|
Иностранцев Александр Александрович (1843—1919), —
первый профессор геологии Санкт-Петербургского университета,
автор первого русского курса геологии в 2-х томах,
член-корреспондент Российской академии наук, почётный член многих научных обществ,
оздатель всемирно известной коллекции минералов С.-Петербургского университета.
В 1912 году вышел его труд о геологическом строении острова Котлин.
Эта книга мало известна. Публикуется для изучения истории русской геологии и истории Кронштадта.
В электронном виде книга выходит впервые.
Остров, находящийся в Финском заливе впереди невской дельты и отстоящий от Петербурга в расстоянии 40 вёрст, носил у финнов название Рету-саари1). Этот остров отделяет от Финского залива его восточную часть, которую Пётр Великий назвал «Маркизовой лужей». Этот Великий Монарх приказал на острове, признав за ним название Котлина, соорудить обширный земляной вал, которому дал наименование Кронштадта (венец города); внутреннее пространство этого вала и послужило первоначальным местом постройки города того же имени.
Этот узкий остров вытянут с ЗСЗ на ВЮВ и против западной его оконечности, уже в Финском заливе, устроен Толбухинский маяк. Длину острова, по новейшим картам, можно определить в 11,46 клм., наибольшую ширину – всего в 2 клм. Остров этот незначительно поднимается над уровнем моря, и относительное повышение его над этим последним было обусловлено главным образом искусственно. Ещё со времён Петра Великого это повышение велось на счёт того балласта, который оставляли здесь пристающие суда, а позднее такой материал для повышения острова дали и разрушаемые с течением времени различные сооружения.
Несмотря на многочисленные искусственные сооружения на этом острове, мы долгое время решительно ничего не знали о геологическом его строении. О знаменитом канале Петра Великого, который строился в период от 1718 до 1751 года и который имеет 576 метров длины, 34 метра ширины и 9,6 метра глубины и содержит в своём конце сухие и мокрые доки, в статье Н. Дурова1) мы находим очень подробное описание строительных работ, но ни слова о том грунте, в котором происходила такая значительная выемка.
Несколько счастливее мы относительно более позднего времени. При работах новых доков Кронштадта, законченных и освящённых в 1865 г., были, по-видимому, сделаны и некоторые наблюдения над наслоением горных пород этого острова. Об этих работах было опубликовано в № 116 Кронштадтского Вестника, а научное изложение того же мы находим в статье Н. Б.2) – «О геологическом наслоении острова Котлина». Из упомянутых статей можно видеть, «основываясь при этом на разсказах небольшого кружка офицеров, собравшихся при закладке фундамента, на дне выемки водоотливного колодца», что выемка была произведена на дне моря глубиною от 0,9-1,2 метра и достигала до 16,45 метров общей глубины, при этом длина дока, направляющегося с С. На Ю, была 288 метров, при ширине 384 метра.
Из вышеуказанных рассказов офицеров Н. Б. даёт следующую картину наслоения, пройденного работами: самый поверхностный слой, 0,15-0,6 м. мощности, он называет илом и относит его к осадку последних 150 лет. За ним идёт песчаный слой, от 3,6 до 4,5 м. глубины, причём вверху песок мелкий и светлый, ниже - крупный и более красный. Заканчивается этот слой, толщиною 0,15-0,23 м. прослоем голышей и гравия. В этих песках будто бы наблюдалось нарушенное напластование, обусловленное напором льда. Заканчиваются песчаные отложения растительным слоем, с кореньями, корою. сучьями и шишками - толщиною от 0,3-0,6 м. Ниже растительного слоя шла серая глина, смешанная с песком, гравием и голышами. Но далее, как будет видно из нашего осмотра новых работ на Котлине, идёт значительная путаница, потому что автор утверждает, что булыжный камень встречается во всей толще глин, хотя при этом и оговаривается, что большинство валунов лежит над твёрдой синей глиной, которая была встречена на глубине 11,7 метров, а зондировка показала, что она продолжается и до глубины 20 м. под уровень моря.
Далее автор говорит и о нахождении при работах в слоях над твёрдой глиной (вероятно синей) иматровских камней на глубине 9 м, приём эти камни представляют шары, достигающие в диаметре до 0,126 м. Заканчивая свою статью, Н. Б. признаёт за верхним слоем ила, песчаными слоями и растительным слоем аллювиальный возраст или осадки дельты р. Невы. Песчаные и старые глины с гравием, валунами и иматровскими камнями принадлежат дилювию. «С глубины 38,5 Ф. (11,7 м.) начинается синяя глина, но принадлежит ли она наносу или уже есть глина силурийская, о том, за неимением данных, ничего положительного, хотя и должно скорее склониться к последнему мнению».
Интересно, что в статье Кронштадтского Вестника высказано сожаление, что при работах этих доков не было специалиста геолога, Н. Б. совершенно справедливо замечает, что виноваты в этом производители работ, которые не известили петербургских геологов о готовящихся и производящихся работах.
