Известковый туф довольно широко применяли в строительстве, особенно это касается первой половины 19 века. Работа авторов с памятниками архитектуры во время проведения обследования состояния материалов фасадов и подготовке научно-проектной документации по реставрации показывает, что известковый туф применяли, в довольно больших объёмах, в качестве конструкционного материала несущих конструкций (имеется в составе кирпичной кладки стен, в кладках на вертикально ориентированных изломах стен в местах, подверженных ударам, в карнизных досках, оконных балках, плинтах, небольших колоннах, базах колонн и др.), в качестве формообразующего (в скульптурах, резных элементах архитектурного декора, небольших колоннах, барельефах, горельефах и др.) оштукатуриваемого с поверхности, в качестве декоративного для украшения экстерьеров и интерьеров.

Этот оригинальный по своему строению и свойствам камень довольно широко распространён в виде небольших по объёмам проявлений и месторождений в районах с развитием мощных толщ карбонатных пород осадочного генезиса и активным проявлением на поверхности подземных вод в виде многочисленных источников карбонатно-кальциевых вод с большим дебитом. Особенности образования этих пород определяют также особенные черты их строения и свойств. При этом, несмотря на то, что во всех известных в мире месторождениях и проявлениях эти породы, которые по геологической классификации относятся к осадочным известнякам, в целом подобны по своим формальным признакам, они довольно чётко различаются по особенностям гео-биохимических условий образования и, соответственно, по своему внешнему облику и свойствам. Последнее, не имея никакого принципиального значения с точки зрения геологических наук, определяет условия и области применения туфов, в качестве строительного камня в Санкт-Петербурге.

Ниже коротко и в общих чертах приводим сведения об особенностях образования известковых туфов в районах северо-западного региона России и их применение в качестве строительного материала в памятниках архитектуры Санкт-Петербурга 18-19 веков. Все нижеизложенные факты и основанные на них построения были получены во время изучения известковых туфов в пределах основных месторождений и проявлений, а также непосредственно на памятниках архитектуры.

По характеру строения (кавернозности), области и возможностям применения известковый туф, наблюдаемый на памятниках архитектуры, может условно классифицироваться на «статуарный», «строительный» и «гротовый».

В отличие от «строительного» и «статуарного», «Гротовый» туф имеет гигантскую дендритовидную кавернозность, и, как правило, встречается в залежах только в обломках неправильной формы и его не используют для изготовления пиленых блоков. Его применяли в строительстве для декоративной отделки сводов, стен гротов, и для оформления экстерьеров и интерьеров.

«Статуарный» туф обладает мелко кавернозным строением, несколько меньшим удельным весом, в целом более однородным строением и меньшей твердостью, а кроме того его характеризует присутствие фаунистических остатков в виде раковин моллюсков. В строительстве его обычно применяют для изготовления скульптур, барельефов и горельефов, а также в некоторых резных элементах декора (к примеру, капители колонн). Такой туф можно встретить на некоторых зданиях вместе со «строительным» туфом в составе кирпичных кладок.

«Строительный» туф средне-крупно кавернозный, имеет достаточную прочность и плотность. Его применяли в качестве облицовочного, конструкционного и формообразующего материала, а также, частично, для изготовления скульптур и некоторых других резных элементов декора зданий.

В целом известковый туф это кавернозная, ноздреватая достаточно лёгкая осадочная горная порода от слабо плотной до камнеподобной. Цвет породы - белый, серый, желтый, бежевый или коричневый, иногда красноватый. Её состав – арагонит-кальцитовый с массовым развитием псевдоморфоз по различным растительно-древесным остаткам. Распределение каверн всевозможных неправильных причудливых форм и различной размерности в толще камня крайне неравномерно, изменчиво и незакономерно. Поверхности и формы каверн извилистые неровные, часто почкообразные, иногда дендритовидные, покрытые щётками мельчайших кристаллов кальцита. Встречаются также пустоты как изолированные друг от друга, так и соединяющиеся между собой в целые системы. Мелкие каверны зачастую полностью заполнены кристаллическим кальцитом, средние и крупные, обычно, пустые. Такое строение и состав туфов определяет особенности их физико-механических свойств, а именно относительно слабое сопротивление на сжатие при уникально высокой сопротивляемости удару, сколу, изгибу, невысокую твёрдость, легкую обрабатываемость и т.п.

Туф «гротовый»

Туф «статуарный»

Туф «строительный»

В природе в залежах туф залегает в виде обособлений неправильной формы и различных размеров («журавчиков») среди больших объемов рыхлой рассыпчатой порошкообразной массы чистого углекислого кальция - гажи. Гажа с известковым туфом являются продуктами отложения на дневной поверхности углекислого кальция, который содержится в подземных водах. Формирование осадка происходит на скоплениях древесно-растительных остатков и (или) на водорослевых массах. В первом случае образуются весьма прочные, крепкие, в разной степени кавернозные разновидности известняка (туфа), во втором - слабо плотные и малопрочные, мелкопористые разновидности с включением мелких раковин моллюсков. Неравномерное распределение скоплений древесно-растительных остатков и их различные размеры в конечном счёте определяют характер распределения в залежах собственно плотных туфов. Залежь образуется в непосредственной близости от сложенных карбонатными осадочными породами береговых обрывов заболоченных, мелководных прибрежно-морских (озерных) низин или обрывистых аналогичных берегов некоторых речных долин при интенсивном и длительном поступлении в эти зоны гидрокарбонатных кальциевых подземных вод. Рыхлая гажа всегда образует основной объём возникающих со временем залежей, а плотный туф в этой системе имеет достаточно резко подчиненное значение. Углекислый кальций отлагается среди масс древесных или других растительных остатков в виде арагонита и кальцита из подземных вод при резком падении давления и повышении температуры в их гидрохимической системе при выходе на дневную поверхность по принципу коагуляции из коллоидных растворов, а разлагающееся при этом растительное вещество, в конечном итоге замещаясь карбонатом кальция, часто с образованием псевдоморфоз, обеспечивает необходимые электрохимические (гео-биохимические) условия для протекания процессов образования туфов и гажи. Чем больше по объёму скопления древесно-растительной органики, тем в конечном итоге больше насыщение объёма коллоидными карбонатными массами и тем более благоприятны условия для формирования при последующих преобразованиях известковых туфов. При осуществлении процессов туфообразования в водорослевых органических массах, очевидно, реализация необходимых гео-биохимических условий не происходит в достаточном объёме, в связи с чем, образующиеся туфоподобные массы, имеют мелкопористое, полурыхлое и слабо прочное строение.

