Текст книги "Месторождения и история"

Город и порт Лаврион расположен в 52 км от Афин, в префектуре Аттика, близ мыса Сунион. Сунион – одно из самых прекрасных мест Греции, истинный символ этой страны. Здесь стоит лишенный стен остов храма Посейдона. Сквозь проемы между чуть желтоватыми мраморными колоннами просвечивает вечно голубое небо Эллады, а за храмом – крутой обрыв к Эгейскому морю. С него бросился в море отец Тезея, увидев суда, возвращавшиеся с Крита под черными парусами – условный знак: весть о гибели его сына. Мраморные колонны высечены прямо близ храма на этом месте.

Рис. 1.7.10. Карта показывающая положение рудников Лавриона.

Сегодня весь район мыса является национальным парком. Символическая значимость этого места подчеркивается тем, что именно здесь располагались знаменитые серебряные рудники Лавриона. Серебро этого месторождения обеспечило победу греков в греко-персидских войнах, способствовало созданию афинской демократии и оплатило все стройки великолепных зданий древних Афин.

Рис. 1.7.11. Храм Посейдона на мысе Сунион близ Лаврионских рудников.

Район Лавриона – один из древнейших горнодобывающих центров Европы. Систематическая добыча руды началась 3200 лет до н. э. Руды постоянно использовались до конца архаического периода в VI столетии до н. э. В период бронзового века (2800–1100 лет до н. э.) рудники Лавриона на протяжении долгого времени снабжали Цикладскую, Минойскую, Микенскую культуры Эгейского района серебром, свинцом и медью. Роль рудников резко возросла после того, как в 482–483 годах до н. э. в Маронее (сегодня Камариза) близ Лавриона была найдена третья, особо богатая серебром жила (Кузнецов, Панфилов, 1974).

Рис. 1.7.12. Остатки знаменитых Лаврионских рудников.

Главной проблемой, стоявшей в конце V века до н. э. перед греческими полисами, была война с персами. Архонт (верховный правитель) Афин Фемистокл хорошо понимал, что сводная армия греков не в силах победить персов на суше. Поэтому он настаивал на том, что Афины должны построить мощный флот, оплатив его серебром лаврионских рудников. До того у афинян был обычай делить между собой доходы от серебряных копей на Лаврии (Плутарх, Фемистокл, 4). Решающим шагом, изменившим судьбу Афин, было предложение Фемистокла прекратить ежегодные раздачи лаврионского серебра гражданам (по 3 драхмы на человека ежегодно) и направить деньги на постройку кораблей. Чтобы выступить с таким предложением в народном собрании и провести его в жизнь, надо было воистину проявить незаурядную политическую дальновидность и смелость государственного деятеля. Серебро, добытое в Лаврионе, позволило построить 200 трирем. Оно позволило перенести борьбу с персами с суши на море. Оно же и впрямую определило победу при Саламине (480 год до н. э.), поскольку афиняне, благодаря нему, смогли нанять запасных гребцов. Это обеспечило маневренность греческих судов и принесло афинянам победу в этой решающей битве.

Роль Фемистокла в победе над персами была безоговорочно признана. Крайне интересен приводимый Плутархом рассказ о том, как греческие военачальники после конца войны с персами голосовали по вопросу, кто был самый выдающийся полководец Греции.

Каждый из участников голосования первым назвал себя, но вторым все единогласно назвали Фемистокла.

Рис. 1.7.13. Бюст Фемистокла.

До V века до н. э. главной гаванью Афин был залив Фалеро. Фемистокл первым понял значение Пирейской гавани. По выражению Аристофана, Фемистокл привязал Афины к морю, основав порт Пирей и начав строительство «длинных стен» вдоль дороги от Афин к порту. Строительство стен было закончено при Перикле. Серебро Лавриона обеспечило восстановление сожженных персами Афин.

После окончания войны гребцы, принадлежавшие к низшему сословию свободных афинян (феты), смогли играть большую роль в политике, поскольку именно они составляли команды кораблей. Благодаря этому усилилось влияние демоса, так как сила перешла в руки гребцов, келевстов (начальники корабельных гребцов) и рулевых (Плутарх, Фемистокл, XIX). Они и образовали основу афинской демократии.

