Эдвард Эрлих.

Месторождения и история



скачать книгу бесплатно

Естественно, развитие бронзовой культуры во времени шло параллельно в различных территориальных центрах, где сливались потоки снабжения обеих составляющих бронзы – меди и олова. Среди них, в первую очередь, следует назвать, конечно Китай. П. Н. Милюков (1995) отметил, что на южной границе Европы переход от неолита к бронзе происходил настолько постепенно, что провести границу между ними можно только условно. Это относится к так называемой Трипольской культуре. Предполагается, что «трипольцы» были индоевропейцами, ушедшими на юг, в Грецию. Богатая оловом Чехия ознаменовала начало бронзового века своей Улетецкой культурой (1600–1400 гг. до н. э). Венгрия ее обогнала, создав блестящий стиль, с которым вскоре стал соперничать северный, скандинавский стиль.

На территории юга России центрами производства сделались как раз те самые местности в нынешней Украине, куда пришли носители эгейской культуры.

Важнейшим элементом производства металла было топливо, в частности, древесный уголь. Массовая дефорестация восточного Средиземноморья началась к 1200 году до н. э., по-видимому, сначала в сухих районах. Во всяком случае, уже законы Хаммурапи (1750 лет до н. э) налагали высокий штраф за вырубку лесов. По реконструкции современных археологов, производство рудниками Лавриона в Аттике трех с половиной тысяч тонн серебра и 1.4 миллиона тонн свинца на протяжении 300 лет сопровождалось уничтожением 2.5 миллиона акров леса. Разработка рудников Лавриона была приостановлена не из-за исчерпания запасов руды и не потому, что выработка опустилась ниже уровня подземных вод, а из-за того, что стоимость «горючего» для производствам металла – леса – делала рудники убыточными. По словам Платона, район вокруг Афин когда-то был покрыт густым лесом. Ныне же это – кожа и кости прежней Аттики. Именно металлургия привела и к полному уничтожению растительности Кипра, также некогда покрытого густыми лесами. По свидетельству Эратосфена, до начала интенсивной разработки меди леса на Кипре были так густы, что их вырубка поощрялась. Остров Эльба, (бывшая Aethalia, или Дымный остров) был центром металлургического производства. Но исчезновение лесов вынудило римлян в первом веке до нашей эры перенести производство железа с Эльбы на Аппенинский полуостров.

Как и во многих других горнорудных провинциях, добыча начиналась с разработки россыпей (россыпи и в наши дни поставляют 80 % мировой добычи олова). Лишь позже, по мере выработки россыпей, в средние века перешли к отработке индивидуальных жил, пронизывающих граниты и вмещающие их породы. Жилы относятся к типу высокотемпературных слюдисто-кварцевых образований, так называемых грейзенов, сформировавшихся за счет отложения минералов перегретых газов, связанных с гранитной магмой. Отработка россыпей и отдельных жил не требовала строительства больших рудников, но общее их число было очень велико и одно время достигало 2000. Каждое отдельно взятое месторождение Корнуолла невелико по размерам, и правильнее говорить о наличии здесь провинции оловорудных месторождений.

Однако запасы олова в провинции были исключительно велики и обеспечили району мировое лидерство в его добыче вплоть до конца XIX века. Еще в 1870 году Корнуолл считался крупнейшим мировым производителем олова.

История оловянных месторождений Корнуолла от бронзового века до наших дней являет собой замечательный пример взаимного влияния геологических факторов, общественной обстановки в стране и состояния мирового рынка этого сырья. Начало средневековья знаменовалось истощением россыпей олова. Приходилось переходить к разработке жильных рудных тел, поначалу тех, что прямо выходили на дневную поверхность. К этому времени горная промышленность Корнуолла давала значительный доход, и в ней было занято большое количество народа. Поэтому, когда король Джон (в русской исторической традиции – Иоанн Безземельный) в эпоху борьбы с баронами, требовавшими подписания Хартии вольностей, старался заручиться поддержкой горняков Корнуолла, те выставили требования о предоставлении им специальных привилегий. Среди этих требований было право на разработку участков, не прилегающих непосредственно к руднику, а также освобождение от налогов и военной службы. Отныне горняки подчинялись специальному «Оловянному парламенту» (Stannery Parliament).

