Второй продукт мира

Хлеб-соль!

Понятно, почему в знаменитой формуле русского гостеприимства прежде всего говорится о хлебе. Но за ним - соль?! Почему не сахар? Нам, покупающим на гривенник килограмм соли, да не простой, а йодированной, непонятно, отчего ей такой почет. Соль всегда под рукой: недосол, как говорит поговорка, на столе. Может быть, все дело в пересоле: мы легко позволяем себе пересолить, в былые же времена в основном недосаливали, поскольку белого кристаллического порошка было мало. Возможно, что, говоря "хлеб-соль", мы отдаем дань древней традиции, былой тоске по соленому, всего лишь повторяем слова, некогда полные глубокого смысла!

Медицина утверждает, что в человеческом организме больше всего поваренной соли содержится в плазме крови. Без нее невозможен обмен веществ, происходящий в организме. Без соляной кислоты немыслимо пищеварение. Хлор, поставляемый солью, соединяется с водородом, вот и соляная кислота. Живое существо, не получая соли, погибнет тем быстрее, чем больше пищи получит.

"Солевое голодание может привести к спазмам мускулатуры, к судорогам, нарушению кровообращения, угнетению нервной системы и нередко к смерти".

Сегодня человечество имеет соли в достатке. Норма взрослого человека - до 15 г в сутки (5 г в составе продуктов, 5 г - при готовке пищи, 5 г добавляем за столом). За год получается около 6 кг. Одно Баскунчакское месторождение могло бы "посолить" всю пищу Земли.

Подсчитано, что пуд соли житель нашей страны съедает примерно за 3 года. А за всю жизнь - приблизительно полтонны. Хватит ли соли на всех? Хватит, и с избытком. В Советском Союзе разведано более 100 месторождений с общими запасами более 100 млрд. т соли! А природные ресурсы, по скромным оценкам, в сотни раз больше.

Проследим путь соли от рождения до вашей солонки.

Мать соли - рапа, рассол, в котором концентрация солей достигает 35 г в 1 л. Если концентрация возрастает, то из Рассола начинается выпадение кристаллов различных соединений, в том числе и поваренной соли. Рапа образуется в результате испарения воды в изолированных водоемах. Например, лиманах, сивашах, приморских озерах, которые отделились косами и пересыпями от Каспийского, Черного и Аральского морей и в районе озера Балхаш. Вода испаряется быстро, и, как только ее улетучивается 93 %, появляются белые кристаллики. Недостачу воды, возникшую в результате испарения, пополняют подземные или морские воды.

Рождение соли происходит "прямо на глазах". К концу лета в соляных озерах под рапой появляется белый слой - иногда толщиной до 10 см. Это новосадка, под ней расположен пропласток прошлого года.

Чтобы наглядно представить, как это происходит сейчас и происходило в былые геологические эпохи, обратимся к одному из современных солеродных бассейнов - к знаменитому заливу Каспийского моря Кара-Богаз-Голу, который довольно детально изучен. Он расположен в сухой и жаркой климатической зоне, испарение воды с его поверхности - 215 миллиметров в год - значительно превосходит годовую норму атмосферных осадков - меньше 90 миллиметров. За минувшие полвека условия накопления солей в заливе изменились, потому что в него стало поступать меньше воды. В настоящее время его питают только воды Каспийского моря.

Изменение количества притока в залив произошло не сразу. 1930 г. остался в истории исследований как период самого большого поступления морской воды - 25 км³! Но через девять лет объем поставок сократился более чем в 4 раза - до 6 км³. Затем "взнос" Каспийского моря стал расти и в течение 15 лет стабилизировался - около 10 кубических километров ежегодно.

Все эти колебания объемов поступающих вод привели к тому, что уровень воды в заливе понизился более чем на 3 м, максимальная глубина уменьшилась с 13 до 3,6 м, а площадь акватории - до 10,6 тыс. км² против 18 тыс., которые она занимала в период наибольшего притока из Каспийского моря.

Изменился и объем рассолов в заливе: по отношению к 1930 г. их стало меньше в 6,5 раза. На этом перемены не окончились. Рассолы сгустились - концентрация растворенных солей постепенно повысилась и это привело к тому, что в заливе стали выпадать в осадок новые минералы, изменились площади осаждения и т. д.

