Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Минерально-сырьевая база республики Тува характеризуется широким набором полезных ископаемых. Наиболее ценными из них являются цветные и редкие металлы, в первую очередь – молибден, медь, алюминий, кобальт, свинец, цинк, тантал, ниобий, золото, а также комплексные железо-барит-флюоритовые руды, каменный уголь и асбест. Однако в силу исторических и экономических условий – до вхождения в состав Советского Союза в 1944 году Тува являлась исконно сельскохозяйственным регионом – горнорудная промышленность не получила здесь широкого развития. Из большого количества месторождений полезных ископаемых в хозяйственный оборот были вовлечены лишь месторождения золота, асбеста, кобальта, для местных нужд разрабатываются месторождения каменного угля, соли и строительных материалов.

Исследования Сунчугашева Я.И. [6], Кызласова Л.Р. [2, 3], Попова В.А. [4], Прудниковой Т.Н. [5] и др. позволили пересмотреть историю горно-промышленного освоения Тувы с древнейших времен. Судя по многочисленным археологическим находкам и памятникам, древняя Тува почти во все моменты своей истории активно развивалась, была довольно густо заселена. Исходя из этих условий, наряду со скотоводством, земледелием и охотой, горное дело и металлургия являлись важным элементом в жизни и экономике на разных этапах истории Тувы. Начиная с эпохи поздней бронзы (XII–VIII вв. до н.э) на территории Тувы кустарным способом и в сравнительно небольших масштабах осваивались некоторые виды минерального сырья – главным образом, руды, содержащие медь, серебро, кобальт, сурьму, вероятно, золото. В VII–III вв. до н.э. медь постепенно стала вытесняться более распространенным в Туве железом. В начале I тысячелетия н.э. добыча и плавка железа становится доминирующей в древнем горно-рудном производстве. Следы этой деятельности можно встретить в виде так называемых «древних выработок» и многочисленных «плавилен» во многих районах Тувы.

Авторами выделен и изучен Копто-Байсютский горно-металлургический район древней Тувы. Контуры района охватывают бассейн среднего течения рек Бай-Сют – Копто и включают в себя все известные в настоящее время коренные месторождения и рудопроявления золота, серебра, меди, железа, россыпные месторождения золота, а также многочисленные хорошо сохранившиеся объекты древнего горного дела и металлургии: медные и железные выработки, плавильные печи, углежогные ямы. Уникальные медеплавильни эпохи бронзы впервые были выявлены в долине р. Бай-Сют в 1916 г., а в 1962 г. – на правом берегу ключа Кызыл-Торг, недалеко от долины р. Бай-Сют [6]. Здесь древними рудокопами интенсивно отрабатывались окисленные сульфидные медные руды золотых месторождений в бассейнах рр. Бай-Сют и Копто. Памятники древней металлургии железа Тувы – уникальные ранние сыродутные горны для выплавки железа, относящиеся к концу уюкской культуры и началу шурмакской, были обнаружены также в долине р. Бай-Сют [7], а в последние годы выявлены авторами статьи и в долине р. Копто. Горно-металлургическое освоение района, видимо, явилось ключевым условием для развития интенсивной хозяйственной деятельности – постройки древних поселений, развития древнего орошаемого земледелия [5].

Таким образом, древнее горное дело и металлургия на территории Тувы имеют огромный тысячелетний опыт, а Копто-Байсютский район являлся одним из крупнейших центров добычи и переработки медной, железной, возможно, и золотой руды в древности.

Результаты работ

Авторами изучены разнообразные месторождения района, имеющие следы древних выработок, для решения вопроса о потенциальных источниках металла для древних металлургов. В геологическом отношении Копто-Байсютский горно-металлургический район пространственно совпадает с крупным выступом Каахемского гранитоидного плутона таннуольского комплекса (Копто-Байсютский массив) во вмещающие позднерифейско-нижнекембрийские вулканогено-осадочные и карбонатные породы (рисунок). В современном понимании рудный район характеризуется широким развитием золоторудных проявлений и месторождений золото-сульфидно-скарновой формации, приуроченными к контактовой зоне гранодиоритовой интрузии с эффузивно-карбонатными породами (Тарданское месторождение, рудопроявления Соруглуг-Хем, Копто, Барсучье). Большая роль в размещении золоторудных проявлений принадлежит разрывным нарушениям, к которым тяготеют, главным образом, золотоносные жилы и березиты, минерализованные зоны дробления и рассланцевания (рудопроявления «жила Чудская», Тардан 2). Район включает также большое количество точек минерализации Au, Fe, Cu, Zn, шлиховых ореолов золота, барита, шеелита, геохимических аномалий Au, Cu, Zn, Pb. С золоторудными проявлениями пространственно и генетически связаны россыпные месторождения долины р. Бай-Сют.

