Новости

Золото всегда манило человека. Из него делали украшения, чеканили монеты, им измеряли богатство. Но прежде, чем драгоценный металл попадет в слиток или оправу, его нужно найти в недрах Земли.

За тысячи лет способы поиска золота изменились до неузнаваемости. Мы можем проследить этот путь от простого промывочного лотка до космических спутников и сложных экономических расчетов, без которых невозможно решить, стоит ли разрабатывать найденное месторождение.

Тысячи лет люди добывали золото самыми примитивными способами, просто собирая то, что лежало на поверхности или попадалось в руслах рек. Никакой науки не было – были только удача, опыт и зоркий глаз.

В России золотодобывающая промышленность сформировалась в XIX веке, когда в 1826 году выдали первые разрешения на поиски драгоценного металла в Сибири. Сразу после этого пошла череда открытий.

В 1829 году на реке Фомихе, которая протекает по Салаирскому кряжу, открыли россыпи, положившие начало сибирской золотодобыче. В 1834 году поисковики Коростылев, Толкачев и Мошаров нашли богатые золотоносные пласты в Иркутской и Енисейской губерниях. В 1846 году тобольский мещанин Окуловский и крестьянин Корнилов в верховьях реки Хомолхо обнаружили богатейшие залежи, которые располагались совсем неглубоко и были удобны для отработки.

Инструмент у старателей был простой: чаще всего деревянный лоток, а то и вовсе ковш или тазик. Промывали породу до тех пор, пока не оставался тяжелый черный шлих, в котором можно было увидеть крупинки золота. Оценивая место, говорили «пусто», «знаки», «вес», а увидеть самородок считалось большой удачей.

Шлих с частицами золота (Фото: Ted Scott / Wikimedia Commons, общественное достояние)

В мировой истории немало примеров, когда крупнейшие месторождения находили не ученые, а простые искатели, которых называли проспекторами. Знаменитое месторождение Витватерсранд в Южной Африке, давшее более 50 тыс. т золота, открыли рабочие Джордж Харрисон и Джордж Уолкер по заданию проспектора Фреда Штрубена. Канадец Надо еще до 1907 года отыскал драгоценный металл на Чукотке, а на Колыме его в 1914 году выявили рабочие Михаил Канов и Сафей Гайфуллин.

Эти люди не знали геологических карт и теорий, но умели «читать» природу. Они замечали необычный цвет пород, тяжелые минералы в ручьях, спутники золота, такие как сульфиды, магнетит, яркая киноварь. Старательский опыт веками копился и передавался из поколения в поколение.

В XVII и XVIII веках ученые начали задумываться о том, как устроена Земля. Николас Стено сформулировал простой, но важный принцип, согласно которому нижние слои всегда древнее верхних. Это стало основой стратиграфии – науки о последовательности напластования пород.

Позже разгорелся спор между двумя группами ученых. Нептунисты, название которых происходит от древнеримского бога морей Нептуна, считали, что все породы образовались из воды. Плутонисты, названные так в честь Плутона, владыки подземного мира, доказывали, что многие камни родились из огненной лавы. Дискуссия между приверженцами разных взглядов заставила исследователей больше ездить по горам, смотреть, описывать и сравнивать. Постепенно родилось понимание, что для поиска руды нужно знать, как она залегает – пластами, жилами или штокверками.

В XIX веке появились первые настоящие геологические карты. Самая известная из них, карта Англии, была составлена Уильямом Смитом, «отцом английской геологии», который объездил всю страну и зарисовал, где какие слои выходят на поверхность. Это был настоящий прорыв, потому что теперь поиски угля, железа и золота можно было планировать не наугад, а опираясь на картографические свидетельства.

Геологическая карта Англии, Уэльса и южной Шотландии, опубликованная Уильямом Смитом в 1815 году (Изображение: Wikimedia Commons, общественное достояние)

В России геологическая служба активно развивалась во второй половине XIX века. Партии снаряжали в Сибирь, на Урал, в отдаленные уголки страны. В 1896 году была организована комплексная экспедиция под руководством горного инженера Федора Брусницына для изучения бассейна реки Алдан. Три года ученые исследовали геологию, археологию, ботанику этих мест и, конечно, искали золото и платину.