10 Марта 1908 г. была начата работа по сооружению в Кронштадте грандиозного сухого дока Цесаревича Алексея Николаевича1). Место для этого дока представляло мелководный залив, прилегающий к восточной гавани Кронштадтского порта, находящийся на восточной стороне острова Котлина, а следовательно принадлежащий Маркизовой луже. По размерам проэктированный док не уступает размерам больших иностранных доков, но по своей ширине значительно превосходит их. Прежде всего, пришлось озаботиться об ограждении производимых работ от воды окружающего моря. Для вышеуказанной цели пришлось устроить перемычку, которая состояла из двух шпунтованных рядов свай, с заполнением промежутка между ними песком. Отгороженный от моря участок представлял собою 66,287 кв. метров (около 12,5 десятин). Кроме упомянутой перемычки, пришлось озаботиться об ограждении будущего котлована со стороны Лесной гавани, устройством ещё глубоководной перемычки, сваи которой были не менее 15 м. и опущены в дно Маркизовой лужи до 6,7-7,6 м. глубиною. Только по устройстве этих сооружений можно было приступить к земляным работам, и вынимаемый грунт был, прежде всего, употреблён на обсыпку первой перемычки для защиты от высоких вод Финского залива, а равно и для образования новой территории, необходимой для будущей эксплуатации сухого дока. Выемка грунта велась уступами, причём объём земляных работ составил 446759 кб. Метров. Углубление в самом доке под уровнем моря было от 17,37 до 15,68 метра, а в средней части водоотливного колодца дошла и до 18,89 метров. Главная ось дока направлялась с ВСВ на ЗЮЗ под 75°42'.
Может быть, что и эта грандиозная выемка, опущенная на такую значительную глубину под уровень моря, пропала бы для научения геолога, и пришлось бы из отдельных рассказов строителей собирать сведения о пройденных грунтах. К счастью этого не случилось, благодаря просвещённому содействию строителей дока. 6 Июня 1911 г. я получил от производителя работ главного инженера В. П. Шаверновского письмо, в котором предлагалось мне осмотреть вышеуказанный котлован. Мне пришлось несколько раз посетить работы и собрать как образцы пород, пройденных работами, так и пополнить свои сведения расспросами на месте о некоторых данных.
Рис. 1
Я застал котлован в значительной мере обнажённым и приготовленным к обложению его каменною кладкою, которою к моему первому посещению уже и была обложена шлюзовая часть. Но для осмотра оставалась вся остальная часть котлована, которая дала мне возможность составить представление о непрерывном геологическом разрезе на протяжении около 559 метров. Приложенная фотография (см. XIV табл. Фиг. 1), снятая мною с котлована по направлению главной оси дока, относится к первому моему посещению и свидетельствует о том положении, в котором я его застал.
Приложенный схематический разрез (см. фиг. 1) сделан мною поперек строящегося дока, с соблюдением правильного соотношения масштаба как глубин, так и толщины слоёв. В среднем, колеблющуюся глубину моря, можно было принять в 1,49 м. Самым верхним слоем является довольно крупный песок, в нижних слоях которого наблюдается довольно сильная охряная окраска: мощность этого слоя определяют 1,49 м. В самых верхних его слоях работами в одном месте была найдена бронзовая медаль за войну 1812 г. Подошвою этих песков по южной стороне выемки служит слой намывного торфа. В нём растительные остатки чередуются с прослоями мелкозернистого белого песку, что, конечно, вполне ясно свидетельствует о его намывном характере. В этом торфе были находимы, кроме скопления мелких полусгнивших растительных остатков, даже шишки хвойных и отдельные полусгнившие ветки. Мощность этого торфяного слоя по южному борту котлована определяют всего в 0,21 м., тогда как в северном борту его нет и следов, а потому надо признать за ним некогда бывшее местное скопление растительных остатков. Песчаные слои, равно как и торф, настолько сильно пропитаны водою, также охряного цвета, что для пробы с нею необходимо было устроить самостоятельный водоотлив.
Подстилается слой намывного торфа, а там где его нет и прямо пески, довольно мощным слоем до 5,76 м., песчаной глины. В сыром виде она обнаруживает тёмно-синее окрашивание, в сухом – это светлая сизо-серая глина, весьма напоминающая так называемую сизонку кирпичных заводов окрестностей Петербурга. Глина эта тонкослоиста и высыхании обыкновенно распадается на параллельный друг другу ряд плиток, на поверхности которых наблюдается скопление белого песку. По сообщению строителей работ, пробы изготовления из этой глины кирпича дали довольно удовлетворительные результаты.
Под вышеописанной глиной лежит весьма типичная песчано-глинистая поддонная морена некогда бывшего здесь ледникового покрова. Верхняя её поверхность ровная, как бы пронивелированная, тогда как нижняя поверхность местами внедряется в подстилающую её породу и образует в ней карманы. Поэтому и мощность её колеблется в пределах от 1,49 до 2,98 метров (см. XIV табл., фиг. 2). Здесь мы находим на лицо весь несортированный материал поддонной морены, начиная от тонкой ледниковой пыли до крупных валунов со всеми постепенными переходами. Наибольших размеров здесь были находимы валуны до 9,7 куб. метра. В свежих выемках она является довольно сильно пропитанною водою, что и обусловливает до известной степени весьма тёмную её окраску, что видно и на приложенной фотографии. В сухом виде её материал представляет светлый серо-сизый цвет. По-видимому, и оползень, происшедший в юго-восточной части выемки во время работ, обязан был этому сравнительно лёгкому проникновению воды в материал поддонной морены.
