенные фазы работы более эффективным и современным способом. Темы, рассматриваемые в этой книге, — это горные породы, выветривание горных пород, потоки, озера и болота, водоснабжение, формы рельефа, чтение карт и интерпретация карт, а также экономические отношения и экономическое использование полезных ископаемых. Другая книга [62] о формах рельефа во Франции, подготовленная с физиографической точки зрения, была весьма полезным общим обзором топографических особенностей и широко использовалась офицерами и другими лицами.

ГЕОЛОГИЯ НА ФРОНТЕ [63]

Пожалуй, самым впечатляющим и наиболее известным использованием геологии в войне было на фронте и вблизи него. Это использование достигло своего самого раннего и высокого развития в немецкой армии, но позже было эффективно применено британскими и британскими колониальными армиями, а также Американскими экспедиционными силами.

Одним из первых намеков американской общественности на использование геологии на фронте стало появление публикации немецких правил цензуры в 1918 году, когда среди запретов был один, запрещающий публичные ссылки на использование наук о Земле в военных операциях. Ведущая американская газета отметила этот пункт и довольно долго рассуждала в редакционной статье о том, что это означает.

Было обнаружено, что геологи в количестве, возможно, ста пятидесяти человек использовались немцами для подготовки и интерпретации карт фронта для использования офицерами. Особенности, представленные на этих картах, включали топографию; виды горных пород и их распределение; их полезность в качестве дорожных и цементных материалов; их приспособленность для рытья траншей, а также виды и формы траншей, возможные в различных породах; способ, которым материал, выброшенный при рытье траншей, будет лежать под воздействием выветривания; условия грунтовых вод, и особенно глубину залегания зеркала грунтовых вод ниже поверхности в разное время года и в разных породах и почвах; связь грунтовых вод с возможностями рытья траншей; запасы воды для питьевых целей; поведение горных пород под воздействием взрывчатых веществ и сопротивление грунта проникновению снарядов; подземные геологические условия, влияющие на проходку туннелей и подземные мины; и электрическую проводимость горных пород различных типов, предположительно в связи с устройствами обнаружения звука и заземлением электрических цепей. Некоторые из захваченных немецких карт были моделями прикладной геологии. Они содержали сжатые сводки большинства вышеназванных особенностей вместе с соответствующими эскизами и разрезами. Во время Аргоннского наступления американской армии захваченные немецкие линии обнаружили геологические станции через частые интервалы, каждая с полным комплектом карт, относящихся к этой части фронта. С этих станций проводились учебные школы для офицеров в прилегающих частях фронта.

Британские усилия были направлены в аналогичном русле, хотя они пришли поздно в войне, под руководством австралийского геолога. Их усилия были особенно полезны в связи с большим объемом туннельных и горных работ, проводимых на британском фронте. Среди многих неожиданных и специальных применений геологии можно привести микроскопическую идентификацию сырья, используемого в немецком цементе. Для определенных целей стало необходимо знать, откуда они происходят. Микроскоп обнаружил определенную вулканическую породу, известную тем, что она встречается только в одной местности. В Палестинской кампании знание источников дорожного материала и водоснабжения, основанное на геологических данных, было важным элементом продвижения по этому засушливому региону. Скважины бурились и водопроводные трубы прокладывались в соответствии с заранее намеченными планами.

Несмотря на то, что полезность геологии была ясно указана опытом немецкой и британской армий, Американские экспедиционные силы медленно использовали этот инструмент в значительной мере; но после некоторой задержки геологическая служба была начата по несколько аналогичным линиям под эффективным руководством подполковника Альфреда Х. Брукса, директора Отдела ресурсов Аляски в Геологической службе США. Работа была организована в сентябре 1917 года и в течение последующих десяти месяцев включала только двух офицеров и одного клерка. В течение последних двух месяцев перед перемирием в Генеральном штабе было в среднем четыре геологических офицера, в дополнение к геологам, прикомандированным к инженерным подразделениям, занятым в дорожном строительстве и производстве цемента, и были утверждены планы значительного расширения геологических сил. Работа была посвящена сбору и представлению геологических данных, относящихся к (1) полевым работам; (2) водоснабжению; и (3) дорожному материалу. Из них первые два получили наибольшее внимание. Были подготовлены карты, основанные в некоторой степени на немецкой модели, для французских оборонительных сооружений секторов Вогезов и Лотарингии, а также для немецких оборонительных сооружений секторов Сен-Миель, Понт-а-Муссон и Вогезов. Отчеты о водоснабжении охватывали почти 15 000 квадратных километров. Следующее описание формаций, взятое из легенды одной из геологических карт, показывает характер собранных данных:

Ил, глина и грязь, с некоторым известняковым гравием, обычно более или менее насыщенные, за исключением сухого сезона (с июня по сентябрь), во многих местах подвержены затоплению. Поверхность обычно мягкая, за исключением лета. Эти отложения имеют толщину от ½ до 2 метров в небольших долинах и от 2 до 3 метров в —— долинах. Неблагоприятны для всех полевых работ из-за грунтовых вод и наводнений, и недостаточно толстые для пещерных укрытий.

Илы с некоторым количеством глины и мелких песков и местами с некоторым количеством мелкого гравия и обломков горных пород. Эти отложения встречаются главным образом на вершинах и склонах и, вероятно, имеют толщину от 1 до 2 метров. Даже в сухой сезон (с июня по сентябрь) они удерживают влагу и обеспечивают довольно мягкий грунт. В сезон дождей формация очень мягкая и часто грязная. Во многих местах вода встречается вдоль подошвы этих отложений. Благоприятны для траншей, но которые требуют полного крепления и достаточного обеспечения дренажа, недостаточно толстые для пещерных укрытий; траншейный тип укрытия с перекрытием — наиболее практичный тип укрытия.

Глина на поверхности с глинистыми сланцами внизу. Это отложение встречается на равнинах и обычно насыщено на глубину от 1 до 2-½ метров в сезон дождей, большую часть года поверхность мягкая, но частично высыхает летом. Глубокие траншеи обычно невозможны, и даже мелкие траншеи, вероятно, будут заполнены водой; оборонительные сооружения будут в основном парапетами, укрепленными с обеих сторон. Строительство пещерных укрытий обычно непрактично, если не предусмотрены средства для проходки через насыщенную поверхностную зону в сухой грунт под ней. Траншейный тип укрытия с перекрытием обычно является наиболее практичным типом укрытия в этой формации.

Глина на поверхности с известковистым глинистым сланцем и некоторыми тонкими слоями известняка внизу. Эта формация встречается на низких округлых холмах; поверхность насыщена во время влажной погоды, но рельеф допускает естественный дренаж и высыхает летом; в сезон дождей (с октября по май) поверхностная зона более или менее насыщена, и грунт может быть грязным на глубину метра или более, уровень грунтовых вод обычно в пределах двух или трех метров от поверхности. Строительство траншей легкое, но требует полного крепления и достаточного обеспечения поверхностного дренажа. Пещерные укрытия могут быть построены в этой формации, где склон достаточен для обеспечения дренажных туннелей. Глубина до уровня грунтовых вод всегда должна определяться пробными шахтами или скважинами до начала строительства блиндажей.

Поверхностная формация обычно представляет собой глину глубиной от 1 до 2 метров; ниже находятся мягкие глинистые сланцы или мягкий известняк. Поверхность обычно довольно хорошо дренирована и представляет собой довольно твердый грунт. В целом благоприятна для траншей и местами благоприятна для пещерных укрытий. В некоторых местностях подземные воды препятствуют строительству пещерных укрытий. Наличие или отсутствие подземных вод всегда должно определяться пробными шахтами или скважинами до начала строительства блиндажей.

Поверхностная формация, состоящая из зоны выветривания толщиной от ½ до 1-½ метров, состоящей из глины с фрагментами известняка и битой породой. Ниже находится компактная известняковая формация. Поверхность этой формации обычно довольно твердая и хорошо дренированная, за исключением самого влажного сезона. Траншеи, построенные в ней, требуют небольшого крепления; очень благоприятна для пещерных укрытий, но требует проходки в твердой породе. Некоторые тонкие пласты глины встречаются в некоторых известняках, и в них будет обнаружен водоносный горизонт. Там, где известняковая формация покоится на глине, как около ——, обычно обнаруживается линия источников или просачиваний. Таких мест следует избегать, или полевые работы должны быть размещены выше линии источников или просачиваний. Эта формация лучше всего развита на плато к западу от ——. Здесь она покрыта лишь тонким слоем почвы, твердая порода находится близко к поверхности.

Известняки являются единственной горной породой в пределах квадрата, которую можно использовать в качестве дорожного щебня.

Карьеры (частично заброшенные).

Гравийные карьеры известняка.

Местонахождение источников и просачиваний. Их следует по возможности избегать при размещении полевых работ, особенно блиндажей. Полевые работы должны быть размещены выше линий источников.

Карты водоснабжения с прилагаемыми полевыми заметками инженеров являются моделями краткого описания условий водоснабжения с конкретными указаниями по процедуре в различных условиях. Несколько абзацев, взятых из этих заметок, следующие:

Грунт, перекрывающий горные породы, такие как известняк, компактный песчаник, граниты и т. д., которые обычно трещиноваты, с точки зрения подземных вод является наиболее благоприятным для размещения полевых работ. Глинистые сланцы и глина удерживают как поверхностные, так и подземные воды и поэтому неблагоприятны для полевых работ. Контакт между твердыми породами, покоящимися на глине или глинистых сланцах, почти всегда является водоносным, и его следует избегать при размещении полевых работ.

В местах, где водонепроницаемые формации (глина и т. д.) встречаются на поверхности или вблизи нее, они удерживают воду и образуют поверхностную зону насыщения. Это условие затрудняет строительство и обслуживание траншей, а пещерные укрытия обычно могут быть сделаны только путем обеспечения средств для проходки через насыщенную зону. Поверхностная насыщенная зона часто высыхает летом.

В водопроницаемых или почти водопроницаемых породах зона насыщения, или уровень грунтовых вод, залегает на гораздо большей глубине и может позволить строительство полевых работ, а также пещерных укрытий выше него.

Подземные водоносные горизонты и водоносные разломы следует избегать при размещении полевых работ.

Везде, где есть какая-либо неопределенность относительно условий подземных вод, всегда следует делать пробные шахты или скважины до начала строительства обширных глубоких работ.

ВЛИЯНИЕ ВОЙНЫ НА НАУКУ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ

В целом война потребовала интенсивного применения геологии по направлениям, уже довольно хорошо установленным в мирных условиях. Многое было сделано для того, чтобы сделать применение более прямым и эффективным, и было мобилизовано огромное количество геологической информации. Общим результатом стало ускоренное понимание возможностей использования геологии для практических целей. Пожалуй, самым важным отдельным результатом стало более широкое признание реальных отношений минеральных ресурсов к человеческой деятельности и международных фаз проблемы. Более конкретно, была проведена самая тщательная инвентаризация минеральных ресурсов и рассмотрение «почему» их коммерческого использования. Было найдено много новых ресурсов, а также новые способы их использования.

СНОСКИ:

[60] Теперь известен как Комитет по экономической связи.

[61] «Военная геология и топография», Герберт Э. Грегори, редактор. Подготовлено и выпущено под эгидой Отдела геологии и географии Национального исследовательского совета, Yale Univ. Press, Нью-Хейвен, 1918 г.

[62] Дэвис, У. М., «Справочник по Северной Франции», Harvard Univ. Press, Кембридж, 1918 г.

[63] Для более подробного описания этой темы читателю рекомендуется обратиться к работе «Использование геологии на Западном фронте», Альфред Х. Брукс, Prof. Paper 128-D, Геологическая служба США, 1920 г.

ГЛАВА XX

ГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Экономические применения геологии отнюдь не ограничиваются минеральными ресурсами (включая воду и почвы). Земля используется человеческой расой многими другими способами. Человеческие жилища и сооружения покоятся на ней и проникают в нее. Она является основой для транспорта, как наземного, так и водного. Используются ее водные силы. В этих различных отношениях применения геологии слишком многочисленны, чтобы их классифицировать, не говоря уже об описании. Хотя лишь немногие из этих видов деятельности в прошлом требовали участия геологов, растущий масштаб операций и повышение эффективности их планирования и выполнения умножают запросы на геологические консультации. Характер таких применений геологии может быть кратко обозначен. [64]

ФУНДАМЕНТЫ

Фундаменты современных сооружений, таких как тяжелые здания, особенно в неисследованных местностях, требуют гораздо более тщательного рассмотрения подстилающих пород, чем это было необходимо для более легких сооружений. При планировании таких фундаментов необходимо знать виды горных пород, подлежащих выемке, их несущую способность, их структуры, трудности, которые могут быть вызваны водой, и другие геологические особенности. Неспособность уделить должное внимание этим факторам привела к некоторым катастрофическим результатам.