К XX веку почти все богатые россыпи, где драгоценный металл можно было увидеть невооруженным глазом, уже нашли и отработали. Оставшееся золото стало «невидимым», оно находится в руде в виде мельчайших частиц, которые нельзя разглядеть даже в лупу. Чтобы его извлечь, нужны сложные химические методы, такие как амальгамирование, цианирование или биологическое выщелачивание.

Вкрапления золота в пирите под микроскопом (Изображение: АО «Иргиредмет»)

Для поиска такого золота понадобились совершенно новые методы. Ученые придумали выявлять его по ореолам рассеяния. Любое месторождение, даже скрытое глубоко под землей, оставляет вокруг себя химические следы. Металлы проникают в почву, воду, растения, воздух, и если взять пробы и сделать тончайший анализ, можно обнаружить эти следы и выйти на залежь.

Сегодня по всему миру геологи отбирают миллионы проб донных отложений из рек и ручьев, пробы почвы с разных глубин, растительности и воды. Современные приборы, например масс-спектрометры, умеют находить в образце ничтожные концентрации, подобно тому, как можно найти одну песчинку в десяти самосвалах песка. Это позволяет обнаруживать месторождения, которые никак не видны на поверхности.

Также в XX веке на помощь геологам пришла физика. Оказалось, например, что разные породы по-разному проводят ток, по-разному притягивают магнитную стрелку и имеют разную плотность. Так родилась магниторазведка.

Золото само по себе не магнитное, но часто встречается вместе с магнитными минералами. Пролетая с магнитометром на самолете или вертолете, геологи находят участки с аномальным магнитным полем, где может скрываться рудное тело.

Вертолет с магнитометром (Фото: Pascal.mouge / Wikimedia Commons, общественное достояние)

На пропускании сквозь землю электричества основана электроразведка. Рудные тела, содержащие сульфиды, которые часто сопровождают драгоценный металл, хорошо проводят ток, и их можно обнаружить по изменению электрического поля.

Гравиразведка использует тот факт, что тяжелые руды чуть-чуть увеличивают силу тяжести над собой, и сверхчувствительные приборы улавливают эту разницу.

Наконец, самый мощный метод поисков золота – сейсморазведка. Когда на поверхности или в скважинах делают небольшие взрывы, сейсмическая волна уходит вглубь, отражается от разных слоев и возвращается обратно, а приборы записывают время ее прихода. Компьютеры обрабатывают полученные данные и строят объемную картинку подземных этажей до глубины в несколько километров. Раньше картинка была плоской, как разрез, а теперь она трехмерная, и геолог может крутить ее на экране, рассматривая слои с любой стороны.

Возможность быстро осмотреть огромную территорию дают геологам спутники. Современные космические снимки делаются не просто в цвете, а во многих спектральных диапазонах, от видимого света до теплового излучения.

Рудообразующие процессы воздействуют на ландшафт, меняется состав почвы, влажность, растительность, и все это влияет на отражение солнечного света. На снимках в определенных диапазонах над месторождениями возникают едва заметные аномалии.

Ученые из Южного научного центра Российской академии наук (РАН) разработали технологию обработки таких изображений. Исследователи учитывают большое количество признаков, включая характеристики рельефа, освещенность, разницу между весенним и осенним периодами, и обрабатывают их сложными математическими методами. В результате удается выделить участки, где вероятно наличие золота. На месторождении Радужное в Кабардино-Балкарии этот метод показал отличные результаты, и два типа выделенных по снимкам участков точно совпали с проекцией рудной залежи на поверхность.

Совсем недавно ученые из Сибирского федерального университета и Института геологии Сибирского отделения РАН предложили совершенно новый способ. Они изучали воздух над золоторудным месторождением Кондуяк в Красноярском крае и обнаружили, что над залежью в воздухе присутствует более трехсот химических соединений, которых нет в других местах. Эти «флюидные отпечатки» представляют собой химический след, по которому можно найти драгоценный металл даже без бурения – достаточно проанализировать атмосферу над участком. Технология только разрабатывается, но уже показала свою эффективность, и в будущем она может серьезно упростить и удешевить разведку.

Найти месторождение – это только полдела. Нужно понять, много ли в нем золота, можно ли его добыть с выгодой, и сколько лет будет работать рудник. Этими вопросами занимаются разработчики технико-экономического обоснования (ТЭО) кондиций и подсчета запасов.

В России есть специальные методики подсчета запасов золоторудных месторождений, которые разрабатывают в ведущих институтах, например в Центральном научно-исследовательском геологоразведочном институте цветных и благородных металлов.