Среди горных пород, образующих валуны, здесь наблюдается довольно значительное разнообразие; наиболее многочисленны валуны равнакиви, затем идёт крупнозернистый гранит с биотитом, мелкозернистый гранит, серый гнейс с гранатом, красный гнейс, слюдяные и глинистые сланцы и - более редкий – диабаз. Более крупные валуны здесь же на месте и обрабатывались и отчасти пошли на каменную облицовку дока.
При производстве работ были находимы и иматровские камни, обыкновенно овальной формы и иногда достигающие до 11,5 см. Интересно то, что одна сторона этих камней является совершенно плоскою, другая – выпуклою. Тех шарообразных образований, о которых говорил Н. Б., найдено не было. Мне лично ни разу не удалось найти здесь иматровских камней. По показаниям участников при работах одни утверждали, что они встречались в сизых песчаных глинах, другие – что их находили в поддонной морене и по преимуществу в её основании. Включение в этих иматровских камнях угловатых обломков гранита, иногда достигающих до 0,9 см, а при растворении получение довольно значительного количества гравия, песку и глины, по моему мнению, говорит о более вероятном нахождении этих камней в поддонной морене. Эта мысль находит себе подтверждение и в вышеприведённом указании Н. Б., что при работах новых доков в Кронштадте, освящённых в 1865 г., иматровские камни были находимы над поверхностью синей глины.
А. Н. Чураков сделал количественное определение некоторых составных частей наших иматровских камней. Нерастворимого материала найдено 49%; растворимая часть состоит главным образом из углекислой извести с небольшою примесью углесолей магнезии, закиси железа и закиси марганца (MgO=0,61%, FeO=2,13% и MnO=0,43%). По сравнению химического состава наших иматровских камней с анализом П. Н. Венюкова1) таковых же камней с водопада Иматра, можно усмотреть, что и в составе последних отношение нерастворимого материала к растворимому почти то же самое, что и в нашем анализе, и что растворимую часть главным образом составляет углекислая известь.
Ниже валунного слоя до дна выработки в доке, при наибольшей глубине в 17,37 метров, а в водоотливном колодце до глубины 18,89 метров, идёт довольно своеобразная светлая зеленовато-серая глина. Эта глина в свежих разрезах представляет ясную слоистость, обусловленную окраскою цементировкою, а не сортировкою, как в вышележащей сизой глине и при высыхании не распадается на плитки. При работе она является весьма твёрдою и доступна только лому. В выработке она являлась крайне сухою, так что во время моих посещений как дна дока, так и дна водоотливного колодца, не требовалось никаких особых мер предосторожности. При испытании на временную нагрузку эта глина допускает давление около 25-30 киллограммов на кВ. сантиметр, так что вполне обеспечивает прочность возводимого сооружения. Смоченная водою, эта глина обнаруживает сильную пластичность, совершенно не уступающую пластичности той кембрийской глины, которая является излюбленным материалом петербургских скульпторов. Приданная лепкою этой глине известная форма сохраняется и при полном её высыхании. Работами в эту глину, в зависимости от неровной нижней поверхности валунного слоя, углубились от 6,94-8,43 метров, а если принять во внимание глубину буровой скважины, заложенной на дне котлована, то общую мощность этой глины доступной нашему исследованию, надо принять 23,66-25,2 метров.
При отмучивании этой глины водою получился остаток, окрашенный уже более интенсивно в зелёный цвет. При исследовании его под микроскопом можно было обнаружить немногочисленные мелкие зёрна кварца, листочки мусковита и более крупные аморфные неправильной формы скопления зеленовато-серого цвета, местами представляющие охряную окраску. Мне кажется, что в этих зёрнах надо видеть остатки глауконита, что отчасти подтверждается и следами его окисления. Очень немногие его скопления по своей форме напоминают подобные же скопления в силурийском глауконитовом песке, которым Эренберг 1) признал за остатки корненожек. Такое же отмучивание и следование под микроскопом кембрийской глины из с. Капорье, Петербургской губ., было произведено К. Д. Глинкою 2). Он также нашёл, что зерна глауконита имеют самые разнообразные очертания, нередко остроугольной формы. В редких случаях форма их почковидная, с перетяжками, напоминающая ядра корненожек. Этот глауконит имеет здесь зелёный цвет с ясным голубоватым оттенком. Рядом с зернами глауконита вышеупомянутым исследователем были находимы: серный колчедан, бурый железняк, зёрна кварца и листочки белой калиевой слюды.
Особенный интерес представляли мне, в отвесных стенах выемки, в этой глине на известных горизонтах скопления то в виде довольно направленных пятен, то чечевицеобразных, быстро выклинивающихся прослоев, то прослоев многочисленных и значительных. Эти новообразования являются значительно твёрже глины и, очевидно, представляют довольно сильную цементировку сравнительно с этою последнею. При разбивании их усматриваются прослои до 2,3 см. толщиною, иногда же они являются очень тонкими – демонстрирующими тонкую слоеватость. В других местах удавалось добывать из глины отдельные местные выделения никакой правильности не имеющие. Цвет таких конкреционных выделений довольно резко отличается от цвета окружающей глины; они окрашены то в более тёмный гороховый цвет, и представляют довольно значительный удельный вес. Растворение их в соляной кислоте требует довольно продолжительного нагревания, причём наблюдается сильное выделение углекислоты и довольно скоро раствор получает желтоватую окраску от образовавшейся соли окиси железа. Такая реакция невольно наводит на мысль, что эти выделения принадлежат сферосидериту.
