Техногенные сталактиты на мосту через р. Нерль (Ярославская обл.)

К наиболее интересным, а часто и парадоксальным техногенным процессам можно отнести процессы техногенного минералообразования, которые могут проявляться в различных условиях, в ряде случаев нехарактерных для данного минерала или обстановки минералообразования.

Процессы техногенного минералообразования в настоящее время интенсивно изучаются. При изучении техногенных минералов и процессов техногенного минералогенеза возможно установить и более детально изучить процессы и химизм минералообразования, а в ряде случаев и скорости процессов аутигенного минерагенеза (зная возраст, например каких-либо отложений или сооружений, послуживших базой (основой) данных процессов).

Определенный интерес вызывает генезис натечных форм карбоната кальция (сталактитов и сталагмитов), которые образуются при выщелачивании, растворении различных искусственных или природных строительных материалов – цемента, бетона, известняка.

Были изучены кальцитовые сталактиты, сформировавшиеся  на бетонных плитах покрытия моста через р. Нерль, в 30 км к северо-востоку от г. Переславль-Залесский, близ д. Ивановское в Ярославской области.

Данный район представляет собой по климатическим условиям подзону южной тайги (хвойно-широколиственных лесов) со среднегодовым количеством осадков около 550-650 мм в год. Климат континентальный, умеренный, с большой изменчивостью погодных условий в отдельные сезоны. Теплый (безморозный период) длится с апреля по октябрь.

Натечные образования представлены несколькими формами в основном каплевидного («сосцевидного») и сталактитовидного габитуса. Каплевидные разности имеют меньший размер по длине, но (в ряде случаев) преимущественно больший диаметр. Вероятно, можно выделить несколько стадий роста карбонатных новообразований, в зависимости от определенных условий, скорости просачивания растворов, и соответственно, скорости роста.

Также отмечены и единичные сталагмиты – в зоне концентрации капель воды, насыщенной кальцитом

Хорошо видны каплевидные разности сталактитов с каплями воды в нижней части. Цвет образований белый, светло-серый, в ряде случаев рыжевато-желтый, светло-коричневый.

Цвет зависит от насыщения растворов оксидами и гидроксидами железа, также поступающего при растворении бетонных оснований моста. Новообразования хрупкие, очень непрочные, легко отделяются от места роста, крошатся в руках.

Сталактиты представлены и трубчатыми образованиями, размером до 12-15 см, с диаметром около 5-7 мм, в месте крепления, диаметр увеличивается до 2-3 см Толщина стенок около 1 мм. Поверхность шероховатая, в отдельных случаях глянцевая. В ряде случаев отмечен очень тонкий, местами отслаивающийся слой, а также, предположительно внутренние полости под тонким верхним слоем. На поверхности также отмечены сферические (точнее полусферические) сростки микроагрегатов.

Внутренняя полость трубок (сталактитовых образований), не имеет идеально гладкой поверхности, отмечены великолепно выраженные дендритовидные микрокристаллы, размером до 1-2 мм. В отдельных образцах внутренняя полость полностью заполнена микрокристаллами. Кроме того, для отдельных образцов отмечены нитевидные и волокнистые («волосовидные») образования, образующие как «нити», так и спутанно-волокнистые разности. Нитевидные разности в большинстве случаев состоят из микрокристаллов в виде микродендритов или сростков микрокристаллов, в виде отдельных кристаллов сферической или близкой к ней формы (мелкобугорчатой). Для спутанно-волокнистых разностей кристаллы визуально фиксируются плохо, даже при максимальных увеличениях.

В изломе новообразований хорошо заметно концентрически-слоистое сложение, иногда в виде «лепестков». Толщина «лепестков» не более 1 мм. Вероятно, в зависимости от времени или условий роста можно насчитать несколько слоев. Отмечено до 5 слоев, разделенных между собой полостями, или (в ряде случаев) до 10 слоев, достаточно плотно прилегающих друг к другу.

Изучение в шлифах показали, что кальцит представлен натечными, сфероидальными, ооидными формами, а также в виде дендритовидных агрегатов, в ряде случаев растущих по нитям пелитоморфного кальцита. По бетону (составляющему основу покрытия моста) четко прослеживается несколько слоев кальцита, в основном пелитоморфного). Размер кристаллов обычно не превышает 0.1-0.2 мм.

Вероятно, посчитав концентры, можно приблизительно вычислить возраст сталактитов, учитывая тот факт, что в зимнее время их образование маловероятно – в большинстве случаев можно отметить от 4 до 5 слойков кальцита, т.е.  возраст сталактитов составляет около 5 лет.

Для природных образований натечные, метаколлоидные формы кальцита, арагонита, гипса и ряда других минералов, например гетита, гематита, оксидов марганца, халцедона хорошо известны, и широко распространены в пещерах, карбонатных источниках (травертиновые туфы), в различных полостях и трещинах, где может происходить осаждение выделяющегося из насыщенных и перенасыщенных растворов материала.

Академик Ф.В. Чухров определял подобные формы как метаколлоидные образования, причем для карбоната кальция имеющие отдельные названия: бючлиит, гель-кальцит, коллоид-кальцит. По его мнению, процессы кристаллизации карбонатных гелей весьма быстрый процесс, занимающий несколько дней. Сталактиты и сталагмиты образуются из медленно просачивающихся растворов, а скорость роста зависит от влажности воздуха и его циркуляции, составляя в среднем от 17 до 35 см в год (для естественных форм).

Пока не совсем ясно, какие техногенные процессы могли способствовать столь быстрому растворению бетонной кладки моста, и соответственно быстрому росу своеобразных кальцитовых новообразований. Это может быть связано и с повышенной пористостью бетона или нарушения технологии при его изготовлении, кислотными дождями и рядом других причин. В 20 километрах от места отбора образцов находится химический комбинат, выбросы которого могли способствовать выщелачиванию бетонных плит моста. При исследовании дождевой воды (отбор производился в конце октября 2004 г.) отмечено, что значение рН – 4.8 (при стандарте дождевой воды примерно 6.5-6.7).

В данном случае можно сделать вывод, что кислые дождевые осадки в той или иной степени способствуют процессам новообразования кальцита. При измерении рН воды, вытекающей, «отфильтрованной» через плиты моста отмечено значение 9.8, т.е. сильнощелочная среда.

Возникновение нитевидных и «волосовидных» агрегатов возможно связано с деятельностью отдельных видов грибов (кристаллизациях по нитевидным гифам) или водорослей.

Автор наблюдал  кальцитовые новообразования в виде каплевидных натеков и сталактитов видеть в подвалах старых зданий (постройки 18-19 века), в подвалах Эрмитажа и старого здания Московского Университета (на Моховой улице, Москва).

Кальцитовые натечные новообразования в виде покровных натеков и небольших сталактитов (до нескольких сантиметров) также отмечались в старых каменоломнях по добыче известняка под Москвой («Съяновские каменоломни», и близ ст. Силикатная), а также в Тульской области, около поселка Метростроевский, в 30 км от города Венев («Бякинские каменоломни»)

Исследования различных техногенных новообразований представляет определенный интерес не только с точки зрения «экзотичности» образований, но и с возможностью определения скорости природных процессов минералообразования, а в ряде случаев и их физико-химических параметров. Сравнение техногенных, искусственных форм минералов и минеральных новообразований с подобными природными формами может помочь в реконструкции и моделировании определенных природных процессов.

А.А Каздым