Шрифт:
Закладка:
Эти шахты с их богатствами оказали огромное влияние на американскую историю. Железо из региона вокруг Верхнего озера означало, что для строительства наших огромных зданий и кораблей, миллионов автомобилей и других машин можно использовать американскую сталь. Такониты (местную железную руду) дробили, превращая в комочки концентрата – окатыши, а затем отправляли поездами в порты на Верхнем озере – в частности, в город Дулут (штат Миннесота). Суда доставляли этот груз через озера Верхнее, Гурон и Эри в Кливленд, где его направляли на сталелитейные заводы, расположенные в восточном Огайо и западной Пенсильвании. Реки (например, три реки, окружающие Питтсбург, – Аллегейни, Мононгахила и Огайо) несли баржи с углем из близлежащих шахт в Аппалачах. Уголь горел в печах плавильных заводов, превращавших таконитовую руду в высококачественную сталь.
Сырье из района Железных Кряжей оказало влияние и на массовую культуру. Канадский фолк-певец Гордон Лайтфут написал в 1976 г. песню о трагической гибели грузового судна «Эдмунд Фицджеральд», затонувшего во время сильного шторма на Верхнем озере годом ранее. Город Хиббинг (штат Миннесота) известен как родина великого бейсболиста Роджера Мэриса, побившего рекорд Бейба Рута по числу хоумранов за один сезон, и великого баскетболиста Кевина Макхейла, ставшего многократным чемпионом НБА в составе клуба «Бостон Селтикс» в 1980-х гг. Певец Боб Дилан, родившийся в Дулуте, а выросший в Хиббинге, описал суровую жизнь знакомых шахтеров в песне 1963 г. North Country Blues («Блюз северной страны»).
Ресурсы и традиции железных рудников оставили огромный след в истории Америки, но к 1970–80-м гг. большинство шахт закрылось. Более дешевая железная руда стала поступать из других мест – в частности, из огромных месторождений железа в хребте Хамерсли в регионе Пилбара (Западная Австралия). Карьеры Хамерсли настолько велики, что их можно увидеть из космоса, и сейчас именно они крупнейший в мире источник железа. В 2014 г. в Австралии добыли 430 млн тонн руды, основная часть которой приходилась на рудники Хамерсли. По оценкам некоторых геологов, в австралийских месторождениях еще осталось 24 млрд тонн руды. США, в противоположность этому, в том же 2014 г. произвели всего 58 млн тонн. Однако огромный спрос на сталь со стороны Китая в последние годы превысил возможности австралийских рудников, и некоторые из американских железорудных карьеров вновь заработали.
Железистые формации и крупные магматические провинции
Каким образом огромные массы железа сконцентрировались в таких местах, как Железные Кряжи Миннесоты или хребет Хамерсли в Австралии? Большинство этих залежей происходят из так называемых полосчатых железистых формаций[56] (железистых кварцитов). Как следует из их названия, в этих породах красные железистые полосы (рис. 14.4) толщиной от нескольких миллиметров до сантиметра чередуются с полосами, состоящими из чистого кремнезема (в виде кремня или яшмы). Иногда на огромной площади обнажений можно наблюдать тысячи непрерывно чередующихся полос. Когда их впервые обнаружили в середине XIX в., они представляли собой загадку. Еще удивительнее, что эта порода состоит из окислов чистого железа и кремня, а ил либо песок если и присутствуют, то в очень небольших количествах – хотя вполне можно ожидать, что их сносило в древние моря во время отложения этого железа.
Рис. 14.4 Выход железистых кварцитов полосчатой железистой формации (BIF). Источник: Wikimedia Сommons
Так как же отложения, состоящие из растворенных железа и кремнезема, осели на морском дне, не смешавшись с песком и с илом? Прежде всего нужно знать, что ныне железо не может оставаться растворенным в морской воде, потому что оно быстро окисляется до разных форм оксидов («ржавчины»), пристает к другим минералам или оседает. Транспортировать и концентрировать большое количество железа в морской воде можно только в том случае, когда содержание кислорода в ней настолько мало, что железо не может ржаветь. Это подтверждает, что древние моря во времена образования такого рода железистых формаций, вероятно, были совершенно бескислородными, а большинство геологов считают, что и в атмосфере Земли кислорода тогда содержалось очень мало.
Далее, нужно, чтобы морское дно располагалось достаточно далеко от суши: у песка и у илов не должно быть возможности смешиваться в глубоком океанском бассейне с химическими отложениями железа и кремнезема. Не исключено, что эти железорудные бассейны находились в центре древних морей, а илы и песок накапливались в окраинных водоемах древних континентов. Однако месторождения Хамерсли, по-видимому, сформировались на мелководном морском шельфе, поэтому такая модель верна не для всех железистых кварцитов. Наконец, откладывать огромные массы железа намного проще, если оно будет поступать в океан из какого-то мощного источника. Большинство геологов считают, что это железо появлялось в основном в результате выветривания богатых им базальтовых лав в древних срединно-океанических хребтах, а также, возможно, в результате выветривания наземных пород, и что затем его в растворенном виде в океан приносили реки (так могло бы происходить только в том случае, если бы эти реки тоже были полностью бескислородными). В последнее время геологи, работающие с железистыми кварцитами, заметили, что некоторые из крупнейших месторождений возникли, когда на Земле происходили гигантские излияния плато-базальтов, образовавших так называемые крупные магматические провинции (КМП)[57]. Выветривание таких аномально больших объемов излившихся пород должно было давать огромное количество железа, пока содержание кислорода в атмосфере и в океане было низким и железо могло оставаться в растворе и не окисляться.
Рис. 14.5 Временнáя шкала появления кварцитов полосчатой железистой формации (BIF), строматолитов и концентрации кислорода в докембрии
Железистые кварциты полосчатой железистой формации обнаружены в некоторых древнейших горных породах планеты, в том числе в породах возрастом 3,7 млрд лет из упоминавшегося (в главах 12 и 13) супракрустального комплекса Исуа в Гренландии. Большинство железистых кварцитов мира (рис. 14.5) образовались в архее (от 4 млрд лет назад до около 2,5 млрд), когда не только атмосфера Земли была бескислородной, но и планету покрывали небольшие протоконтиненты в окружении протоокеанов, сложенных странными лавами – коматиитами (см. главу 12). К периоду 2,6–2,4 млрд лет назад сформировался основной объем железистых кварцитов, в том числе огромные горы железа в хребте Хамерсли в Австралии, железные кряжи района Верхнего озера, а также аналогичные месторождения в Бразилии, России, Украине и Южной Африке. На этот промежуток времени приходится также пик гигантских излияний магмы в крупных магматических провинциях. Затем железистые кварциты полосчатой формации начали исчезать, при этом все еще продолжали формироваться