Планирование фундаментов и опор мостов требует аналогичных геологических знаний. Кроме того, должны быть рассмотрены определенные физиографические факторы, влияющие на характер и изменение стока потоков и миграцию береговых линий.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ

Строительству великих современных плотин предшествует тщательный анализ подповерхностных условий в отношении как горных пород, так и воды. Необходимо знать несущую способность горных пород по отношению к весу плотины; знать, позволят ли горные породы просачиваться воде вокруг или под плотиной; и знать, существуют ли какие-либо зоны слабости в горных породах, которые позволят сдвиг фундаментов под весом плотины в сочетании с давлением запрудной воды. Необходимо знать, является ли долина скалистой или она частично заполнена обломками горных пород; если последнее, то насколько глубоки эти обломки и каково их поведение под нагрузкой и в насыщенном состоянии. Здесь снова физиографические факторы имеют жизненно важное значение как в отношении истории развития долины, так и в отношении вопросов стока потоков и хранения водохранилищ. [65]

Строительство плотин — это лишь пункт в длинном списке инженерных мероприятий, связанных с поверхностными водами. Улучшение рек и гаваней в широком диапазоне также включает геологические факторы. Проблемы волнового воздействия, береговых течений, смещения берегов, эрозии и седиментации, которые имеют большое значение в таких операциях, давно занимают внимание геолога. Они относятся особенно к отрасли науки, известной как физиография.

Геология в отношении запасов подземных вод обсуждается в главе V.

ТУННЕЛИ

Рытье туннелей для транспортных целей, для акведуков и для удаления сточных вод требует тщательного анализа геологических условий в отношении как горных пород, так и подземных вод. Знание этих условий необходимо при планировании работы, при приглашении к участию в торгах и при подаче заявок. Это необходимо в ходе выполнения работы. Слишком часто в прошлом катастрофические последствия, как физические, так и финансовые, возникали из-за отсутствия учета элементарных геологических условий.

Строительство великих нью-йоркских акведуков и метрополитенов через высокосложные кристаллические породы проходило под самым пристальным геологическим консультированием и надзором. Детальное изучение геологии острова Манхэттен в течение долгого ряда лет привело к пониманию горных пород и их структур, что было весьма практично. При строительстве акведука виды пород, с которыми предстояло столкнуться на различных участках, их содержание воды, их твердость, их стыки и разломы — все это было нанесено на карту и спланировано, и фактическая выемка доказала точность прогнозов. Интересной фазой этой работы была проходка туннеля под Гудзоном в местах, где доледниковое скальное русло было погребено на глубину почти тысячи футов ледниковыми и речными отложениями — эта работа требовала тщательного изучения физиографической истории реки.

ОПОЛЗНИ

Оползни земляных и скальных материалов, как ползучего, так и внезапного типов, часто рассматривались как акты провидения, но исследования геологических факторов во многих случаях выявили предотвратимые причины. Возникла значительная геологическая литература со ссылками на оползни, которая практически полезна при земляных работах многих видов.

Причиной таких движений является гравитация. Более мягкие, несцементированные горные породы, разумеется, поддаются легче, чем твердые, но даже прочные породы часто не способны противостоять силе тяжести. Относительная слабость массивов горных пород в крупном масштабе была наглядно продемонстрирована Чемберлином и Солсбери [66] в расчете, показывающем, что масса средне-твердой породы толщиной в одну милю, изогнутая по кривизне Земли, может выдержать слой собственного материала толщиной лишь около десяти футов. Структурный геолог, изучая складки, разломы и пластические деформации горных пород, начинает рассматривать породы по существу как разрушающиеся структуры.

Нарушения равновесия, приводящие к движениям горных пород под действием гравитации, могут быть вызваны локальной нагрузкой, как естественной, так и искусственной. Естественная нагрузка может быть обусловлена необычными осадками, повышением уровня воды или увеличением барометрического давления. Искусственная нагрузка может возникнуть в результате строительства тяжелых зданий или плотин. Движение также может быть следствием выемки грунта, которая лишает породу боковой опоры, — и такая выемка, в свою очередь, может быть вызвана естественными процессами эрозии или искусственными процессами, связанными со строительством. Движение может быть вызвано простым изменением влажности горных пород или изменением их минерального и химического состава, влияющим на их сопротивление гравитации. В других случаях первопричиной движения являются землетрясения.

В несцементированных породах частой причиной движения является наличие влажных и скользких глинистых слоев. Выявление и дренирование этих глинистых слоев может устранить эту причину. В некоторых песках, напротив, вода может фактически действовать как цемент и способствовать увеличению прочности породы. Плоскости ослабления в породе, такие как напластование, трещины и кливаж, также склонны локализовать движение.

Земные материалы и даже довольно твердые горные породы могут сползать под действием гравитации при удивительно малом угле наклона. Угол к горизонту, при котором рыхлый материал может находиться на горизонтальном основании, не сползая, называется углом естественного откоса. Он часто составляет от 30° до 35°, но существует значительный разброс этого показателя в зависимости от формы и размера частиц, а также от других условий. Было высказано предположение, что даже незначительные различия в высоте континентов и морского дна могли в течение долгих геологических эр вызывать сползание континентальных масс в сторону океана.

В задачах, связанных с оползнями, геолог занимается определением типов горных пород, их пространственных соотношений, структур и текстур, их метаморфических изменений, содержания в них воды и характера движения воды, их прочности как при растяжении, так и при сжатии, а также другими факторами.

При строительстве Панамского канала была привлечена группа геологов для изучения встречающихся горных и земляных формаций. Однако если бы на этапе планирования больше внимания уделялось геологическим вопросам, то это грандиозное предприятие, столь тщательно проработанное с чисто инженерной точки зрения, позволило бы избежать определенных ошибок, вызванных недостаточным пониманием геологических условий. Любопытно, что на ранних этапах не проводились испытания горных пород на прочность и не выполнялось тщательное детальное изучение геологических факторов, влияющих на оползни и их предотвращение. Только после того, как оползни стали серьезной проблемой, геологические аспекты предмета были подвергнуты интенсивному рассмотрению. Таким образом, результаты геологического исследования полезны лишь для профилактических мер в будущем и для других проектов. Одной из интересных особенностей этого исследования стало открытие того, что некоторые формации мягких пород становились слабее, а не прочнее в результате отвода воды. Ранее более или менее предполагалось, что вода действовала как смазка, а не как цемент.

ОСЕДАНИЕ

Не менее важное применение геологии к оползням относится к глубоким горным работам. Хотя горный геолог был в основном занят разведкой и разработкой руд, теперь его начинают привлекать для интерпретации масштабных земных движений, вызванных проседанием грунта над горными выработками. Например, применение системы длинных столбов при добыче угля привело к медленному прогрессирующему оседанию вышележащих горных пород, затрагивающему вышележащие пласты полезных ископаемых и поверхностные сооружения на обширных территориях. Были проведены детальные исследования этого движения, чтобы установить его связь с прочностью и структурой горных пород, его связь с характером выработки, скоростью передачи деформаций и возможными методами предотвращения. Немецкие ученые, пожалуй, продвинулись в этом виде исследований дальше всех. В ходе тщательного исследования оседания над угольной шахтой в Иллинойсе [67] были получены необычайно полные данные о характере, направлении и скорости передачи напряжений через крупные массивы горных пород, а также об их влиянии на формирование вторичных структур в породах.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

При строительстве железных дорог планирование и расчет выемок и насыпей в настоящее время получают геологическое обоснование, чтобы убедиться, что не было упущено ни одно геологическое условие, которое повлияет на затраты, устойчивость пути или точное составление контрактов. Определение лучших источников балластного материала также является геологической задачей (см. стр. 90-91).

Физиографические аспекты геологии также находят важное применение в железнодорожном строительстве. Физиограф изучает формы поверхности тренированным взглядом, который видит их не как беспорядочные или неоднородные единицы, а как части топографической системы, и он способен исключить много ненужной работы при выборе пробных маршрутов. Дальнейшее изучение некоторых старых железных дорог с этой точки зрения привело к значительным улучшениям. Физиографическое исследование также применялось при строительстве железнодорожных мостов для оценки трудностей при преодолении водных преград. Еще более широкое использование физиографии или географии, не всегда понятное широкой публике, иллюстрируется на примере некоторых трансконтинентальных железных дорог при изучении вероятного будущего развития территории, которую они будут обслуживать — многие особенности которого можно с некоторой точностью предсказать на основе изучения горных пород, почв, топографии, условий транспортировки и природных условий, способствующих локализации городов. В некоторых случаях выбор места для новых городов основывался на такого рода предварительных исследованиях.

При прокладке железной дороги на Аляске вблизи края временно спокойного ледника проблемы не заставили себя ждать, так как ледник на самом деле был не таким устойчивым, как казалось неспециалисту. Специалист по ледникам, знающий их поведение, их связь с осадками, их связь с землетрясениями, скорость их движения и периодичность их движения, был в конечном итоге приглашен для консультации по вопросу выбора маршрута железной дороги.

ДОРОЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Дорожное строительство в последние годы стало грандиозным инженерным предприятием, требующим геологической помощи для поиска близлежащих источников дорожно-строительных материалов. Значительное число геологов сейчас посвящают свое внимание этой работе. Она относится не только к геологии твердых пород, но и к геологии гравия и поверхностных отложений. Некоторые северные штаты используют специалистов по ледниковой геологии для помощи в поиске подходящих запасов песка и гравия.

ГЕОЛОГИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ КУРСАХ

Многие инженерные курсы включают элементарные геологические исследования в знак признания тесной связи между геологией и инженерией. Люди, прошедшие такую подготовку, хотя и не являясь геологами, были ответственны за многие применения геологии в инженерии. С увеличением масштабов и важности операций, требующих большей специализации, профессиональный геолог в настоящее время привлекается в большей степени, чем раньше. Логической тенденцией также является получение геологом дополнительной инженерной подготовки с целью реализации этих приложений своей науки.

СНОСКИ:

[64] Отличные тексты по этой теме можно найти в книге «Военная геология и топография» под редакцией Герберта Э. Грегори, подготовленной и изданной под эгидой Отдела геологии и географии Национального исследовательского совета, Yale Univ. Press, Нью-Хейвен, 1918 г., и «Инженерная геология» Г. Риса и Т. Л. Уотсона, Wiley and Sons, Нью-Йорк, 2-е изд., 1915 г.

[65] Этвуд, У. У., Связь оползней и ледниковых отложений с местами расположения водохранилищ в горах Сан-Хуан, Колорадо: Bull. 685, Геологическая служба США, 1918 г.

[66] Чемберлин, Т. К., и Солсбери, Р. Д., Геология, том 1, 1904 г., стр. 555-556.

[67] Шульц, Роберт С., мл., Bull. Am. Inst. Mining and Metallurgical Engrs. Готовится к печати.

ГЛАВА XXI

ПОДГОТОВКА, ВОЗМОЖНОСТИ И ЭТИКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ГЕОЛОГА

Экономическая геология в настоящее время является признанной и хорошо известной профессией, но до сих пор нет ничего похожего на стандартизированный курс обучения, ведущий к получению степени в области экономической геологии. Существует столько же различных видов подготовки, сколько и учебных заведений, в которых преподается геология. Внутри одного учебного заведения также редко можно встретить двух человек, которые проходят точно одинаковые группы геологических дисциплин. Эта ситуация дает широкую свободу в выборе подготовки для удовлетворения постоянно меняющихся требований, но в других отношениях она не столь желательна.

ЧИСТАЯ НАУКА ПРОТИВ ПРИКЛАДНОЙ

Ни в одном учебном заведении не преподаются все прикладные отрасли геологии. Существует постоянное давление в пользу введения большего количества прикладных курсов; это, по-видимому, является тенденцией времени. Экономический геолог, полный ярких впечатлений от работы в своей специальной области, часто настаивает на введении нового курса, охватывающего его конкретную специализацию. Однако любая попытка включить в университетский курс значительную часть прикладных аспектов геологии означала бы вытеснение более важных фундаментальных дисциплин. Полная уступка такому давлению фактически вскоре привела бы к невозможной ситуации, поскольку, исходя только из временных затрат, было бы совершенно невозможно провести курсы по всем прикладным предметам за период обучения разумной продолжительности.

С другой стороны, отказ от введения достаточной доли прикладной геологии на том основании, что функция колледжа — преподавать чистую науку и что экономические приложения в некотором роде ненаучны, представляется автору столь же нежелательным подходом, поскольку он не учитывает неизбежные человеческие отношения науки, которые оживляют и придают смысл и направление научной работе. Развитие науки в экономических направлениях не обязательно означает вторжение в менее научные или ненаучные области. Правда, многие экономические приложения геологии настолько новы и постоянно меняются, что они еще не полностью организованы на научной основе; но этот факт является лишь указанием на отставание науки, а не на отсутствие возможностей для развития науки в таких направлениях. Сегодня среди геологов академического типа, чья жизнь прошла в чисто научных исследованиях и преподавании, существует значительная тенденция полагать, что все, что отличается от сферы их деятельности, в некотором роде ненаучно и, следовательно, менее достойно. Многие экономические геологи чувствовали на себе эту критику, хотя она редко высказывалась открыто. Для блага геологической науки эта тенденция представляется автору крайне прискорбной. Молодой человек, вступающий в область экономической геологии, должен понимать, что перед ним открываются величайшие научные возможности; и если части его области еще не полностью организованы, тем больше у него возможностей участвовать в созидательной работе, которую предстоит выполнить.

В условиях военных требований многих геологов призывали расширить свои усилия на смежные области деятельности. В некоторых кругах эта деятельность рассматривалась как ненаучная и отвлекающая от эффективности в чисто геологической работе, и все же из этих совместных усилий пришло более широкое понимание новых научных областей, лежащих между устоявшимися науками, а также между науками и потребностями человека. Неизбежно, что в будущем эти области, ныне несовершенно изученные, будут заняты и развиты, возможно, не теми людьми, которые уже прочно утвердились в своих конкретных областях деятельности, а будущими учеными. В этом свете для геологов было честью участвовать в исследовательской и картографической деятельности военного времени.

