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.
Нужны детальные и очень точные исследования, чтобы точно понять роль растворов и их возможности. Длительное изучение, проведенное на Слюдянском месторождении в последние годы В. Н. Матониным и М. А. Лицаревым — на Слюдянке и на Памире, показало, что появление лазурита за счет гранита приурочено только к некоторым строго определенным пластам; трудно сказать, один это пласт или несколько, но совершенно ясно, что всегда, когда гранит попадает в слой, где в другом месте идет образование лазурита, то и здесь вокруг него образуется лазурит, много или мало — это уже не так ясно, но он обязательно будет; в других же слоях, даже не очень далеких, этого минерала нет. И еще одно: в самом мраморе, в том слое, в котором образуется лазурит, встречается самородная сера в виде мелких желтых зернышек, сидящих в мелких пустотках. Кроме того, при расколе молотком этого мрамора очень сильно пахнет сероводородом. Очевидно, этот газ выполняет пустоты в кристаллах карбоната. Весьма интересно, что еще в 1891 г. норвежский геолог Брёггер указал на постоянную ассоциацию лазурита с серой и графитом, но исследователи Слюдянки не придавали этому значения.
Все эти новые выявленные факты заставляют решительно протестовать против предположения о привносе серы растворами. Если бы растворы, циркулировавшие по слюдянской толще, везде содержали серу, то везде вокруг блоков гранита в мраморе должны были бы образовываться зоны лазурита, но этого нет. Более вероятно предположение о связи серы только с определенными слоями мрамора. В этом случае не надо предполагать даже вообще движения каких-либо непрерывных «токов раствора» для образования «биметасоматических» зон на границах двух неравновесных пород. Достаточно только небольшого количества воды — горной влажности. Эта вода, циркулируя между неравновесными породами, перекосит недостающие вещества, постоянно изменяя свой состав, обеспечивая кристаллизацию устойчивых минералов, образующих необходимые реакционные зоны.
Таким образом, наиболее обоснованным сейчас будет предположение, что сера изначально присутствовала среди мраморов, а это может быть только в том случае, если карбонатные породы — осадочные доломиты — отлагаясь, переслаивались с солями и гипсом. Стоит напомнить читателям о находке лазурита в свите Грин-Ривер в США. В сущности говоря, и здесь на Слюдянке, если высказанное предположение правильно, геохимические условия образования лазурита те же, что и в Грин-Ривер, но на Байкале это образование шло при более высоких температурах, чем в Америке, а как следствие этого — крупная кристаллизация лазурита и сплошные массы, сложенные этим минералом, а не отдельные мельчайшие зерна, как это было описано в солях США. Следует, однако, подчеркнуть, что и здесь температуры не могли быть очень высокими. Напомним, что при синтезе ультрамарина при перегреве материал получается бесцветным. Еще одна аналогия с синтезом — в слюдянских мраморах присутствует сера, т. е. при образовании лазурита, видимо, везде имела место восстановительная среда и избыток солей. Это то же, чего добиваются химики при синтезе ультрамарина.
Предположение о связи лазурита с осадочными соленосными породами, сделанное М. А. Лицаревым и В. И. Виноградовым еще несколько лет тому назад, проверялось в течение всего последнего времени, и было найдено несколько новых независимых доказательств. Во-первых, с помощью тонких физических исследований было показано, что строение атома серы в лазурите (ее изотопный состав) такое, которое характерно для осадочных пород, а во-вторых, на Памире в продуктивной на лазурит толще мраморов имеются натеки поваренной соли, явно вымываемые дождевыми водами из мрамора.