Геологическая схема Копто-Байсютского горно-металлургического района. 1 – аллювиальные отложения пойм (aIII-H); 2 – делювиально-пролювиальные отложения (dp III-H); 3 – силурийские отложения, дерзигская свита (S1-2 dr): красноцветные песчаники, гравелиты, конгломераты, прослои известняков; 4 – таннуольский габбро-диорит-плагиогранитный комплекс (Є2-3tn): тоналиты (γδ), диориты (δ); 5 – позднерифейские отложения, тапсинская свита (R3tp): песчаники, туфопесчаники, туфогравелиты, алевролиты, конгломераты, кристаллические сланцы, амфибол-хлоритовые сланцы и известняки; 6 – рифейские отложения, туматтайгинская свита, средняя подсвита (R3 tm2): базальтовые, андезитовые порфириты, прослои известняков; 7 – скарны; 8 – рудопроявления: а) золота, б) серебра; 9 – рудопроявления: а) меди, б) железа; 10 – россыпи; 11 – разломы; 12 – древние печки; 13 – древние выработки (карьеры): а) железорудные, б) меднорудные

Рудной базой древнего горно-металлургического района являлись почти все ныне известные месторождения и рудопроявления Копто-Байсютского района – золоторудные, медные, медно-полиметаллические, железные. Рудопроявления меди, цинка, свинца, железа широко встречаются совместно с золотом в кварцевых жилах, зонах скарнов и березитизированных породах. В большинстве случаев они не имеют промышленного значения в современном понимании, однако, являлись основными источниками для добычи руд в древности.

Тарданское месторождение, открытое в 1964 г., является наиболее разведанным золоторудным объектом Тувы. В 2009 г. на Тарданском месторождении приняты на баланс 8,5 т рудного золота. Отработка месторождения осуществляется открытым способом. Перспективным планом развития за счет внедрения технологии кучного выщелачивания предусматривается достичь годовой производительности по переработке руды до 1 млн т с получением химически чистого золота в количестве до 2 т.

Рудное поле месторождения занимает площадь около 1 кв. км, в пределах которой выявлено и разведано 14 рудных тел, отстоящих друг от друга на 80–120 м. Мощность рудных тел непостоянная, обычно 1–3 м, в раздувах до 7 м, протяженность их от 50–100 м до 200–300 м. Содержание золота в рудных телах крайне неравномерное (от 2 до 100 г/т, в среднем 9,1 г/т). Форма рудных тел чаще линзовидная, жилообразная, рудные тела крутопадающие (угол 50–80 °), согласные склонению контактов зон скарнирования. Встречаются рудные гнезда, столбы.

На месторождении Тардан по составу выделяются скарново-сульфидные и гематит-магнетитовые типы руд. Скарново-сульфидные руды являют собою продукты замещения известковых и магнезиальных скарнов и представлены кварц-хлорит-кальцитовыми, тальк-серпентин-амфиболовыми, гранат-пироксен-серпентиновыми метасоматитами с вкрапленностью, гнездами и прожилками сульфидов (халькопирит, пирит) и магнетита. Количество сульфидов 5–7 %, иногда достигает 20 %. Гематит-магнетитовые руды имеют хлорит-серпентин-гематит-магнетитовый состав с вкрапленностью сульфидов до 3–5 %, иногда 7–10 %. Отдельные рудные тела сложены рудами обоих типов с преобладанием того или иного. Встречаются руды кварц-гематитовые (окварцованные известняки, метасоматические кварциты с гематитом и сульфидами) и карбонат-гематитовые (гнезда гематита в известняках). В приповерхностной зоне руды на глубину 50–100 м частично окислены. Все разведочные выработки находятся в пределах зоны полуокисленных руд, сульфиды которых замещаются малахитом, азуритом, лимонитом, церусситом, смитсонитом.

Видимое золото встречено непосредственно в скарнах и в кварцевых жилах, наложенных на скарны. Золото характеризуется постоянным присутствием меди от 0,028 до 0,727 мас. %, отсутствуем высокопробных гипергенных преобразований. Пробность золота 870–910. По размерности золото крупное (0,5–0,1 мм) и мелкое (0,05–0,01 мм), преобладает крупное. Попутными рудными компонентами являются медь и серебро, установлены аномальные концентрации цинка, мышьяка, висмута, сурьмы. В отдельных пробах установлены марганец и ртуть. Медная минерализация представлена халькопиритом, борнитом, ковеллином, азуритом, малахитом. Содержание меди в рудах от 0,1 до 1,8 %, в среднем 0,42 %. Серебро установлено в концентрациях от первых граммов до 269 г/т. Из других сульфидов присутствуют пирит, реже галенит, сфалерит. Общее количество сульфидов в скарнах не превышает 3–8 %. Золото в рудах пластинчатое, комковидное, дендритовое, находится в срастании с андрадитом, хлоритом, магнетитом, галенитом. С нерудными минералами связано 60–70 % золота, с магнетитом 25–30 %, с сульфидами 10–15 %. Значительная часть золота в лимоните, ярозите и других вторичных минералах в виде очень тонких включений.

