Инструкция для участников экскурсий в Сибирь. Собирание геологического материала
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Предмет геологии - история земли; геологический материал - памятники этой истории. Памятники эти не имеют характера письменных памятников; памятниками прошлого земли являются следствия этого прошлого. Чтение этих памятников есть основанное на их изучении заключение о прошлом земли, т.е. заключение о причине на основании изучения ее следствий, т.е. восхождение от следствия к породившей это следствие причине.
Все настоящее земли есть следствие ее прошлого. Поэтому, говоря строго, все, что в настоящее время находится на земле и в земле, может быть отнесено к категории геологического материала. Однако большая часть этого материала составляет предмет изучения различных других отраслей описательного естествознания. Поэтому здесь я буду говорить лишь о собирании тех материалов, которые относятся к геологии более специально, а именно: о собирании данных о горных породах, окаменелостях и рельефе местности.
Полевое геологическое снаряжение
Полевое снаряжение геолога может быть довольно различным, смотря по характеру тех работ, которые по местным условиям ему предстоит произвести. Наиболее обычными и в огромном большинстве случаев наиболее необходимыми являются следующие предметы:
1. Молотки для разбивания камней, выбивания образцов горных пород и окаменелостей и пр. Геологические молотки должны быть стальные и иметь тупой и острый концы. В остальном типы их бывают довольно разнообразны. Желательно иметь с собой по крайней мере два молотка - один побольше, другой поменьше. Кроме того, хорошо иметь одно или два зубила особенно для выбивания окаменелостей. Подробности о молотках можно найти в этом же сборнике в инструкции для собирания минералов.
2. Горный компас отличается от обыкновенного компаса следующими особенностями. Шкала его, как и обыкновенно, делится на 360°, но счет делений идет не по часовой стрелке, а против часовой стрелки. Восток (О или Е) и запад (W или О) пишутся наоборот, т. е. восток налево от N (севера), а запад направо (N – Nord - север, S – Sud - юг, O - Ost - восток, W- West – запад, или по-английски: E - East - восток, Q - Quest -запад). Далее горный компас всегда снабжается клинометром, т. е. отвесом в виде стрелки, качающейся около шкалы, концентрической со шкалою компаса и показывающей отклонения этой стрелки от вертикального положения. Наконец, горный компас бывает заключен в прямоугольную оправу, причем стороны прямоугольника параллельны северо-южной и восточно-западной линиям шкалы компаса (линиям N-S и О-W или Е-О).
Горный компас служит, прежде всего, для определения азимутов, различных интересующих геолога направлений. Направление прямо на север принимается за начальное, и азимут его равен 0°. Азимуты всех других направлений определяются углами, образуемыми этим направлениями с северным направлением. Углы эти всегда отсчитываются по часовой стрелке. Таким образом, азимут северо-восточного направления (NО или N Е) будет 45°, восточного (О или Е) - 90°, юго-восточного (SО или SЕ) - 135°, южного (S) - 180°, юго-западного (SW или SО) - 225°, западного (W или О) -270°, северо-западного (NW или NО) - 315°. При определении азимутов горным компасом поступают следующим образом.
