Краткий исторический очерк горючих сланцев Прибалтийского бассейна

Первый этап. Первая научная статья о прибалтийских горючих сланцах относится к концу XVIII в. В ней они описываются как «коричневый, состоящий из тонких слоев суглинок, или мергельная битуминозная порода (мицеран), который образует поблизости от мыса Кохала (8 км к северо-востоку от г. Раквере), в Раквереском уезде, залежи, доходящие до трех футов толщины». Было отмечено пластообразное залегание горючих сланцев и переслаивание их с известняками.

Полученные данные о составе сланцев позволили И. Георги указать на возможность практического их использования в качестве топлива и для дистилляции смолы.

До исследования И. Георги о горючих сланцах на территории Эстонии было известно лишь по единичным находкам в различных местах «камней», которые загораются, и по рассказам о том, как пастухи жгли в кострах «коричневые камни», как один крестьянин сложил себе из таких камней печь и она сгорела и т. п.

В первую половину XIX в. проводились геологические исследования, в результате которых были установлены общие черты стратиграфии силура в северной части Эстонии. Были также проведены работы специально и по исследованию залежи горючих сланцев в районе Кейла (мыза Фалль) в 30 км к западу от г. Таллина и поблизости от д. Ванамыйза, примерно в 3 км к северу от места, где ранее производил исследование И. Георги.

У д. Ванамыйза Г. Гельмерсен произвел разведку залежи горючих сланцев — кукерситов на площади около 1 км2, на которой было пройдено 16 шурфов. Разведкой была установлена возможность вести добычу сланца открытым способом. Исследования качества сланца показали, что последний может употребляться в таких производствах, где требуется «большой пламенный жар». Опытная перегонка горючего сланца дала выход смолы 9,5—12%, которая с добавкой песка и мелкой каменной дресвы «оказалась удобной для делания тротуаров и в особенности кровель». Касаясь вопроса практического использования этих сланцев, Г. Гельмерсен отмечал: «Горючий сланец в Санкт-Петербурге обойдется дороже английского каменного угля. Ho для местных жителей употребление сего минерала может принести значительные выгоды».

Второй этап в развитии геологических знаний о территории Эстонии вообще и прибалтийских горючих сланцев в частности охватывает время до первой мировой войны и главным образом связан с работами Ф.Б. Шмидта, который в 1858 г. расчленил отложения нижнего палеозоя Эстонии на ряд стратиграфических горизонтов. В 1881 г. Ф. Шмидт дал детальную стратиграфическую схему нижнего силура (ордовика) и выделенные им слои с горючими сланцами впервые назвал кукерскими слоями (Kuckersche Schicht Brandschiefer — Cs, Fr. Schmidt, 1858, 1881). В том же году он отмечает наличие горючих сланцев среди известняков у ст. Веймарн. Несколько ранее А. Шамарин получил полные для того времени данные о химическом составе горючих сланцев, вскрытых в осушительной канаве у Д. Кукерс (Кукрузе), их теплотворной способности и продуктах, получаемых при их сухой перегонке. Он был первым, кто научно обосновал возможность использования горючих сланцев в промышленных целях. К. Шмидт и А. Шамарин пришли к выводу, что горючие сланцы-кукерситы можно использовать в качестве топлива и сырья для получения из них продуктов перегонки — светильного газа и жидких дистиллятов.

В 1871 г. Р. Хен определил выход смолы, газа и кокса при сухой перегонке сланца, разделил полученную сланцевую смолу на фракции и изучил элементарный состав последних. Судя по газетным заметкам, в конце XIX в. интерес к эстонским сланцам со стороны промышленников проявляется большой, и были даже «намерения приступить к обширным работам по добыванию этого камня».

Одновременно высказывались и мнения о нецелесообразности практического использования горючих сланцев из-за их большой зольности. В то время бурение и проходка разведочных горных выработок в крепких известняках при больших притоках грунтовых вод было делом дорогостоящим, и разведка сланцевых месторождений не особенно продвигалась вперед.

Интерес к эстонским горючим сланцам заметно повысился с 1910 г. в связи с поднятием цен на международном рынке на нефть и уголь. С этого времени начались разведочные работы в нескольких местах (Кивиыли, Кохтла и др.) с целью выяснения возможности организации здесь добычи сланца. С землевладельцами, на участках которых производились разведки, заключались договора на право производства разработок сланца.