Еще одной попыткой провести различие между научными и ненаучными фазами геологической деятельности стало допущение некоторых научных организаций в отношении стандартов приема — что работа, выполненная для практических целей, может считаться научной только в том случае, если она ведет к развитию науки посредством публикации результатов. Нет никакого общего согласия относительно обоснованности этого различия. На этом основании некоторые из наиболее эффективных научных работ, которые непосредственно используются на благо цивилизации, исключаются из числа научных, потому что они выражены на машинописной, а не на печатной странице.

Хотя прикладные аспекты работы геолога могут быть по-настоящему научными в широком смысле, в этой области, несомненно, легко скатиться к эмпирическим методам и подчеркивать легкость и навыки в ущерб оригинальной научной мысли. Тогда практика геологии становится искусством, а не наукой. Это замечание применимо и ко многим неприкладным геологическим работам последних лет. Значительная доля этого эмпирического мастерства желательна и необходима при рутинном сборе данных и их описании; но там, где, как это часто бывает, поглощенность геолога такой работой сводит к минимуму использование его созидательных способностей, это не очень помогает развитию науки.

Геология — далеко не единственная наука, в которой существуют споры о относительных достоинствах так называемых чистых и прикладных фаз; но как одна из самых молодых наук, которая до сих пор преследовалась главным образом с точки зрения «чистой науки», она сейчас, возможно, больше, чем любая другая наука, находится в переходной стадии к более широкому взгляду. В прошлом существовали сомнения относительно расширения химии в сторону областей физики и инженерии, физики в сторону областей химии и инженерии, и как физики, так и химии в сторону чисто экономических приложений; но из этих областей выросли великие науки физической химии, химической инженерии и другие — и немногие были бы настолько опрометчивы, чтобы попытаться провести черту между чистой и прикладной наукой или между научными и ненаучными фазами этой работы. Эта общая тенденция означает расширение науки, а не ее ухудшение.

ПРЕДЛАГАЕМЫЙ КУРС ОБУЧЕНИЯ

Существует почти столько же мнений о желательной подготовке в области экономической геологии, сколько и геологов, и мнение автора нельзя считать представляющим какой-либо широко принятый стандарт. Однако, основываясь на собственном опыте, как в преподавании, так и в полевой практике, он хотел бы сделать упор на фундаментальные отрасли как геологии, так и смежных наук — общую геологию, стратиграфию, палеонтологию, физиографию, седиментологию, минералогию, петрологию, структурную и метаморфическую геологию, физику, химию, математику и биологию. После того как они будут охвачены, следует уделять столько внимания экономическим приложениям, сколько позволяет время. Время, отведенное на обучение, в лучшем случае недостаточно для охвата как чистой, так и прикладной науки. Последующий опыт восполнит пробелы в прикладных знаниях, но не компенсирует недостаток изучения фундаментальных принципов.

Студенту, желающему подготовиться к работе в области экономической геологии, можно дать верный совет: нет легкого пути к успеху; его лучший шанс заключается в попытке стать ученым, даже если он охватит лишь узкую область; если он преуспеет в этом, возможности для экономических приложений почти неизбежно последуют. Уделение внимания с самого начала только практическим и коммерческим особенностям, а не научным принципам, сразу ставит студента в конкуренцию с горными инженерами, бизнесменами, бухгалтерами и другими, которые часто способны справляться с чисто эмпирическими особенностями экономического или практического характера лучше, чем геолог. В конечном счете экономический геолог добивается успеха, потому что он знает основы своей науки, а не потому, что он обладает просто навыками в эмпирических экономических аспектах своей работы. Конечно, есть исключения из этого утверждения — есть люди с высокоразвитым деловым чутьем, которые добиваются успеха, несмотря на неадекватную научную подготовку, но такой успех следует рассматривать как деловой, а не профессиональный успех.

Геологию иногда описывают как применение других наук к Земле. Это утверждение можно было бы сделать еще более широким, описав геологию как применение всех знаний к Земле. По опыту автора, лучшие результаты в целом были получены от студентов, которые до поступления на геологический факультет получили широкое общее образование или интенсивно занимались какой-либо другой областью обучения. Будь то изучение древних языков, права, инженерии, экономики или других наук, результаты обычно были хорошими, если начальная подготовка была основательной. Начинать заниматься геологией без такой базы и без вытекающей из нее силы хорошо тренированного ума — значит начинать с гандикапом в долгой гонке к высшему профессиональному успеху. Отсюда следует, что интенсивное изучение геологии в большинстве случаев не должно начинаться до поздних курсов бакалавриата, а предпочтительно не ранее магистерских лет. Двух или трех лет аспирантуры может быть достаточно, чтобы запустить геолога в его карьеру, но настолько велика эта область и так быстр рост знаний в ней, что его учебе нет конца. Недостаточно комфортно устроиться на эмпирической практике, основанной исключительно на ранее полученных знаниях. Каждая проблема развивает новые научные аспекты. Именно этот постоянно возобновляющийся интерес является одной из великих прелестей науки.

Однако, независимо от того, имеет ли студент общую подготовку по геологии, специализированные знания в определенных отраслях или занимается ею попутно в связи с инженерией и другими науками, он найдет возможности для экономических приложений. Частый успех горного инженера в геологических аспектах своей работы является показателем того, что даже сравнительно небольшое количество геологических знаний полезно.

Автор склонен подчеркнуть также желательность того, что можно было бы назвать количественным подходом к предмету — то есть подготовки по математике и лабораторной практике, которая дает студенту навыки в конкретном решении геологических проблем и в количественных терминах. Геология переходит от описательных и качественных стадий к более точной основе. По этой причине сочетание геологии с инженерией часто оказывается желательным. Нередко студент, обученный исключительно гуманитарным и другим неколичественным предметам, испытывает трудности в приобретении привычек мышления, которые ведут к достаточной точности в применении своей науки. Он может хорошо понимать общие принципы и уметь хорошо выражать свои мысли, но он находится в невыгодном положении при получении конкретных результатов. Это не обязательно означает, что большое количество времени должно быть уделено изучению количественных методов; точный склад ума важнее на ранних стадиях, чем экспертное владение методами.

Преподаватель экономической геологии находит свои данные настолько объемными, что трудно представить все существенные факты и при этом оставить достаточно времени для обсуждения общих принципов или для упражнений в их конструктивном применении. Трудно установить какое-либо правило в качестве руководства к правильному распределению усилий; но с точки зрения автора, ошибкой является попытка втиснуть в курс слишком много фактов. В лучшем случае их невозможно дать все; и при попытке сделать это студент приводится в пассивное и восприимчивое состояние, требующее максимального использования его памяти и минимального использования его способности к рассуждению. Представление нескольких фундаментальных фактов в сочетании с энергичной дискуссией, направленной на развитие способности студента использовать эти факты, и особенно направленной на развитие конструктивной привычки к исследованию, представляется наиболее выгодным использованием времени во время курса обучения. Приобретение фактов и деталей придет достаточно быстро в реальной практике.

Разнообразие, количество и сложность данных, доступных в геологии, сами по себе склоняют к обобщениям в преподавании — к дедуктивному, а не индуктивному методу. Определенное количество обобщений желательно, но их чрезмерное подчеркивание развивает плохие привычки мышления у студента и требует радикальной перестройки его идей в последующих полевых исследованиях. Чтобы сохранить правильный акцент на индуктивных методах, необходимо ограничить количество представленных данных. Хорошие результаты были получены при использовании «метода кейсов», ныне распространенного в преподавании права — то есть путем начала с конкретного факта или ситуации в качестве основы для развития принципов.

Еще одним преимуществом ограничения данных является возможность, предоставляемая таким образом для проведения большего времени в изучении оригинальных отчетов, а не коротких резюме из учебников. Таким образом, студент узнает, где находятся лучшие первичные источники информации, как их найти и как извлечь из них самое необходимое.

Полевая работа

Полевая работа является неотъемлемой частью любого курса геологической подготовки. Ее следует не только проходить при каждой возможности в течение обычного учебного года, но и ни одно лето не должно проходить без геологической практики в полевых условиях. Возможности для такой работы предлагаются в летних полевых курсах, проводимых различными учебными заведениями. В последние годы студенту с начальной подготовкой также обычно удавалось принимать участие в летних геологических съемках для государственных, национальных или частных организаций. Фактически, после двух или трех лет геологической подготовки студенту сравнительно легко зарабатывать в такие промежутки времени в течение года значительную часть своих годовых расходов.

Идеальным устройством, с точки зрения автора, было бы примерно равное разделение времени между занятиями в помещении и на открытом воздухе. Чередование одного с другим обеспечивает столь необходимое исправление для ясного мышления. Невозможно принести все предметные материалы в класс и лабораторию; такое изучение неизбежно должно быть более или менее дедуктивным и обобщенным. Если студент не может часто приобретать и обновлять мысленную картину полевых условий, вероятно, возникнет ошибочная перспектива даже в отношении принципов и значительный разрыв между теоретическими и прикладными фазами его знаний. В классе, например, можно очень подробно обсуждать разломы с помощью карт, диаграмм и рисунков; и все же крайне трудно получить реальное трехмерное представление о проблемах, не находясь фактически на месте.

Специализация в исследованиях

С увеличением масштабов и эффективности человеческой деятельности пришла неизбежная тенденция к специализации. Там, где в прошлом необходимая геологическая работа могла быть сносно выполнена горным инженером, местным управляющим или оператором, теперь она поручается специалистам. Даже в рамках более строго инженерных фаз работы горного инженера существует та же тенденция к специализации; его работа разделяется между инженерами-электриками, инженерами-механиками, инженерами-гидравликами и другими. Возможности для геологической работы, следовательно, отчетливо направлены в сторону специализации. Студенту при определении области, в которую он войдет, необходимо учитывать этот факт и готовиться соответствующим образом, но не в ущерб широкой базовой подготовке. Лишь небольшая часть специализации может быть достигнута в колледже. Остальное придет с опытом.

В будущем, вероятно, будет увеличиваться специализация среди различных образовательных учреждений в преподаваемых фазах прикладной геологии. Географическое положение имеет большое значение для этой тенденции. Там, где учебное заведение расположено рядом с угольным или нефтяным месторождением, оно, как правило, специализируется в некоторой степени на применении геологии к этим ресурсам. Или специализация может возникнуть из-за того, что преподаватели имеют специальную подготовку в определенных фазах прикладной геологии, и такая подготовка естественно и правильно определяет акцент, который должен быть сделан. Курсы инженерной геологии находят естественное развитие в ведущих инженерных колледжах.

Ввиду того, что ни одно учебное заведение не может охватить все фазы прикладной геологии из-за нехватки времени, и ввиду того, что даже если бы это было предпринято, результаты были бы очень неравномерными из-за разнообразного опыта преподавателей или из-за географического положения, было бы разумно определенно признать эти ограничения и каждому учебному заведению развивать ту работу, которую оно может делать лучше всего. При свободе миграции между университетами студент, перемещаясь с места на место, может таким образом получить любую комбинацию специализированных курсов, которая наилучшим образом соответствует его требованиям.

Степень по экономической геологии

В последние годы наблюдается некоторое движение за стандартизацию курсов по экономической геологии и за присуждение специальной степени в подтверждение завершения такого курса. Основной аргумент в пользу этой процедуры заключается в том, что она будет способствовать обеспечению лучшего среднего уровня подготовки и проведет черту между достойными геологами и множеством плохо подготовленных псевдогеологов. Земля настолько доступна, а ее использование настолько разнообразно, что геология, возможно, больше, чем любая другая наука, страдает от лиц, которые на самом деле не имеют законных оснований на научное звание.

Автор сомневается, что специальная степень по экономической геологии поможет улучшить эту ситуацию. Даже если бы курсы были одинаковыми в разных учебных заведениях, манера подачи материала и способности преподавателей были бы настолько разнообразными, что в будущем, как и в прошлом, любой, кто интересуется реальным положением геолога, скорее всего, будет рассматривать его индивидуальную подготовку, а не степень, приписанную к его имени. Не было бы гарантии, что учебные заведения, не имеющие квалификации для присуждения степени, не могли бы этого сделать. Однако основное возражение автора против степени по экономической геологии заключается в предположении, что кто-либо на нынешнем этапе знаний может сформулировать стандартизированный курс, адекватный или наилучший для удовлетворения разнообразных требований. Учитывая широту и разнообразие области, любая такая попытка стандартизации была бы в высшей степени произвольной. Однажды установленная, она стала бы препятствием для естественного развития новых курсов для удовлетворения постоянно меняющихся требований. Когда, если когда-либо, наука экономической геологии станет полностью организованной, стандартизированный курс может стать возможным. На нынешнем этапе развития науки требуется больше гибкости, чем это кажется возможным в любом из предложенных курсов.

Одна из целей введения степени по экономической геологии, чтобы отделить овец от козлищ, может быть достигнута другим способом — а именно, путем установления и поддержания высоких стандартов приема и высоких целей со стороны различных профессиональных обществ, имеющих отношение к геологии и горному делу. Если это будет сделано, членство в таких обществах может рассматриваться как доказательство основательной подготовки и достижений. В некоторой степени эта процедура может ослабить давление на университеты в отношении единообразия курсов и степеней, оставляя их свободными развиваться так, как кажется наилучшим. Научные организации, охватывающие всю область, находятся в положении, позволяющем учитывать наибольшее разнообразие факторов подготовки и опыта при выборе своих членов. Неспособность любого университетского курса сделать людей подходящими для такого признания, очевидно, отразится на курсе желательным образом.