В 1979 г. пролив, соединяющий залив с Каспийским морем, был перекрыт и процесс сгущения рассолов и осаждения солей ускорился. Ученым представилась редкостная возможность - изучить в природной лаборатории, как происходит последняя стадия осаждения солей в большом солеродном бассейне. Наблюдения за происходящим в Кара-Богаз-Голе помогут реставрировать геологические ситуации прошлого, которые привели к образованию в недрах соляных толщ.

Крупнейшее соленое озеро мира - Баскунчак в Астраханской области. Его площадь 113 км². Зимой и ранней весной оно покрыто тонким слоем рапы. Неудивительно, что здесь добывается 45 % всей соли страны, Баскунчак - "всесоюзная солонка". В этой "солонке" лежит соль пяти видов. Сверху - новосадка, под ней садка прошлых лет - микрокристаллическая плотная соль, ниже коричневая соль в виде удлиненных сростков, еще ниже розовая и голубая гранатка - крупнокристаллическая соль и под ней чугунка - монолит, крепкий, как чугун. Добыча баскунчакской соли дешевле добычи песка, извлекаемого из карьера.

На побережье Азовского и Черного морей для местных нужд добывают соль самым древним способом - прямо из морской воды. Ее доля в общей добыче нашей страны не превышает 5 %.

Соляные водоемы могут возникать и вдали от моря, в зоне степей, полупустынь и пустынь. В СССР они встречаются в Восточной Сибири и Якутии. Источниками соли в этих озерах являются почвы и породы. Подземная и дождевая воды растворяют и забирают с собой различные химические элементы. Если на их пути оказывается котловина, не имеющая стока, тут быть соленому озеру. Выпадение белых кристаллов в нем происходит также в результате испарения.

Однако специалисты считают источником соленакопления в степях и пустынях все-таки море. Академик Д. В. Наливкин в книге "Ураганы, бури и смерчи" пишет, что ветры срывают верхушки морских волн и уносят с собой на тысячи километров соленую воду. Где-то она проливается на землю. На Пескадорских (Пэнхуледао) островах, например, регулярно идут соляные дожди, губящие растительность. Наблюдаются они и в СССР, на территории Южного Крыма.

Морская вода может переноситься и в виде микроскопических капель - в тонкодисперсном состоянии. При штормовом ветре 1 м³ воздуха несет 850 мг солей. Немного..., но, к примеру, для всей акватории Каспийского моря получается около 700 тыс. т! Автор подсчета Л. Блинов пишет: что "...70 % земной поверхности, покрытой соленой морской водой (речь идет о Мировом океане - В.Д.), частицы которой непрерывно и всюду у морских берегов увлекаются ветром на материки, мы можем рассматривать как современный мощный и непрерывно действующий источник континентального соленакопления". Есть предположение, что часть солей Мертвого озера также доставлена ветрами.

Пласты соли, образовавшиеся многие миллионы лет назад на поверхности, мы сейчас встречаем в недрах Земли. Высокие температуры и давления действовали на них, когда пласты опускались на глубину, более поздние отлагались сверху. Соль стала монолитной, крепкой, каменной.

Наиболее мощные пласты каменной соли встречены на Артемовском месторождении - их мощность достигает 50 м.

Некоторые геологи считают, что мощные пласты соли возникли в условиях необычайно сильного испарения. Солнце светило в те времена сильнее?

Неожиданное объяснение этому дает гипотеза инженера А. Громова. Земля в некоторые периоды жизни не вращалась - вот главный вывод гипотезы. Земля на тысячелетия подставляла Солнцу один бок - не тогда ли появились по поверхности толщи соли? В таких условиях вода могла нагреваться чуть ли не до кипения. Возникли такие мощные отложения соли, как в районе Оренбурга, Прикарпатья и других местах.

Но в подобном, почти фантастическом предположении нет необходимости. Специалисты считают, что и процессу испарения под силу подобная работа. Другой вопрос: хватит ли ресурсов Мирового океана для образования огромных масс солей, которые обнаружены сегодня?

