Текст книги "Месторождения и история"

Но главное – была переоценена возможность разработки железорудных месторождений так называемой Курской магнитной аномалии. Впервые магнитную аномалию в этом районе обнаружил астроном академик П. Б. Иноходцев в 1778–1779 годах при составлении карт Генерального межевания. Но только через 100 лет приват-доцент Казанского университета И. Н. Смирнов вновь обратил на него внимание при проведении геомагнитных съемок. В конце XIX века было установлено, что речь идет о самой большой в мире магнитной аномалии. Она была детально изучена профессором Московского университета Э. Е. Лейстом. Возникновение ее связывалось предположительно с наличием на глубине магнитных руд.

К железным рудам обратились лишь в середине XX века. С 1920 года начала работать Особая комиссия по исследованию КМА, возглавляемая И. М. Губкиным. Залежи богатых руд КМА прослеживаются в длину на 850 км при ширине зоны до 200 км. Здесь разведано 18 месторождений железа с запасами 850 миллиардов тонн и 80 млрд. тонн богатых железных руд (Курская магнитная аномалия).

Железорудные месторождения КМА приурочены к Воронежской антеклизе Восточно-европейской платформы; нижний этаж относится к докембрийскому фундаменту платформы, верхний составляют полого залегающие осадочные толщи платформенного чехла. Железные руды приурочены к кристаллическому фундаменту, глубина залегания которого в среднем составляет 60 – 650 метров. Развиты два типа руд: бедные, но в значительной степени рентабельно обогащаемые, с содержанием 53.6 – 61.6 %, серы 0.08 – 0.4 %, фосфора 0.02-.03 %. Бедные руды представлены железистыми кварцитами Курской серии и имеют мощность от нескольких метров до 700 метров (в юго-западной части КМА); по составу они относятся к магнетитовым, магнетито-гематитовым и гематитовым. Богатые руды большей частью связаны с древней корой выветривания железистых кварцитов, являясь продуктом их окисления и природного обогащения, они состоят, в основном из мартита, железной слюдки, димонита и сидерита. Богатые руды известны в двух формах залегания: горизонтальные плащеобразные залежи на головах пластов железистых кварцитов и крутопадающие залежи, уходящие иногда на глубину до 500–700 метров.

В 1931году было установлено наличие богатых железных руд. В послевоенное время здесь были созданы несколько крупнейших рудников (Лебединский, Михайловский, Стойленский, Большетроицкий, Новоялтинский, Погромецкий, Коробковский). Почти все они, кроме последнего, разрабатываются открытым способом. Лебединский карьер является крупнейшим в мире карьером и занесен в книгу рекорда Гиннеса. Его ширина превышает 5 км, глубина – более 600 метров. Сейчас рудники района КМА дают в год 30 млрд. тонн железной руды, уступая лишь боливийскому месторождению Мутуси (40 млрд. тонн в год). (Из истории открытия КМА).

Казалось бы, все замечательно – проблема снабжения рудой решена. Но в результате строительства перечисленных огромных карьеров природа центральных районов России была практически уничтожена. В США это противоречие снимается ужесточением правил по сохранению окружающей среды и созданием системы национальных парков. В России этого нет и природа попросту уничтожается.

Академик И. М. Губкин писал, что «Вся история КМА – это борьба с косностью и консерватизмом». Она продолжается и по сей день, более того, темпы этой борьбы нарастают. И это не может быть иначе. Запасы железной руды на КМА составляют 60 % запасов железных руд России и 20 % мировых запасов. Учитывая тот факт, что для всего человечества основой социального прогресса пока является горная промышленность, а материальные потребености населения любых стран даже на отдаленную перспективу на 80 % будут зависеть от обеспеченности минеральным сырьем, можно с уверенностью утверждать, что объемы добычи и переработки минерального сырья будут расти. На КМА это будет реализовано уже в ближайшее время. Опустим историю борьбы и посмотрим на ее итоги. Результаты этой борьбы наглядно видны из приводимых ниже данных.

