Замечательные геологические явления нашей страны

* * *

О существовании радиоактивных, т. е. испускающих какие-то загадочные лучи, веществ узнали впервые в самом конце прошлого века. Открытие таких лучей было сделано французским физиком А. Беккерелем при изучении им действия излучения солей урана на фотографическую пластинку. Несколько позднее, по предложению Марии Кюри, вещества, которые обладали способностью производить подобные излучения, были названы радиоактивными. В дальнейшем ей вместе с Пьером Кюри удалось выделить из урановой смоляной руды новое вещество — радий, который отличается рядом замечательных свойств. Он непрерывно выделяет тепло, нагревая окружающую среду; один грамм радия мог бы в течение часа нагреть три грамма воды от нуля градусов до температуры кипения.　 Заключив небольшое количество радия в колбу, можно через некоторое время открыть в ней следы газа гелия, содержание которого о течением времени все увеличивается. Присутствие радия делает окружающий воздух электропроводным; некоторые вещества в темноте вблизи от крупинки радия становятся светящимися.

Исследованиями физиков и химиков было установлено, что все. эти явления происходят вследствие распада атомов радия. Частицы распадающегося атома уносятся с огромной скоростью в окружающее пространство. При этом наблюдаются три вида излучений: α-излучения, состоящие из положительно заряженных частиц гелия, β-лучи — из отрицательно заряженных электронов и γ-лучи, или рентгеновские лучи, очень короткой длины волны. Вследствие распада атомов взятое количество радия медленно уменьшается, и через 1600 лет из него должна остаться только половина. Скорость распада не изменяется ни при каких условиях. Так, радиоактивное вещество подвергали давлению в 24 000 атмосфер, охлаждали до —240°, нагревали до высокой температуры, вводили его в сильнейшие электрические и магнитные поля, но скорость распада оставалась постоянной.

Дальнейшими опытами установлено, что явление распада свойственно, кроме радия, и другим веществам, ню только скорость распада у них иная, чем у радия.

Сам радий является промежуточным продуктом распада урана, продолжительность распада которого определяется в 5000 млн. лет. Конечным продуктом этого. распада является вещество, по химическим и физическим свойствам ничем не отличающееся от обыкновенного свинца. Разница между обыкновенным свинцом и получающимся в результате распада урана только в атомном весе: у первого он 207.2, у второго 206;0. Существует и второй ряд радиоактивных элементов, к которому принадлежит торий. В результате распада тория также получается свинец, но с атомным весом 208. Внутри содержащих уран минералов находятся и все остальные продукты распада, в числе их конечный продукт — свинец, количество которого с течением времени все увеличивается. Чем старее урановый минерал, тем больше он должен содержать уранового свинца. Таким образом по количеству свинца можно судить о возрасте уранового минерала. Среди продуктов распада, кроме свинца, не подвергается также изменениям газ гелий. Он удаляется только из поверхностного слоя, но большая часть его остается включенной внутри куска минерала. На измерении количества свинца и гелия в урановых минералах и основан один из способов абсолютного геологического летоисчисления, т. е. определения времени, протекшего со времени образования исследуемого куска уранового минерала.

Кроме важного значения для науки, радий имеет широкое практическое применение, в особенности в области медицины. Поэтому месторождения его руд привлекают к себе большое внимание. Радий добывается в настоящее время из урановой смоляной руды Иоахимстальского месторождения в Чехии, из руд месторождения Медвежьего озера в Канаде, в Бельгийском Конго (Катанга), в штатах Юта и Колорадо США из карнотитовых руд. Обычно в тонне сырой руды его содержится всего несколько десятков миллиграммов, что обусловливает большие трудности извлечения и высокую цену грамма радия, порядка 40000—50 000 долларов.

Месторождение Тюя-муюна в течение нескольких лет служило источником получения радия в Союзе ССР.

В 1925 и 1926 гг. добыча руды производилась в Белой пещере Главной жилы. Добываемая руда вывозилась и перерабатывалась на одном из химических заводов Севера. Одновременно углублялась шахта, которая тогда же достигла уровня грунтовых вод. Большой приток воды остановил ее дальнейшую углубку.

Тюямуюнское месторождение богато разнообразными и редкими минералами.

Кроме тюямунита, там встречается замечательный минерал — радиобарит, который образовался в результате перекристаллизации сернокислого бария, захватившего при этом некоторое количество сернокислого радия. Он встречается в «рудном мраморе» в виде медово-желтых, непрозрачных таблитчатых кристаллов и обладает высокой радиоактивностью.

Из других минералов, в Желтой пещере найден алаит — свободная ванадиевая кислота в виде мягких волокнистых масс малинового цвета которые покрывали скопления серо-фиолетовых глин в ее пустотах. Очень интересны корки зеленовато-желтого мраморного оникса, так называемого радиолита, которые используются в промышленности в качестве поделочного камня. В Желтой пещере и верхних зонах месторождения часто встречается зеленый малахит в форме нежноволюкнистых и радиальнолучистых скоплений в пустотах выщелоченных полостей. Пустоты в Желтой пещере нередко выстланы кристаллической, радиальнолучистой коркой оливково-зеленых ванадиевых минералов (туранит, тангеит), носящих местное название табачной, или оливковой, руды.

На различных глубинах, от Желтой пещеры до дна Белой и Нижней пещер, часто встречается в разных формах гипс, которому кристаллики тюямунита придают зеленоватый тон. В пустотах жил и пещер залегают скопления красных, черных, желтоватых, белых глин, а в одной из жил найдена медистая голубая глина.

Тюямуюнское месторождение было первым месторождением руд радия, которое начали разрабатывать в СССР. Этим было положено начало промышленной добыче редких металлов, получившей столь мощный размах в эпоху сталинских пятилеток.

Интерес к радию не ограничивался изучением и эксплоатацией одного Тюямуюнского месторождения. Одновременно начались поиски радиоактивных руд в различных районах Средней Азии. Они увенчались успехом и привели к открытию новых точек, характеризующихся иными условиями образования или, как говорят геологи, иным генезисом руд и новыми разнообразными урановыми минералами. Среди них в особенности надо отметить месторождения Табошарское в западных отрогах Тянь-шаня, а также Майли-су и Уйгур-сай в Северной Фергане.

До последнего времени урановые руды этих месторождений рассматривались только, как источник радия по преимуществу, так как уран имел очень ограниченное применение.

Но 1940 год принес новые замечательные открытия, которые сулят широкое будущее урану. Возникает совершенно новая задача, связанная с использованием внутриатомной энергии урана, которая уже по существу является проблемой самого урана.

Для того чтобы несколько разобраться в этом новом цикле явлений, вернемся на время к явлениям радиоактивности и некоторым вопросам так называемой ядерной физики.