Человечество использует медь уже более 7 тысяч лет. Все началось с использования медных самородков, кусочков природной чистой меди, которые встречаются на некоторых богатых месторождениях, и изготовления из них украшений и простых инструментов. С точки зрения человечества, медь сопровождает нас большую часть цивилизации; кажется, что она была всегда.
В каждом регионе, где можно добывать медь, формы ее нахождения, глубина залегания и состав горных пород разнятся. Это зависит от геологических условий, в которых залежи образовались. Вместе с экспертом-геологом Михаилом Бандуркиным и главным геологом «Удоканской меди» Екатериной Брык мы проникли в глубины истории Удоканского месторождения и подняли на поверхность миллиарды лет истории не только Удокана, но и всей нашей планеты.
Прилетающим на Удокан открывается невероятный вид на горы Кодарского и Удоканского хребтов и песчаные дюны в Чарской котловине. Этот суровый пейзаж не только наполняет душу трепетом перед мощью природы, но и может рассказать нам многое об истории нашей планеты. 1,8-2 миллиарда лет назад на этом месте находилось морское дно. В геологической летописи эти времена принято называть протерозоем. Большая часть планеты была покрыта океаном, и лишь редкие вулканические острова и небольшие фрагменты суши разрезали зеркальную гладь воды. Это повлияло на то, как выглядит это место теперь, и на то, в каком виде мы находим медь.
«На Удокане медную минерализацию вмещают в себя песчаники. Грубо говоря, это хорошо слежавшиеся и сцементированные пески, которые появились в процессе разрушения, выветривания скал под воздействием воды, ветра и перепада температур. Когда эти слои накапливались, наблюдалась специфическая геохимическая обстановка. В воду должно было попасть довольно большое количество соединений меди, они растворялись в воде и снова реагировали», — рассказал Михаил Бандуркин.
Сложно утверждать однозначно, при каких именно условиях образовалось Удоканское месторождение. Ученые могут только строить предположения, основываясь на косвенных данных и знаниях о современных процессах. В работе геологам помогает сравнение разных известных месторождений. Так, сравнивая геологическую ситуацию Кодаро-Удоканской зоны с месторождениями Центральноафриканского медного пояса, в 1947 году знаменитый советский геолог Юрий Билибин предположил, что в этом районе также можно ожидать наличия медных месторождений. Всего два года спустя экспедиция под руководством Елизаветы Буровой доказала эту гипотезу. Буровой удалось найти обломки окисленных медных руд в русле одного из ручьев.
Яркие сине-зеленые оттенки в целом характерны для медных руд. Хотя сама медь «рыжая», в природе она чаще встречается в виде сложных соединений с другими химическими элементами.
«Ионам меди свойственно окрашивать свои соединения в разные цвета, преимущественно — оттенки синего и зеленого. Так же окрашивается и пламя, если поместить в огонь соединения меди. Это одна из качественных характеристик, по которым можно определить, что перед нами — именно медь. Эти свойства прячутся глубоко внутри структуры кристаллических решеток минералов», — объяснил Михаил Бандуркин.
Рудный состав также многое говорит об истории месторождения. В составе руд на Удокане встречаются в основном сульфиды (халькозин Cu2S, борнит Cu5FeS4, халькопирит CuFeS2, вторичный ковеллин CuS — это соединения с серой) и сульфаты (брошантит Cu4[SO4] (OH)6, антлерит Cu3[SO4] (OH)4 — соединения серной кислоты), карбонаты (малахит Cu2[CO3] (OH)2, азурит Cu3[CO3]2 (OH)2) и даже силикат (хризоколла с очень сложной химической формулой). На основании этих данных геологи предположили первично гидротермальное и осадочное происхождение удоканских руд.
«Нашему месторождению где-то 1,8-2 миллиарда лет. Это протерозой. В это время и формировались будущие руды Удокана. Изначально медь откладывалась слоями совместно с песчаниками. Потом, когда началась тектоническая активность в регионе, отложения смялись в складки, а в результате тектонических нарушений и, позднее, под действием эрозии они оказались на поверхности земли», — поясняет Екатерина Брык. — «След же работы моря можно заметить, если присмотреться к слоям песчаника. Морское дно не статично, оно постоянно покрыто рябью, особенно на мелководье и в лагунах. Этот рисунок волн остается на спрессованной породе, как вечный памятник геологической истории региона. У геологов Удоканской меди есть множество прекрасных образцов ряби на песчаниках Удокана».
Минералы в земной коре (верхнем твердом слое) распределены неравномерно, как и химические элементы, из которых они сложены. По массе больше всего кислорода, затем идет кремний, алюминий и железо. Первые три элемента встречаются в песках и глинах практически повсеместно. Железо тоже относительно распространено, и до того, как у людей появился доступ к богатым горным залежам, добывали болотную руду.
Для общего понимания о концентрациях тех или иных элементов в земной коре геологи и геохимики используют понятие Кларка, которое отражает некое среднее содержание химических элементов в целом. С медью все сложнее: если Кларк железа составляет до 5% массы земной коры, то меди — всего 0,005%, то есть пять тысячных долей процента. В месторождениях этот показатель, конечно, выше — в рудах Удокана встречаются содержания в несколько процентов. Также медные руды бывают очень разнообразными по своему составу. От состава руд и того, как они залегают под поверхностью, зависит технология и сложность добычи этого ценного металла.
В отечественной классификации запасов месторождения делят на 4 группы сложности.
- Первая группа — простые месторождения. Обычно это месторождения общераспространенных полезных ископаемых, различных карбонатных пород (например, мела или мрамора).
- Вторая группа — сложные месторождения с неустойчивой мощностью рудных залежей и неравномерным содержанием полезных компонентов. Именно к таким относится наше, Удоканское.
- Третью группу называют очень сложной, в таких месторождениях более резко меняется мощность полезного слоя и его качество, вмешивается тектоника.
- Для четвертой группы характерно «чрезвычайно невыдержанное качество». Такие месторождения крайне трудны в разработке. Обычно к ним относятся жильные месторождения золотых руд с бонанцевым распределением (так называют богатые золотые и серебряные месторождения).
Удоканское месторождение — сложное и не очень однородное, с вариациями по мощности руды и содержанием в них полезных компонентов. Есть еще горно-технические факторы, которые могут осложнять добычу полезных ископаемых, в частности, географическое расположение. Месторождение находится в пределах горного хребта на высоте 1500-2100 метров. Это труднодоступный горный район с чрезвычайно сложным и суровым климатом. Однако сама руда выходит на дневную поверхность и располагается под условно небольшим углом к ней, что позволяет вести отработку открытым способом.
Скоро медь с Удоканского месторождения можно будет найти в изделиях по всему миру. Потребовались миллиарды лет геологической истории, труд многих ученых и промышленников, чтобы этот рыжий металл попал из недр нашей планеты в руки человека. Даже этот текст вряд ли получилось бы написать и прочитать без всех невидимых в моменте, но таких значимых эпизодов истории одного затерянного в горах Восточной Сибири месторождения меди, которое мы знаем как Удокан.