Определяемый азимут намечается как-нибудь на местности: горный компас поворачивается так, чтобы линия (NS) его шкалы совместилась с определяемым азимутом. Затем компас приводится в горизонтальное положение, отпускается его стрелка и после прекращения ее колебаний опять закрепляется. Затем прочитывается показание северного конца стрелки на шкале компаса; это показание и будет равно искомому азимуту. На рисунке представлены горный компас и обыкновенный компас. Плоскость чертежа надо представить себе горизонтальной. Расположение стран света принято обычное для географических карт, т. е. север находится вверху чертежа и т. д. Определяется азимут (например, направление горного хребта), имеющий северо-восточное направление. Линия N-S шкалы горного компаса приведена в совпадение с этим азимутом. Стрелка компаса показывает на север, но на повернутой на 45° по часовой стрелке шкале горного компаса северному концу стрелки соответствует цифра 45°, т. е. прямо величина определяемого северо-восточного азимута. Если бы мы совместили с определяемым азимутом северо-южную линию обыкновенного компаса, то стрелка его, сохраняя свое прежнее северное направление, показала бы цифру 315°, соответствующую северо-западному азимуту. Чтобы получить отсюда искомый азимут, пришлось бы показание северного конца стрелки вычесть из 360° (360° - 315° = 45°). Счет делений против часовой стрелки и нанесение на шкалу запада и востока в обратном по отношению к действительности положении применяется в горном компасе (а также в некоторых употребляемых при съемке местности буссолях), чтобы избежать этого вычитания. Необходимо иметь в виду, что показание горного компаса зависит еще от того, в какую сторону направлена его северная точка (N) и южная (S). Если бы мы на чертеже 1 повернули горный компас около вертикальной (т.е. перпендикулярной к плоскости чертежа) оси на 180°, то линия N - S компаса опять бы совместилась с определяемым северо-восточным азимутом. Но тогда северный конец стрелки показал бы уже на шкале компаса цифру 225°, соответствующую юго-западному азимуту. Возможны случаи, когда бывает безразлично взять тот или другой из противоположных, отличающихся друг от друга на 180° азимутов. Таков, например, и рассматриваемый случай направления горного хребта. Но бывают случаи, когда это не безразлично: например, когда определяется направление склона местности. В этих последних случаях северный конец (N) шкалы компаса должен быть направлен в сторону определяемого азимута, в противном же случае следует делать отсчет по южному концу стрелки компаса. Часто бывает удобно наметить определяемое направление каким-нибудь предметом на местности, более или менее удаленным от точки наблюдателя. Определяя, например, направление горного хребта, стоя на одной из его вершин, удобно в качестве ориентировочной точки выбрать другую более или менее удаленную его вершину. Для большей точности в определении таких азимутов, ориентированных по какой-либо намеченной на местности удаленной точке, горный компас иногда снабжается диоптрами. Диоптры - это пластинки с прорезами, помещаемые на горном компасе у северного и южного концов его шкалы. Прорез одного из диоптров снабжается волоском. Плоскости диоптров перпендикулярны к северо-южной линии компаса. Диоптры служат для так называемого визирования намеченной на местности точки. Для этой цели, держа компас горизонтально и приведя диоптры в вертикальное положение, смотрят через отверстие одного из диоптров, поворачивая компас так, чтобы волосок другого диоптра и намеченный на местности предмет совпадали. Затем отпускается стрелка, и искомый азимут прочитывается по показанию ее северного конца, если глаз смотрит сквозь отверстие южного диоптра. Для более точного контроля горизонтальности положения горного компаса оправа его нередко снабжается еще уровнем. Необходимою принадлежностью горного компаса является клинометр. Клинометр представляет собой отвес в виде стрелки, насаженной на ось стрелки компаса и качающейся около специальной шкалы. Шкала эта представляет обыкновенно полукруг, концентричный со шкалою самого компаса и помещающийся большею частью внутри от этой последней. Шкала клинометра разделена на градусы и притом так, что 0° ее соответствует одной из главных точек шкалы компаса (N, S, О или W). От этого нуля деления идут в обе стороны до 90°. На рисунке изображен клинометр горного компаса, причем для большей ясности чертежа стрелка компаса и деления его шкалы кроме четырех главных точек опущены. В данном примере 0° шкалы клинометра соответствует точке S шкалы компаса. При пользовании клинометром компас ставится вертикально; поэтому плоскость чертежа 3 должна представляться как вертикальная. Если при вертикальном положении плоскости компаса та сторона его оправы, около которой расположена шкала клинометра, занимает горизонтальное положение, то, как видно из чертежа, висящая всегда вертикально стрелка клинометра показывает 0°. Если мы, сохраняя вертикальное положение плоскости компаса, выведем из горизонтального положения ту сторону его оправы, около которой расположена стрелка клинометра, то стрелка эта, сохраняя вертикальное свое положение в силу тяжести, укажет на повернувшейся шкале клинометра угол отклонения вышеупомянутой стороны компаса от горизонтального положения. На рисунке (плоскость чертежа здесь опять должна быть представлена вертикальной) сторона оправы компаса, около которой расположена шкала клинометра, выведена из горизонтального положения, и стрелка клинометра, продолжающая висеть вертикально, показывает 45°, т. е. угол наклонения упомянутой стороны оправы компаса к горизонту. Клинометр служит для определения наклонения к горизонту различных интересующих геолога линий. Для этой цели соответствующая сторона компаса при вертикальном положении его плоскости приводится в положение, параллельное рассматриваемой линии, и тогда стрелка клинометра прямо показывает наклонение этой линии к горизонту.