Ясное дело, что создание в черноземной области гигантских карьеров привело к полному уничтожению прекрасной природы черноземной полосы России, воспетой в классической русской литературе. Главное богатство района – чернозем, который является «основой продовольственной безопасности России, почти уничтожено и продолжает уничтожаться ускоренными темпами. В 1900–1905 годах мощность чернозема на КМА достигала двух метров, а содержание в нем гумуса в почвах превышало 16 %. К началу промышленного освоения района из-за нарушения агротехники содержание гумуса было снижено до 6–8 %, а в серых лесных почвах – 1.7–2.5 %. В зонах, захваченных депрессионной воронкой, отмечено снижение урожайности сельхозкультур на 10–60 % и усыхание древесной растительности. Но этого мало – в результате отравления воды и воздуха тяжелыми металлами – содержание их по данным того же источника в 100 раз превышает допустимые нормы – в 1991–1999 годах хронические формы патологии увеличились в 2 раза, болезни крови и кроветворных органов в 3.9 раза, новообразования – в 1.4 раза, болезни органов пищеварения в 3.3 раза, болезни мочевой системы в 1.7 раз, число врожденных аномалий увеличилось в 2.4 раза. Ухудшение медико-демографических показателей населения области отмечается с 1986года. Так что естественно, что с 1990 года данное явление перешло в депопуляционный процесс и в 1999 году убыль населения достигла рекордной за последние 20 лет цифры в 11.2 тысячи человек в год. Картина, как видим, совершенно аналогичная уничтожению природы в результате деятельности Норильского горно-металлургического комбината, описанной в главе 2.7.

В Норильске ссылались на хрупкость природной среды заполярных районов и особую токсичность отходов переработки арсенидных руд. В центральном районе России не было ни того ни другого. Но если отравление планеты в районе Норильска было остановлено вмешательством английской радиокорпорации БиБиСи, то в центральном районе России вмешаться было некому.

И ведь именно по этому району во время Второй мировой войны прошлись танки Курской дуги, но нанесенный войной урон природа смогла восстановить. Сейчас дело решила казалось бы незначительная вещь – нарушение агротехники. И на этот раз, увы! – это, видимо, навсегда. О прекрасной русской природе теперь можно лишь вспомнить, читая описания ее у Тургенева, Толстого или Бунина.

Рис. 1.5.12 Крупнейший в мире Лебединский карьер на КМА. Лебединский ГОК – Металлоинвест.

Месторождения Миннесоты, известные под названием Железного Хребта, были открыты в 1866 году. Они состоят из трех кряжей Месаби, Вермильон и Куюна.

Леонидас Мерритт и его родственники, получившие известность как семь железных братьев, правильно оценили огромную перспективность своей находки. Заняв большие деньги, они приобрели право на разработку на огромных участках земли, и начали строительство железнодорожной линии для вывоза руды к озеру Верхнее. Но тут разразился кризис 1893 года, Цены на железную руду резко упали и железные братья обратились за деньгами к Джону Рокефеллеру. Они получили заем под залог собственности на компанию. Рокефеллер правильно оценил потенциальную выгодность проекта и, главное, мог ждать. В 1894 году он купил у Мерриттов пакет акций за 900 000 долларов и потратил 525 000 долларов на урегулирование финансовых претензий. К 1901 году проект стоил 9 миллионов долларов. В 1912 году дело слушалось в Конгрессе, но к этому времени Леонидас Мерритт перенес психическое расстройство и был не в состоянии объяснить последовательность событий) (Seven Iron Brothers).

Руды принадлежат к типу железистых кварцитов, близких к месторождениям Кривого Рога. Они образовались в докембрии (1700–3000 млн. лет назад) в эпоху выравнивания ранее сформированных горных систем. Предполагается, что водоросли способствовали повышению уровня кислорода, что привело к осаждению железа, поступившего в водный бассейн в ходе денудации горных хребтов.

Хребет Месаби протягивается на 100 миль (около 160 километров). Рудное тело имеет мощность 500 футов (около 150 метров). Богатые руды месторождения гематитовые и содержали около 70 % железа при незначительном количестве серы и фосфора.