Этот вопрос рассматривался многими геологами, недавно подсчет произвел один из ведущих специалистов в области галогенеза доктор геолого-минералогических наук М. Жарков. Масса вод морей и океанов составляет 1 млрд. 370 млн. км³. В ней растворено 50 млн. км³ солей. Если всю эту массу ровным слоем распределить по территории Европы, то она захватит площадь от Уральских гор до побережья Атлантического океана и от гор Кавказа, Средиземного моря до берегов Северного Ледовитого океана. На это пространство ляжет осадочный чехол толщиной в 5 км! Он закроет все горные системы Европы, только верхушки Эльбруса и Казбека окажутся выше него, Альпы же целиком спрячутся под ним. Слой каменной соли (она в основном слагает соленосные толщи) в этом фантастическом покрове достигал бы 1,5 км!

Применим теперь эти подсчеты к конкретному случаю, например к Днепровско-Донецкому бассейну, В нем содержится 40 тыс. кубометров солей девонского возраста и, чтобы они легли на дно древнего солеродного бассейна, нужно было испарить 3 млн. км³ морской воды. Грандиозная цифра, не правда ли? Но по сравнению с объемом вод Мирового океана это ничтожная величина, всего лишь пятисотая часть. Однако мы рассматриваем только территорию Днепровско-Донецкой впадины, и вот для нее указанный объем оказывается непомерно большим. Его хватило бы не только для того, чтобы над впадиной появился столб воды высотой в 50 км, как предполагают некоторые специалисты, но и в 2 раза более высокий!

Разумеется, такое количество морской воды никогда не было во впадине и не могло там оказаться. Образование соленосных толщ в ней происходило не один раз, для чего действительно понадобился бы фантастический столб воды, а многократно на протяжении десятков миллионов лет. Это означает, что 3 млн. км³ морской воды поступали из Мирового океана не сразу, а постепенно, в течение геологически долгого времени, и так же долго она испарялась сравнительно небольшими порциями. Днепровско-Донецкий бассейн постепенно насыщался растворенными солями, и, когда концентрация рассолов достигала определенной величины, начиналось выпадение солей. Они отлагались ежегодно слоями небольшой мощности - от 1 до 12 см.

Масса солей в одной только Днепровско-Донецкой впадине составляет 4 %, содержащихся в океанических водах, и это количество отбиралось из нее на протяжении миллионов лет. Такой постепенный процесс изымания солей никак не мог катастрофически воздействовать на весь Мировой океан.

Но что говорить о Днепровско-Донецком бассейне, когда в геологической истории Земли были эпохи грандиозного накопления каменной соли, признаваемые многими исследователями. Например, пермский период оставил в наследство соленосные толщи объемом не менее 1,5 млн. км³. Это в 40 раз больше того, что накопилось в недрах Предкарпатья! По мнению ученых, Мировой океан пермского периода не оскудел бы и от столь обильной дани солеродным бассейнам. Подсчитано, что за то время, когда морские воды уходили в них, одновременно в моря и океаны поступали соли с суши и приблизительно в том же объеме, который изымался. Таким образом, осаждение в пермский период полутора миллиона кубометров никоим образом не сказалось на состоянии океанических вод. Мировой океан не оскудевал, поскольку являлся динамической равновесной системой, отдававшей в солеродные бассейны столько же солей, сколько получал их с водами суши. К такому выводу можно прийти и в отношении других этапов соленакопления.

Вся захороненная в недрах Земли каменная соль составляет незначительную часть - не более одной десятой массы, которая участвовала в процессе циркуляции. Она осаждалась на океаническое дно вследствие процессов испарения и возвращалась в Мировой океан вместе с водами суши. Таким образом, можно определенно утверждать, что резерв солей в водах Мирового океана во много раз превосходит тот, что необходим для возникновения соленосных отложений.

Соль - податливый, очень пластичный материал. Соль образует не только пласты, но и залегает в куполах. По форме эти геологические структуры напоминают навечно раскрывшиеся гигантские парашюты, под сводами которых лежат ядра из соли. Площадь самых крупных из них в Прикаспии, Днепровско-Донецкой и Северо-Германской впадинах, на побережье Мексиканского залива, в Предуралье достигает 500 км², а в глубину они уходят на 5-8 км.

Как оказались купола близ земной поверхности? С ними часто связаны месторождения гипса, серы, нефти и газа.