Рис. 1.7.14. Тетрадрахмы[5]5
  Тетрадрахма – древнегреческая серебряная монета в 4 драхмы Драхма – в переводе с древнегреческого «Горсть, схваченная рукой».


[Закрыть] из Лаврионского серебра (Лаврийская сова).

Влияние серебра лаврионских рудников оказалось много глубже победы над персами. Афины чеканили из лаврионского серебра монеты – тетрадрахмы с изображением головы совы (знаменитая «Лаврийская сова»). Город осуществлял строгий контроль над чистотой серебра, производимого в Лаврионе. Чистота металла и постоянство веса монет привели к широкой циркуляции афинских денег и их высокой покупательной способности. Таким образом, именно с Лаврионскими рудниками связано возникновение одного из древнейших центров монетного обмена.

Насколько важна была поставка серебра для самого существования Афин, можно судить по тому, что победа Спарты во время длившейся 30 лет Пелопонесской войны была обеспечена после того, как в 413 году до н. э. спартанцы не отошли на зиму в Пелопоннес, а стали лагерем между Афинами и Лаврионом. Тем самым они перерезали главную кровеносную артерию Афин, прервали поставку в город серебра и вызвали хронический недостаток серебра для чеканки денег (Сity of Lavrion).

Месторождение является частью обширной рудной провинции, протянувшейся на 120 км от Декалейо до мыса Союнион. Столь большая протяженность отчетливо свидетельствует, что речь идет не об одном месторождении, а о рудной провинции.

О том же свидетельствует и разнообразие геометрических и генетических типов рудных тел и руд. Среди них присутствуют пластовые тела, образованные в процессе замещения вмещающих пород (так называемые «мантос»). Они обычно приурочены к верхним и нижним мраморам базального горизонта, сланцам Кезериани и располагаются вдоль главных разделяющих разломов.

Рудные тела, образовавшиеся в процессе замещения вмещающих пород, переходят в жилы и трубообразные тела, в которых минерализация формировалась в ходе кристаллизации в свободном пространстве. С такими жилами связан порфировый тип минерализации. Отмечаются брекчиевые тела, образование которых прямо связано с процессами дробления, скарны, образующиеся при молекулярном диффузионном обмене в ходе контактового взаимодействия карбонатных осадочных пород и силикатных магматических тел обычно гранитоидного состава. В районах отсутствия скарнов тела, образованные при замещении карбонатных пород, и жилы обогащены Mo, W, Pb, Zn, Cu, As, Sb (Skarpelis., 2007).

Полоса оруденения совпадает с системой субвертикальных даек (трещинных тел, заполненных магматической породой) широтного направления. Дайки сложены серией пород от кварц-сиенитов до гранодиоритов и гранит порфиров. Они, как правило, не деформированы, но в различной степени изменены. Выдержанная субширотная ориентировка отражает главное направление поля регионального растяжения в субмеридиональном направлении. Дайки имеют миоценовый возраст. Калий-аргоновая датировка полевому шпату из них дает абсолютный возраст 9.4±0.3 миллиона лет. (Bonsall, Spry, Voudouris, Seymour, Tombros, and Melfos, 2007). Предполагается, что оруденение связано с находящимся на глубине массивом гранитоидной магмы.

При всем этом многообразии отмечается единство геохимической специализации месторождений. Обычна ассоциация таких элементов, как Аg, Bi, Cu, Pb, As, Sb. Главные рудные минералы – пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, герсдорфит (сульфоарсенид никеля NiAsS), марказит. Существенную роль играют сульфосоли – теннантит (медный арсенид-сульфид) и тетраэдрит (медный антимонид-сульфид). Карбонаты в срастании с ранними сульфидами и сульфосолями широко распространены на поздних стадиях в парагенезисе с флюоритом и баритом (Skrapelis, Tsirouros and Pe-Piper, 2008).

Обычная минералогическая ассоциация герсдорфит – висмутин – самородное серебро и золотосодержащий самородный висмут свидетельствует о присутствии в гидротермальной системе компонентов, непосредственно связанных с магматической активностью.