ВОЗМОЖНОСТИ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ГЕОЛОГА

Целью этой книги было представить общий обзор областей деятельности экономического геолога; и список заголовков глав сам по себе резюмирует разнообразие его возможностей. Быстро растущее использование земных материалов обещает гораздо большие призывы к геологической помощи в будущем, чем в прошлом. Профессия находится в зачаточном состоянии.

Возможности для трудоустройства обычно находятся в трех основных направлениях — в образовательных учреждениях, в федеральных и государственных геологических службах и в частных организациях. Связь с Геологической службой США исключает участие в частной работе, а в последние годы даже в преподавании. В государственных службах обычно больше свободы в этом отношении. В образовательных учреждениях довольно распространенной процедурой является получение инструктором полевой практики и опыта через частные агентства или через работу по совместительству в государственных службах — соглашение с преимуществами для всех заинтересованных сторон. Образовательное учреждение получает выгоду от полевого опыта, который оно не может позволить себе предоставить, и получает возможность удерживать геологов на зарплатах, значительно ниже их потенциала заработка. Геолог выигрывает от возможности чередовать кабинетное и полевое изучение и корректировать свою перспективу путем постоянной проверки теории полевыми условиями. Сочетание стремится поддерживать чисто научные и прикладные фазы в правильной относительной пропорции; оно сводит к минимуму опасность скатывания к чисто эмпирическим полевым методам, с одной стороны, и потери связи с реальностью, с другой. Геологи, посвящающие свое внимание исключительно полевой работе, часто жалуются, что у них нет времени переварить и соотнести свои результаты, а также следить за тем, что делают другие. С другой стороны, геологи без текущей полевой практики склонны развиваться слишком сильно по субъективным, дедуктивным и теоретическим линиям. Преподаватель выигрывает в свежести и силе представления своего предмета в классе, а само усилие, необходимое для представления, требует лучшего анализа и координации его полевых наблюдений. Частная или государственная организация выигрывает в этом сочетании, опираясь на общие и разнообразные знания, которые неизбежно были накоплены для учебных и исследовательских целей.

Темперамент и обстоятельства определят, в каком из этих направлений повернет студент. Однако, ввиду нынешней естественной тенденции привлекаться большими финансовыми вознаграждениями в коммерческой сфере, может быть уместно подчеркнуть тот факт, что эти вознаграждения, возможно, с большей вероятностью будут получены благодаря совершенной подготовке и опыту в государственных и национальных службах и в образовательных учреждениях, чем благодаря ранней концентрации в коммерческой сфере. В любом случае финансовая сторона позаботится о себе сама, когда будут достигнуты достаточные знания и мастерство в любой отрасли науки.

Мир — это лаборатория геолога; это единственный предел его деятельности. Границы находятся близко, как физически, так и интеллектуально. Мало найдется областей, столь привлекательных с научной точки зрения. Мало найдется таких, в которых успешное развитие науки может принести столько прямой пользы цивилизации и принести такие большие финансовые вознаграждения. Если, кроме того, принять во внимание возможности для путешествий и приключений, какая профессия обещает более интересную и полезную жизнь?

До сих пор мы обсуждали геологию как профессию. Она доказала свою ценность также как подготовка к административной и другой государственной карьере. Профессия вносит свою полную долю людей в эту деятельность. Практика геологии имеет дело с широким разнообразием факторов и требует постоянного упражнения суждения в балансировании, соотнесении и интеграции этих факторов для достижения обоснованных выводов. Это объективное отношение к сложным ситуациям является ценной подготовкой для ведения человеческих дел.

ЭТИКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ГЕОЛОГА

Этическая проблематика, связанная с практикой экономической геологии, вызвала много дискуссий, а в некоторых случаях и заметные расхождения во мнениях среди людей, одинаково желающих поступать правильно. В простом выборе между добром и злом, конечно, нет расхождения во мнениях. К сожалению, во многих возникающих вопросах альтернативы не так четко обозначены.

Соблазн открытия и быстрой отдачи всегда привлекал и, несомненно, всегда будет привлекать в эту область большое количество людей без прочного этического якоря или стандартов. К счастью, это не те люди, которые контролируют минеральную промышленность; они лишь случайные эпизоды в большом и стабильном бизнесе, построенном на законных требованиях к сырью.

Иногда высказывается мнение, что геолог должен держаться в стороне от деловых или прикладных фаз своей профессии из-за опасности быть запятнанным коммерциализмом. Этот аргумент применим как к инженеру, так и к геологу. Доведение такой процедуры до логического завершения означало бы по существу отказ от научной помощи промышленности — что, по мнению автора, вряд ли является спорным вопросом. Обстоятельства неизбежно ведут к более широкому использованию геологической науки в коммерческой сфере. Проблемы этики нельзя решить, оставаясь в стороне. Экономический геолог скорее призван внести свой вклад в повышение стандартов этики в той части области, в которой он имеет влияние. Это он может сделать путем тщательной оценки всех условий, относящихся к проблеме, за которую его просят взяться, и путем отказа от действий там, где очевидны или подозреваются сомнительные этические стандарты. Он должен полностью понимать цели, для которых будет использоваться его отчет; просто как вопрос профессионального личного интереса, для него нет другого открытого пути. В области, в которой существует так много опасности от свободных этических концепций, премия за жесткую честность и тонкое понимание профессиональной этики пропорционально выше. Чрезвычайная осторожность, проявляемая в этом вопросе признанными лидерами в профессии экономической геологии, должна быть тщательно рассмотрена молодым человеком, вступающим в профессию. На то есть причина.

В других главах упоминаются некоторые специальные этические вопросы, такие как использование геологии в горном судопроизводстве (стр. 349-355) и необходимость осознания геологом собственных ограничений (стр. 92-94), но не было предпринято попытки охватить разнообразие таких вопросов, которые могут возникнуть. Можно с уверенностью предположить, что никакой специальный этический кодекс не может быть сделан достаточно всеобъемлющим, детальным и гибким, чтобы охватить все непредвиденные обстоятельства, которые могут встретиться в практике экономической геологии; также маловероятно, что любой такой кодекс, если бы он был предпринят, был бы каким-либо улучшением духа Золотого правила. Простая порядочность и здравый смысл в их более широком значении необходимы для практики профессии.

УКАЗАТЕЛЬ

Abrasives, 267-270, 397

Abyssinia, potash, 112

Adams, Frank D., 367

Adirondacks, New York, graphite, 282

iron ores, 160, 162, 163, 171

phosphate from magnetic ores, 105-106

use of magnetic surveys in tracing iron rocks, 317

Ad valorem method of valuation of mineral deposits, 331-335

Africa, bauxite, 242

coal, 116

cobalt, 255

copper, 197-198, 205

tin, 260

См. также Южная Африка; Северная Африка; Восточная Африка; Западная Африка.

Alabama, bauxite, 243, 245

graphite, 281

iron, 52-53, 160, 162, 163, 166-167

Alaska, antimony, 248

copper, 36, 41, 47, 49, 199, 200-201

gold, 222, 224, 229

silver, 234

tin, 261, 262

Algeria, antimony, 247, 248

gypsum, 283

iron, 156, 160, 161, 194

petroleum, 128

phosphates, 104, 105, 106

См. также Северная Африка.

Almaden, Spain, mercury ores, 256-257, 259

Alsace, potash, 111-113

Alsace-Lorraine, coal and iron of, under Peace Treaty, 401-402

Aluminum Company of America, 243

Aluminum ores, 241-246, 397

См. также Бокситы.

Alunite, 39, 41-42, 112, 114, 230

Anaconda, Montana, arsenic production, 250

Anaconda Copper Mining Company, manufacture of phosphate, 105

use of geology in development and exploration, 326-327

Anamorphism, defined, 27, 57

Anamorphism of mineral deposits, 26, 57-58

Anhydrite, occurrence in gypsum deposits, 284-285

Anticlines, occurrence of oil in, 141-142, 147-148

Antimonial lead, 246

Antimony ores, 246-249, 398

Apex law, 349-350, 353

Aplites, 35

Appalachians, barite, 274

bauxite, 245

graphite, 282-283

petroleum, 132, 135

pitchblende, 266

pyrite, 108

tin, 262

См. также по отдельным штатам.

Argentina, borax, 275

mica, 286

petroleum, 128

tungsten, 183

Arizona, asbestos, 271, 272

copper, 33, 38, 41, 47, 48, 198-199, 203, 204-205, 208, 314, 316

gold, 222

manganese, 175

molybdenum, 186,187

silver, 234

tungsten, 183

turquoise, 293

Arkansas, bauxite, 96, 243, 244-245, 246

diamonds, 292

fuller's earth, 279

hones, oilstones and whetstones, 269

phosphates, 105

zinc, 215

Arnold, Ralph, 134, 136, 149-150

Arsenic ores, 249-251, 397

Artesian wells, 73

Asbestos, 270-272, 398

Asphalt and bitumen, 56, 151-153, 397

Atolia, California, tungsten ores, 185

Atwood, W. W., 414

Australasia, cement, 87

coal, 116

gold, 222

Australia, antimony, 247

arsenic, 250

asbestos, 271, 272

bauxite, 242

bismuth, 252

coal, 115

copper, 197-198

gold, 41, 222, 224

iron, 154, 164, 165

lead, 210-211, 212

molybdenum, 186

phosphates, 105

silver, 232

tin, 260

tungsten, 183

zinc, 214-215, 216

Australia, laws relating to ownership of mineral resources, 343, 345

Austria, cement, 87

graphite, 280

mercury, 256, 257

molybdenum, 186

talc, 299

uranium and radium, 264

zinc, 214

Austria-Hungary, barite, 272

coal, 115, 116

iron, 160, 161

magnesite, 191-193

manganese, 174

silver, 232

См. также Венгрия.

Austria-Hungary, commercial and political control of various minerals, 64

Ball clay, 85, 398

"Bar" theory of formation of thick salt beds, 297

Baraboo, Wisconsin, quartzites of, 82

Barite, 272-274, 397

Basalt, 17, 19, 82, 90

Bauxite, 9, 50, 96, 241-246, 397

Bavaria, graphite, 280

Bawdwin Mines, Burma, lead and zinc, 209, 214

Beaumont Field, Texas, occurrence of oil, 148

Belgian Congo, cobalt, 255

copper, 205

Belgium, barite, 272

cement, 87

coal, 115-117, 127, 401

flint linings, 269

iron, 160-161

lead, 54-55, 210

millstones and buhrstones, 269

phosphates, 104

zinc, 54-55, 214

Belgium, commercial and political control of various minerals, 64, 280

Belle Isle, Newfoundland, iron ores, 52-53, 160, 166

Bergholm, Carl, 319

Bergstrom, Gunnar, 319

Bessemer processes of steel making, 158, 161

Bilbao, Spain; iron ores, 160, 170

Billingsley, Paul, and Grimes, J. A., 44

Bingham, Utah, copper and lead ores, 37, 42, 47, 199, 203, 204, 207, 208, 212, 314

Birmingham, Alabama, iron ores, 160, 162, 163, 166-167

См. также Клинтонские железные руды.

Bisbee, Arizona, copper ores, 47, 198, 204, 314, 316

Bismuth ores, 252-253, 397

Bitumen and asphalt, 56, 151-153, 397

Black Hills, South Dakota, gold ores, 228, 229

tin ores, 262

"Blue ground," occurrence of diamonds in, 291

«Блюстоун», 84

Bohemia, uranium and radium ores, 265

Boise Basin, Idaho, monazite deposits, 289

Boleo, Lower California, copper ores, 201

Bolivia, antimony, 247

bismuth, 252, 253

borax, 275

copper, 206

nitrates, 103

petroleum, 128

silver, 232

tin, 261, 262-263

tungsten, 183, 184

Bolivia, commercial and political control of various minerals, 64

Bonne Terre limestone, Missouri, zinc ores, 217

Boone formation, Missouri, zinc ores, 217

Borax, 274-277, 397

Borax Lake, California, borax deposits, 276

Borneo, diamond dust, 268

platinum, 238

Bort, 267, 268, 398

Boulder batholith, Montana, ore-deposits of, 44

Boulder County, Colorado, tungsten ores, 184

Braden copper ores, Chile, 199

Brazil, chromite, 179

coal, 116

diamonds and diamond dust, 268, 292

graphite, 280

iron, 52-53, 162, 165, 167, 313

manganese, 174-175, 176

mica, 286

monazite, 288, 289

oil shales, 151

zirconium, 189-190

Brazil, commercial and political control of various minerals, 64

Briey district, France, iron ores, 161, 163

vanadium, 187

Brinton, Virginia, arsenic ores, 251

British Coal Commission, 367

British Columbia, laws relating to mineral resources, 344

Британская империя. См. Великобритания.