Как считают запасы? Геологи бурят скважины по определенной сетке, и чем она гуще, тем точнее подсчет. Из скважин извлекают керн, который распиливают, изучают и отправляют на анализы. По их результатам строят модель месторождения, где видно, где руда богатая, где бедная, а где пустая порода. Затем объем руды умножают на среднее содержание драгоценного металла и получают запасы в тоннах.

Но и это еще не все. Чтобы месторождение можно было разрабатывать, нужно установить кондиции, то есть систему требований к качеству руды, при котором добыча будет выгодной. Главным параметром является бортовое содержание золота – минимальное содержание в граммах на тонну, при котором руду имеет смысл добывать и перерабатывать. В обратном случае она отправляется в специальный отвал или остается в недрах.

Определение бортового содержания – это сложная экономическая задача, в которой нужно учесть цену золота на мировом рынке, затраты на производство, глубину залегания, технологию извлечения, налоги и платежи, транспортные расходы. Если стоимость драгоценного металла завысить, то при падении рынка предприятие станет убыточным, занизить – можно оставить в недрах часть запасов, которые могли бы быть выгодны.

Все эти вопросы прорабатываются при подготовке ТЭО – важнейшего документа, который проходит экспертизу в Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых. Без ее положительного заключения месторождение нельзя поставить на государственный баланс и получить лицензию на добычу.

В ТЭО считают разные варианты бортового содержания, производительности предприятия, типа добычи – открытая или подземная, обосновывают технологию переработки руды. Также анализируют такие показатели, как чистый дисконтированный доход, то есть сколько денег принесет проект за все время, индекс доходности, показывающий, во сколько раз доход превышает вложения, и срок окупаемости.

Современный подход требует оценивать не только золото, но и другие полезные ископаемые. В руде могут быть серебро, медь, цинк, сурьма, и если их тоже извлекать, экономика месторождения улучшится, поэтому ученые разрабатывают комплексные методики. Например, для Акбакайского золоторудного месторождения в Казахстане создали систему оперативной технико-экономической оценки запасов с учетом попутных компонентов. Это позволяет гибко реагировать на изменение цен и вовлекать в переработку то, что раньше считалось отходами.

Геология быстро меняется. Все шире применяются беспилотники с лазерными сканерами и мультиспектральными камерами, которые за считанные дни создают точнейшие трехмерные модели труднодоступных участков. Совершенствуются приборы для анализа, такие как полевые рентгенофлуоресцентные анализаторы, позволяющие прямо на месте за минуты определить состав породы, без необходимости везти пробы в лабораторию и ждать неделями. Спутниковые технологии становятся доступнее, и можно не только искать новые месторождения, но и следить за состоянием действующих рудников, замечая малейшие изменения поверхности над выработками, что важно для безопасности.

Месторождение Голец Высочайший в Иркутской области: ТЭО кондиций для него разработал Иргиредмет (Фото: Ekv2508 / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

Все данные, включая снимки, пробы, анализы и результаты бурения, собираются в единую цифровую модель месторождения. Геолог может «залезть» внутрь этой модели, покрутить ее, посмотреть рудные тела с разных сторон и оценить разные варианты отработки, что сильно повышает точность подсчета запасов.

В будущем еще большее значение будут иметь экономические и экологические факторы. Мало найти золото, нужно добыть его с максимальной выгодой и минимальным ущербом для природы. В современных проектах с самого начала считают не только запасы, но и будущие затраты на восстановление земель, очистку воды, рекультивацию отвалов. Природоохранная составляющая становится обязательной частью ТЭО.

Геологи-золотоискатели прошли путь длиной в тысячи лет: от лотка, которым промывали песок в горных ручьях, до космических спутников, следящих за землей с орбиты, от удачи старателей-одиночек до сложных экономических расчетов, в которых заняты целые институты. Но суть осталась прежней: заглянуть в недра, найти сокровище и понять, как его получить с пользой для людей.

Как бы ни менялись технологии, главным в геологии всегда остается человек – его знания, опыт и умение принимать решения. Сегодня геолог должен разбираться не только в камнях, но и в физике, химии, космической съемке, экономике, экологии. Только тогда он сможет ответить на основные вопросы: где искать полезное ископаемое, сколько его, и выгодно ли его брать. И пока на них есть ответы, золото будет находить своих искателей.