В продаже встречаются иногда горные компасы с делениями, идущими по часовой стрелке, и с нормальным расположением на шкале запада и востока. При пользовании такими компасами следует для получения искомого азимута вычитать показание их стрелки из 360°. Иногда горный компас для большей компактности заключается в круглую оправу. Тогда оправа эта неподвижно соединяется с линейкой параллельной северо-южной линии шкалы компаса. Кроме горного компаса для быстрой ориентировки в не требующих особой точности случаях полезно иметь с собою еще небольшой компасик в виде карманных часов.
3.Лупа с увеличением в 3-6 раз необходима для предварительного определения в поле горных пород и для отыскивания мелких окаменелостей.
4.Банка с соляной кислотой нужна для распознавания горных пород, содержащих карбонаты (главным образом, углекислую известь). Такие породы при смачивании их
соляной кислотою вскипают вследствие выделения углекислоты. Банка должна быть стеклянная и, кроме того, должна быть заключена в оловянный, каучуковый или деревянный футляр. Необходимо озаботиться, чтобы футляр и банка были плотно закрыты, так как соляная кислота и ее испарения действуют разрушительно на платье, бумаги и металлические предметы.
5.Рулетка для измерения мощности слоев, высоты утесов, расстояний и пр.
6.Оберточная бумага, вата, мешки для упаковки собираемых образцов.
7.Письменные и чертежные принадлежности: записные книжки, карандаши, циркуль, линейка, транспортир - для записывания и зарисовывания различных наблюдений.
Затем в очень многих случаях полезно бывает иметь с собою анероид, термометр, иногда также гипсотермометр, различные съемочные инструменты. Очень часто полезны бывают лопата, бур. Всегда очень желателен фотографический аппарат.
Безусловно, необходимо иметь возможно точную и подробную карту исследуемой местности. При неимении или недостаточности такой карты необходимо самому вести глазомерную или инструментальную съемку.
Исследование обнажений горных пород.
Собирание петрографических, палеонтологических и стратиграфических данных.
Непосредственному наблюдению доступна лишь очень тонкая поверхностная оболочка земли. Наибольшая глубина, до которой доходили исследования, едва ли где-либо превышает 2 версты, что составляет лишь ничтожную дробь длины земного радиуса, достигающей почти 6000 верст. Если бы мы могли разрезать землю пополам, то эта тонкая единственно известная нам оболочка, оказалось бы имеющей очень пестрый вид. Она представилась как бы слепленною из кусков различной формы, различного состава, различного внешнего вида. Вся эта пестрая масса с поверхности прикрыта тонкой пленкой почвы, продуктов выветривания, растительности, человеческих отбросов и сооружений и лишь в водных бассейнах более мощными, (иногда более 8 верст мощности) слоем воды. На рисунке изображен схематический разрез этой оболочки вблизи Томска на берегу Томи. Внизу обрывистого склона долины реки видны сланцы каменноугольного возраста. Слои их стоят очень круто, почти вертикально. Их толща прорезана жилою изверженной породы - диабаза. Поверхность этих сланцев не ровна и подверглась длительному размыванию. На ней располагаются горизонтальные слои третичных глин и песков с пресноводными раковинами и остатками растений. Поверхность этих третичных отложений опять-таки не ровна и несет на себе признаки размывания. На ней залегают отличающиеся характерною столбчатою отдельностью лессовидные присутствия золотоносных песков. В этом случае весьма желательно попытаться отмывать пески обычными приемами в простом ковше с ручкой, отделяя легкие части и собирая на дне более тяжелые минералы, так называемый шлих. Весьма желателен сбор такого золотоносного шлиха, так как в нем нередко собираются весьма редкие минеральные виды.