British Guiana, bauxite, 242, 243

British South Africa, coal, 116

Broken Hill, New South Wales, lead and zinc ores, 209, 212

Bromine, 277-278, 397

Brooks, Alfred H., 404, 408

Brooks, Alfred H., and LaCroix, Morris F., 404

Buhrstones, 269

Building stone, 80-84, 88-90, 397

Bureau of Mines, 403, 406

Burma, lead, 209, 210, 212

rubies, 289, 292

silver, 233

tungsten, 183, 185

zinc, 214, 216

Burrows, J. S., 367

Butler, B. S., Loughlin, G. F., and Heikes, V. C., 44, 55, 230

Butte, Montana, arsenic in copper ores, 251

copper ores, 40, 47, 49, 198-199, 201-203, 207, 208

manganese ores, 177, 314

silver ores, 234, 314

use of placers in locating ores, 316

zinc ores, 215-216

zonal arrangement of minerals, 42, 44

Cadmium ores, 253-254, 397

California, antimony, 248

asbestos, 271

asphalt and bitumen, 152

basalt, 82

borax, 275, 276-277

chromite, 179

copper, 199, 204

diatomaceous earth, 269

fuller's earth, 279

gold, 222, 224, 227, 229, 308, 316, 342

granite, 82

graphite, 281

grinding pebbles, 268

magnesite, 191-193

manganese, 175

mercury, 40, 256, 257, 259

natural gas, 151

petroleum, 132, 133, 135, 137

potash, 112, 113-114

pyrite, 108

serpentine, 83

silver, 234, 308

tourmaline, 293

tungsten, 183

Campbell, J. Morrow, 185

Campbell, M. R., 121, 122, 366

Campbell, M. R., and Parker, E. W., 367, 370-371

Canada, arsenic, 250

asbestos, 270-271, 272

cement, 87

chromite, 179

coal, 115, 116

cobalt, 255

copper, 197-198

corundum, 268, 270

feldspar, 86

fluorspar, 193, 194

gold, 222

graphite, 280-281

grindstones and pulpstones, 269

gypsum, 283-284

iron, 52-53, 155, 156, 160, 165

magnesite, 191-193

mica, 286, 287

molybdenum, 186

natural gas, 151

nickel, 180-182

petroleum, 128

phosphates, 105, 106

platinum, 238

pyrite, 107-108

salt, 294

silver, 232, 234-235

talc, 299, 300

titanium, 190

zinc, 214, 215

Canada, laws relating to ownership to mineral resources, 343

use of magnetic surveys in tracing iron rocks, 317

Cananea, Sonora, Mexico, copper ores, 203

Cannel coal, 125

Cape Colony, South Africa, asbestos, 272

Capillarity, effect on ground-water level, 70

effect on petroleum migration, 142-143

Capital value of mineral resources, 64, 328

"Capping," of copper ores, 47

Carbonado, 268

Carey Act, classification of public lands under, 310

Carmel, New York, arsenic ores, 251

Casing-head gasoline, 139, 151

Caucasus region, Russia, manganese ores, 174, 176

Cement, 86-88, 397

Cementation, mineral products resulting from, 24

Cementing materials, source of, 25

Central America, cement, 87, 88

silver, 232

См. также Коста-Рика, Гватемала, Панама.

Центральные державы. См. Германия, Австро-Венгрия.

Цериевые руды. См. Монацит.

Ceylon, graphite, 280-283 mica, 286

Chalk, 83, 398

Chamberlin, T. C., 217

Chamberlin, T. C., and Salisbury, R. D., 415

Chance, H. M., 367, 368

Chert, use for abrasives, 267, 268, 270

Chile, borax, 275, 276

bromine, 277

coal, 116

copper, 197-199, 203

iron, 155, 161, 162, 164, 171

manganese, 176

nitrates, 100, 101-104

phosphates, 105, 106

potash, 112

silver, 232

sulphur, 109-110

Chile, commercial and political control of various minerals, 64, 261

China, antimony, 247-248, 249

arsenic, 250, 251

bismuth, 252

coal, 115, 116, 127, 154

iron, 154, 160, 164, 165, 171

petroleum, 128

salt, 294

silver, 232

tin, 260

tungsten, 183, 184

China, commercial and political control of various minerals, 64

"Chloriding" for silver ores, 314

Chrome (or chromite) ores, 178-180, 307, 365-366, 398

Clarke, F. W., 13, 17, 18

Classification of mineral deposits, 27-59

of mineral lands, 309-311

of mineral materials, adjustment of scientific to commercial names, 356

Clays, 18, 85, 91-92, 398

Cle Elum, Washington, iron ores, 58

Cleavage, 26

Cleveland district, England, iron ores, 161

Clifton-Morenci district, Arizona, copper ores, 38, 198

Climate, as a factor in exploration, 315

effect of in formation of bauxites, 246

Clinton iron ores, 9, 52-53, 163, 166-167, 218, 313, 317

Coal, conservation of, 365, 366-382

European international situation, 116-117, 386, 387, 393, 400-403

general economic and geologic features, 56, 115-127, 309, 397

reserves, 116, 360-361, 366-367

Cobalt district, Ontario, arsenic, 251

cobalt, 255

silver ores, 232, 234-235, 308, 316

use of coefficient to estimate future output, 322

Cobalt ores, 254-255, 398

Coeur d'Alene district, Idaho, lead-silver ores, 39, 45, 211, 212-213, 216, 234

Coke, 118-119

Colloids, content of in clays, 92

Colombia, coal, 116

emeralds, 289, 293

gold, 222

platinum, 238

Colombia, commercial and political control of various minerals, 64

«Колорадо», 313

Colorado, arsenic, 250

asphalt and bitumen, 152

bismuth, 253

coal, 117

fluorspar, 194

gold, 222, 230

graphite, 281

lead, 211, 212

molybdenum, 186

oil shales, 150

petroleum, 133

silver, 234

tungsten, 183, 184

turquoise, 293

uranium and radium, 264-265, 266

vanadium, 187-188

zinc, 216, 219-220

Commercial and political control of mineral resources, 65, 387, 388

См. также по отдельным ресурсам.

Common rocks, as mineral resources, 80-94

Comstock Lode, Nevada, silver ores, 235-236, 308

Конго. См. Бельгийское Конго

Connecticut, basalt, 82

diatomaceous earth, 269

tourmaline, 293

Conover, Julian D., 12

Conservation, 359-382, 393-395

application of economic geology to, 1-2

of coal, 366-382

of common rocks, 81

of human energy, 362

international aspects, 362-363, 375, 376-377, 393-395

of petroleum, 137-139

Conservation Commission of Canada, 367

Contact metamorphism, 20, 24, 25-27, 36-37

См. также Магматические последействия.

Contracts, classification of earth materials in, 356-357

Copper ores, 9, 36-50, 51-52, 55, 197, 209, 307, 308-309, 313-314, 318, 396

Cornwall, England, tin ores, 42, 260, 262, 263

uranium and radium ores, 264

Corocoro, Bolivia, copper ores, 206

Corundum, 267-268, 270, 398

Costa Rica, manganese, 176

"Cracking" processes for refining petroleum, 137, 139

Cripple Creek district, Colorado, gold ores, 230

Cuba, chromite, 179

copper, 197

iron, 8-9, 50, 58, 96, 155, 160, 163, 171-173, 313, 349

manganese, 175

nickel, 181

petroleum, 128

Cuyuna Range, Minnesota, manganese ores, 175, 177

Cycle, erosion or topographic, 6-7

Cyclic nature of ore concentration, 7-8, 47-48, 56, 169, 201, 205, 208, 325

Cyprus, asbestos, 271, 272

Dams, geologic problems involved in construction, 414

Davis, W. M., 408

Death Valley, California, borax deposits, 276

Degree of economic geology, 427-428

Denmark, cement, 87

chalk, 83

grinding pebbles, 268

Depletion of mineral deposits, as factor in valuation and taxation, 331, 337, 339

Depth as a factor in mineral deposition, 43, 49, 58-59

Diamond dust, 267, 268, 398

Diamonds, 289-292, 316, 317

Diatomaceous earth, 267, 269, 398

Diorite, 82

Dolomite, 23, 192

Купола, залегание нефти в. См. Антиклинали.

Domes, salt and sulphur, Gulf Coast, 110, 298

Drilling, exploration of mineral deposits by, 320-321

Drilling records, public registration of, 305-306

Ducktown, Tennessee, copper ores, 204

Dutch East Indies, natural gas, 151

petroleum, 128, 129

tin, 260

use of coefficient to estimate tin reserves, 322

Dutch Guiana, bauxite, 243

Dutch West Indies, phosphates, 105, 106

Dynamic metamorphism, 25-26

East Africa, mica, 286

Ост-Индия. См. Голландская Ост-Индия.

Eckel, E. C., 404

Economic Liaison Committee, 406

Egypt, petroleum, 128

phosphates, 104

Eiserner Hut, 313

Electrical conductivity, use in exploration of mineral deposits, 319

Ely, Nevada, copper ores, 41, 203

Emeralds, 289, 291, 293

Emery, 267-268, 270, 397, 398

Emmons, W. H., 43

Empire, Colorado, molybdenum ores, 186

Energy resources, 115-153

accelerating production of, 64, 130-131, 361, 366-367

Engineering, application of economic geology to, 2, 413-419

Англия. См. Великобритания

Enrichment, secondary, 7-8, 25, 46-50

См. также по медным рудам, серебряным рудам и т. д.

Epigenetic ore deposits, use of term, 32, 36

"Equated Income" method of taxation, 335-336

Erosion, relation to oxide zones, 47-48

Erosion cycle, description of, 6-7

Ethics, questions of, 430-431

Europe, coal and iron situation under terms of Peace Treaty, 400-403

Expert witnesses, use of geologists as, 349-355, 357-358

Exploitation of mineral deposits, functions of geologist, 326-327

Exploration of mineral deposits, 301-327

effect of ownership laws on, 347-349

effect of taxation on, 339-341

quantitative aspects of, 321-322, 324-326

relation to international conditions, 395-396

Extralateral rights, litigation affecting, 349-355

Extrusive rocks, formation of, 19

Федерированные Малайские Штаты. См. Малайские Штаты.

Feldspar, 16, 86, 268-269, 397

Ferro-alloy minerals, 156-158, 173-196, 307, 362-363, 365-366, 393-394, 397-398

Ferroboron, 275

Ferrocerium, 288

Ferrochrome, 178

Ferromanganese, 173-174

Ferromolybdenum, 186

Ferrosilicon, 195

Ferrotitanium, 190

Ferrotungsten, 182-183

Ferrovanadium, 187

Ferrozirconium, 189

Ferruginous chert, 167

Fertilizer minerals, 99-114

Field work for students of economic geology, 425-426

Flint linings for tube mills, 269

Florida, fuller's earth, 279

phosphates, 105, 107

titanium, 190, 191

zirconium, 189

Flowage, rock, 25, 26

Fluorspar, 193-194, 397

Foothill district, California, copper ores, 204

Formosa, petroleum, 128

Foundations, application of geology to, 413

France, antimony, 247, 249

arsenic, 250-251

asphalt and bitumen, 152

barite, 272

bauxite, 242, 245

cement, 87

chalk, 83

coal, 115-117, 127

coal and iron situation under Peace Treaty, 400-403

fluorspar, 194

grinding pebbles, 268

gypsum, 283

iron, 154, 160-162, 163, 166-167, 402-403

manganese, 176

millstones and buhrstones, 269

molding sand, 84

oil shales, 150

phosphates, 104, 105

potash, 111-113

salt, 294

talc, 299

vanadium, 187

zinc, 214

France, control of various minerals in other countries, 64, 104-105, 178, 180, 210, 215, 222, 238, 247, 261, 280

laws relating to ownership of mineral resources, 343

relative position in regard to supplies of minerals, 399

Franklin Furnace, New Jersey, zinc ores, 215-216, 220

«Фристоун», 84

French Guiana, bauxite, 242

Fuel ratio of coal, defined, 120

Fuller's earth, 278-279, 397

Gabbro, 19, 82

Gale, Hoyt S., 111

Galena dolomite, Wisconsin, zinc ores, 217

Galicia, petroleum, 128, 129

potash, 112

Ganister, 84, 91, 195

Garnet, 267, 268, 270, 398

Gas, natural, 57, 151

Georgia, asbestos, 271, 272

barite, 273

bauxite, 243, 245

corundum, 270

fuller's earth, 279

marble, 83

Georgia granite, volume change in weathering of, 21

Germany, arsenic, 250-251

barite, 272-273

bismuth, 252

borax, 275, 277

bromine, 277, 278

cadmium, 253, 254

cement, 87

coal, 115-117, 127, 400-403

copper, 9, 52, 197-198, 206

fluorspar, 194

gypsum, 283

iron, 154, 160-162, 402-403

lead, 54-55, 210-211

lignites, 379, 402

millstones and buhrstones, 269

nitrates, manufactured, 101-102

petroleum, 128

potash, 111-112

salt, 294, 297

silver, 232

tripoli and rottenstone, 269

uranium and radium, 264

zinc, 54-55, 214-215, 216

zirconium, 189

Germany, control of various minerals in other countries, 64, 174, 183, 189, 198, 211, 215, 222, 232, 257, 261, 271, 288, 387

participation of government in mineral trade, 388

relative position in regard to supplies of minerals, 399

Geysers, 72

Gilbert, Chester G., 123

Gilbert, Chester G., and Pogue, Joseph E., 119, 134, 138

Gilpin County, Colorado, uranium ores, 266

Glacial geology, application to railroad building, 418

application to road materials, 91, 418

Glacial soils, 95

Globe, Arizona, copper ores, 198

Gneissic structure, 26

Gogebic district, Michigan, iron ores, 312, 318, 325-326

Gold, monetary reserves, 223

Gold Coast, West Africa, manganese, 176

Gold ores, 36-50, 51, 221-230, 308-309, 313-314, 397

Goldfield, Nevada, alunite, 41-42, 114

bismuth, 253

gold-silver ores, 36, 39, 230, 308

Gossan, 47, 109, 173, 313

Государственная собственность и контроль. См. Национализация.