Добыча олова на рудниках Корнуолла стала одной из важнейших отраслей горнорудной промышленности Британии. Оловянная посуда была обычна во всей стране. Неудивительно поэтому, что когда с увеличением глубины разработок резко возрос водоприток, борьба с ним стала одной из важнейших в стране. Поэтому естественным стало, что именно для насосов, используемых для борьбы с водопритоком, впервые были применены насосы, работающие от паровых двигателей. На относительно глубоких горизонтах возросла роль меди в руде и ее добыча стала важным элементом разработки месторождения. Это было началом Великой индустриальной революции конца XVIII века. Я отметил эту связь в своей книге о влиянии минеральных месторождений на историю человечества (Эрлих, 2006).

При переходе к разработке более глубоких горизонтов рудных тел горняки столкнулись с тем, что руды содержат значительное количество меди. В результате в XVIII веке, во времена промышленной революции, именно медь стала составлять самую ценную часть руд Корнуолла. Корнуолльские рудники стали основным поставщиком меди в Англии. Запасы были велики, цены высоки и относительно стабильны. В период наиболее интенсивной добычи на рудниках работало 30 % мужской рабочей силы страны. Для перевозки руды была проложена специальная железная дорога (железнодорожная линия Хэйл, позднее переименованная в Западно-Корнуолльскую линию). Значительная часть руды стала перевозиться для переработки в Уэльс, в район угольных месторождений. Но открытие в середине XIX века огромных месторождений меди в других районах мира привело к резкому падению цен. Параллельно истощились богатые медью горизонты Корнуолльских рудных тел. Добыча снова сконцентрировалась на олове, которым оказались богаты глубокие горизонты некоторых рудных тел. Переход к разработке глубоких горизонтов резко удорожил добычу. Тем не менее, потребность в олове была исключительно высока и, как уже говорилось выше, в 1870–1872 годах рудники района вновь поставляли значительную часть олова мира. Чтобы обеспечить добычу руды, пришлось создавать крупные установки для откачки воды из рудников. Окончательный удар по английским рудникам нанесли открытия оловорудных месторождений в Боливии и на полуострове Малакка. Между 1871 и 1881 годами треть горняков Корнуолла эмигрировала, в основном в Соединенные Штаты. Здесь они составили самую квалифицированную часть тех, кто разрабатывал свинцовые, серебряные и молибденовые рудники Скалистых гор. Характерна близость этих дат – закрытие в начале 1870-х оловянных рудников Корнуолла и начало разработки свинцово-серебряных месторождений Ледвилла в Колорадо в 1874. Только повысившийся спрос на олово, связанный с началом Первой мировой войны, замедлил окончательный упадок горной промышленности Корнуолла. За периодом Великой депрессии последовал новый бум, вызванный началом Второй мировой войны.

После войны снова установились высокие цены на олово. Но зенит Корнуолла остался в XIX веке. Перенеся взлеты и падения в течение XX столетия, к концу его Корнуолл уже не выдерживал соперничества новых богатых месторождений. Лишь некоторые его рудники были в течение короткого времени рентабельны.

Ухудшение горно-геологических условий с увеличением глубины разработки вело к повышению конечной стоимости продукции, мало компенсировавшемуся применением более эффективной технологии. Последним ударом послужил мировой кризис 1986 года в оловодобывающей промышленности.

6 марта 1998 года последние насосы на крупнейшем руднике Саут Крофти были остановлены. Это был последний рудник в районе, снабжавшем оловом весь мир на протяжении почти 4000 лет, и последний оловянный рудник в Европе. Работа на Корнуолльских месторождениях завершилась, но это вовсе не означает конца их истории. Существует проект признать Корнуолльские месторождения памятником исторического наследия человечества (World Heritage Site) подобно Венеции или Стоунхеджу. И это будет достойным памятником месторождениям, давшим начало Бронзовому веку в Европе.

Литература

История меди и бронзы.

Милюков П. Н., 1995, Очерки по истории русской культуры, т. 1. Москва, Издательская группа Прогресс, Культура. Издательство газеты «Труд».