Снаряжение
Работа экскурсанта только тогда может быть вполне плодотворной, если он снабжен всеми необходимыми инструментами для полевых работ. Горные породы и минералы иногда представляют очень большие трудности для разбивания или выбивания отдельных минералов, и, потому, подходящий хороший молоток является предметом первой необходимости каждого минералога.
В зависимости от того, в какой области приходится работать экскурсанту, нужно рекомендовать различные типы молотков. Среди осадочных пород, где много мягких сланцев, известняков, глин, мергелей и где приходится отворачивать камни, раскалывать их по трещинам и слоям, там надо, чтобы молоток совмещал в себе свойства легкой кирки; для таких местностей проф. А. П. Павлов рекомендовал особый тип, изображенный на рисунке. Вес такого молотка может не превышать 1,5 фунта, а палка должна иметь примерно 40 см длины, насаживаясь так, чтобы в руках был ее узкий конец, а более широкий препятствовал бы при ударе соскочить молотку. При помощи этого инструмента легко можно очищать осыпи и взбираться по склонам или скалам. В местностях, где развиты очень твердые породы, такие, как гранит, гнейс, сиенит, кристаллический известняк, такой молоток мало применим: в этом случае необходимо иметь в руке орудие более тяжелое, весом не менее 2-3 фунтов и формы, изображенной на рисунке. Рукоятка такого молотка должна одеваться так же, как и в предыдущем случае, а длину ее удобно сделать равной 1 аршину (71 см), так как благодаря этому в руках экскурсанта всегда имеется масштаб для оценки величины ямы, измерения размеров скалы и т.д.
Однако такой тяжелый молоток, давая возможность отбивать и разбивать большие глыбы, в иных случаях оказывается совершенно непригодным, когда нужно отбить маленький кусочек или придать желательную форму какому-либо осколку. Поэтому, кроме большого молотка, желательно иметь и маленький легкого веса, с короткой рукояткой в 20-30 см, причем для этой цели очень хорошим является так называемый молоточек Платтнера.
Кроме молотков в распоряжении экскурсанта должен быть набор зубил различной формы и различной величины. Применение соответственного зубила иногда очень облегчает работу, экономит время и позволяет выделить из породы или из скалы какой-либо ценный кристаллик или образец.
Необходимым инструментом минералога является увеличительное стекло или лупа. При увеличении в 8-10 раз лупа дает возможно лучше разглядеть мелкие минералы, входящие в состав горных пород, рассмотреть формы кристалликов и для лиц, знакомых с минералогией, в значительной степени облегчает предварительное определение минералов.
Остальное снаряжение экскурсанта должно состоять из следующих предметов: записной книжки с карандашом, простого компаса, прочного карманного ножа, нарезанных, связанных в стопочки и перенумерованных этикеток величиной не менее 6х4см, большого количества оберточной бумаги (можно и газетной), отчасти мягкой, нескольких стеклянных баночек для сбора наиболее ценных и нежных предметов, а также для сбора отдельных кристалликов, зерен и т. д., коробочек различной величины и небольшого запаса дешевой ваты. Тщательная упаковка и завертывание каждого образца в отдельную бумагу - это необходимейшее условие хорошего сбора. Сколько раз благодаря небрежности в упаковке погибал прекрасно собранный материал каких-либо мягких минералов (например, известкового или плавикового шпатов), и нельзя достаточно энергично рекомендовать обращать в экскурсиях внимание на эту сторону.
Все инструменты и материал должны укладываться в хороший мешок, лучше всего приспособленный для ношения на спине (рюкзак). При этом руки остаются совершенно свободными, что важно при экскурсировании в скалистых горных местностях, и к тому же в этом случае тяжесть груза минералов, иногда очень значительная, распределяется более равномерно.
Сбор минералов
Перед началом сбора в какой-либо определенной местности всегда полезно сначала ознакомиться с тем, что известно по минералогии, геологии или полезным ископаемым данного района. В этом направлении могут оказать содействие местные ученые общества, публичные библиотеки, музеи, школы и другие организации. Такое предварительное ознакомление в значительной степени облегчит дальнейшую работу и позволит сразу же ориентироваться в том, на что в своих поисках надо обратить внимание. Особенно желательным является своевременно запастись наиболее детальными топографическими картами, какие существуют для данного района, что необходимо для того, чтобы на карте начертить красным карандашом путь своих экскурсий и места нахождения наиболее интересных минералов.
