В процессе разведки свиты Грин-Ривер из одной буровой скважины был извлечен столбик породы (керн), где были синие пятна. Разведчики не сумели определить этот минерал и передали его для изучения известному американскому исследователю глин У. Бредли, который, применив ряд очень «хитрых» методов, сумел показать, что в куске среди троны и соли образовались листочки талька и крохотные кристаллики лазурита. Кристаллы лазурита использовали для своей постройки весь глинозем, который был в растворе, тальк — оставшуюся кремнекислоту и магний. Крайне характерно, что весь процесс образования лазурита шел в условиях очень большого избытка щелочей, что, как мы видели, типично и для условий искусственного синтеза этого минерала. Очень примечательно также, что кристаллизация лазурита в Грин-Ривер происходила при относительно низких температурах. Все это свидетельствует о том, что для получения лазурита необходимо только существование своеобразной физико-химической среды. Редкость лазурита, таким образом, обусловливается именно редкостью этих условий.
Лазурит является очень заметным и интересным минералом, и поэтому можно думать, что большинство имеющихся на земле месторождений этого минерала уже известно. В Канаде лазурит, как предполагают, образовался при метаморфизме слоев ангидрита, переслаивавшихся с глиной. Мелкие, очень плохо изученные месторождения лазурита отмечаются в ЮАР, Индии, Бирме и еще в некоторых местах США. Крупных же месторождений только три: Афганистан и Памир, которые можно рассматривать как единое месторождение; Слюдянка, об открытии которого выше было рассказано, и, наконец, месторождение в высокогорной восточной части Чилийских Анд. Здесь эксплуатируется месторождение Карен, в истоках реки Рио-Гранде на высоте 4500 м над уровнем моря. Количество добываемого здесь лазурита довольно велико, но качество, к сожалению, не очень высокое. Достаточно указать, что стоимость чилийского лазурита примерно в десять раз ниже, чем стоимость афганского материала.
Из трех крупных месторождений лазурита наиболее изучено Слюдянское месторождение, которое наиболее доступно. Афганские и памирские месторождения изучались советскими специалистами, и сейчас можно уверенно говорить об их идентичности Слюдянскому месторождению. Очень немногие данные, имеющиеся в литературе по месторождениям Чили, также говорят об их аналогичности месторождениям Слюдянки.
Район реки Слюдянки, впадающей в оз. Байкал у самого южного его конца, слагают древнейшие на земле архейские породы. Образовались они примерно 3 млрд. лет тому назад и за это огромное время претерпели очень большое количество изменений, и сейчас, изучая их на дневной поверхности, можно отчасти восстановить их историю. Прежде всего, можно уверенно говорить, что после своего образования эти породы были погружены на глубины 25–30 км, где господствовали температуры 600–800 °C и давление 6–9 тыс. атм. Можно предположить, что это погружение сопровождалось накоплением над слюдянской толщей больших масс более молодых осадков, но позднее при обратном подъеме слюдянской толщи к дневной поверхности все это было смыто полностью.
Сильные изменения, которые слюдянские породы претерпели, позволяют делать только некоторые предположения о их первоначальном составе. Сейчас среди всех пород, слагающих Слюдянский архей, можно выделить нижнюю толщу, где преобладают силикатные породы, и верхнюю, где наибольшим распространением пользуются карбонаты. По характеру взаимоотношений между породами, иногда встречающимся прослойкам песчанистых и карбонатных пород предполагается, что нижняя часть первоначально образовалась как морской осадок, в котором преобладал вулканогенный материал, и только небольшие прослои образовали нормальные морские осадки.
В верхней части толщи, наоборот, преобладают карбонатные породы, известняки и доломиты с большим количеством первоначально песчанистого материала. Все это позволяет предполагать, что при образовании этой верхней слюдянской толщи в море, существовавшем 3 млрд. лет тому назад, господствовало нормальное осадкообразование, а вулканические извержения были относительно редки.