Соляные купола приблизились к верхним слоям Земли из более глубоких горизонтов. Где-то в недрах они оторвались от материнского слоя и "всплыли" - к такому выводу приходят сегодня многие геологи.

Каменная соль, как правило, легче окружающих ее пород. И чем глубже находится она, тем больше разница в их плотности. Ведь с глубиной плотность каменного материала увеличивается. На определенном интервале она достигает критической величины и тогда следует "команда" к "всплытию".

Но от кого исходит "команда"? Может быть, от землетрясения, толчки которого страгивают с места пласты соли? Или от Луны, влияющей на них силой притяжения?

Геологи В. Гавшин и Г. Волонтэй из Новосибирска провели ряд экспериментов, которые указывают на совсем другого "командира". С повышением температуры соль расширяется сильнее, чем другие горные породы и минералы. Нагревание на 100 °С увеличивает объем соли на 1 %. Не так уж много на первый взгляд... Но, скажем, объем материнского пласта в бассейне Мексиканского залива принимается равным 160 тыс. км³. Нагрев только на 25 °С дает прибавку в 400 км3! И для такой массы сразу возникает проблема пространства.

Впрочем, в недрах Мексиканского залива соль могла нагреться еще больше и еще больше распухнуть. Каждые 100 м вглубь увеличивают в этом районе температуру на 1,8 °С. На глубине 10 км (именно там предполагаются залежи соли) - это уже 200 °С. А например, в соленосных отложениях Днепровско-Донецкой и Прикаспийской впадин температура достигает 175 °С. И так горячо в большинстве соленосных горизонтов. Поэтому геологи считают, что "команда" исходит от самой соли.

Именно в соляном куполе была заложена первая в России шахта по добыче соли. Это произошло в 1889 г. в поселении Илецкая Защита к югу от Оренбурга. Здесь горняки пробили самую большую горную выработку в мире - Старую камеру: 70 м в высоту, 25 м в ширину, в длину - четверть километра! Академик В. Ферсман писал: "...деревянный потолок покрывает всю поверхность зала, так как падение с такой грандиозной высоты хотя бы незначительного соленого сталактита угрожало бы смертью работающему в глубине".

Соль озер, морской воды и каменная соль. Но это еще не все источники. Самый главный - четвертый.

Речь идет о рассолах - естественных и искусственных, которые выпаривают на солеварных заводах. Получается соль нулевого помола, популярная "Экстра". Добыть и приготовить тонну "Экстры" стоит 18-20 руб., тонну каменной соли - 2-3 руб., тонну баскунчакской - дешевле, чем песок.

Специалисты называют "Экстру" вакуумной солью. Название идет от технологии. Искусственный рассол сначала очищают, затем направляют в аппараты, где создается неглубокий вакуум. При пониженном давлении он и кипеть начинает при более низких температурах. Ускоряются испарение и кристаллизация. Центрифуга отделяет белые кристаллы от жидкости.

Современная технология в главном скопирована с древнего промысла. В солидном историческом обзоре Ю. Ю. Гессена говорится, что соль в России варили еще в XII в. Солеварни действовали во многих местах, процветала торговля солью, на соль был налог. На миниатюре XVI в. показана добыча соли в Соловецком монастыре - крупнейшем солеварном центре XVI-XVII в. Монахи рубят дрова, готовят рассолы, кипятят их в огромных сковородах - чренах, продают мирянам...

Сейчас вакуумную соль готовят в Усолье, которое находится на берегу Ангары под Иркутском, на Славянских заводах в Донбассе, заводе около Еревана и других предприятиях.

На продажу населению и в отрасли пищевой промышленности идет около 5 млн. т соли. Остальное забирают сельское хозяйство, химия, черная и цветная металлургия. Соединение NaCl необходимо для производства 1500 различных промышленных продуктов и изделий. Это - кислоты, сода, мыло, шелк, каучук, бумага, стекло, благородные металлы, краски, медицинские препараты...

Дороги, обработанные солью, оказались прочнее асфальтовых и бетонных. Они были безразличны к колебаниям температуры, не набухали в дождь, вообще не поглощали влагу, не давали усадки. И все благодаря верхнему слою, в котором находилась соль. Потом ее стали сочетать с известняком, гравием, шлаком и другими материалами для дорожного строительства. Известны случаи, когда соль шла на сооружение взлетно-посадочных полос.