Сейчас же по приезде, необходимо среди местного населения начать собирать сведения о всех местах, где ломают камень, где добывают руду, где имеются скалы и т. д. Если где-либо идет постройка дома или устраивается мостовая, нужно разузнать, откуда привезен материал, необходимо также выяснить, где проводится новая дорога, строятся ли мосты, железнодорожные линии и т. д.
Путем таких расспросов можно сразу же выяснить направление первых экскурсий, что особенно важно в тех местах, где мало природных обнажений. Особенное богатство сборов дают, конечно, копи или рудники, в которых нужно детально осматривать не только штабеля или склады полезного ископаемого, но и отвалы боковых пород.
В каждом данном обнажении, каменоломне, разработке или руднике нужно стараться собрать образцы всех минералов, которые здесь встречаются, обращая, конечно, преимущественное внимание на те, которые образуют хорошие кристаллы или встречаются в необычно больших массах. При этом нужно обращать внимание даже на ничтожные следы каких-либо минеральных тел, так как нередко такие следы дают указание на возможность нахождения где-либо по соседству больших масс данного ископаемого.
Сбор материалов должен сопровождаться детальными наблюдениями над залеганием минералов в породе, над тем, какие минералы встречаются вместе, много ли их и т. д.
Практически удобно в каждом данном месторождении организовывать сбор таким образом: последовательно осматривать весь участок и сносить все собранное без особенно строгого критического отношения к нему в одно место. По прошествии некоторого промежутка времени, когда сбор достиг значительных количеств, весь накопившийся материал нужно детально пересмотреть под лупой и отобрать лучшие образцы, придав им подходящую форму. Такой просмотр, с одной стороны дает указания, на что нужно при дальнейшем сборе обратить внимание, с другой - позволяет спокойно выбрать наиболее ценный материал. Все отобранное должно быть снабжено номерованными этикетками с точным указанием места и времени нахождения, тщательно завернуто в бумагу и уложено в мешок.
Конечно, при всяком сборе возникает вопрос, в каком виде и сколько брать? Нужно сказать, что на эти вопросы трудно ответить с достаточной полнотой, так как правильный и хороший сбор минералогического материала дается лишь долгим опытом и большим знанием природы. Нужно известное художественное чутье, чтобы взятый образец по своим соотношениям форм и красок оттенял именно тот минерал, для которого он взят. Надо стараться брать типичные образцы достаточных размеров, чтобы не вырывать минерала из той обстановки, в которой он находился в природе. При этом желательно образцы (за исключением, конечно, отдельных кристаллов) форматизировать, придавая им более правильную плоско-параллелепипедальную форму, причем за минимальный размер надо принять 6х9 см, а для минералов, образующих большие скопления 9х12.
Как часто из экскурсий приносят маленькие бесформенные осколки, которые не имеют ровно никакой ценности, только обременяют музеи и собрания.
Разламывание больших образцов обыкновенно легче всего производится таким образом, что образец держат на ладони левой руки и производят правой короткие удары молотком. Равным образом и формование образца легче всего совершается, если камень держать левой рукой на весу и отбивать наружные части ударами более легкого молоточка.
Для более редких минералов надо обязательно брать несколько экземпляров, лучшие в качестве образцов для музеев и коллекций, остальные как материал для определения, химического анализа или кристаллографических измерений.
Особенное внимание при сборе надо обращать на кристаллические образования; помимо отдельных штуфов породы с кристаллами всегда желателен сбор отдельных отбитых от пород кристалликов.
В областях, где породы и минералы сильно разрушены поверхностным выветриванием, нужно стараться брать наиболее свежие образцы, выламывая их из скалы, а не ограничиваться теми обломками, которые уже лежат на земле, обросли лишайниками или мхом.