А. И. Чураков подверг подробному химическому анализу однородную тёмно-горохового цвета разность, высушенную при 110° Ц. При этом все составные части были определены непосредственно, а некоторые в виде средних из двух определений:
| Закиси железа |
49,38% |
| Окиси железа |
1,26% |
| Магнезии |
0,96% |
| Кали и натра |
0,33% |
| Углекислоты |
33,3% |
| Нерастворимого |
7,84% |
| Воды |
2,34% |
| Всего |
99,16% |
|
Распределяя составные части этого химического анализа, соответственно найденному содержанию углекислоты, мы можем получить следующую картину:
| Шпатового железняка |
82,25% |
| Доломита |
4,29% |
| Глины, глакуонита, кварца и мусконита |
13,46% |
|
Такой состав этих выделений в глине Кронштадтского дока указывает, что здесь мы имеем дело с сферосидеритом, состоящим из шпатового железняка, доломита, глины и других посторонних веществ.
Кроме этих выделений сферосидерита, как в самой глине, так и в первом минерале, наблюдаются ещё мелкие выделения серного колчедана и многочисленные скопления свинцового блеска. Этот последний минерал является в виде примазки, то приуроченной к трещинке, пересекающей сферосидеритовое скопление перпендикулярно слоеватости породы, то и параллельно последней, но в таком случае прослой быстро выклинивается, напоминая как бы черту, искусственно сделанную каким-нибудь металлом. Параллельные слоеватости выделения обыкновенно не бывают длиннее 1,2 см.; причём за одной такой чертою иногда в некотором расстоянии повторяется в том же направлении и новая.
Однородный кусок сферосидерита был отшлифован перпендикулярно слоеватости породы. На отшлифованной поверхности можно было усмотреть, кроме тонкой слоеватости, ещё и отдельные неправильные участки, состоящие главным образом из зёрен кварца, белой слюды и зёрен глауконита. Эти участки, в особенности при смачивании их водою, представляли более нитевидную, чем сама глина, зелёную окраску. Рассматривая в лупу отшлифованную поверхность самого сферосидерита, можно было отметить, что и он сам состоит не из совершенно однородной массы: одни из его слоёв совершенно однородны и окрашены в тёмный гороховый цвет, другие – как бы пористые и светло-горохового цвета. Эта пористость только кажущаяся и является результатом как шлифовки породы, так и смыванием с неё водою шлифовального материала; при этих операциях были уничтожены те мелкие частицы глины, которым наполняли эти поры. Местами глина сохранилась и показывает нам, что отложение сферосидерита шло между отдельными мелкими частицами глины. Местами видны как бы втёки такой кажущейся пористой массы в массу совершенно однородную; такие втёки своим строением напоминают как бы строение трубчатых сталактитов. Взаимное отношение сплошной массы к кажущейся пористой невольно заставляет предполагать, что сначала образовалась последняя, а уже затем и мелкие частицы глины приняли участие в образовании сферосидерита. Вышеуказанное строение местами даже нарушает тонкую слоеватость, т. е. представляется, как верхний и нижний слой сливается в одно целое при помощи совершенно однородного материала. Кроме того, по-видимому, надо допустить, что при отложении сферосидеритовых новообразований в породе были произведены и объемные измерения. К такому выводу надо было прийти наблюдая, как тонкие прослои местами обнаруживают довольно сложные изгибы, а иногда и разорванность.
Микроскопический препарат, приготовленный перпендикулярно слоеватости, из однородного сферосидерита (см. фиг. 2) обнаруживает и под микроскопом, в проходящем свете, тонкую слоеватость. Чёрный, быстро выклинивающийся прослой (а) принадлежит свинцовому блеску, рядом с которым отложился доломит. Во всяком случае, здесь можно видеть, что в находящуюся, вероятно в силу объёмных изменений, трещинку отложились первоначально доломит, а позднее свинцовый блеск. В отражённом свете с этой непрозрачной массы свинцового блеска, легко вызвать довольно сильный металлический блеск, свойственный этому минералу.