Изучение жидкостно-газовых включений в гидротермальных минералах показало, что растворы имели температуру 132° – 365 °C, характеризовались низким содержанием СО₂ и умеренной соленостью (1 – 20 % в NaCl эквиваленте) (Voudoris., Molfas, Bonsalls, Tarkian, Econoumon-Elliopoulos, 2008). Эвтектические температуры жидких включений -55 °C. Минералами-концентраторами серебра являются сульфид свинца – галенит и смесь медистых сульфосолей теннантита и тетраэдрита – так называемый фалорит (fahlore) (Skarpelis, 2007).

Понятно, что серебро надо было выделить из минералов-концентраторов, а вначале вообще определить его присутствие в достаточно значительных количествах. Если галенит имеет яркий металлический блеск, то фалорит представляет собой землистую массу серого цвета. То есть на рудниках должен был быть налажен постоянно действующий металлургический процесс, завершающийся чеканкой монеты.

Рис. 1.7.15. Добыча серебряных руд на рудниках Лавриона – примерно V век до н. э. С рисунка на афинской вазе.

В период максимума добычи на рудниках в разное время работало от 10 000 до 20 000 человек. Все – рабы, в основном из военнопленных. Работы велись 24 часа в сутки семь дней в неделю. Рабочий день длился 10 часов в сутки. Общее количество рудников в V веке до н. э. достигало 2000 (The silver mines of Lavrion).

Рудники давали серебро до конца 5-го века до н. э. Но к концу этого столетия объем добычи резко упал. Рудники продолжали работать, но Страбон[6]6
  Страбон – древний географ, 64/63 год до н. э. – 23/24 годы н. э.


[Закрыть] писал, что в его время в основном перерабатывались хвосты старых разработок. А Павзаний[7]7
  Павсаний – древний географ, вторая половина II века н. э.


[Закрыть] говорит о рудниках, как об ушедших в прошлое.

Разработка месторождений возродилась в середине XIX века, после того, как Греция завоевала независимость. В 1865 году вступила в строй Аттическая железная дорога. После этого Лаврион становится одним из важнейших портов Греции. Из руд Лавриона производят серебро, содержащее значительные примеси свинца, марганца и кадмия, а также железо и железомарганцовистые концентраты. Работы велись греческой компанией Metal Works company of Laurio, которая была активна в этом районе с 1873 по 1917 год, и французской Compagnie Francaise des mines du Lavrion с 1875 по 1982 год. Компании в значительной мере перерабатывали старые хвосты, заново открывали старые выработки.

После второй мировой войны горные разработки пришли в упадок, и в 1970 г. рудники были закрыты, хотя металлургическая переработка руд и хвостов продолжалась, пока не была полностью прекращена в 1990 г.

Свинцово-серебряно-цинково-медные месторождения в горах Гарца в Нижней Саксонии (Германия) являются частью рудной провинции, охватывающей сам Гарц и Рудные горы в Саксонии и Богемии (современная Чехия). Жилы этой провинции отличаются комплексным составом руд, включающих, помимо перечисленных элементов, висмут, олово, кобальт и уран, и высоким содержанием металлов. Учитывая присутствие многочисленных металлов, связанных с этими рудами, наши преподаватели называли их «месторождениями пятиэлементной формации». Отличительная особенность руд провинции – богатство их минералогии: не случайно здесь родилась минералогия как наука. В жилах этой провинции встречаются очень красивые минеральные агрегаты; найденные здесь удивительные друзы украшают многие музеи мира. Несмотря на высокий спрос у коллекционеров на такие уникальные по красоте образцы, они сохранились до середины нашего века. Во всяком случае, учившийся в нашей группе в Горном институте уроженец Фрайбурга Карл Файрер привозил в дар на кафедру минералогии поразительные по красоте друзы, вызывавшие всеобщее восхищение.