Эти месторождения стали основой компании U. S. Steel, контролировавшей большую часть производства металла в США. В целом из их руды производилось до 70 % железа Соединенных Штатов. Именно эти месторождения дали железо для стали, сделавшей возможной строительство растущих вверх американских городов. Разработка велась серией открытых карьеров, хотя некоторые рудники на начальных этапах разрабатывались подземным способом. Добытые руды транспортировались в 100-тонных вагонах в расположенные на озере Верхнем порты Дулут (Duluth) и Две Гавани (Two Harbors). В конечном итоге руда доставлялась на металлургические заводы Индианы и Охайо. Месторождения, в частности Месаби, активно эксплуатировались в первую половину ХХ столетия, К 50-ым годам богатые руды месторождений истощились и перешли на добычу бедных кварцитовых руд – таконитов (53–58 % железа). Позже добыча была сокращена, но в середине 70-ых годов вновь возобновилась в расширенном объеме в связи с потребностями в индустриализации Китая и упавшим обменным курсом доллара, сделавшими добычу таконитов экономичной (Тарнавский).

Приведенные выше очерки истории отдельных месторождений со всей очевидностью показывают общность процесса открытия и освоения месторождений отдельных районов при всех различиях их положения, экономических условий и экономики разных стран, в которых эти месторождения расположены. Главным шагом в принятии решений о выгодности освоения и перспективности того или иного месторождения является оценка его перспективности, во многом основанная на определении его принадлежности к тому или иному генетическому типу. Сегодня в распоряжении геологов, занимающихся этими вопросами, имеется детально разработанная типизация месторождений минерального сырья, все материалы о геологической ситуации в районе того или иного месторождения. И можно только поражаться смелости и интуиции тех, кто принимал решения об освоения тех или иных месторождений, не имея этих материалов.

Потребность в железе, особенно в связи с индустриализацией Китая и Индии, не уменьшается, а только растет. С учетом того, что железные руды большинства месторождений Китая исчерпаны, спрос на экспорт железных руд в эту страну огромен. Предполагается, что потребность в импорте железной руды в 2004 году составит 180 миллионов тонн (Тарнавский). Запасы руд, в том числе и богатых, на разведанных месторождениях огромны.

Если задаться вопросом о перспективах железорудных месторождений в XXI веке, то видно, что опять, как и на всяком повороте истории железного века, они связаны с возможными изменениями технологии производства металла. Исчерпание богатых руд принуждало к созданию технологии приготовления агломератов, окатышей и, если металл предназначался для употребления в экстремальных условиях температур и давлений, сталь заменялась ферросплавами. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что в связи с такими изменениями технологии может быть также произведена замена домен, которые уже сейчас рассматриваются многими компаниями как динозавры, мини-заводами и внедрением новой технологии производства идущих в домны окатышей, с использованием электроэнергии вместо природного газа. Уже сейчас демонстрационная установка такого процесса работает на тех же описанных выше месторождениях Миннесоты.

Бардин Иван Павлович.

Белоус В. В., Булатная сталь – мифы и действительность.

Гиляровский В., 1968. Собрание Сочинений в 4-х томах, Том 2.

Железо.

Егоров, Л. С., 1975, Нельсониты, франколитовые брекчии и проблема апатитоносности карбонатитовых массивов. Записки Всесоюзного минерал/ Общества, т. 104, no.3, стр.273–287.

Ежик, Ленин, Сталин и все-все-все! Когда СССР любил США – Кузнецк, Магнитогорск и не только…

Емельяненко, Т. И. Скарново-магнетитовые месторождения Урала.

Запарий В. В., 2004, История черной металлургии Урала. История Есетествознания и Техники, № 1, стр. 160–169.

Иванов Ю. А. Начальник Кузнецкстроя.

Кузнецкий металлургический комбинат им. И. В. Сталина.

Курская магнитная аномалия.

Магнитогорский металлургический комбинат (ММК), ОАО.

Мезенин Н., 1983, Землепроходцы и рудознатцы Урала. Газета Тагильский Рабочий от 08.09 1983.

Мыс Йорк (метеорит) – Википедия.

Падающие звезды.

Платонов В., 2002, «Курганы Поля». Зеркало Недели no. 36, 21–27 сентября 2002.

Рудин М., 1934, Пирамиды красных фараонов. Издательство Эмигрантская библиотека, Шанхай, 144 стр.

Тарнавский В., Железорудная лихорадка.