В 1913 г. была опубликована статья Л.Ф. Фокина «О строении и продуктах распада битуминозных пород Эстляндий», имевшая в то время большое значение для оценки возможности промышленного использования горючих сланцев Эстонии. Высказанные в этой статье предположения о водорослевой природе органического вещества кукерсита были большим шагом вперед в познании происхождения горючих сланцев.

В годы первой мировой войны Петроград, потреблявший главным образом привозное топливо, стал испытывать топливный голод. Домбровский угольный бассейн (Польша), снабжавший тогда углем Петроград, был оккупирован немцами, привоз угля из Англии прекратился, доставка бакинской нефти и донецкого угля была крайне затруднена. Требовалось срочно искать новые ресурсы топлива. В связи с этим проблема использования горючих сланцев Эстонии требовала безотлагательного решения.

До 1916—1918 гг. практическое использование эстонских горючих сланцев считалось малоперспективным. Основной причиной этого было существовавшее в то время представление о небольшой мощности сланцевых слоев. Н.Ф. Погребов указал на необходимость проверить правильность такого вывода, и проведенные под его руководством разведочные работы с 1916 по 1918 г. дали положительные результаты и послужили основой для создания сланцевой промышленности. Это короткое время в истории изучения Прибалтийского сланцевого бассейна по своему значению можно рассматривать как особый третий период.

Летом 1916 г. вдоль железной дороги между городами Раквере и Иыхви (ныне часть г. Кохтла-Ярве) П.Ф. Крутиковым и В.М. Козловским под руководством Н.Ф. Погребова были начаты большие для того времени поисково-разведочные работы на горючий сланец. В результате их были выявлены богатые залежи сланцев и установлены наиболее благоприятные для производства детальных геологоразведочных работ участки. Впервые была составлена геологическая карта Эстонского сланцевого месторождения, которая явилась основой для оценки его промышленных границ. Одновременно проводились лабораторные опыты по перегонке сланца в Тартуском университете и Таллинской городской химической лаборатории. Около д. Тюрпсаль (ныне территория г. Кохтла-Ярве) была организована пробная добыча сланца (к весне 1917 г. добыто 820 т) с целью постановки опытов по использованию сланца как топлива в твердом виде, а также для получения из него светильного газа и жидкого топлива путем сухой перегонки.

Подводя итоги первых разведочных работ и пробной добычи сланца, Н.Ф. Погребов писал: «Кукерсит является одним из видов топлива, которое может в настоящий момент оказать значительную помощь Петроградскому району в смысле хотя бы частичного утоления острого топливного голода; но в будущем на кукерсит следует смотреть не как на топливо непосредственно, а как на чрезвычайно ценный сырой материал для возникновения здесь крупной химической промышленности, аналогичной широко развивающейся в последнее время в Шотландии и Северной Америке».

Положительные результаты геологических исследований 1916—1918 гг., изложенные в докладе Л.Г. Рабиновича Комитету по топливу, и хорошие данные опытов по сжиганию горючих сланцев в Петрограде и на цементных заводах Азери в Порт-Кунда послужили основанием для организации добычи сланца около д. Тюрпсаль. Здесь был заложен рудник производительностью до 50 тыс. т в месяц, который был соединен железнодорожной веткой широкой колеи со ст. Кохтла, Ho развитию рудника помешала немецкая оккупация.

Изучение и освоение горючих сланцев во время буржуазной республики с 1918 г. до восстановления в Эстонии Советской власти в 1940 г. можно рассматривать как самостоятельный четвертый период. Сланцы имели тогда большое значение прежде всего как топливо. С первых лет существования буржуазной республики началось промышленное освоение сланцевых месторождений. В 1919 г. было организовано «Государственное сланцевое промышленное предприятие», занимавшееся не только добычей, но и химико-технологическими испытаниями сланцев для научного и экономического обоснования создания сланцеперерабатывающей промышленности. Одновременно в районе Кохтла-Ярве возникли два частных предприятия по добыче сланцев, которые, однако, просуществовали недолго.