Провинция расположена в самом сердце Европы, что создавало особо выгодные условия разработки руд, как в отношении инфраструктуры, так и наличия самой квалифицированной рабочей силы, включая лучших в Европе горняков и металлургов. Древнейшие разработки рудных месторождений в Гарце относятся к третьему веку до нашей эры. Однако современная их история берет начало с момента открытия богатых жил в районе нынешнего города Раммельсберга. Согласно легенде, месторождение свинцово-медно-серебряных руд было обнаружено благодаря апокрифическому коню Рамелусу, который в 938 году копытом взрыл выход богатой серебром жилы. Город Раммельсберг играл большую роль в финансировании Ганзейской лиги. В 1552 году он вошел в состав герцогства Бранденбургского, а с 1866 года стал частью Пруссии.

В 200 милях к юго-востоку от Раммельсберга, в Рудных горах Богемии, в 1170 году было найдено другое большое месторождение – Иоахимсталь (современный чешский город Яхимов, в 15 километрах от Карловых Вар). Практически в то же время начался «серебряный бум» в Рудных горах Саксонии. Уже с 1168 года сюда прибывали первые переселенцы с Майна во Франконии. Серебро начали добывать в деревне Христиансдорф, позднее ставшей Фрайбергом. Сюда приезжали переселенцы из относительно старого горнорудного района у Гослара (Гарц). Серебряные талеры, чеканившиеся из добытого серебра, широко циркулировали, и именно они впоследствии дали название американскому доллару. Кроме серебра, здесь же добывали свинец, цинк, олово, кобальт, а позднее – уран. И название всего горного массива подходящее: Рудные горы. Просто и ясно.

Но это в прошлом. Те, кто сегодня посещают центральную часть Рудных гор в районе Аннаберга в Саксонии, видят здесь остатки десятков шахт. Рассказывают, что и ныне из подвалов некоторых домов можно спуститься вниз, в штольни. Хотя в городе Аннаберг и сейчас более 26 тысяч жителей, сейчас это только туристский центр.

На каждом этапе эксплуатации отработка жил велась в основном на один металл. Остальная часть руды шла в отвалы. На каждом следующем этапе разработки уже отвалы представляли руду, богатую ранее отброшенными компонентами. Города мастеров, расположенные близ монастыря, где жил легендарный изобретатель пороха – монах Шварц, обеспечили переход к новым методам разработки. С 1627 года в Раммельсберге впервые в мире при проходке горных выработок начинают применяться взрывные работы. Мастера стали отливать из местной руды колокола и бронзовые пушки, благо здесь же, в Богемии и Саксонии, располагались довольно крупные месторождения жильного касситерита – руды для получения второй составляющей бронзы – олова. Именно отлитые здесь пушки обеспечили победу англичан над войском французских рыцарей в 1346 году при Кресси в 100-летнюю войну. Добыча руды и производство металла из месторождений Рудных гор финансировались известным банкирским семейством Фуггеров. При этом огромные доходы частично шли на поддержку австрийского дома Габсбургов.

Рудные тела имели форму жил, и поэтому их разработка должна была вестись практически вертикальными шахтами, глубина которых постоянно нарастала. Соответственно, технически усложнялся процесс добычи руды, в первую очередь в связи с нарастающим с глубиной притоком воды. Поэтому именно разработки рудных месторождений Германии, как и в Корнуолле, явились катализатором технического развития Европы. В итоге они потребовали создания мощных работающих на паровых машинах насосов, с появлением которых началась промышленная революция.

Но начальные этапы развития горного дела связаны с именем Георга Бауэра, известного под латинским псевдонимом Агрикола. В эпоху, когда любые описания геологии и минералогии и тем более техники горного дела и металлургии были секретом гильдий и тщательно охранялись, книги Агриколы были основным источником знаний по этим предметам. Он родился в Глаухау в Саксонии в 1494 году, в 1517 году окончил Лейпцигский университет и стал врачом, что дало ему знание химии. В 1518–1522 годы он преподает латынь и древнегреческий в городской школе Цвиккау. В 1523 году Бауэр уезжает в Италию, где занимается естественными науками, философией и медициной. Позже, работая в Иоахимстале, он увлекся металлургией и горным делом. С 1531 года он жил в Хемнице, где в 1536 году стал городским врачом, а в 1546 году – бургомистром. Здесь он и умер в 1555 году.