Ferrum, Fe (26).

Фритгуд Т., 1994, Юзовка и Революция, т. 2, Политика и Революция в российском Донбассе, 514с. стр.

Adams F., 1902, Notes on the Iron Ore deposits of Bilbao, Northern Spain. Canadian Mining Institute, McGill University, Papers from the Department of Geology, Montreal, p. 1.

Frietsch, R., 1978, On magmatic origin of iron ores of the Kuruna type. Economic Geology, v. 73, no.4, p. 478–485.

Seven Iron Brothers – Wikipedia, the free encyclopedia.

Глава 1.6. Молибденовый Клаймакс

Вольфрам и молибден – два элемента, которые стали основой военной промышленности в период первой мировой войны. Именно тогда оба металла стали требоваться в массовых количествах для производства стволов ружей и орудий и крепкой брони. От присадки этих металлов стало зависеть производство сталей, устойчивых при высоких температурах, поскольку от их наличия стала зависеть обороноспособность армий всех стран. Насколько велика была гонка за их рудами, можно судить по тому, что много лет спустя Голливуд создал шпионский детектив с двумя выдающимися актерами – Кери Грантом и Ингрид Бергман в главных ролях, основой сюжета которого было раскрытие немецких попыток вывезти из Бразилии вольфрам-содержащие минералы. Месторождения вольфрамовых руд были очень редки. Положение изменилось, когда крупный французский оружейный концерн Шнайдер в 1916 году установил, что стали, содержащие 1.5–2 % молибдена, идеальны для орудий и танковой брони. Они успешно заменили применявшиеся до этого стали с добавкой более дорогого и редкого вольфрама.

Открытие шеелитовых скарновых месторождений Гиссарского хребта в Таджикистане обеспечило Советский Союз своим вольфрамом. Именно эти месторождения были темой диссертации замечательного геолога Ивана Георгиевича Магакьяна, читавшего нам в Ленинградском горном институте в середине 50-х годов лекции по курсу «Месторождения полезных ископаемых». Потребности СССР в молибдене покрывались медно-модибденовыми месторождениями Армении и кварц-молибденитовым месторождением Тырныауз на Северном Кавказе. Эти месторождения покрывали потребности промышленности мирного времени. Но во время Второй мировой войны их продукции уже не хватало, чтобы удовлетворить нужды военной промышленности. Для увеличения добычи вольфрамовой руды во время войны была разрешена ее разработка артелями, и концентраты вольфрамовых минералов скупались государством за валютные боны. Не случайно поэтому, что молибденовый концентрат поставлялся США в рамках помощи по ленд-лизу. Они перевозились на бортах караванов кораблей, везших в Союз самые нужные для армии грузы. Память об острой нужде в молибдене напоминает и геологическая песня послевоенных (наших студенческих!) лет: «Ты пойдешь по тайге опять, молибдена руду искать…»

Элемент молибден был открыт и описан шведским химиком Шееле в 1778 году и назван греческим словом «молибдос», что в переводе означает «похожий на свинец». Металлургия молибдена была впервые разработана французским химиком Анри Муассаном в 1898 году. Добыча молибдена в основном упиралась в разработку процесса обогащения молибденовых руд. Лишь после того, как была отработана схема эффективной флотации молибденита из руд, стало возможным достаточно эффективно разрабатывать молибденовые месторождения. Отис Арчи Кинг продемонстрировал эффективность применяемого им процесса обогащения руды.

Но область применения нового металла долгое время была неизвестна. Редактор журнала «Инджинеринг и Металлурджи» писал в октябре 1900 года, что мировой спрос на металл очень мал и разработка большей части его руд вряд ли имеет смысл. Поэтому и определение молибденита в Клаймаксе не принесло перемен его владельцам. Положение сохранялось 21 год, до начала Первой мировой войны. Молибденовое месторождение Клаймакс[2]2
  Само название «Клаймакс» (в переводе «восхождение») не имеет ни малейшего отношения к горнорудной промышленности. Оно означает конечный пункт участка, где от составов отцепляли второй паровоз.


[Закрыть] (Voinick, 1996) в Скалистых горах было одним из немногих рудных месторождений США, известных нам по институтскому курсу.