Светлый зеленовато-серый цвет глины строящегося дока и параллельно с этим интенсивное окрашивание, в сухом виде, в зелёный, во влажном – в синий, кембрийской глины окрестностей Петербурга, заставили меня, а может быть и других геологов, видевших эту выемку, первоначально взглянуть на неё как на перемытый материал кембрийской глины и видеть в ней осадок того доледникового моря, который представлял широкий пролив, направляющийся на восток. Эта мысль как бы находила подтверждение в результатах изучения буровых скважин Петербурга, где также указывались под поддонною мореною слоистые глины, чередующиеся с песком. В окрестностях Петербурга, в особенности по речкам, стекающим с Царскосельских высот, во многих местах можно видеть небольшие выходы ярко окрашенной кембрийской глины или прямо из-под оболового песчаника. Как глубоких, так и обширных выемок в этой последней глине нам не было известно. Небольшие образцы, доставляемые буровыми скважинами, определялись по характеру своего цвета, различными наблюдателями крайне различно. Цвет глины, в особенности, такой как наша кембрийская, в значительной степени изменяется в зависимости от степени пропитывания её водою: то она ярко-синяя или голубая, то ярко-зелёная. Эта её окраска находится в прямой зависимости от цвета и количества глауконита, включённого в эту глину, а предположение о возможности колебания этого количества весьма правдоподобно. Описывая горные породы из буровой скважины Экспедиции заготовления государственных бумаг г. Гельмерсен 1) определяет цвет глины с глубины 28,6 м. как зеленоватый и у него же есть указание, что в глине встречается «глинистый сферосидерит», а равно и свинцовый блеск, цинковая обманка и серный колчедан. П. А. Пузыревский 2) произвёл химический анализ этого сферосидеритаи нашёл в нём 84% шпатового железняка, что вполне сближает сферосидерит строящегося дока Кронштадта с таковым же Петербурга. Романовский 3) приводя разрез из той же буровой скважины Экспедиции, характеризует глины по цвету окраски крайне различно. У него есть глины, окрашенные в голубовато-серый, голубой, сероватый и красноватый, красновато-серый, зеленовато-серый и даже в тёмно-серый цвет. Он же указывает, что с глубины 118 метров в глине встречаются тонкие прослои песчаника и мергеля со сферосидеритом. Никаких доказательств, что здесь есть песчаник и мергель не приводится и надо думать, что уплотнения некоторых прослоев глины выделениями шпатового железняка, могли ввести в заблуждение, тем более, что автор имел дело с небольшими порциями значительно измельчённого материала, добытого буром скважины. Гельмерсен 4), опивая породы артезианского колодца г. Ревеля, говорит, что под синею глиною там залегает зеленовато-серая глина с твёрдыми прослоями; эта последняя глина вполне по цвету совпадает с глиною дока, а нахождение здесь неопределённых г. Гельмерсеном прослоев, заставляет нас думать, что и под г. Ревелем в кембрийской глине надо ожидать встречи такого же как у нас скопления шпатового железняка. А. Кунффер 5), при химических анализах пород Прибалтийского края, также цвет некоторых кембрийских глин называет то серовато-голубым, то голубовато-серым. У меня самого 1), при определении горных пород из буровой скважины в банях Воронина на р. Мойке, в Петербурге, можно найти определение цвета глины, с глубины 81 м., как синевато-серый.
Наиболее интенсивная окраска кембрийской глины, по моим наблюдениям, принадлежит главным образом её верхним горизонтам, которые или ещё и посейчас прикрыты значительными толщинами оболового песчаника, горючего сланца и нижнее-силурийскими отложениями, или относительно недавно, только благодаря размыванию, освободились от этого покрытия. Довольно многочисленные образцы горных пород из буровых скважин Петрбурга показали мне, что во всём мощном скоплении кембрийской глины окраска наблюдалась довольно неоднородная: были слои, окрашенные более слабо, т. е. в зеленовато-серый и даже в серый цвет.
Давно известно, что весь комплекс наших силурийских и кембрийских слоёв имеет падение на юге. Известно также, что, начиная с Царскосельского обрыва, все эти породы к северу подверглись сильному размыванию, а потому по мере перехода от упомянутого обрыва на севере мы должны встречать всё более и более древние слои. На приложенном схематическом разрезе (см. фиг. 3), проведённом от Ораниенбаумского побережья через о. Котлин к побережью Сестрорецка, можно усмотреть подтверждение вышесказанного. Весьма возможно, что светлые зеленовато-серые глины Кронштадтского дока есть более древние горизонты сравнительно с более ярко окрашенными кембрийскими глинами южного берега Финского залива. Исходя из этого положения, можно прийти к заключению, что где-нибудь ещё севернее найдутся и ещё более древние горизонты, о которых мы имеем очень смутные представления по редким образцам из буровых скважин Петербурга. Имея в виду, что в кембрийской глине, с глубины 118 метров под Петербургом, начинают встречаться всё более и более богатые прослоями песчаника и песков водосодержащие слои; возможно, что эти последние где-нибудь севернее нашего города обнажатся на дневной поверхности из под ледникового наноса, и их тогда легко отнести к каким-нибудь другим геологическим образованиям, ничего общего с кембрийскими не имеющим. Наконец, теперь нам достоверно известно 1) что в Петербурге на глубине около 195 метров, под кембрийскими осадками, архейские породы, а именно гнейс.
В выемке Кронштадтского дока мы имели доступ к изучению глины до глубины всего 23,76 метра; причём эта глубина, конечно, не исчерпывает далеко общей её мощности. В Петербурге непрерывную толщину кембрийской глины можно определить в 91 метр; под этою глиною и встречается первый настоящий водоносный горизонт, дававший воду фонтаном. Доступная нам глубина выемки дока составляет, очевидно, только некоторую часть общей массы кембрийской глины Петербурга. Но и в г. Кронштадте, в лаборатории Морского ведомства, также есть артезианский колодец, доставляющий воду фонтаном, следовательно, при тех же условиях, что и в Петербурге. Добыть сведения о горных породах этой местности мне не удалось, но, благодаря любезности Н. М. Путинцева и Н. А. Смирнова, мне удалось узнать, что глубину скважины г. Кронштадта определяют в 157 метров, а следовательно надо допустить продолжение общей толщины глины дока до упомянутой глубины. Если при сравнении общей толщи глины г. Петербурга и Кронштадта и наблюдается несколько меньшая величина в последней местности, то это легко объясняется тем, что остров Котлин лежит севернее Петербурга и что поверхность глины здесь была более размыта. Кроме того, есть два артезианских колодца и на Сестрорецком побережьи: один в курорте, другой в двух верстах от него по направлению к Петербургу, в местности, известной под именем «Санатория Парк». Относительно последней местности, владелец её, А. Э. Барии, любезно сообщил мне, что первый водоносный горизонт, дающий значительное количество воды, был встречен на глубине 115 метров и на нём остановились бурением. Присутствующие при работе этой скважины и видевшие глину Кронштадтского дока, признали полное сходство этих глин, причём в скважине «Санаторий Парк» все работы до водоносного горизонта велись в этой глине. В ближайшем соседстве с Кронштадтом, в расстоянии каких-нибудь семи километров, мне ещё в 1878 г., на значительном протяжении южного берега Финского залива, от Ораниенбаума до Стрельны, пришлось наблюдать, у самого уровня моря, выходы синей кембрийской глины с разбросанными на её поверхности валунами – остатками размытой поддонной морены. В Троицких же высотах, у Петергофа, видеть и непосредственное залегание на синей глине поддонной морены и прикрытие её в свою очередь глиной красного цвета (краснухой петербургских кирпичных заводов).