Франс А., 1958, «Сады Эпикура», Собрание сочинений, в 8 томах. Художественная литература, Москва, том 3.

Эрлих Э., 2005, Олово Корнуолла и бронзовый век Европы.

Эрлих Э. 2006, Месторождения и история. СПб, Издательство политехнического университета, 176 стр.

Глава 1.5. Железо – месторождения небесного металла

В журнальном варианте этот очерк назывался «Железо – металл индустриального века», чем подчеркивалась роль его в развитии индустрии. Обычно небесными (или «крылатыми») называют те металлы, что идут в авиапромышленность, т. е «по области применения». А первым, истинно небесным металлом, было именно железо, добываемое из железных метеоритов. Метеориты во всех смыслах выступали в роли месторождений. Их надо найти, «разработать», то есть извлечь из них металл и, наконец, изготовить из металла изделия.

Учитывая громадность объекта и связанных с ним проблем, я откровенно боялся за него браться. Поэтому-то железорудные месторождения и их роль в истории человечества были опущены в моей брошюре «Месторождения и история». К написанию этого очерка меня подтолкнул мой школьный товарищ, ныне израильский журналист, Миша Хейфец. Ну, а раз окунувшись в тему, мне оставалось лишь следовать материалу.

Этимология названия «железо» повсеместно носит явственные указания на метеоритное происхождение металла. В древнем Египте оно называлось би-ни-пет (коптское бенипе), что в буквальном переводе означает небесная руда. В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо называли ан-бар (небесное железо). В папирусе Эберса (ранее 1500 лет до н. э.) оно называется «артпет» (металл небесного изготовления). Древнегреческое название, также как и северокавказское зидо, связано с уцелевшем в латинском языке слове sidereus (звездный от Sido – звезда). В древнем и современном армянском языке железо называется еркат, что означает капнувшее (упавшее) с неба. Немецкий филолог Фик сопоставляет славянское «железо» с санскритским ghalagha (расплавленный металл) Другой этимологический ряд связывает слово железо со свойствами металла, производя корень «лез» или «рез» от слова лезо (лезвие). Химическое название элемента Ferrum связано со словом ferreus (нечувствительный, непреклонный, крепкий, твердый.

В Средиземноморье Железный Век пришел от хеттов (малоизвестного «народа мастеров», которые первые освоили производство железа). Производство железа стоило дорого, дороже чем золото. Поэтому оно было недоступно для массового производства. Оно было материалом, из которого изготовляли культовые предметы, дорогие подарки. Железные изделия найдены в захоронениях IV–V тысячелетий до н. э. В Дели стоит колонна, изготовленная в IV–V веке до н. э. из железа. Это так называемая Кутубская колонна или колонна Махарсули была поставлена в эпоху царя Чандрагупты (381–414 годы н. э.). Высота ее 7.3 метра, ширина у основания 42 см, вверху – 30 см. Вес колонны более 6.5 тонны. На колонне нет никаких признаков сварочных швов. За более 1500 лет существования металл ее не несет никаких следов ржавчины. Хеттский царь выслал Рамзесу Второму в подарок корабль, груженный чистым железом, и железный меч. В гробнице Тутанхамона (XIV век до н. э.) найден железный кинжал. Гомер в 23-й песне Илиады упоминает о том, что Ахилл подарил железный диск дискоболу, победившему на соревнованиях, на поминках его друга Патрокла. Состав железа всех древних изделий аналогичен или очень близок к составу метеоритного железа – в нем велика примесь никеля. Использование железа началось задолго до наступления «века железа». Век железа мог наступить только несколько сот лет спустя, после того, как были освоены методы получения металла из вполне земных источников. Но много позже начала «века железа» воспоминания об особых качествах изделий из небесного железа и вера в особые магические его свойства привело к тому, что Джехангир (четвертый император из династии Великих Моголов) приказал изготовить нож, меч и два кинжала из железа метеорита, упавшего 10 апреля 1621 года. Сегодня «небесное» происхождение железа, из которого изготовлены наиболее ранние железные изделия, почти общепризнано. О нем можно прочесть даже в наиболее общих обзорах сведений об этом металле.