В пределах Тарданского месторождения обнаружены 3 овальные ямы (древние отработки на железо) размером 8×5 м каждая. В отвалах ям были обнаружены свалы массивной гематито-магнетитовой руды, обломки скарнов с примазками медной зелени. В непосредственной близости с ямами вскрыто тело массивной гематит-магнетитовой породы с включениями кальцита, эпидота. Вблизи с ним в скарнах отмечаются гнездообразные скопления магнетита со значительной вкрапленностью халькопирита, частично и пирита. Количество сульфидов и магнетита от ям в обе стороны резко уменьшается.

Рудопроявление «жила Чудская». Располагается на водоразделе рек Копто-Бай-Сют. Здесь обнаружено несколько древних выработок, расположенных цепочкой среди поля развития плагиогранитов. Поисковыми работами установлено, что в пределах зоны дробления залегает кварцевая жила, сопровождаемая системой мелких прожилков и березитизацией вмещающих пород. Прослежена на 80 м. Сложена жила беловато-серым кварцем с вкрапленностью халькопирита, пирита и сфалерита. Содержание золота до 10 г/т, меди 0,1–1 %, свинца до 0,6 %.

Рудопроявление Копто. Находится на водоразделе рек Копто и Бай-Сют. Золоторудные тела приурочены к скарнам, залегающим в виде ксенолита среди диоритов, в форме линзы сложной конфигурации. Размер скарновой линзы: протяженность 800–850 м, ширина выхода 200–300 м. Простирание ее северо-западное (азимут 330–340 °), падение на северо-восток под углом 70 °. Скарны представлены гранатовыми, пироксеновыми, пироксен-гранатовыми разностями с линзами магнетита и гематита, с вкрапленностью пирита, халькопирита, с примазками малахита, азурита и лимонита. В приповерхностной зоне сульфиды частично окислены и замещены малахитом, азуритом, лимонитом. В зоне окисления выявлена древняя горная выработка в виде каръера.

Химический анализ железных шлаков

Была проведена работа по изучению древних плавильных печей Копто-Байсютского горно-металлургического района. Плавильные печи приурочены к мощной толще лессовидных суглинков, сосредоточенных на высоких террасах у бортов долины. Но и в пойменной части реки часто встречаются обломки шлаков, обожженные участки почв, позволяющие предполагать наличие плавильных печей. Печи представляют собой сыродутные горны небольшого размера (преимущественно менее одного метра в диаметре), заполненные древесным углем, шлаками и остатками выплавленного металла.

Химический состав шлаков определялся на сканирующем электронном микроскопе Hitachi ТМ-1000 (ТувИКОПР СО РАН, аналитик Тимошенко Е.Н.). Выявлены следующие элементы: Fe, O, C, Si, Ca, Al, Na, Mn, Mg, K, Sn, S, Hg (таблица).

Анализы древних железных шлаков в бассейне рек Копто и Бай-Сют

Химический анализ шлаков из печей № 1, 2, 3, 4 подтверждает выплавку железа. Самым неожиданным и интересным результатом химического анализа одной из проб образца, выплавленного в плавильной печи № 4 является присутствие в железном сплаве олова (Sn 5,4 %, проба 8). На территории Тувы известно всего одно небольшое месторождение олова и несколько небольших проявлений, расположенных у южной границы Тувы. Геологи и археологи пока не располагают данными, известны ли были месторождение и проявления олова древним металлургам Тувы. Отметим также, что находки оловянистой бронзы в Туве достаточно редки. Преимущественно это мышьяковистые бронзы, соответствующие мышьяковистым медным рудам Хову-Аксинского месторождения на юге Тувы. Присутствие олова в железных сплавах позволяет предполагать экспериментальные работы древних металлургов: добавки олова (по аналогии с бронзой) в железные сплавы производились ими, видимо, для улучшения качества полученного металла. Возможно, олово в шлак попало в результате переплавки комплексных руд месторождения Тардан и источником металла является минерал станнин. Станни?н, оловянный колчедан, минерал из класса сульфидов с общей формулой вида Cu2FeSnS4. Она следует из формулы халькопирита путём замены одного атома Fe на Sn. Содержит (по массе) 29,58 % Cu, 12,99 % Fe, 27,5 % Sn и 29,8 % S, а также примеси Zn, Sb, Cd, Pb и Ag. Станин образует вкрапленность в сфалерите ZnS, халькопирите, которые присутствуют в рудах месторождения Тардан.

Заключение

Химический анализ шлаков из печей № 1, 2, 3, 4 позволяет предположить, что источником руд для выплавки железа служили гематит-магнетитовые руды месторождения Тардан. Окисленные сульфидные медные руды золотых рудопроявлений Копто, жила Чудская и Соруглуг-Хем, видимо, служили источником для выплавки медных руд, печи которых обнаружены в долине р. Бай-Сют и Кызыл-Торг [6].

Древние выработки по добыче меди и железа на золотосодержащих месторождениях района являлись, видимо, источником попутного золота в известном уникальном археологическом царском кургане Аржан-2, содержащем многочисленные изделия из золота. По данным Зайкова В.В. [1], при сопоставлении гистограмм пробности из тонкой золотой фольги из кургана Аржан-2 (вторая половина VII в. до н.э.) и из руд месторождения Тардан установлено их сходство.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (Грант 15-45-04230).