Было бы крайне интересно, помимо субъективного определения цвета этих глин на глаз, найти какой-либо, хотя и приблизительный способ определения содержания в кембрийских глинах количества глауконита.
Химических анализов глауконита и довольно близкого к нему селадонита известно довольно много. К сожалению, состав этих минералов значительно колеблется и до сих пор этот состав нельзя выразить определённою химической формулою. В работах А. Купффера 1) мы находим ряд химических анализов глауконитов из Прибалтийского края, отобранных из силурийских глауконитовых известняков и песчаников. Принимая наиболее близкие между собою шесть его анализов, я вычислил следующий средний состав для Прибалтийского глауконита:
| Кремнезёма |
51,31% |
| Глинозёма |
10,27% |
| Окиси железа |
15,16% |
| Закиси железа |
4,04% |
| Магнезии |
4,00% |
| Извести |
0,30% |
| Кали |
7,88% |
| Натра |
0,19% |
| Воды |
6,59% |
| Всего |
99,74% |
|
Если допустить, что вся окись железа в кембрийских глинах принадлежит глаукониту, то перечисляя закись железа в и прибавляя её к имеющейся окиси, мы можем, конечно приблизительно, вычислить, какое количество глауконита находится в кембрийских глинах.
Г. Струве 2) произвёл ряд химических анализов кембрийской глины как с р. Волхова, так и с различных глубин буровой скважины Экспедиции заготовления государственных бумаг в Петербурге. Применяя вышеуказанный расчёт на содержание глауконита в этих глинах получаем следующую картину:
| |
|
Буровые скважины Петербурга |
| |
р. Волхов |
24,8 м. |
30 м. |
92,5 м. |
112,7 м. |
Глауконита |
39,1% |
31,8% |
26,5% |
17,3% |
17,1% |
Шпатового железняка |
— |
— |
— |
— |
14,5% |
Глины |
60,9% |
66,2% |
73,5% |
82,7% |
68,4% |
Точно также у А. Купффера мы находим довольно много анализов кембрийских глин из Прибалтийского края. Если взять из его анализов одну глину, как наиболее богатую железом, другую – наиболее бедную им, то произведя подобный же расчёт, мы получим в первой 36, 4% глауконита, а во второй около 19,6% того же минерала. Что эти расчёты довольно правдоподобны, показывает нам определение К. Д. Глинкою 1) количества глауконита в силурийском глауконитовом известняке Удриаса Эстляндской губернии, где им было найдено 32,8% глауконита.
Применим тот же способ вычислений количества глауконита в глине Кронштадтского дока. Глина была взята со дна водоотливного колодца и для исследования был выбран образец довольно легко растирающийся в ступе, а следовательно, не представляющий сильной цементировки. При растворении его в серной кислоте, в струе углекислоты было замечено слабое выделение углекислоты, что и заставило, прежде всего, определить эту последнюю, дабы не впасть в ошибку и не счесть закись железа шпатового железняка за принадлежащую глаукониту. Определение со всеми предосторожностями количества железа, а равно и углекислоты, сделанное А. Н. Чураковым, а затем и перечисление на содержание глауконита дало следующий результат:
| Глауконит |
21,4% |
| Шпатового железняка |
0,8% |
| Глины |
76,8% |
|
Такое вычисление содержания глауконита в глине Кронштадтского дока, рядом с получением из той же глины путём отмучивания (см. стр. 353), того же минерала, показывают нам, что и теперь можно нашу глину поставить в ряд глин, анализированных Г. Струве. Наша глина должна занять место в ряду кембрийской глины буровой скважины Петербурга между 39-92 метров глубины. Если бы была возможность точно установить, на сколько процентов с глубиною уменьшается количество глауконита, то нашу глину надо было бы приблизительно определить с глубины 80 метров, т. е. параллелизировать её с кембрийскою глиною Петербурга, лежащей на указанной глубине.