В период самого глубокого погружения осадки архейской толщи находились при таких параметрах температур и давлений, когда наиболее легкоплавкие части горных пород уже могут расплавляться с образованием гранитной магмы. По-видимому, в некоторых слюдянских породах это и происходило. Возникшая гранитная магма частично затвердела в месте своего образования, создав гнейсовые толщи, а частично — внедрилась в вышележащие карбонатные породы, где и застыла, образовав жилы транита и пегматита. Карбонат является породой, исключительно бедной кремнеземом. Углекислый магний и углекислый кальций, слагающие карбонатные слои в условиях высоких температур, стремятся взаимодействовать с кремнеземом с образованием соответствующих силикатов. Это стремление настолько велико, что некоторые жилы гранита обедняются кремнеземом и вместо кварца и полевого шпата, нормально присутствующего в граните, кристаллизуются нефелин или даже гаюин.
Подъем Слюдянского района с огромных глубин, на которых шло изменение пород и внедрение гранитных жил, происходил, видимо, довольно медленно, но далеко не спокойно. Слои пород, слагающих район, претерпели многочисленные изгибы, растяжения и сжатия. При этом весьма сильно сказывалась пластичность пород. В условиях изгиба пород, что происходило при повышенных температурах и давлениях, мрамор оказался значительно более пластичным, чем гранитные жилы, поэтому гранитные жилы раскалывались на отдельные блоки и получали многочисленные трещины; мрамор же тек как пластичная масса, затекая в трещины между разорванными блоками гранита.
Следующий этап образования месторождения имеет место при еще более низких температурах, когда в толще мраморов циркулировали пропитывавшие их воды, температура которых в общем соответствовала температуре всей толщи. Гранит, слагающий жилы, неравновесен с вмещающим их доломитовым мрамором. Доломит — это двойная углекислая соль магния и кальция. В граните псе довольно обильны кремнезем, глинозем и, конечно, калий и натрий. При относительно высоких температурах, где устойчивы силикаты, а не карбонаты, такие минералы не могут находиться совместно. Происходит, как назвал Д. С. Коржинский, «биметасоматический» процесс. За счет окиси магния и кальция, доломитового мрамора и кремниевой кислоты гранита кристаллизуется диопсид — силикат кальция и магния, щелочи же и глинозем, освобождающиеся при этом из гранита, вместе о тем же магнием доломита обычно дают флогопит — главную достопримечательность Слюдянки. Слюда здесь добывалась многие годы, начиная с глубокой древности. Еще дальше от гранита располагается зона кальцитового мрамора — это тот доломит, который потерял магний, пошедший на образование флогопита.
В некоторых слоях Слюдянского района исследователи встречаются с полной неожиданностью. Вместо зоны слюды вокруг обрывков гранитных жил попадаются зоны густо-синего лазурита. Химически картина образования лазуритовой зоны очень близка к химической картине образования слюдяной зоны. Так же как и в слюде, в лазурите концентрируются глинозем, немного кремнезема и щелочи из гранита, т. е. все то, что не пошло на формирование диопсида в первой зоне, но вместе с этим здесь концентрируется и сера, причем, судя по всему, серы здесь довольно много. В ряде случаев сера не только связывается с кремнеземом и щелочами в лазурит, но и с железом. В случае слюды железо входит в состав слюды, а лазурит железа не содержит, и железо с серой дает свой золотистый минерал — пирит. Образуется тот совершенно замечательный по своей декоративности очень дорогой сорт лазурита, который носит название «звездного неба», где на фоне густо-синего лазуритового «ночного неба» блистают яркие золотистые кристаллики пирита — «звезды», рассыпанные по «небу».
Источник серы при образовании лазурита является еще одной геологической загадкой лазурита. Самое простое «упрятать» загадку в недра. Обычно геологи так и делают: серу принесли с собой из недр растворы, вызывавшие изменение гранита. Такое утверждение опровергнуть крайне трудно; ни состав растворов, ни их источник, ни пути, по которым они двигались, совершенно неизвестны, и здесь широкое поле для фантазирования. И в работах ряда исследователей, склонных к фантазии, растворы могут сделать буквально все — они всемогущи.