Нам рассказывали о его геологии, как классическом примере кварц-молибденовой формации. И не спроста – рудники Клаймакс и соседний Хендерсон в начале 50-х годов прошлого века давали половину мировой добычи этого металла. Подтвержденные запасы руды с содержанием 0.2 % молибдена (очень высоким!) составляли 470 млн. тонн.

История открытия молибденового Клаймакса во многом уникальна. Прежде всего, потому, что долго не могли понять, что ищут. Потом надо было определить, кому это, собственно говоря, нужно. И в промежутке – как это добыть и извлечь. Открытие Клаймакса – неожиданный результат поисковой лихорадки, охватившей горное Колорадо в конце XIX века. Центром ее стал поселок, а в дальнейшем город, Ледвилл. История его топонимики отчетливо отражает этапы поисковой активности и смену ее ориентировки.

Весной 1860 года в Калифорнийском ущелье были обнаружены признаки богатых россыпей золота. Начался первый, золотой бум. В течение года горняцкий поселок насчитывал уже несколько тысяч обитателей. Но россыпи вскоре сошли на нет, попытки поисков коренных золотых месторождений к успеху не привели. и поселок, названный Оро Сити (с испанского – «золотой город», с английского – «рудный город») опустел. В нем осталось лишь 200 человек да десяток бревенчатых хижин.

До наших дней город сохранил название Ледвилл – «свинцовый город». Обычной формой свинцовых руд является сульфид свинца – галенит, хорошо известный горнякам, минералогам и старателям своим серо-стальным цветом и металлическим блеском. Но в Ледвилле вместе с золотом в концентрат уходил нисколько не сходный с галенитом серый, матовый, лишенный металлического блеска неизвестный минерал. Лишь несколько лет спустя, в 1874 году, ситуация изменилась, когда сюда был приглашен горный инженер и металлург А. В. Вуд. Он определил, что этот тяжелый минерал не сульфид, а карбонат свинца – церуссит. До этого никто не считал его зерна заслуживающими внимания. Однако первая же проверка показала, что минерал исключительно богат серебром. До открытия церуссита поиски серебра не вызывали энтузиазма, большинство горняков были хорошо знакомы с калифорнийскими золотыми россыпями, где серебра не было. Значение диагностики этого минерала оказалось настолько велико, что при обсуждении названия растущего города фигурировало имя «Церусситвилль». Но оно было отвергнуто в пользу более простого и понятного любому горняку – Ледвилл.

Начался новый бум – серебряный. На этом серебре выросли состояния «серебряных королей», а наш штат стал неофициально называться Силверадо («серебряная страна», с испанского).

Открытие серебряного Ледвилля – часть грандиозной эпопеи освоения Запада США. Непосредственное открытие Ледвилля связано с именем Хораса Тейбора – одного из «серебряных королей». Он ни в коей мере не знал геологию, как все пионеры, занимался чем угодно, чтобы «сделать деньги».

Рис. 1.6.2. Хорейс Тейбор – фактический основатель Ледвилля.

Рис. 1.6.2. Принадлежавший Тэйбору магазин, торговавший всем чем угодно (по-русски сельмаг).

Сегодняшний Ледвилл – город-воспоминание о тех бурных временах. Тихие улицы носят имена подружек серебряных королей – Бэби До и Молли Браун.

Рис. 1.6.3 Несравненный рудник, подаренный Тэйбором Бэби До. Рядом с ним хижина Бэби До.

Рис. 1.6.4. Бэби До – подружка Тэйбора, 1883год.

Высится здание оперного театра – дань устойчивой традиции старателей всех стран мира знаменовать успех строительством оперного театра. Он для них такой же символ большого успеха, как, скажем. бархатные портянки или сжигание сторублевых купюр для российских старателей. Смешно сказать, но когда в сердце джунглей Амазонии разразился каучуковый бум, первое, что построили добытчики каучука, был именно оперный театр. А в Колорадо один из серебряных королей, Тэйбор, построил и второй оперный театр, в Денвере, куда он позже переехал.

Рис. 1.6.5. Оперный театр Тэйбора в Ледвилле – символ старательской удачи.