Горная порода "соль", а для тех, кто ее добывает "полезное ископаемое", обладает ползучестью и большой вязкостью. Это материал, не таящий в себе "злобы" - не накапливающий напряжения. Давления вышележащих слоев, боковые сжатия, всякого рода тектонические нарушения гаснут в мощных серых пластах. Под их действием соль чуть прогибается, провисает, продавливается. Она поддается усилию словно пластилин, и это усилие в ней растворяется.

Иначе ведут себя пласты угля или руды, которые из-за своей крепости не уступают и микрона. Давление сверху и боковое давление накапливаются в угле и руде и ждут часа, когда те не смогут им противостоять. Следует резкое высвобождение законсервированных усилий: угольный и особенно рудный слой разряжается словно конденсатор.

Итак, в податливости соли - ее достоинство, с точки зрения горняков. На руднике в Солотвино в Закарпатье сооружены камеры высотой 60 м и шириной 20 м, а прежде были и 100-метровой высоты. И ничего, стоят подземные залы без крепи и стоят десятилетиями.

Однако безмятежная работа под охраной соляных пластов не могла продолжаться бесконечно. Ситуация изменилась на более глубоких горизонтах.

При нагрузке 4 х 10⁶ Н соль ведет себя как упругое тело - не сжимается. Целик из нее, попавший под такое давление, может стоять веками. И они стояли - эти плечи горных выработок, держащие на себе тяжесть верхних слоев земли. Но с глубиной давление росло вдвое, втрое, вчетверо. Нет, подземные кариатиды не рухнули - они стали медленно ползти или, как говорят горняки, потекли: на десятки микрон (1 мк = 10^-6 м), на миллиметры в год прогибались кровли соляных камер. Этот процесс оказался удивительно постоянным: год за годом десятилетиями выдерживалась скорость. И наконец, наступил такой момент, когда соляные своды стали обрушиваться.

В 1919 г. обвалилась Старая камера. На поверхности появилась огромная воронка, через нее вниз потекла вода. Через 10 лет на месте Старой камеры образовалось подземное озеро глубиной 40 м.

Известен поселок, жителей которого переселили в другое место - дома потихоньку уходили вниз, в старую соляную шахту. Соль держала поверхность около 100 лет, все время текла и вот - не выдержала.

Старых подземных рудников довольно много. Они разрабатывались не "по науке", их строители не рассчитывали подземные проекты на большой срок - сейчас пришла пора расплаты за такое отношение к недрам. Кроме того, наземные строители стали возводить на дневной поверхности тяжелые сооружения: высокие дома, заводы, электростанции, стали прокладывать шоссейные и железные дороги. Не всюду выдержит пустотелая земля их тяжесть.

Но если обвал грозит обрушить чистое поле - проблем не меньше. Как не допустить людей в предполагаемое место обрушения, тем более что там, как правило, возникают озера? Оградить опасный водоем, запретить вход на пляж? Неподалеку от г. Артемовска я видел озерцо, окруженное изгородью. Едва ли она остановит мальчишек в жаркий день...

Обрушение сводов соляной выработки кончается сильным сотрясением округи; по сути дела, это микроземлетрясение. Между тем рядом со старыми рудниками почти всегда располагаются новые, отрабатывающие тот же соляной пласт. Выдержат ли они сильный удар по соседству? Но и позже, когда обрушение благополучно минует, старый рудник продолжает таить угрозу: в нем накапливается вода, которая легко разъедает соль и тем самым увеличивает размеры стихийного водохранилища. Подземные воды могут направиться в сторону действующих горных выработок. Отгораживаться от опасного резервуара дорого и не всегда надежно.

Сегодня ученые знают, как предохранить земную поверхность от опасных смещений. На глубине 100 м своды камеры должны поддерживать целики из соли шириной 8 м. Глубина увеличилась вдвое - охранный целик надо расширять в 2,5 раза. После 200-метрового рубежа понадобятся плечи пошире. Необходимы еще и дополнительные целики: межкамерные и разгрузочные шириной до 40 м, между этажами, в почве и кровле выработок... Одним словом, чем более углубятся выработки, тем мощнее должны быть охранные целики.

