Михаил - Революция в геологии золота

Михаил Михайлович Константинов

При слове «революция» мы поеживаемся — уж слишком неоднозначными бывают иногда результаты. Между тем революции происходят непрерывно: и в науке, и в технологиях, и в духовном мире.

С легкой руки академика А. Е. Ферсмана средние содержания элементов в горных породах названы «кларками» по имени американского геолога, который впервые их подсчитал1. Так вот, кларк золота равен примерно 5·10 –7%. Это очень малая величина. Промышленные геологи определяют содержание золота в руде в граммах на тонну, что соответствует 10 –4% (т.е. в 1000 раз больше кларка), или, реже, в унциях (одна унция — 28.35 г). В обозримом историческом периоде, составляющем около шести тысячелетий, добыча золота велась из рудных жил (коренных месторождений) или из продуктов их выветривания и эрозии, при которых происходило накопление золота в речном аллювии (россыпей). Золотые лихорадки конца XIX — начала XX в., хорошо известные по книгам Джека Лондона, смели основные мировые источники россыпного золота. Дальше речь пойдет только о коренных месторождениях. Золото в них присутствует в виде мелких зерен, размером от тысячных до десятых долей миллиметра. Достаточно редко встречаются крупные красивые кристаллы, впоследствии украшающие многие музеи мира. Содержания металла в рудах составляют десятки, сотни грамм и даже (в рудных столбах и гнездах) килограммы на тонну, что соответственно в десятки и сотни тысяч раз превышает его обычные содержания в породах. Такие жилы можно очень эффективно отрабатывать, отсюда и пошло хорошо известное выражение: «Найти золотую жилу».

Чтобы объяснить, как могло так много золота появиться в одном месте, геологи создали столь же красивую, сколь трудно доказуемую гипотезу, по которой на больших глубинах (в десятки километров) образуются горячие, насыщенные газами водные растворы, обладающие способностью растворять большое количество золота. Выжимаясь под большим литостатическим давлением в трещины, такие растворы охлаждаются и на глубинах от сотен метров до нескольких километров кристаллизуются, выделяя полезный компонент.

Дальше пришло то, что называется естественно–историческим подходом: образование месторождений золота было связано с общим развитием и цикличностью геологических процессов, и в этом первейшая заслуга нашего замечательного русского геолога Юрия Александровича Билибина. Для советских геологов–рудников построения Билибина были равнозначны теории эволюции Дарвина. Оказалось, что между исходными концентрациями металла в горных породах и тысячекратно превышающими их содержаниями в рудах месторождений существует целый ряд переходных ступеней, связанных с эволюцией конкретного участка земной коры.

Отдельные интрузии, представляющие раскристаллизованную магму, вулканические покровы или небольшие вулканические тела, образовавшиеся вблизи поверхности, горизонты осадочных пород могут содержать золото в концентрациях в 10 раз выше фоновых (т. е. 10 –6%). Наиболее любознательные исследователи, заинтересовавшись, чем же обусловлен этот результат, установили, что ряд минералов, главным образом обогащенных железом — биотит, амфибол, магнетит, сульфиды, — содержат золота еще на порядок выше (10 –5%), что и определяет общий повышенный фон. Отдельные участки горных пород — приконтактовые части интрузий, вулканические жерла, обогащенные органическим веществом, а иногда кремнеземом или туфовым материалом, слои осадочных пород — также концентрируют золото на два порядка выше кларка.

В то время, пока происходили эти важные геологические исследования, золотодобывающая промышленность и экономика делали свое «черное дело» — многие месторождения золота, особенно в США, Канаде и Австралии, уже в довоенное время были полностью отработаны, шахтные стволы таких крупных рудников, как Колар в Индии, Витватерсранд в Южной Африке, Хоумстейк в Северной Америке, опустились под землю на 2.5 — 3 км. Южно–Африканские геологи подсчитали, что четырехкилометровая глубина, даже при самой совершенной горнодобывающей технике, — предельно рентабельна, глубже — пойдут одни убытки. Новые богатые месторождения открывались все реже.

В начале 80–х годов разразился валютный кризис: цена на золото, ранее составляющая около 30 — 40 долл. за унцию, подскочила сразу в 20 (!) раз — до 800 долл. Эта максимальная цена, зафиксированная в 1980 г., потом также быстро стала падать и за два–три года опустилась до 350 — 450 долл. На этом уровне, многократно превышавшем предыдущий, она стабилизировалась.

Вот этот чисто экономический факт — десятикратный рост цены на золото — мы и называем «революцией», поскольку он имел колоссальные последствия для геологии.

Прежде всего он изменил технологическое мышление. Если раньше инженеры стремились к максимальному извлечению металла из руд, доводя его до 93 — 96%, то при отработке больших объемов рудной массы с низкими содержаниями стало более выгодно терять часть металла, извлекая всего 65 — 70%, но зато значительно удешевляя весь технологический цикл.

Так появилась технология «кучного выщелачивания», рассчитанная на переработку больших объемов руд (крупнообъемных месторождений). Сущность ее очень проста. Не нужно строить обогатительной фабрики. Ровная площадка покрывается сначала утрамбованной глиной, затем плотной полиэтиленовой пленкой. Далее с помощью карьерной разработки экскаваторами и самосвалами она наполняется ровным, примерно трехметровым, слоем рудной массы, на котором размещаются трубопроводы, подводящие цианидный раствор.

Особое внимание уделяется экологической защите. На золоторудных месторождениях в Неваде при использовании кучного выщелачивания швы, образованные при сварке листов полиэтиленовой пленки, сопровождаются датчиками. В случае разрыва пленки данный участок фиксируется на пульте. Порода с этого места убирается, и повреждение ликвидируется. После полного цикла переработки, который состоит из трех последовательно загружающихся и цианируемых трехметровых порций руды, вся куча длительно промывается водой. Далее проводится контрольная проверка. Если все в порядке, отработанная площадь покрывается слоем дерновой земли и иногда, скорее для рекламных целей, засевается злаковыми культурами. Вообще отношение к экологии в США серьезное. В некоторых «цитрусовых» областях, например в штате Калифорния, вообще запрещено применение такой технологии на определенных золоторудных месторождениях только потому, что они расположены на возвышенных областях и существует хотя бы теоретическая возможность попадания цианидов в грунтовые и речные воды.