Помимо вышеуказанных соображений о принадлежности глины дока к кембрийским отложениям, у нас есть еще и некоторые доводы, почерпнутые на рассмотрении гидротехнических процессов, которые с достаточною наглядностью свидетельствуют, что эта глина носила некогда более интенсивную окраску в зеленый или в синий цвет. Выше уже были указаны те многочисленные скопления шпатового железняка и сферосидерита в глине дока. Что эти скопления представляют вторичные образования в горной породе, едва ли это надо доказывать? Выше приведенный химический анализ шпатового железняка на глины дока указывает, что в нем содержание закиси железа достигает до 49%. Откуда мог взяться здесь шпатовый железняк, откуда была для него заимствована закись железа? Что эта закись железа не принесена извне, в пользу этого говорит химический анализ вышеупомянутых иматровских камней, встречающихся в поддонной морей и ненаходимых в кембрийской глине. Этот последний анализ показывает, что воды циркулирующие через наши образования, содержали только углеизвестковую соль с крайне ничтожным содержанием окиси железа. Впрочем, этот материал отложился из растворов, в виде иматровских камней, выше кембрийской глины, потому, что таких камней в ней найдено не было. Очевидно, надо искать запаса закиси железа в самой кембрийской глине. Такой запас мы находим в глауконите, который до гидрохимических процессов, находился здесь в большом количестве, чем ныне. Принимая вышеприведенный средний анализ для Прибалтийского глауконита, содержащего окиси железа = 15,16% и закиси = 4,04%, мы можем вычислить, какое надо было употребить количество глауконита для образования одной частицы шпатового железняка. Если допустить, что только из наличной закиси железа образовался наш шпатовый железняк, то нужно было бы подвергнуть разложению 125 частей глауконита для образования всего десяти частей шпатового железняка. Но, мне кажется, что необходимо допустить рядом с разложением глауконита, существование и восстановительных процессов. На последнее обстоятельство указывает как присутствие в нашей глине сернистых соединений, так и отсутствие всякой окраски, свойственной свободной окиси железа. Допуская участие всего железа глауконита в образовании нашего шпатового железняка, можно вычислить, что из 27 частиц глауконита должно было бы образоваться десять частиц шпатового железняка. Делая обратное предположение и производя из имеющегося в наших глинах шпатового железняка – глауконит, мы, очевидно, в значительной мере обогатим глину окрашивающим ее материалом и этим достигнем более интенсивной окраски, чем в настоящее время.
Что составные части глауконита принимали главное участие в образовании нашего шпатового железняка и сферосидерита мы находим подтверждение этого и в другом обстоятельстве. Еще К. Д. Глинка отметил особенность Прибалтийского глауконита, заключающуюся в том, что он относительно более богат магнезией, чем известью. Как результат такого заимствования из глауконита магнезии мы находим что рядом с шпатовым железняком в нем самом отложился доломит, а не кальцит.
Такое толкование происхождения шпатового железняка и сферосидерита из материала глауконита представляет вопрос не новый. У различных наблюдателей есть на это указания. Так К. Д. Глинка указывает на возможность такого образования сферосидеритов на счет вышележащих глауконитовых песков Орловской и Курской губерний. Приурочивание сферосидеритовых и железно-шпатовых месторождений к глауконитовым породам известно и из многих других местностей.
Подводя итоги рассмотрению вопроса о возрасте светлых зеленовато-серых глин нового дока Кронштадта и принимая во внимание: что к югу, северу и востоку от острова Котлина развиты только кембрийские образования, что вся свита нижнесилурийских и кембрийских слоев имеет падение на юг, а о. Котлин лежит на 8,7 км севернее широты артезианского колодца Экспедиции в Петербурге, что глина о. Котлина содержит глауконит и что вполне возможно допустить некогда более значительное его здесь содержание, что в этой глине, как и под Петербургом; наблюдается скопление шпатового железняка и сферосидерита, состав которого тождественен с составом сферосидерита из глин под Петербургом и что такой же глине как севернее, так и восточнее подчинены водоносные горизонты, все это приводит меня к непоколебимому заключению, что эта глина по своему возрасту относится к кембрийским отложениям. По моему мнению, в глине дока мы должны видеть те горизонты кембрийской глины Петербурга, где начинают встречаться в ней прослои сферосидерита и что довольно значительная часть кембрийской глины Петербурга на о. Котлине уничтожена размыванием и истиранием ледника и что первый водоносный горизонт должен лежать на этом острове ближе к дневной поверхности, чем в Петербурге.
Из всего вышеизложенного о геологическом строении острова Котлина можно прийти к заключению, что основанием острова служат мощные толщи кембрийской глины. Эта глина обнажилась на дневную поверхность в весьма отдаленный геологический период. По всей вероятности, это ее состояние надо отнести к средине силурийского времени, так как в восточной и южной частях Петербургской губернии на вагинатовые, эхиносферитовые, а отчасти и везенбергские слои здесь прямо налегают среднедевонские образования. Может быть в начале и в пределах острова Котлина эта глина была прикрыта комплексом слоев, относящихся к верхнекембрийским и нижнесилурийским образованиям, которые с течением времени были размыты и уничтожены. Во всяком случае, громадный промежуток времени эта глина подвергалась как значительному размыванию, так и разнообразным гидрохимическим процессам. Эти последние процессы, как показано выше, в значительной мере содействовали уничтожению интенсивной окраски, свойственной верхним горизонтам Прибалтийской кембрийской глины. Такое обесцвечивание было обусловлено разложением глауконита, который и в современных океанах сообщает известную окраску отлагающемуся илу.