Governments, participation in mineral ownership and international trade, 388-390

Granite, 17, 19, 82, 90

Graphite, 279-283, 398

Graphite Association, Southern, 405

Gravel, sand and, 84-85

Gray, F. W., 368

Great Basin, Nevada, covering of mineral deposits by lavas, 311-312

gold-silver ores, occurrence in a metallogenic province, 308

tungsten ores, 185

Great Britain, arsenic, 250

barite, 272

cadmium, 253

cement, 78

chalk, 83

clay, 85

coal, 115-117, 126, 127

fluorspar, 193-194

fuller's earth, 278-279

grindstones and pulpstones, 269

gypsum, 283

iron, 154, 160-161, 163

manganese, 176

salt, 294

tripoli and rottenstone, 269

uranium and radium, 264

Great Britain, control of various minerals outside of British Isles, 64, 101, 104-105, 132, 152, 165, 178, 181, 183, 198, 210, 214, 222, 225, 232, 242, 247, 252, 256-257, 260, 275, 280

income taxes on mineral properties, 337, 339

laws relating to ownership of mineral resources, 343

participation of government in mineral trade, 388

relative position, in regard to supplies of minerals, 399

tendencies toward nationalization, 346

Great Plains, lignite, 118

pumice, 268

Greece, chromite, 178-179

emery, 268, 270

magnesite, 191-193

zinc, 214

Greenland, graphite, 280

Gregory, Herbert, 407, 413

Grimes, J. A., and Billingsley, Paul, 44

Grinding pebbles, 267, 268, 270, 398

Grindstones, 269

Ground-waters, composition of and relation to commercial use, 73-75

distribution and movement of, 68-72

influence in deposition of ore deposits, 41-42

relation to military operations, 78-79, 408, 410-411

relation to rock slides, 78, 416-417

source of, 68

Ground-water level, description of, 70

relation to oxide zone, 48

relation to zone of weathering, 22

Ground-water supply, relation of geology to, 75-76

Guano, 104, 106

Guatemala, chromite, 179

Guiana, bauxite, 242-243

Gulf Coast region, lignite, 118

petroleum, 132, 135, 137

salt, 298

sulphur, 110

См. также Луизиана, Техас и т. д.

Gypsum, 100, 283-285, 397

Haas, Frank, 367, 369

"Head" of underground water, 71-73

Heikes, V. C., Butler, B. S., and Loughlin, G. F., 44, 55, 230

Highway building, application of geology to, 90-91

Holland, cement, 87

commercial and political control of various minerals, 64

См. также Голландская Ост-Индия и т. д.

Homestake Mine, South Dakota, gold ores, 229

Hones, 269

Hoover, Herbert C., 322

Hot springs, relation to ore-deposits, 40, 258-259

Hot waters, evidence of formation of ores by, 37-41

Huancavelica district, Peru, mercury ores, 258

Hudson River, physiographic problems in tunneling under, 415

Hudson's Bay, possible diamond field, 317

Humus, 94

Hunan Province, China, antimony ores, 249

Hungary, antimony, 247

natural gas, 151

См. также Австро-Венгрия.

Hydrosphere, 18

Hypogene ores, use of term, 32-33

Idaho, coal, 117

lead, 39, 45, 209, 211, 212-213

monazite, 289

phosphates, 105

silver, 234

zinc, 214, 216

Idria, Austria-Hungary, mercury ores, 257

Igneous after-effects, ore-deposits formed as, 19-20, 36-46

Igneous rocks, formation of, 19

mineral deposits associated with, 19-20, 34-46

principal minerals of, 14-16

proportions of principal types, 17

relative abundance of, 17

weathering of, 20

Illinois, clay, 85

coal, 115, 117, 126

fluorspar, 194

limestone, 83

petroleum, 132, 133, 135

pyrite, 109

sand and gravel, 85

tripoli and rottenstone, 269

zinc, 216

Illinois Geological Survey, coöperative exploration for oil, 147, 306

Income tax, application to mineral properties, 336-339

India, bauxite, 242

India, bromine, 277

chromite, 178-179

coal, 115, 116

corundum, 268

diamond dust, 268

gypsum, 283

iron, 154, 164, 165

manganese, 174-176

mica, 286

monazite, 288, 289

petroleum, 128, 129

platinum, 238

salt, 294

zirconium, 189

Indiana, coal, 117, 126

hones, oilstones and whetstones, 269

limestones, 83

petroleum, 133, 135

Interest rate, as a guide in conservation, 364

choice of for valuation purposes, 233

limiting effect on acquirement of reserves, 334

International aspects of mineral resources, 2, 383-404

International Coal Commission, 387, 393, 402

International trade, in common rocks, 80

in minerals, 383-388

participation of governments, 388-390

Intrusive rocks, formation of, 19

Iowa, flint linings, 269

grinding pebbles, 268

gypsum, 284

zinc, 216

Ireland, bauxite, 242

Iron and coal, situation of western Europe under terms of Peace Treaty, 400-403

Iron and steel, metallurgical processes, 158-159

Iron and steel industry, possible establishment on west coast of United States, 155, 165

Iron cap, of sulphide deposits, 47, 109, 313

Iron ores, anti-conservational effect of war, 365

attempt to estimate reserves of continents, 322

exploration of in Lake Superior region, 323-326

general geologic and economic features, 8-9, 28, 34, 36, 47, 50, 52-53, 55-56, 58, 96, 153-156, 158-173, 397

litigation concerning Cuban, 349

metallogenic provinces and epochs, 308-309

outcrops, 312-313

taxation of in Lake Superior region, 335

use of magnetic surveys, 317-318

world reserves, 162-165, 360-361

Itabirite, 167

Italy, asbestos, 271, 272

asphalt and bitumen, 152

barite, 272

bauxite, 242

borax, 275

cement, 87

graphite, 280

manganese, 176

marble, 83

mercury, 256-257

natural gas, 151

petroleum, 128

pumice, 268

salt, 294

sulphur, 109-110

talc, 299

zinc, 214-215

Italy, coal situation under Peace Treaty, 401

commercial and political control of various minerals, 64

relative position in regard to supplies of minerals, 399

Japan, arsenic, 250

cement, 87

chromite, 178-179

coal, 115, 117

copper, 197-198

gold, 222

graphite, 280

iron, 154, 160

manganese, 174

natural gas, 151

petroleum, 128

silver, 232

sulphur, 109-110

tungsten, 183, 185

zinc, 214

Japan, control of various minerals in other countries, 64, 105, 154, 247

Jasper, 167

Java, manganese, 176

Jerome, Arizona, copper ores, 41, 47, 198, 204-205, 314

Joachimsthal, Bohemia, uranium and radium ores, 265

Joint Mineral Information Board, 406

Joplin district, Missouri, cadmium, 254

lead and zinc ores, 54-55, 209, 211, 214, 215, 216-219

Juneau, Alaska, gold ores, 229

Kansas, gypsite, 284

natural gas, 151

petroleum, 132, 133, 135

salt, 294

zinc, 215

Kaolin, 85, 398

Katamorphism, defined, 27, 57

Katanga, Belgian Congo, cobalt, 255

copper ores, 205

Kennecott, Alaska, copper ores, 36, 41, 47, 49, 200-201

Kentucky, asphalt and bitumen, 152, 153

coal, 117

fluorspar, 194

marble, 83

petroleum, 133

sandstone, 84

Kimberley, South Africa, diamonds, 291-292

Knox dolomite, Tennessee, zinc ores, 219

Korea, gold, 222

graphite, 280, 282

iron, 160

molybdenum, 186

tungsten, 183

Lacroix, Morris F., and Brooks, Alfred H., 404

Lake Superior copper ores, 36, 52, 200, 206

Lake Superior copper, silver, gold ores, occurrence in a metallogenic province, 308

Lake Superior iron ores, 8, 47, 55-56, 160, 162, 163, 167-170, 309, 312-313

Lake Superior region, iron ore exploration in, 317-318, 323-326

Land grants in United States, retarding effect on exploration, 349

"Land-plaster", 100

Laterites, 172-173

Laws relating to mineral resources, 342-358

Lawton region, Pennsylvania, coal, 117

Lead and zinc, Wisconsin, equated income method of taxation, 335-336

Lead ores, 36-50, 54-55, 209-213, 307, 308, 313-314, 361, 397

Leadville, Colorado, bismuth, 253

lead and zinc ores, 212, 216, 219-220

Leasing law, on public lands in western United States, 348

Leith, C. K., 323

Leith, C. K., and Mead, W. J., 45

Leith, C. K., and Van Hise, C. R., 56, 324

Lesher, C. E., and Smith, George Otis, 371, 372, 373, 375

Lignite, 118, 120, 122, 124

German development of, 379, 402

Lime, 82, 99-100, 397

Limestone, 15, 17, 23, 82-83, 89-90, 91

Lincolnshire district, England, iron ores, 161

Lindgren, W., 43

Lipari Islands, Italy, pumice, 268

Lithosphere, principal elements of, 13

principal minerals of, 14-16

principal rocks of, 16-17

Litigation, use of geologists in, 349-355, 357-358

Lode, application of legal term to diverse mineral deposits, 350

Long-wall system of coal mining, conservational aspect, 368

subsidence of overlying ground and resulting litigation, 357, 417

Longwy, France, iron ores, 161

Lorraine, iron ores, 52-53, 161-162, 163, 166, 364, 402-403

phosphate from Thomas slag, 104

Loughlin, G. F., Butler, B. S., and Heikes, V. C., 44, 55, 230

Louisiana, natural gas, 151

petroleum, 132, 133, 135

salt, 298

sulphur, 110

Lower California, copper, 201

magnesite, 191-192

Luxemburg, coal situation under Peace Treaty, 401

iron ores, 160-162, 163

См. также по Лотарингии, железные руды

Madagascar, corundum, 268

graphite, 280-282

Magmatic segregation, mineral deposits thus formed, 34-35, 59

Magmatic waters, evidence of formation of ores by, 37-41

Magnesite, 191-193, 397

Magnetic surveys in tracing mineral ledges, 317-318

Magnetite deposits, 34, 171, 191, 317-318

Maine, feldspar, 86

granite, 82

tourmaline, 293

Malay States, tin, 260-261

tungsten, 183

Manchuria, iron, 160

Mandatory countries, exploitation of minerals in, 390-391

Manganese ores, 47, 55, 173-178, 314, 386, 398

Mansfield shales, Germany, copper ores, 9, 52, 206

Mantle rock, 22

Mapimi, Mexico, arsenic production, 250

Marble, 83, 89-90

Marbut, Curtis F., 95

Marl, 83

Marquette district, Michigan, iron ore outcrops, 312

Maryland, diatomaceous earth, 269

serpentine, 83

Marysville, Utah, alunite deposits, 114

Mashing, 25-26

Massachusetts, granite, 82

serpentine, 83

McCoy, A. W., 142

Mead, Daniel W., 69, 77-78

Mead, W. J., 245

Mead, W. J., and Leith, C. K., 45

Mehl, M. G., 144

Menominee district, Michigan, iron ore outcrops, 312

Mercury ores, 40, 255-260, 398

Mesabi district, Minnesota, concentration of siliceous iron ores, 156

exploration for iron ores, 313, 318, 324, 325

Mesopotamia, petroleum, 128-130, 137, 391

Mesothorium, 288

Metallogenic provinces and epochs, 308-309

Metamorphic cycle and its relation to classification of mineral deposits, 27-28

"Metamorphic rocks," defined, 27

Metamorphism, relation to economic geology, 10

use of principles of in exploration for mineral deposits, 319-320

См. также Катаморфизм, Анаморфизм, Контактовый метаморфизм, Динамический метаморфизм, Выветривание и т. д.