Положительные результаты опытов, увеличившийся спрос на сланец, перспективы на выявление значительных запасов сланцев — все это привлекало к ним большое внимание. Начиная с 1921 по 1928 г. возникли частные предприятия по добыче и переработке сланцев, в которых участвовали эстонские акционерные общества и иностранные фирмы. К концу 1933 г., кроме участка государственного предприятия, было зарегистрировано 20 участков концессий и акционерных обществ с привлечением иностранного капитала. Однако добыча сланца велась только на семи участках, наиболее крупными из которых были район Кохтла-Ярве (Эстонское государственное сланцевое предприятие — шахты Кукрузе и Кява), участок Вийвиконна (шведская фирма), участок Кохтла (английская фирма) и участок Кивиыли (немецкая фирма). В 1925 г. в Кохтла-Ярве был пущен первый сланцеперегонный завод с пропускной способностью 200 т сланца в сутки, а начиная с 1930 г. — еще три сланцеперегонных завода, находившихся в руках иностранцев, из которых наиболее крупный принадлежал немецкому акционерному обществу «Кивиыли».

Геологоразведочные работы на сланец производились в небольших объемах, необходимых для юридического оформления концессий, и ограничивались, как правило, выявлением площадей, пригодных для открытой разработки или штольневой добычи. До 1940 г. на всех участках действующих в то время шахт было пробурено немногим более 500 разведочных скважин. Геологоразведочные работы проводились под руководством Горного департамента.

Простое геологическое строение месторождения, сплошное распространение сланцевого пласта и постоянство мощности и качества последнего позволили таким небольшим количеством скважин в общих чертах правильно определить границы промышленного распространения сланцевой залежи, оценить запасы и выявить гидрогеологические и горнотехнические условия разработки. В это время было проведено также исследование богатой фауны кукрузеского горизонта и условий образования горючих сланцев.

Во время немецкой оккупации в Великую Отечественную войну на территории Эстонии геологоразведочные работы на горючий сланец проводились на шахтных полях Убья, Кохтла, № 6 (Эреда) и № 10 (Ахтме).

Горючие сланцы в Ленинградской области впервые были обнаружены Ф.Б. Шмидтом в 1881 г. среди известняков кукерского горизонта нижнего силура у ст. Веймарн. Однако изучение восточной части Прибалтийского бассейна началось лишь после Великой Октябрьской революции, с 1918 г., когда Геологическим комитетом и трестом «Битумсланец» были организованы поисково-разведочные работы и опытная добыча горючих сланцев около ст. Веймарн. Геологоразведочные работы продолжались здесь с перерывами до 1928 г. на трех участках — Веймарнском, Алексеевском и Опольском, которые объединялись под общим названием Веймарнского месторождения. На Веймарнском участке близ д. Брюмбель в конце 1918 г. был заложен рудник, а в 1930 г. началась эксплуатация на Алексеевском участке. На обоих рудниках было добыто около 100 тыс. т сланца. В 1933 г. разработка Веймарнского месторождения была прекращена из-за малой мощности слоев горючего сланца и значительных притоков подземных вод.

Зимой 1926—1927 гг. в 50 км к юго-западу от Веймарна поисковыми скважинами, бурившимися партией Геологического комитета, было открыто Ленинградское (Гдовское) месторождение с большей, чем на Веймарнском месторождении, мощностью пластов горючих сланцев. Инициатива постановки поисковых работ в этом районе принадлежала Н.Ф. Погребову, активно занимавшемуся не только геологическим изучением, но и промышленным освоением прибалтийских и ленинградских горючих сланцев.

С весны 1927 г. начала работу партия Северного отделения Управления сланцевой промышленности по детальной разведке Ленинградского месторождения и две партии Геологического комитета по детальной съемке сланценосной площади. К 1932 г. этими работами была установлена промышленная ценность нового месторождения.

В 1931 г. на нем около д. Большие Поля была заложена опытная шахта имени С. М. Кирова, а в 1934—1935 гг. на правобережье р. Плюссы — еще две шахты (№ 1 и № 2).

С 1930 по 1938 г. геологоразведочные и гидрогеологические работы на Ленинградском (Гдовском) месторождении проводились Северо-Западным (Ленинградским) геологическим управлением.