Допуская вышеуказанные гидротехнические процессы, в то же время надо допустить, что они заняли, в свою очередь, громадный промежуток времени. Такое требование вытекает из самого характера наших глин, которые чрезвычайно однородны, сильно уплотнены и в высшей степени пластичны. Такой ее характер заставляет допустить возможность проникания в нее водам чрезвычайно медленно, а вместе с этим и гидрохимические процессы также совершались чрезвычайно тихо. Значительное скопление в этих глинах шпатового железняка и сферосидерита говорит в пользу того, что надо было очень много времени для его образования, а вместе с этим как бы подтверждает принадлежность наших глин к весьма древним геологическим образованиям. Вторичными, но более поздними минералами в наших глинах являются: свинцовый блеск, серный колчедан и, по Гельмерсену, цинковая обманка. Что свинцовый блеск образовался после отложения сферосидерита, доказательством служит характер его нахождения среди отложений последнего минерала; он является в трещинках сферосидерита – в виде примазки.
По буровым скважинам Петербурга можно было прийти к заключению, что подстилающая поддонную морену слоистые глины и пески, не представляющая значительной мощности, есть остаток того широкого пролива, который был здесь до наступления общего ледникового покрова. Геологический разрез, изученный нами в доке Кронштадта, не дает на это ответа. Хотя, если руководствоваться данными, любезно сообщенными мне Н. М. Путянцевым о буровой скважине 1907 г. на месте строящегося в то время в Кронштадте морского Собора и заложенной на высоте 2,7м над уровнем моря до глубины 27,09 м, то можно видеть, что под серыми глинами с валунами и над кембрийской глиной залегает еще желтовато-серая глина мощностью до 2,16 м. Будет ли эта доледниковая глина представлять остаток пролива, решить крайне затруднительно.
Во всяком случае, ко времени наступления ледникового периода на месте острова Котлина надо допустить существование, вероятно, довольно значительной возвышенности, образованной кембрийской глиной. Наступающий с северо-запада ледниковый покров должен был встретить эту возвышенность и обрушиться на нее всем своим давлением, содействуя значительной нивелировке местности. При этом могли быть уничтожены не только осадки доледникового пролива, но и значительная толща самой кембрийской глины. Принимая во внимание, что главная ось строящегося дока идет с ВСВ на ЗЮЗ, этому же направлению следуют и наиболее длинные стены выработки, то южная стена этой последней пришлась почти перпендикулярно поступательному движению ледника. В этом направлении и должно было наиболее сильно запечатлеться выпахивание кембрийской глины. Это выпахивание, а равно и предшествующее размывание кембрийской глины в особенности выступает резко, если взять не только остров Котлин, но и прилегающую местность. Так в Петербурге верхняя поверхность кембрийской глины залегает на глубине 24,38 м под уровнем моря, на Котлине в доках 1865 г. на глубине 11,7 м, в доке Цесаревича Алексея – 12,8 м, а на Петергофском побережье она выходит на дневную поверхность на самом уровне моря.
Конец ледникового периода вызвал обильное таяние запасов льда и образование большого запаса вод, которые и покрыли собой интересующую нас местность. Это обильное появление вод должно было вызвать довольно сильное размывание поддонной морены и заимствование из нее мелких частей. На этот счет главным образом и образовались те серовато-сизые глины, которые покрывают поддонную морену. Что размывание поддонной морены шло энергично – это доказывает сравнение состава поддонной морены тех мест, где морена имеет сравнительно меньшую мощность, с теми местами, где она залегает в выпаханных частях, как бы в карманах, в которых она и была сравнительно хорошо защищена от вымывания. Действительно, в местах, где морена не отличается размером валунов и сравнительно мало мелкоизмельченного материала; в карманах – наоборот, последнего материала много, а валуны в нем рассеяны редко. Здесь, очевидно, вымывание из поддонной морены мелкозернистого материала содействовало скоплению или сгружению более крупных обломков горных пород, а это, в свою очередь, должно было вызвать уменьшение мощности поддонной морены. Сравнение толщины последней на острове Котлин (1,49 – 2,98 м) с толщиной ее в таком месте, где вымывание мелкозернистого материала не могло играть такой роли, как например на Царскосельских высотах (до 6 м), служит, мне кажется, достаточным подтверждением вышесказанных соображений.
Небольшая мощность серо-сизых глин в буровой скважине у Морского собора Кронштадта, сравнительно с таковой же мощностью в строящемся доке, показывает, что Котлин находился под водой относительно небольшой промежуток времени. Наиболее возвышенные места острова довольно скоро выступили из под уровня соседних вод и только у берегов продолжали отлагаться серо-зеленые глины, уступившие со временем свое место отложению песков. Выступание острова Котлина, вероятно, в виде очень узкого острова, из под уровня вод, конечно, должно было повести к возможности появления на нем растительности, остатки которой и дали материал тем местным скоплениям намывного торфа, который спорадически встречается под песчаными отложениями. Скопление песков продолжало образовываться и позднее; нахождение медали за войну двенадцатого года, мирно захороненную в верхних горизонтах песков и дождавшуюся столетия этой войны, свидетельствует, что эти осадки продолжали отлагаться и в последнее столетие и, вероятно, такой же материал отлагается вокруг острова и поныне.
В заключение, считаю своим долгом выразить здесь мою благодарность В. П. Шаверновскому, С. Н. Сысоеву, Н. М. Путинцеву и той молодежи, которая при всех моих посещениях сооружаемого дока, оказывала мне радушный прием и всевозможные услуги, а ровно А. Н. Чуракову, который помог мне своими химическими анализами.
15 Декабря 1911 г.
|
|
А. А. Иностранцев
Котлован Кронштадтского дока
Цесаревича Алексея Николаевича
|
|