В Ледвилле напротив оперного театра сохранилось солидное здание старого салуна. Собственно, это такой же салун, как и любой другой, какие водились на Западе, но высокие потолки и тяжелая «стильная» мебель должны были создавать впечатление роскоши и льстить тщеславию горняков. Но сегодня железнодорожные пути в центре города поросли травой.

Рис. 1.6.6. Сегодняшний Клаймакс. Фото автора.

И все-таки свинец остался в названии города не только по инерции. Исторически это справедливо. Серебро является обычной примесью в свинцовых рудах. Именно из свинцовых месторождений добывается значительная часть мирового серебра. Знаменитое серебряное месторождение древней Греции Лаврион, сделавшее возможным расцвет Афин классического периода, стало знаменитым после того, как на глубоких горизонтах его в свинцовых минералах обнаружили необычно высокую примесь серебра. Серебро России так же в значительной мере поставлялось свинцовыми месторождениями Казахстана, Алтая (знаменитый Риддер в районе будущего Лениногорска) и дальневосточного Тетюхе.

Поселок Клаймакс стал всемирно известен как место крупнейшего в мире месторождения молибдена. Несомненно, присутствие рядом «свинцового города» Ледвилла питало надежды Чарльз Дж. Сентера в 1879 году, когда он обследовал большое обнажение на склоне горы Бартлетт и заклеймил участок будущего знаменитого месторождения. Он рассчитывал найти тут именно свинец и связанное с ним серебро. Прошло почти 16 лет, и только в 1895 году профессор Рудольф Джордж определил образцы из руды Клаймакса, с горы Бартлетт, как молибденит. Сам факт определения был столь значителен, что имя Джорджа осталось в истории месторождения. Потребовались годы (!!!), чтобы определить минерал, который сегодня студенты должны определять за 5 – 15минут. В течение долгого времени все поисковые работы на горе Бартлетт велись исключительно в расчете найти новые жилы свинцовой руды, богатые серебром, подобные Ледвилльским. В расчете на это на горе были проложены поисковые штольни (тоннели). Дело осложнялось еще и несовершенством аналитических работ. Первые анализы показали присутствие галенита, что возбудило интерес. Но уже следующий анализ показал, что присутствуют сурьма и графит с некоторым количеством серы. Однако в итоге все поисковые работы показали, что все оруденение здесь представлено исключительно молибденовыми рудами. Но область применения металла оставалась неизвестной. Поэтому и определение молибденита в Клаймаксе не принесло перемен его владельцам. Положение сохранялось 21 год, до начала Первой мировой войны. В 1916 году горняк и бизнесмен Макс Шотт создал молибденовую компанию Клаймакс. К концу войны она давала три четверти мирового молибдена, то есть руда Клаймакса обеспечила производство всех орудий союзных армий. Война была на исходе, США вступили в нее через год, но вся броня танков и все пушки уже несли частичку Клаймакса. В 1918 году Клаймакс произвел 800 тонн молибденового концентрата общей стоимостью $1.8 миллиона долларов.

Рис. 1.6.7. Молибденовое рудопроявление Урад близ континентального водораздела в Клир Крик коунти близ Эмпайр, Колорадо.

Геологическое строение Клаймакса относительно просто. Около 30 миллионов лет назад, в очередной эпизод горообразования в Скалистых горах, массив расплавленной гранитной магмы взломал кровлю вмещающих пород, в которых образовалась густая сложная сеть трещин. По данным радиометрических датировок различают четыре этапа внедрения массива. В трещины рванулись газы и перегретые воды, насыщавшие гранитную магму. Из них осаждались кремнекислота (кварц) и рудные элементы, в том числе двуокись молибдена. Так сформировалось то, что геологи называют словом штокверк. Вся область пронизанной трещинами кровли массива гранитной магмы составила как бы единое рудное тело, что и дало возможность организовать добычу руды не подземными выработками, а открытым карьером. Но во времена пика активности потребность в молибдене была так велика, что параллельно с карьером добыча руды велась и подземным способом, да сразу на двух горизонтах. На флангах основного месторождения были разведаны новые тела, сложенные богатой рудой, и построен по новейшим стандартам технического искусства, state of the art, новый рудник Хендерсон (Voynick, 1996).