Metasomatic replacement, 24

Metcalf-Morenci district, Arizona, copper ores, 38, 198

Meteoric waters, influence of in deposition of ore deposits, 25, 41-42

Mexico, antimony, 247-248

arsenic, 250

cement, 87

copper, 197-198, 201, 203

gold, 222

graphite, 280-282, 283

lead, 210-211

magnesite, 191-192

mercury, 256, 258

molybdenum, 186

natural gas, 151

petroleum, 128, 129, 137, 144

silver, 231-232, 233

vanadium, 188

zinc, 214-215

Mexico, commercial and political control of various minerals, 64

Miami, Arizona, copper ores, 33, 47, 48, 198, 203, 208

Mica, 285-288, 398

Michigan, bromine, 277

copper, 199

grindstones and pulpstones, 269

gypsum, 284

железо. См. Железные руды озера Верхнее, район Гогибик и т. д.

limestone, 83

salt, 294, 297

Michigan, taxation of iron ores, 335

Midcontinent field, petroleum, 132, 135, 137, 141, 146

Military geology, preparation of textbook, 407

Military operations, relation of ground-waters to, 78-79

Millstones, 269

Minas Geraes, Brazil, iron ores, 52-53, 162, 165, 167, 313

Mineral deposits, classification and general features of origin, 27-59

exploration and development, 301-327

origin as a factor in economic problems, 29-31, 322-323

outcrops, 311-317

secondary concentration, 46-50, 54-57

См. также по Железным рудам, Медным рудам и т. д.

zonal arrangement, 42-45

Mineral industry, basis for popular interest in, 328

"social surplus" of, 330

Mineral lands, classification, 309-311

Mineral paints, relative position of United States, 397

Mineral provinces and epochs, 308-309

Mineral resources, conservation, 359-382

general quantitative considerations, 60-66

international aspects, 383-404

laws relating to, 342-358

nationalization, 345-347, 375-376, 377-378, 382

political and commercial control, 65

relative position of the United States in regard to supplies, 396-400

valuation and taxation, 328-341

world movement, 383-388

world reserves, 65-66

Mineralogy, relation to economic geology, 3

"Minette" iron ores, 158, 161, 166

Mining law, 342-358

Mining methods, control of by government or owners in interests of conservation, 355

Minnesota, granite, 82

железо. См. Железные руды озера Верхнее, район Месаби и т. д.

manganese, 175, 177

Minnesota, taxation of iron ores, 335

Mississippi Valley, cadmium, 254

lead and zinc ores, 54-55, 108, 211-212, 214, 215-219, 308, 313

Missouri, barite, 273-274

cadmium, 254

lead, 209, 211

silica for refractories, 195

tripoli and rottenstone, 269

zinc, 214, 215, 217-218

Molybdenum ores, 185-187, 397

Monazite, 288-289, 398

Montana, arsenic, 250-251

copper, 40, 42, 47, 49, 198-199, 201-203, 207, 208

gold, 222

graphite, 281, 283

manganese, 175, 176-177

petroleum, 133

phosphates, 105

sapphires, 293

silver, 42, 234, 237, 314

zinc, 42, 216, 219

Monte Amiata district, Italy, mercury ores, 257

Morenci-Metcalf district, Arizona, copper ores, 38, 198

Mother Lode district, California, gold ores, 229, 308, 316

Munitions Resources Commission of Canada, 404

Nancy, France, iron ores, 161

National Academy of Sciences, 407

National Conservation Commission, 367

National district, Nevada, antimony ores, 249

Nationalization of mineral resources 345-347, 375-376, 377-378, 382, 388

Natural abrasives, 267-270, 397

Natural gas, 57, 151

Nebraska, potash, 112, 114

Нидерланды. См. Голландия, Голландская Ост-Индия и т. д.

Nevada, alunite, 39, 41-42, 114

antimony, 247, 249

bismuth, 253

borax, 275, 276

copper, 41, 199, 203

diatomaceous earth, 269

gold, 36, 222, 230, 308, 311-312

graphite, 281

grinding pebbles, 268

mercury, 357

oil shales, 151

platinum, 239-240

silver, 36, 38, 234, 235-237, 308, 311-312

tungsten, 183

turquoise, 293

zinc, 216

New Almaden, California, mercury ores, 259

New Brunswick, gypsum, 283-284

New Caledonia, chromite, 178-179 nickel, 180-182

New Cornelia, Arizona, copper ores, 203

Newfoundland, iron ores, 52-53, 160, 166

laws relating to ownership of mineral resources, 344

New Hampshire, fluorspar, 194

garnet, 268

mica, 287

New Idria, California, mercury ores, 259

New Jersey, arsenic, 250

basalt, 82

clay, 85

iron, 171

sand and gravel, 85

zinc, 215, 220

New Mexico, copper, 199, 203

fluorspar, 194

silver, 234

uranium and radium, 265-266

zinc, 216

New South Wales, Australia, bismuth, 252-253

coal, 115, 116

lead, 209, 210, 212

platinum, 238

zinc, 214, 216

New York, arsenic, 250, 251

emery, 268, 270

garnet, 268

graphite, 281, 282

gypsum, 284

iron, 160, 162, 163, 171

limestone, 83

millstones and buhrstones, 269

petroleum, 132, 133

pyrite, 108

salt, 294, 297

sandstone, 84

talc, 299

New Zealand, bismuth, 252

phosphates, 105

platinum, 238

tungsten, 183

New Zealand, laws relating to ownership of mineral resources, 343

Nickel ores, 34-35, 180-182, 307, 308, 318, 398

Nitrates, 99-100, 101-104, 386, 392, 398

Nonesuch beds, Michigan, copper ores, 52, 206

North Africa, iron, 156, 160, 161, 164

lead, 210

phosphates, 104, 105, 106

potash, 112

zinc, 214-215

North Carolina, coal, 117

corundum, 268, 270

emeralds, 293

feldspar, 86

garnet, 268

granite, 82

mica, 287

monazite, 288, 289

rubies, 292

sand and gravel, 85

sapphires, 293

Northern Plains, coal, 118

Norway, copper, 197-198

molybdenum, 186

nickel, 180

titanium, 190

zinc, 214

См. также Скандинавия.

Nova Scotia, gypsum, 283-284

saddle-reef gold ores, 41

Oceania, mercury, 258

phosphates, 105, 106

tin, 261

Ohio, bromine, 277

clay, 85

coal, 117

grindstones and pulpstones, 269

gypsum, 284

hones, oilstones and whetstones, 269

limestone, 83

natural gas, 151

petroleum, 133

salt, 294

sand and gravel, 85

sandstone, 84

Нефть. См. Петролеум.

Oil shales, 56, 139, 150-151

Oilstones, 269

Oklahoma, asphalt, and bitumen, 152

gypsum, 284

lead, 211

natural gas, 151

petroleum, 132, 133, 135

tripoli and rottenstone, 269

zinc, 215

Ontario, Canada, arsenic, 251

cobalt, 255

corundum, 270

mica, 286

nickel, 34-35, 180-182, 308, 312, 318

platinum, 238, 239

silver, 232, 234-235, 308, 316

talc, 299, 300

Ontario, Canada, laws relating to ownership of mineral resources, 344

Onyx marble, 83

Open-hearth process of steel making, 158-159

Рудные месторождения. См. Месторождения полезных ископаемых.

Oregon, borax, 275, 276

chromite, 179

mercury, 257

Origin of mineral deposits, as a factor in economic problems, 29-31, 322-323

Outcrops of mineral deposits, 311-316

Ownership laws, effect on exploration of mineral deposits, 347-349

relation of geology to, 349-355

Oxide zones, 22, 46-50, 313-314

См. также по Медным рудам, Серебряным рудам и т. д.

Pablo Beach, Florida, titanium ores, 190-191

zirconium ores, 189

Pacific coast, possible establishment of iron and steel industry, 155, 165

Pacific coast province, coal, 117

Palegeography, relation to economic geology, 4

Paleontology, relation to economic geology, 4

Palestine campaign, use of geologic data, 409

Panama, manganese, 176

Panama Canal, slides, 416-417

Parker, E. W., and Campbell, M. R., 367, 370-371

Peace Conference, use of geologists in advisory capacity, 356, 406

Peace Treaty, coal and iron situation of western Europe under terms of, 117, 400-403

effect of terms on valuation problems, 335

Silesian lead and zinc ores, 210, 214

Pearls, 289-292

Peat, formation of, 123-124

Pegmatites, 19-20, 35, 39

Peneplains, formation of, 6

Pennsylvania, basalt, 82

clay, 85

coal, 115, 117, 126

flint linings, 269

graphite, 281

iron, 171

limestone, 83

natural gas, 151

petroleum, 133

sand and gravel, 85

sandstone, 84

serpentine, 83

silica for refractories, 195

slate, 85

Persia, petroleum 128-130, 137, 391

Peru, bismuth, 252

borax, 275

coal, 116

copper, 197-198

mercury, 258

molybdenum, 186

nitrates, 103

petroleum, 128, 137

phosphates, 106

silver, 232

tungsten, 183

vanadium, 187, 188

Petroleum, 57, 127-150, 307, 310, 386, 396, 398

Petroliferous provinces, 149, 308

Petrology, relation to economic geology, 3

Philipsburg, Montana, manganese and silver ores, 37, 175, 176-177, 237

Phosphates, 99-100, 104-107, 397

Physiography, general discussion and relations to economic geology, 6-10

См. также Топография.

Physiography, relation to bridge building, 413

relation to Hudson River tunnels, 415

relation to railway construction, 418

relation to river and harbor improvements, 414

Pisolites, 172

Пек. См. Асфальт.

Pittman Silver Act, 233

Placers, formation of, 51

gold deposits in, 227

См. также Монацит, Платина, Олово, Вольфрам и другие минералы.

use in tracing mineral outcrops, 316-317

Plasticity of clay, 92

Platinum ores, 51, 237-240, 386, 398

Плюмбаго. См. Графит.

Pogue, Joseph E., 100

Pogue, Joseph E., and Gilbert, Chester G., 119, 134, 138

Poland, lead and zinc, 210, 214

Political and commercial control of mineral resources, 65, 387-388

См. также по отдельным ресурсам.

Porosity of rocks, 69, 141

Porphyry copper ores, 197, 199, 203

Портландцемент. См. Цемент.

Portugal, arsenic, 250

copper, 197-198, 204

pyrite, 107-108

salt, 294

tungsten, 183

Potash, 86, 99-100, 111-114, 386, 398

Precious stones, 289-293, 398

Primary ore deposits, use of term, 32

Primary ores, relation to depth, 49

Propylitic alteration, 39, 236

Protore, use of term, 33, 48

"Proximate" analyses of coal, 120

Public domain, laws relating to ownership of mineral resources on, 343-344

Pulpstones, 269

Pumice, 267, 268, 270, 398

Пуццолановый цемент. См. Цемент.

Pyrite, 100, 107-109, 307, 386, 397

Pyrophyllite, 299

Quartz, as geologic thermometer, 38

geologic occurrence, 16, 38-39, 43, 45, 47, 168-169, 196

production and use, 84, 267, 269

Quartzite, 84, 91

Quebec, Canada, asbestos, 270-272

magnesite, 193

mica, 286

Quebec, laws relating to ownership of mineral resources, 344

Queensland, Australia, arsenic, 250

Ртутные руды. См. Ртутные руды.

Radium ores, 55, 263-266, 397

Railway construction, application of geology to, 417-418

Rambler, Wyoming, occurrence of platinum, 239

Ransome, F. L., 33, 208, 230

Ray, Arizona, copper ores, 33, 47, 48, 198, 203, 208

"Red Beds" copper ores, 9, 206

Registration, public, of drilling records, 305-306

Regulus, 247

Reparations Committee, 387, 393, 402

Replacement, metasomatic, 24

Reserves of mineral resources, 65-66, 359-363, 393-395

См. также по отдельным ресурсам.

"Resource cost" of coal, reduction of in interests of conservation, 334, 375

Rhode Island, coal, 117

graphite, 281

Rhodesia, asbestos, 272

chromite, 178-179

Ries, H., and Watson, T. L., 413

Rio Tinto, Spain, copper ores, 204

pyrite, 108

Road building, application of geology to, 90-91, 418

"Rock flour," defined, 95

Rock slides, 78, 415-417

Rocks, common, as mineral resources, 80-84

Rocky Mountain region, coal, 117

petroleum, 132, 135

Room-and-pillar system of coal mining, modification for conservational purposes, 368-369

Rottenstone, 267, 269

Roumania, graphite, 280

petroleum, 128, 129

Royal Ontario Nickel Commission, 181

Royalties on coal, reduction of in interests of conservation, 334, 375

Rubies, 289, 291-292

Russia, asbestos, 270-271, 272

cement, 87

chromite, 178-179

coal, 115, 127

copper, 197-198

gold, 222

iron, 155, 160-161, 163

manganese, 174-176

mercury, 256, 258

oil shales, 151

petroleum, 128-120, 137

phosphates, 104, 106

platinum, 238, 239

potash, 112

salt, 294

zinc, 214

Russia, commercial and political control of various minerals, 64

laws relating to ownership of mineral resources, 343

Russia, Asiatic, vanadium, 187

См. также Сибирь.

Saar Basin, coal of, under Peace Treaty, 401

Salisbury, R. D., and Chamberlin, T. C., 415

Salt, 294-298, 397

Salt domes of Gulf Coast, 298

Sand, 15, 84, 267

Sand and gravel, 84-85

Sandstone, 15, 17, 23, 84, 90, 267, 269

Santa Rita, New Mexico, copper ores, 203

Sapphires, 289, 291, 293

Sargasso Sea theory, of deposition of lead and zinc sulphides, 217

Saxony, bismuth, 252

tin, 262

Scandinavia, molybdenum, 386

nitrogen-fixation plants, 102

Schistose structure, 26

Schlumberger, C., 319

Schuchert, Charles, 144

Schultz, Robert S., Jr., 417

Scotland, magnesite, 191

oil shales, 150

Searles Lake California, borax deposits, 276

potash deposits, 112, 113-114

Secondary enrichment, 7-8, 25, 46-50

См. также по Медным рудам, Серебряным рудам и т. д.

Secondary ore deposits, use of term, 32

Sedigenetic deposits, use of term, 51

Sedimentary mineral deposits, unsolved problems, 9, 53, 56

Sedimentary rocks, formation of, 22-24, 96

mineral deposits associated with, 23, 51-57

principal minerals of, 15-16

proportions of principal types, 17

relative abundance of, 16

weathering of, 23

Sedimentation, relation to economic geology, 2

Segregation, magmatic, 34-35, 59

Sericitic alteration, 39

Serpentine, 83

Seward Peninsula, Alaska, tin ores, 261, 262

Shale, 15, 17, 23, 85, 90

Shasta County, California, copper ores, 204

Shipping Board, 356, 406

Siam, sapphires, 289, 293

tin, 260

tungsten, 183, 184

Siberia, emeralds, 293

gold, 222, 226

lead, 210

vanadium, 187

zinc, 214

Silesia, cadmium, 254

coal, under Peace Treaty, 401

lead and zinc ores, 54-55, 210, 211-212, 214-215, 216-218

Silica, 195-196, 267, 269

См. также Кварц, Кварцит, Песок, Песчаник и т. д.