Характер микроскопического строения туфа. Микрофото в проходящем свете, поле зрения 8х4 мм.

Длительный (многие десятки и даже сотни тысяч лет) по времени процесс преобразования возникающих масс при постоянном подтоке подземных углекислых вод приводит к их затвердеванию, уплотнению с уменьшением объёма и образованию плотного скрытокристаллического вещества арагонит - кальцитового состава в виде псевдоморфоз, натечных и некоторых других форм. После полной переработки древесно-растительных остатков (полная реализация биохимического потенциала) начинается и развивается процесс перекристаллизации возникших масс, а также формирование цементирующей и частично заполняющей имеющиеся пустоты (каверны) тонкокристаллической кальцитовой массы за счет продолжающих поступать растворов. Кавернозность в целом по своей сути отражает исходное строение скоплений (свалов) растительных остатков, в объёме которых и развиваются все туфообразующие процессы. Образующиеся таким образом плотные массы кавернозных туфов при этом остаются довольно мягкими, что связано с неполным удалением в естественных условиях кристаллизационных вод и, соответственно, неполным завершением коагуляционных и перекристаллизационных процессов. По имеющимся историческим сведениям, после извлечения туфов из недр «созревание» наступало на открытом влагозащищенном пространстве по прошествии примерно года.

Обломок ствола дерева, полностью замещённый карбонатом кальция

Проявления гажи и известковых туфов на северо-западе России приурочены к полосе вдоль уступа глинта ордовикского плато в Ленинградской области, к некоторым водотокам, дренирующим ордовикское плато в предглинтовой его части, к некоторым речным долинам в южной части Ленинградской области, в Псковской и Вологодской областях. Масштаб этих проявлений всегда незначителен.

Издревле гажа с известковыми туфами любой плотности использовались для получения чистой качественной извести, для раскисления почв и кроме всего прочего в качестве добавки для корма домашних животных. Ну и, разумеется, плотные его разновидности применяли для строительных целей в качестве стенового конструкционного, облицовочного и скульптурного материала, а также для украшения экстерьеров и интерьеров.

Массовые разработки известковых туфов и гажи с начала 18 века и до второй половины 19 века известны только на двух месторождениях – в долине реки Пудость поблизости города Гатчина и в районе деревень Глядино и Забородье. Добытое на этих ломках сырьё, использовалось для производства извести, плотные разновидности (известковый туф) поступали на строительство в окружающие поселки, усадьбы и в Санкт-Петербург. Одновременно с крупными разработками в окрестностях Санкт-Петербурга существовал также ряд мелких ломок гажи и туфа, которые имели сугубо местное значение, однако, некоторое количество строительного материала поставляли, в том числе и в столицу. К концу 19 века основные объёмы туфов для строительства здесь были выработаны.

В 1998-2000 гг. силами Отдела диагностики строительных материалов и конструкций (ОДСМиК) ГП НИИ «Спецпроектреставрация» при технической поддержке реставрационной фирмы «Пикалов и сын» осуществлены сбор и анализ имеющейся фондовой, архивной геологической и исторической информации по известковым туфам, посещение основных исторических ломок Ленинградской области, наиболее интересных и перспективных проявлений в пределах Псковской области с оценкой ситуации и определения возможностей возобновления или организации добычи известкового туфа, отбор и лабораторное изучение образцов туфов данных проявлений. В результате выполненных работ было рекомендовано рассмотреть вопрос о разработке ряда проявлений известкового туфа таких, как Веребковское и Рачевское (Псковская обл.), участок №3 проявления Глядино-Забородское (Ленинградская обл.). По нашим рекомендациям в 2001 г. фирмой «Интарсия» были начаты подготовительные работы на проявлении Веребковское, а с 2002 года добыча известкового туфа достаточного качества, которое обеспечивает реставрационные работы в Санкт-Петербурге.

В заключение нужно отметить, что известковые туфы, в том числе «травертин» как их разновидность, имеют довольно широкое и массовое развитие в южных областях – Португалия, Испания, Италия, Турция и т.д. – и формально являются аналогами туфов нашего региона, хотя, на наш взгляд, имеют существенные отличия по строению и некоторым свойствам, что определяет не только иной внешний облик камня, но и его пониженную устойчивость в климатических условиях нашего региона. Эти отличия обусловлены существенными различиями в условиях формирования как горной породы, а именно гораздо меньшей длительностью протекания процессов, отличиями биохимических, геохимических, палеоклиматических и палеогеоморфологических условий образования, различиями в гидрогеологических и гидрохимических режимах.

По нашим данным применение в строительстве Санкт-Петербурга известковых туфов в 18-19 веках носило гораздо более широкий и разнообразный характер, чем было известно до настоящего времени. В процессе подготовительных работ к реставрации фасадов памятников архитектуры будут вскрываться новые и новые примеры и особенности использования известковых туфов в строительстве Санкт-Петербурга.

Леонид Харьюзов НИиПИ «Спецпроектреставрация».