В 1932 г. в результате широких поисковых работ в полосе, прилегающей к железной дороге Ленинград—Таллин, между станциями Веймарн и Парицы установлена значительная по размерам сланценосная площадь, являющаяся восточным продолжением Гдовской.

В 1938 г. Б.П. Асаткин, Н.Ф. Погребов и В.В. Левыкин составили на основании всех накопленных геологосъемочных, гидрогеологических и разведочных данных монографическое описание Ленинградского (Гдовского) месторождения.

В 1936 г. при бурении артезианской скважины в г. Чудово были обнаружены на глубине 150 м горючие сланцы в невских слоях среднего ордовика.

Разведочные работы 1937—1938 гг., произведенные под руководством В.С. Захарченко и Е.Г. Шаховой, установили распространение сланценосных пачек на площади в 90 км2, вытянутой вдоль линии железной дороги Санкт-Петербург—Москва к северо-западу от Чудово. Из-за сложных гидрогеологических условий и большой глубины залегания недостаточно мощного пласта горючих сланцев Чудовское месторождение не было освоено промышленностью.

В последний, пятый этап изучения и освоения Прибалтийского бассейна, начавшийся после Великой Отечественной войны, были получены весьма цепные дополнительные геологические данные, касающиеся уточнения стратиграфии, тектоники, а также генетических и промышленных границ бассейна, вещественного состава и запасов горючих сланцев, гидрогеологических условий месторождений и т. д.

В соответствии с вышедшими в свет в 1945 и 1952 гг. правительственными постановлениями о развитии сланцевой промышленности для удовлетворения нужд Ленинграда, Таллина и прилегающих районов в бытовом газе и электроэнергии в большом масштабе производились геологоразведочные работы.

Для характеристики объема буровых работ можно указать, что только на одном Эстонском месторождении с 1945 г. по настоящее время пройдено несколько тысяч скважин.

В 1945—1950 гг. работы велись трестом «Ленуглеразведка», в 1950—1952 гг. — трестом «Южуралуглеразведка», с марта 1952 г. — Щекинской геологоразведочной партией треста «Мосбасуглеразведка» и, наконец, с 1957 г. — экспедицией Управления геологии при Совете Министров Эстонской ССР.

Основные результаты геологоразведочных работ послевоенных лет сводятся к следующему: сланцевый бассейн геологически оконтурен, в основном определены его промышленные границы, установлено сплошное распространение промышленного пласта сланца, разведаны запасы для действующих и строящихся шахт и карьеров, создан большой резерв запасов.

Горючие сланцы изучались всесторонне как энергетическое топливо и как сырье для производства жидкого топлива, бытового горючего газа и широкого ассортимента химических продуктов. Много внимания за последние годы уделяется экономике сланцевой промышленности и перспективам ее развития по пути комплексного и безостаточного использования горючих сланцев с утилизацией не только органического вещества, но и минеральной составной их части. Важность решения проблемы комплексного и безостаточного использования горючих сланцев вытекает из большой зольности последних, достигающей 65—70%. что затрудняет использование сланцев, особенно при их сжигании. Кроме того, высокие требования потребителей к качеству товарного сланца заставляют производить на шахтах неполную выемку сланцевого пласта с выборкой лучших по качеству слоев, что приводит к повышению себестоимости добычи и к большим эксплуатационным потерям сланца при добыче, достигающим 40% от отрабатываемых балансовых запасов.

Возможность решения этой важной проблемы заложена в самой природе горючего сланца, так как минеральная составная часть сланца по химическому составу пригодна для изготовления строительных материалов и для известкования и удобрения кислых почв. Изучались и вопросы происхождения горючих сланцев. Подробнее об этом будет сказано ниже.

Изучены гидрогеологические и горнотехнические условия разработки. Геофизическими методами разведки (электрометрия) выявлены и оконтурены широко распространенные на месторождениях закарстованные зоны, генетически связанные с тектоническими трещинами северо-восточного простирания. Данные о закарстованных зонах имеют большое значение для решения практических задач строительства новых шахт и карьеров, выбора главных направлений горных выработок и борьбы с шахтными водами. Разведкой выявлены участки месторождений, пригодные для открытых разработок крупными карьерами мощностью 4—5 млн. т в год.