Ни одно описание роли минерального сырья в истории не может считаться полным, если не будет включать обзора истории железорудных месторождений.

Железо – воплощение индустрии. Его использование характеризуется массовым спросом. Характерная для железа необходимость массового производства продукции обусловила тесную зависимость открытия и особенно освоения месторождений от создания необходимой инфраструктуры, в частности, сети дорог обеспечивающих возможность строительства и вывоза готовой продукции к потребителю. Так что важнейшим элементом их истории является создание крупных индустриальных компаний, способных обеспечить стабильность собственности, финансирования, сбыта продукции, и, желательно, полный цикл металлургического производства от добычи руды до выплавки и первичной обработки металла.

Железо один из самых распространенных элементов на Земле. Металл, который мы называем железом, даже в простейшем случае представляет собой сплав железа как химического элемента с углеродом. И свойства металла резко меняются в зависимости от соотношения этих двух элементов. При концентрации углерода менее 0.3 % получается пластичный тугоплавкий металл, за которым и закрепляется название его основного ингредиента – железа. При концентрации углерода более 2.14 % получается чугун. Металл хрупкий, легкоплавкий, удобный для литья, но не поддающийся обработке ковкой. При концентрации углерода более 0.3 %, но менее 2.14 % получается сталь, которая в отличие от железа и чугуна поддается закалке, в ходе которой приобретает большую твердость.

Потребность в железе теснейшим образом связана с развитием и освоением технологии его производства и методов обработки. Железные орудия резко увеличили производительность труда. С применением железных топоров рубка деревьев ускорялась в 3 раза по сравнению с медными топорами и в 10 раз по сравнению с топорами каменными.

И, конечно же, железо давало огромные преимущества при использовании в производстве вооружений. Недаром в первую очередь железо использовали имперские державы древности – Ассирия и Рим. Так что игра стоила свеч, создание технологии выплавки и обработки железа сулило огромные преимущества. Так начался Век Железа, длящийся уже несколько тысячелетий. В ходе его железо последовательно становилось металлом мечей, панцирей и колесниц, металлом рельсов и стальных кораблей, и, наконец, металлом космических ракет и шаттлов, но это по-прежнему был Век Железа. В ходе этого процесса, естественно, менялись требования к металлу, технология его производства. В соответствии с изменением технологии менялись и требования к месторождениям железных руд. Век Железа пришел в разные районы по-разному и в разное время. Широкое применение железа в промышленности стало возможным только после разработки промышленных (или ремесленных) методов его обработки, обеспечивающих получение нужных свойств металла. История железорудных месторождений может быть понята только с учетом одновременного влияния всех этих факторов.

Месторождение, посланное небом

По иронии истории Железный век впервые пришел к самым примитивным племенам. Самое поразительное месторождение метеоритного железа, разрабатывавшегося в течение 10.000 лет, было обнаружено в Гренландии. В 1818 году английская экспедиция Джона Росса встретила в Гренландии в районе мыса Йорк иннуитов, пользующихся железными орудиями. При этом во всем регионе какие-либо признаки железного оруденения отсутствовали. Источник железа для изготовления орудий оставался неясен вплоть до 1894 года, когда американская экспедиция Роберта Пири обнаружила три огромных железных метеорита (Тент, весом 31 тонна, Женщина, весом 3 тонны, и Собака, весом 0.4 тонны). Иннуиты тщательно скрывали местонахождение источников железа и только благодаря хорошим отношениям с местным населением и богатым подаркам, в частности ружьями, Роберт Пири смог уговорить одного из них проводить его на остров Савиксоах, где они находились.


Рис. 1.5.1. Остаток метеоритного месторождения Анигхито в Бруклинском музее естественной истории.