"Silt" (fine coal), use of, 370, 371

Silver ores, 36-50, 55, 231-237, 308, 313-314, 397

Silver Reef, Utah, deposits, 55

Slate, 85, 89

Slides, earth and rock, 78, 357, 415-417

Smelting capacity of world, 61

Smith, George Otis, 310, 367, 403

Smith, George Otis and Lesher, C. E., 371, 373, 373, 375

Smyrna, Turkey, emery, 268

Soapstone, 299-300

Societies, professional, standards of admission, 421-422, 428

Soils, classification, 97

composition, 96-97, 99

origin, 94-96

use of fertilizer minerals on, 99-101

use of geology in study of, 95-98

Sound waves, possible use in exploration, 319

South Africa, asbestos, 271, 272

cement, 87

coal, 116

cobalt, 255

copper, 197-198, 205

corundum, 268

diamond dust, 268

diamonds, 289, 291-292, 316

gold, 222-226, 228

iron, 154, 164

mica, 286

tin, 260

vanadium, 187

South Africa, laws relating to ownership of mineral resources, 343, 345

South America, cement, 87-88

coal, 116

lead, 210, 211

mercury, 258

zinc, 214

См. также по отдельным странам.

South America, laws relating to ownership of mineral resources, 343-344, 345

South Carolina, coal, 117

monazite, 288, 289

phosphates, 105, 107

South Dakota, gold, 222, 228, 229

quartzite, 84

tin, 262

tungsten, 183

Southern Graphite Association, 405

Southern Pacific Railway, litigation in regard to oil lands, 348

Spain, arsenic, 250

barite, 272

cement, 87

copper, 197-198, 204

garnet, 268, 270

iron, 154, 156, 160-161, 162, 163

lead, 210, 211-212

manganese, 174

mercury, 256-257, 259

phosphates, 104, 106

platinum, 238

potash, 111-113

pyrite, 107-108

salt, 294

silver, 232

sulphur, 109-110

zinc, 214-215

Spain, commercial and political control of various minerals, 64

Spiegeleisen, 173-174

Springs, 72

Spurr, J. E., 43, 64, 403

Stassfurt, Germany, borax, 277

bromine, 278

potash, 111-112, 113, 296-297

salt, common, 296-297

Сталь. См. Железо и сталь

Камень. См. Строительный камень, Обычные горные породы.

Storage of coal, 376

Stratigraphy, relation to economic geology, 4

Structural geology, relation to economic geology, 5

use of principles of in exploration for mineral deposits, 319-320

Structures of rocks, relation to earth stresses, 5

relation to topography, 7

Subsidence of ground over mining operations, geologic study of, 357, 417

Sudbury, Ontario, cobalt, 255

nickel ores, 34-35, 180-182, 308, 312, 318

platinum, 238, 239

Сульфидное обогащение. См. Вторичное обогащение.

Sulphur, 99-100, 109-111, 397

Sulphur Bank Springs, California, deposition of mercury by hot waters, 259

Supergene ores, use of term, 32, 33, 48

Surface water supplies, 76-78

Surface waters, application of geology to use of, 414

relation to excavation and construction, 78-79

Sweden, cement, 87

iron, 154, 155, 156, 158, 160, 162, 163, 171

manganese, 176

phosphate from Thomas slag, 104

zinc, 214

См. также Скандинавия.

Switzerland, cement, 87

nitrogen fixation plants, 102

Syngenetic ore deposits, use of term, 32, 34, 51

Taconite, 167

Talc and soapstone, 299-300, 397

Tankage, use of phosphate content, 104

Tariffs, proposed, on mineral resources, 175-176, 179, 184, 192, 248, 257-258

Tariffs and duties, anti-conservational effect of, 362-363, 366, 375, 376, 393-394

Tasmania, bismuth, 252

platinum, 238

zinc, 214

Taxation of mineral resources, 1, 335-341

Tennessee, barite, 273

bauxite, 243, 245

copper, 204

flint linings, 269

marble, 83

petroleum, 132, 133

phosphates, 105, 107

zinc, 54-55, 216, 219

Terlingua district, Texas, mercury, 257, 259

Texas, asphalt and bitumen, 152

coal, 117

fuller's earth, 279

graphite, 281

gypsum, 284

mercury, 256, 257, 259

natural gas, 151

petroleum, 132, 133, 135, 148

salt, 298

sulphur, 110

Термический метаморфизм. См. Контактовый метаморфизм.

Thermal waters, 72

Thibet, borax, 275, 276

Thomas process of steel making, 158, 161

use of slag for phosphate content, 104, 106

Tin ores, 36-50, 51, 260-263, 307, 322, 386, 392, 398

Tintic, Utah, silver ores, 39, 42, 235, 251, 253

Titaniferous magnetites, 34, 171, 191

Titanium ores, 190-191, 398

Tonopah, Nevada, gold silver ores, 38, 234, 236-237, 308

Topographic cycle, description of, 6

Topography, relation to mineral deposits, 7-9, 314-315

relation to rock structures, 7

Tourmaline, 290, 293

Training in economic geology, 420-428

Transvaal, Africa, asbestos, 272

diamonds, 291

gold, 222, 223-225, 228

Trap-rock, 82

Travertine, 83

Treadwell Mine, Alaska, gold ores, 229

Trenches, military, application of geology to, 408, 410-411

Trinidad, asphalt, 152, 153

petroleum, 128

Tripoli, 267, 269, 398

Tungsten ores, 51, 182-185, 386, 398

Tunis, phosphates, 104-106

potash, 112

См. также Северная Африка.

Tunnels, application of geology to construction, 414-415

Turkey, borax, 275

chromite, 178-179

emery, 268, 270

Turquoise, 290, 293

Tuscany, Italy, borax deposits, 275

Umpleby, Joseph B., 383

Подземные воды. См. Грунтовые воды.

Соединенное Королевство. См. Великобритания.

United States, abrasives, natural, 267-270, 397, 398

aluminum, 242-245, 397

antimony, 247-248, 249, 398

arsenic, 250-251, 397

asbestos, 270-272, 398

asphalt and bitumen, 152, 397

barite, 273-274, 397

bauxite, 242-245, 397

bismuth, 252-253, 397

borax, 275, 276, 397

bromine, 277, 278, 397

cadmium, 253-254, 397

cement, 87-88, 397

chalk, 83, 398

chromite, 179, 398

coal, 115-118, 126, 127, 366-367, 397

common rocks, 82-88, 397

copper, 197-208, 396

corundum, 267-268, 270, 398

diatomaceous earth, 269, 398

emery, 267-268, 270, 397

feldspar, 86, 397

ferro-alloy minerals, general, 154-158

fertilizers, general, 100-101

fluorspar, 194, 397

fuller's earth, 278-279, 397

garnet, 268, 260, 398

gold, 222-230, 397

graphite, 279-283, 398

grinding pebbles, 268, 398

gypsum, 283-284, 397

iron, 158-163, 166-171, 397

lead, 209-213, 397

lime, 82-83, 397

magnesite, 191-193, 397

manganese, 174-177, 398

mercury, 256-259, 398

mica, 286-287, 398

mineral paints, 397

molybdenum ores, 186-187, 397

monazite, 288, 289, 398

natural abrasives, 267-270, 397, 398

natural gas, 151

nickel, 181, 398

nitrates, 102, 398

oil shales, 150-151

petroleum, 128-150, 396, 398

phosphates, 104-107, 397

platinum, 238-240, 398

potash, 112-114, 398

precious stones, 290, 292-293, 398

pumice, 268, 398

pyrite, 107-109, 397

salt, 294-298, 397

silica, 195-196

silver, 231-237, 397

stone, 82-88, 397

sulphur, 109-111, 397

talc, 299, 300, 397

tin, 261, 262, 398

titanium, 190-191, 398

tripoli, 269, 398

tungsten, 183-185, 398

uranium and radium, 264-266, 397

vanadium, 18, 188, 398

zinc, 214-220, 398

zirconium, 189, 398

United States, control of various minerals in other countries, 64, 102, 129, 152, 163-164, 165, 175, 180-181, 184, 187, 189, 191, 198, 222, 232, 238, 243, 261

laws relating to ownership of mineral resources, 343-345

quantitative feature of mineral production, 60-66

relative position in regard to supplies of minerals, 396-400

tendencies toward nationalization of mineral resources, 345-346

United States Bituminous Coal Commission, 376

United States Bureau of Mines, activities in the war, 406

literature or international mineral relations, 403

United States Geological Survey, activities in the war, 406, 407

classification of mineral lands, 310-311

employment by, 428

literature on international mineral relations, 403

United States Shipping Board, 356, 406

Uranium ores, 55, 263-264, 397

Utah, arsenic, 250, 251

asphalt and bitumen, 152

bismuth, 253

copper, 37, 42, 47, 55, 199, 203, 204, 207, 208, 314

gold, 222, 314

lead, 42, 211, 212

manganese, 55

oil shales, 151

phosphates, 105

potash, 112, 114

silver, 42, 55, 234, 235

uranium and radium, 55, 264, 265

vanadium, 55, 187-188

Utah, ore deposits, relation to intrusive stocks, 44

Vadose zone, 70

Valuation of Lorraine iron ores at Peace Conference, 364

Valuation of mineral resources, 81, 328-341, 396

Value, capital, of mineral resources, 64, 328

Value of United States mineral production and imports, 62

Value of world mineral production, 62-63

Vanadium ores, 55, 187-188, 398

Van Hise, C. R., 367, 374

Van Hise, C. R., and Leith, C. K., 56, 324

Vein, application of legal term to diverse mineral deposits, 350

Venezuela, asphalt, 152, 153

magnesite, 191-193

petroleum, 128

phosphates, 105

Район Верде, Аризона. См. Район Джером.

Vermilion district, Minnesota, iron ore outcrops, 312

Vermont, granite, 82

marble, 83

serpentine, 83

slate, 85

talc, 299

Virginia, arsenic, 250, 251

emery, 268

manganese, 175

millstones and buhrstones, 269

pyrite, 108

talc and soapstone, 299, 300

titanium, 190

zinc, 54-55, 219

Вирджиния-Сити, Невада. См. Комсток-Лод

Volcanic ash, use as abrasive, 270

Wabana, Newfoundland, iron ores, 52-53, 160, 166

Wales, coal, 126

War, anti-conservational effects of, 365-366

application of geology to, 405-412

effect on ad valorem valuations, 335

War Industries Board, 356, 406

War Minerals Committee, 406

War Trade Board, 356, 406

"Wash," use in tracing mineral outcrops, 316-317

Washington, arsenic, 250

chromite, 179

magnesite, 191-193

Water, applications of economic geology to, 68

as a mineral resource, 61, 62, 67-79

general geologic relations, 67-68

hygroscopic, defined, 68

of constitution, defined, 68

quantity absorbed by soils and rocks, 69

relative abundance of, 18

source of, 67

use of, litigation arising from, 357-358

См. также Грунтовые воды, Поверхностные воды, Горячие воды, Метеорные воды, Магматические воды.

Water power, possibilities of substituting for coal, 378-379

Water supplies, 72-78

Water supply maps for military use, 411-412

Water table, defined, 70

См. также Уровень грунтовых вод.

Waters, thermal, 72

Watson, T. L., and Ries, H., 413

Weathering, of igneous rocks and veins, 20-22

of igneous rocks, formation of mineral deposits by, 50

of mineral deposits, 46-50

of sedimentary rocks, 23-24

production of clay by, 91

production of soils by, 94-96

zone of, 70

Welfare work, in interests of conservation, 372-373

Wells, 72-73

West Africa, gold, 222

manganese, 176

West Indies, cement, 87

phosphates, 105, 106

salt, 294

West Virginia, bromine, 277

coal, 117

grindstones and pulpstones, 269

natural gas, 151

petroleum, 132, 133

Whetstones, 269

White, David, 128, 129, 140, 143, 146

White Signal district, New Mexico, uranium and radium ores, 265-266

Wisconsin, artesian wells, 73

diamonds in glacial drift, 292, 317

granite, 82

железо. См. Железные руды озера Верхнее, район Гогибик и т. д.

quartzite, 82, 84, 195

zinc, 216

Wisconsin, equated income method of taxation, 335-336

taxation of iron ores, 335

Witwatersrand, South Africa, gold ores, 228

Вольфрамовые руды. См. Вольфрамовые руды.

Woodward, H. B., 69

Wyoming, chromite, 179

oil shales, 151

petroleum, 133

phosphates, 105

platinum, 239

potash, 112

uranium and radium ores, 265

Yellow Pine district, Nevada, platinum ores, 239-240

Yellowstone Park, springs and geysers of, 72

Zinc and lead ores, Wisconsin, equated income method of taxation, 335-336

Zinc ores, 36-50, 54-55, 213-220, 308, 313-314, 398

Zinc Syndicate, German, 215

Zirconium ores, 189-190, 398

Примечание переводчика

Some inconsistent spelling in the text has been retained.

Page      x  DEVELOPMNET changed to DEVELOPMENT
Page    87  Unites changed to United
Page    89  heterogenous changed to heterogeneous
Page  179  Guatemela changed to Guatemala
Paqe  329  familar changed to familiar
Page  433  Afrcia changed to Africa
Page  434  Winconsin changed to Wisconsin
Page  444  westtern changed to western
Page  450  ownnership changed to ownership

back

back

back

back

back

back

back

back

back

back

back

back

back