Нужно вообще при сборах помнить, что в большинстве случаев по возвращении из экскурсии жалеешь, что взял слишком мало образцов. Лучше потом выбросить все лишнее и мало интересное, чем не собрать полного материала по какому-нибудь редкому минералу. Часто экскурсант берет мало какого-либо вещества в надежде, что он другой раз вернется в это же место, но эти надежды далеко не всегда оправдываются, и сбор остается неполным, случайным и потому малоценным.
Запись наблюдений
Все наблюдения в поле должны заноситься на бумагу. В записной книжке экскурсанта должны к каждому собранному образцу записываться наблюдения над тем, много ли встречается данного минерала, или он исключительно редок, в какой он находится в породе, взят ли он из самой скалы (породы) или из осыпи, может быть, из галек ручья или наносов реки. Все эти наблюдения должны быть записаны за тем же номером, который имеется на этикетке, приложенной к образцу. В книжке, а также и на этикетке должно быть отмечено точное местонахождение образца, и лишние подробности в этих указаниях никогда не могут повредить. Надо стараться по возможности точно обозначать место нахождения, так чтобы всякий другой, желая найти аналогичный образец, мог бы легко попасть в указанное место. Очень полезно в записной книжке наносить от руки схематическое расположение тех мест, где собраны были образцы; такая карточка в самой элементарной форме с относительным расположением дорог, рек, ручьев, каменоломен и т. д. иногда очень помогает позднейшей ориентировке.
Особенное значение приходится придавать указаниям на то, взят ли образец непосредственно из самой горной породы, или же он взят из осыпи, отвала или наносов. В первом случае мы имеем дело с коренным месторождением минерала, «in situ», как говорят минералоги, во втором - он перенесен под влиянием тех или иных деятелей: он мог свалиться под влиянием силы тяжести с более высоких частей склонов, мог быть занесен водой или ледником, или, наконец, принесен человеком для практических целей, постройки, шоссировки дорог и т. д. Каждый из этих типов вторичного залегания требует не только отметки в записной книжке, но и некоторой ориентировки на самом месте: если в этом случае встречен какой-либо более редкий минерал, то нужно постараться найти его коренное месторождение, пользуясь рядом тех указаний, которые дает в этом направлении сама природа.
Полнота и точность записей в записной книжке является лучшим показателем сознательного и толкового коллекционирования, один из губительнейших недостатков очень многих сборов - это надежда на свою память. Сколько интересных вещей оказались лишенными этикеток и потому обесцененными, сколько неточного и прямо ошибочного вносится позднее, когда по прошествии нескольких месяцев экскурсант на память пытается исправить и дополнить то, что не было записано на месте!
Заключение
Правильно сделанный сбор при соблюдении всех вышеприведенных условий является ценным во многих отношениях. Для самих экскурсантов он дает представление о тех химических превращениях, которые раньше шли, идут и сейчас в данной местности, раскрывается картина минералогии данной области, и чем полнее эта картина, тем больше ценность достигнутых результатов. Но эти результаты могут иметь значение и в других отношениях. Наша страна и особенно ее восточные окраины настолько мало и плохо изучены в минералогическом отношении, что каждый новый и детальный сбор неизбежно дает новый материал для ее изучения. С этой точки зрения каждый экскурсант может внести свою лепту в минералогическое исследование природных богатств России; но для этого мало собрать, записать, уложить и привести, нужно по возвращении приступить к систематизированию материала, его определению и сравнению с тем, что до сих пор было известно в данной области. В этом направлении Минералогический Музей Академии Наук охотно придет на помощь каждому экскурсанту, и по просмотре собранного материала даст указания на то, что наиболее интересно и на что надо обратить внимание в дальнейшем.
В случае такой обработки собранных коллекций, результаты экскурсий не пропадут даром и иной раз смогут дать крупный толчок для дальнейших исследований уже чисто научного характера.
Заканчивая на этом это краткое руководство для собирания минералов, я не могу не вспомнить слов знаменитого путешественника и геолога Соссюра, который говорил, что «хорошо путешествует только тот, кто много знает и много размышляет», и в этом отношении нельзя не приветствовать каждого приготовившегося экскурсанта, которому предстоят странствования в богатых минералами местностях, посоветовав ему до поездки просмотреть собрания каких-либо публичных музеев и, таким образом, ближе подойти к изучению природы в ней самой.
