В Поволжье, республике Коми, а также на пляжах Калифорнии и Новой Зеландии, островах Земли Франца-Иосифа и в Коста-Рике находят скопления огромных шаров — сферических конкреций. Люди всегда приписывали им магические свойства, порой их связывали с таинственными древними цивилизациям. Мы расскажем, откуда они взялись на самом деле.

Валуны Моераки

Пожалуй, самыми знаменитые, благодаря эффектным фотографиям в интернете, — сферические валуны Моераки на побережье Отаго в Новой Зеландии. Наиболее крупные весят несколько тонн и достигают в диаметре 2,5 метра.

Местная легенда гласит, что здесь потерпело крушение мифическое каноэ Араи-Те-Уру, возвращавшееся из дальних стран с тыквами и прочими дарами природы. Море выбросило на берег окаменевшие овощи и корзины с товарами.

У геологов более прозаическая версия — это гигантские карбонатные конкреции, сформировавшиеся 50-60 миллионов лет назад в илистых отложениях прибрежной зоны морского бассейна. Внутри, как правило, находится "затравка" — окаменелость, древняя раковина или скопление углистого вещества, к которой стягивался карбонат кальция или кальцита.

Конкреция с раковиной двустворчатого моллюска, которая послужила "затравкой"

Органика при разложении создает вокруг себя щелочную среду, и содержащийся в поровых водах кальций осаждается в виде кальцита, который цементирует песок и ил вокруг "затравки". В итоге в толще песчаников, сланцев и аргиллитов формируются запечатанные конкреции — сферические образования, более прочные, чем окружающие породы.

В конце концов слои аргиллитов размыл прибой, а конкреции оказались на поверхности. Волны обработали их, придав идеально сферическую форму.

Валуны Моераки

Каменные шары Коста-Рики

Широко известны также петросферы Коста-Рики. Одна из них даже изображена на местной банкноте. В дельте реки Дикис на тихоокеанском побережье насчитали более трех сотен каменных шаров. Диаметр — до 2,57 метра, вес — до 20 тонн.

Часть представляют собой карбонатные конкреции, как валуны Моераки, но есть и рукотворные, сделанные из более твердых пород, — габбро и гранодиоритов.

Археологические раскопки поселений, существовавших в дельте Дикис с IV века до нашей эры до XVI столетия, показали, что петросферы связаны с так называемым периодом Чирики (IX-XVI века). Даже нашли каменные инструменты, которыми обрабатывали камень.

Археологи установили, что каменные шары размещали перед входом в жилище, иногда с двух сторон. Видимо, это свидетельствовало о высоком социальном статусе. В захоронениях попадались также небольшие шарики — диаметром семь-десять сантиметров.

Возможно, говорят ученые, индейцы, увидев природные сферические карбонатные конкреции, сделали их предметом культа и сами принялись изготавливать шары из округлых валунов более твердых пород.

Каменные шары Коста-Рики

Широкая география каменных шаров

Но рукотворные шары Коста-Рики — исключение. Обычно речь идет именно о карбонатных конкрециях. На планете немало мест, где накапливались осадочные отложения, а в их толще вокруг органических остатков формировались агрегаты из твердых минералов.

Сферические валуны есть в урочище Торыш на полуострове Мангышлак, Прибалхашье в Казахстане, Лунной долине в Аргентине, районе Гулу в юго-западном Китае, Кеттл-Пойнте на озере Гурон в Канаде, национальном парке Рок-Сити в штате Канзас, на пляже Боулинг-Боллс-Бич в Калифорнии и в парке Шэйл-Холлоу в штате Огайо, США.

Шароподобные конкреции в урочище Торыш в Мангистауской области

В России — на острове Чамп архипелага Земля Франца-Иосифа, в Волгоградской области, на реке Ижма в республике Коми, в Красноярском крае, Кузбассе, Якутии и еще много где. И везде это песчаник, пропитанный карбонатным цементом.

Сферолиты (шаровые конкреции) на острове Чампа

Научные разгадки

Хотя общий принцип формирования карбонатных конкреций понятен, во многом еще предстоит разобраться. Как быстро они растут? Почему такая правильная форма? Из-за чего рост прекращается?

Ученые Нагойского университета в Японии под руководством Хидэкадзу Йосиды не один год занимаются этими вопросами.

Исследования в Японии, Англии и Новой Зеландии продемонстрировали, что даже самые большие конкреции образуются очень быстро — за несколько десятилетий. Основной механизм — встречный диффузионный перенос ионов гидрокарбоната HCO₃–, возникающих при разложении органического вещества, и кальция Са²⁺ из морской воды, которой пропитан еще не затвердевший донный осадок.

Ранее с помощью метода сканирующей аналитической рентгеновской микроскопии выяснили, что растущая конкреция отделена от вмещающей породы так называемой реакционной зоной, в которой и происходят диффузионные обменные реакции. Если на ее пути нет препятствий, она равномерно смещается во всех направлениях от центра. Отсюда и сферическая форма. А рост прекращается, когда в ядре заканчивается углерод.

Концептуальная схема образования сферических конкреций. Перекрестная диаграмма диффузии и скорости роста

Самые крупные из известных на сегодняшний день карбонатных конкреций — валуны Рок-Сити в Канзасе диаметром от трех до шести метров. Но они и наименее плотные, поэтому больше подвержены эрозии и выглядят не так эффектно, как их идеально отполированные собратья из Новой Зеландии или с острова Чамп.

В недавнем исследовании японские ученые предложили определять возраст каменных шаров по изотопам стронция — примеси кальцита, основного минерала карбонатных конкреций. Это особенно актуально, когда материнские породы, в которых находились конкреции, полностью размыты или уничтожены эрозией.Источник: РИА "Новости"