В Артемовске расположен Всесоюзный научно-исследовательский институт соляной промышленности ВНИИ соль. Его сотрудники установили, что вечный покой пластам гарантируют целики с 7-кратным запасом прочности: соль тогда не течет. Четырехкратный запас обеспечивает неподвижность на 500-600 лет.

Но ведь это все потери! Уже сейчас в близлежащих к Артемовску рудниках они достигают 60 %. Сотрудники института говорят, что соли в недрах много. Ее пласты встречены на всей европейской части страны и тянутся до Урала. Сибирь также богата ею.

Поэтому можно не считаться с потерями? До определенного предела. Стратегия выемки каменной соли предложена такая: оставлять охранные целики с 3-кратным запасом прочности, которые надежно будут держать земную поверхность в течение Двух-трех веков. После этого срока подпирать ее поручат искусственным опорам.

Специалисты во всем мире, рассматривая проблему поддержания выработанного пространства (не только на соляных рудниках), отдают предпочтение закладке. Сотрудники ВНИИ соли придерживаются такого же мнения, но не могут найти подходящего материала. Они приходят к парадоксальному выводу, лучшая закладка - это соль, во всяком случае, на донецкой земле. Здесь нет подходящего каменного материала, к тому же недорогого. Предлагалось для заполнения пустот использовать терриконики - отвалы пустой породы из угольных шахт. Эти искусственные горы расположены близко, их очень много. Но опасно: горючую породу оставляют на поверхности шахтеры. В соляных камерах, полных воздуха, она легко может воспламениться, поскольку обладает способностью к самовозгоранию. Получится подземная топка, которую, может быть, десятилетиями не удастся погасить.

Не все соляные полости подлежат закладке. И те, что могут стоять без нее, являются большой ценностью, это подарок для народного хозяйства. Хранилища! С постоянной температурой и влажностью, укрытые от дождя и ветра, не требующие ухода. Нигде так хорошо не хранится сахар, как около соли. Она забирает всю влагу и даже ту, что имеется в сахаре. Около 7 лет пролежали мешки с ним в заброшенных соляных копях, и на следующий день после того, как их вынули, можно было класть его в чай. Зерно годами лежит в тех же условиях, и никакой жучок его не трогает - насекомые в соляной выработке не водятся. Нет лучшего резервуара для нефти и ее продуктов для сжиженного газа, чем соляная выемка.

В Артемовских рудниках металл быстро выходит из строя. А в ПНР действует соляная шахта, где постоянная температура + 30 °С. Там идеальные условия для хранения металла.

В старых соляных разработках пытаются лечить бронхиальную астму. Сейчас советские медики проверяют новый метод на Солотвинском руднике. На поверхности - поликлиники, под землей - лечебные корпуса. Сюда больные спускаются на несколько часов, на день, а то и на ночь. Они дышат воздухом, насыщенным солью, в этом смысл лечения.

В ЧССР, в одной из старейших соляных шахт, проводился чемпионат мира по микроавиамоделизму. Постоянные влажность и температура, отсутствие воздушных потоков - то, что нужно для рекордных полетов.

Пресная вода, закачиваемая под землю,- своеобразная "горная машина". Она может проходить подземные выработки под наблюдением человека. Для "проходки" 1 м³ необходимо 6 м³ пресной воды. Так и делают сейчас хранилища для нефти, бензина, газов... Выемка в толще соли - непроницаемый резервуар, к тому же очень дешевый, исключающий всякую возможность пожара... В случае надобности в искусственные пустоты (как и в естественные) можно сливать вредные сточные воды заводов и фабрик.

Соляные озера В зависимости от местных условий бывают холодными и горячими. В первых можно оборудовать отличные холодильники, поскольку в них на глубине температура не приближается к нулю в самую сильную жару.

...Опыты с кристаллами поваренной соли помогли известному советскому физику А. Иоффе создать теорию о прочности Бещества. Газеты писали о мостах из проволоки, легчайших самолетах. Один из учеников А. Иоффе в связи с этим сказал так: "...Был некогда век Золотой. Мы жили в век Железный, или, вернее, Стальной. Но и у вещей меняются роли. Наступает эра Поваренной соли. И я твердо верю, что соляной экспресс повезет меня летом на Сольвейский конгресс".