Транспортировка метеоритов заняла три года. Для нее Пири соорудил первую и единственную в Гренландии железную дорогу. В итоге метеориты были доставлены в порт Бруклин штата Нью-Йорк, и Пири продал их за 40 000 долларов Нью-Йоркскому музею естественной истории, где они хранятся по сей день. Позднее была сделана еще серия находок. В 1913 году был найден еще один обломок весом 3.4 тонны, названный Савик I. Летом 1955 года один геолог нашел обломок весом 48 кг, названный им Туле. В 1961 году был найден обломок весом 7.8 кг, названный Савик II. В 1963 году датским ученым Вангом Бухвальдом был обнаружен двадцатитонный обломок, названный Агпалилик (Человек), ныне хранящийся в геологическом музее Университета Копенгагена (Дания). И, наконец, в 1984 году охотники на полуострове Джеремайа обнаружили обломок весом 250 кг, названный Тунорпут. Общий вес всех найденных в Гренландии обломков составляет 58.2 тонны. Это – остаточные после 10 000 лет эксплуатации запасы этого совершенно уникального месторождения. Состав всех найденных обломков характерен для железных метеоритов. Помимо железа они сдержат значительное количество никеля (7.58 %), примеси галлия (19.2 ппм), германия (36.0 ппм), иридия (6.0 ппм). Сравнение состава обломков привело Бухвальда к выводу о том, что обломки, найденные у мыса Йорк, идентичны обломкам, найденным у древнего поселения на полуострове Кнуд в Канаде. Обломок весом 1.6 кг, названный Акпоньон, был, по всей видимости, привезен сюда за 600 км.

Метеоритный дождь произошел 10 000 лет назад, с тех пор иннуиты в течение тысячелетий широко пользовались метеоритным железом для изготовления ножей, наконечников стрел и гарпунов. Они приходили к этому месторождению за десятки и сотни километров. Вместе с этим метеоритным дождем Век Железа начался для арктических племен намного раньше, чем для остального человечества. Можно с уверенностью сказать, что орудия, сделанные из упавшего с неба железа, помогли иннуитским племенам выжить в суровых условиях Арктики. Человеческая культура едина и сохранение каждого её элемента имеет непреходящее значение для всего человечества.

Болотное железо. Начало железной индустрии

Главным источником железа в Северной Европе являлись так называемые болотные железные руды, сформировавшиеся в болотах на постледниковых равнинах. Здесь, в ходе так называемой субатлантической фазы оледенения, создались условия, благоприятные для осаждения большого количества окислов и гидроокислов железа. Руды были представлены гетитом и лимонитом. Они были расположены прямо на поверхности, и можно было просто собирать их или, учитывая их пористую текстуру, добывать их просто лопатой. Особенности состава, в частности гидратированность железа, давали возможность получать первичный субпродукт губчатое (или кричное) железо. Прямо на месте, в ямах, в ходе разработки, оно прогревалось, перемешанное с древесным углем и позднее ковкой перерабатывалось в чугун.

Остатки рудников, добывавших болотную руду, найдены в Южной Англии в районе Уинд и в области Форест-оф-Дин, в Юрском хребте во Франции и Рейнском бассейне Германии. В Швеции до XVIII века включительно крестьяне выплачивали часть феодальной повинности кричным железом, которое они сами изготовляли.

В России болотные руды вплоть до XVI века были главным источником железа, в частности, для крупнейшего центра металлической промышленности в районе Тулы к югу от Москвы.

Секреты изготовления булата

Если классическая Греция может считаться высшим воплощением бронзового века, то воплощением века железного, безусловно, является Древний Рим. Но прежде, чем римляне стали изготовлять из железа свои доспехи, и знаменитые короткие римские мечи, произошло одно очень важное событие. Армия Александра Македонского вошла в Индию и столкнулась с армией царя Пора. Великий хорезмиец Аль-Бируни (973 – 1048) писал: «Никогда не было народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей, чем жители Индии. Будучи твердыми и прочными, они одновременно обладали большой упругостью и вязкостью. Клинки легко перерубали железные гвозди и в то же время свободно изгибались на 900 – 1200. На панцире царя македонские мечи не оставляли ни вмятин, ни царапин. По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягким, что после двух-трех ударов уже гнулось и приходилось отходить, чтобы выправить клинок». Европейские мечи делались из недостаточно упругих и мягких низкоуглеродистых типов стали. Естественно, индийское оружие казалось европейцам чудом. Первым процессом обработки железа было его прокаливание, закалка.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50