В 36 лет Агрикола написал свою первую книгу о горном деле и минералах. Книга написана на латыни, то есть обращена ко всем образованным людям Европы. Значение этой работы подчеркивается предисловием, написанным другом Георга – признанным лидером гуманистов Европы того времени Эразмом Роттердамским. Агрикола – автор более 10 книг, в том числе «О природе ископаемых». Историки науки по праву считают, что из этой монографии выросла современная минералогия. Пожалуй, самым известным сочинением было «Двенадцать книг о металлах», которое сопровождалось 275 гравюрами. Она вышла из печати уже после смерти автора, в 1556 году. Написанные простым и ясным языком, содержащие поистине гигантский теоретический и практический материал, книги Агриколы пользовались огромной популярностью на протяжении более двухсот лет.

Неожиданно наиболее живучим оказалось открытие им окраски пламени различными цветами в зависимости от нагреваемого металла. Метод определения состава минералов с использованием паяльной трубки был жив еще в начале 50-х годов XX века, когда нас, студентов геологического факультета Ленинградского горного института, обучали им пользоваться.

В 1756 году во Фрайберге была основана Горная академия. Она создала свою школу горных мастеров и минералогов. С этой Академией связаны имена Эйбрахама Вернера, Александра Гумбольдта и многих других выдающихся ученых.

В XVIII веке, когда при Петре Первом и его наследниках (особенно Екатерине II) в Россию массами приглашали немецких специалистов по горному делу и металлургии, именно специалисты, прошедшие школу работы на месторождениях Гарца и Рудных гор, составили основу технических кадров, работавших на шахтах и заводах Урала. Неудивительно, что вся российская горнотехническая (и геолого-петрографическая) терминология базируется на терминологии немецкой школы.

Последняя глава истории месторождений Гарца и Рудных гор Саксонии связана с содержавшимся в них другим элементом – ураном, до тех пор шедшим в отвалы. Именно с надеждой использовать эти руды как источник сырья для атомного оружия связывал свои планы Гитлер. После падения гитлеровской Германии оборудование всех технически передовых предприятий было демонтировано и вывезено в СССР, в счет репараций. Поскольку урановые рудники вывезти было невозможно, они были переданы Государственному Управлению советским имуществом за границей (ГУСИМЗ).

По всей вероятности, радиоактивное сырье, добываемое на этих рудниках, по крайней мере, на первых порах, пока в СССР не была создана собственная сырьевая база производства радиоактивных элементов, служило основой для советского ядерного оружия. Одновременно на этих рудниках проходили стажировку советские геофизики, специалисты по радиоактивному сырью, составившие основу отечественных кадров соответствующего профиля, по крайней мере, двух организаций – Всесоюзного геологического института Министерства геологии СССР в Ленинграде (ВСЕГЕИ) и Геохимического института Академии наук СССР (ГЕОХИ) в Москве.

После ухода советских оккупационных войск в Германской Демократической Республике разработка месторождений Гарца и Рудных гор Саксонии была сосредоточена в государственной компании «Кобальт». По стечению обстоятельств, главным геологом «Кобальта» на протяжении шестидесятых и семидесятых годов был Карл Файрер, попавший в самом конце второй мировой войны в советский плен, а в пятидесятых учившийся вместе с нами в Ленинградском горном институте.

Процессы, с которыми было связано образование описанного рудного комплекса, принесли людям еще один прекрасный дар. Горячие воды, из которых осаждались металлы рудных жил, «осветлили» вмещающие жилы породы, образовав чистую светлую глину – каолин. Каолиновое месторождение под Саксонским городом Майссеном сделало возможным впервые в Европе наладить производство фарфора.

Тысячелетняя история разработки месторождений Гарца и Рудных гор Саксонии сыграла настолько значительную роль в развитии науки и техники, что в декабре 1993 года ЮНЕСКО объявила Раммельсбергский рудник и средневековый город Гослар памятником культурного наследия человечества. Рудник стал музеем, которому 14 июля 1989 года металлургическая компания «Прессаг» передала все права собственности на свое предприятие.