Полезные ископаемые Урала – описание и характеристики. Природа. Урал принято делить на Полярный, Приполярный, Северный, Средний, Южный Медная руда на урале месторождения

Металлургический комплекс России - это обширная отрасль, включающая в себя предприятия, выплавляющие черные и цветные металлы. Последняя занимает очень важное место в экономике нашей страны. На сегодняшний день у нас насчитывается несколько центров цветной металлургии, которые осуществляют добычу, обогащение цветных руд, редких, а также благородных металлов.

Цветная металлургия занимается несколькими видами металлов - это основные или, так называемые, тяжелые. К ним и относится медь, легкие, малые, легирующие, благородные, редкие и рассеянные.

Более подробно остановимся на производстве меди. Центры производства меди сосредоточены в разных регионах нашей страны. Место размещения таких предприятий определяется рядом факторов, среди которых следует отметить:

• сырье;
• энергетический и топливный фактор;
• потребители.

Главные медные центры России.

Медная руда в нашей стране добывается в разных регионах. Самые богатые месторождения руды расположены в Казахстане, хотя медь добывается и в других районах, например, богатые месторождения есть и на Урале. Стоит отметить, что Россия по добыче медной руды сегодня занимает первое место в мире.

Главные центры производства меди находятся на Урале. Этот регион занимает первое место по производству меди.

Медные предприятия чаще всего размещают рядом с рудниками. Сырьевой фактор является ключевым из-за низкого содержания концентратов в сырье. Сегодня производители меди широко используют в качестве сырья медные колчеданы, добываемые на месторождениях, расположенных в разных районах Урала. Поэтому и предприятия по производству меди также сконцентрированы в этом регионе, хотя в своей деятельности они используют и завезенные казахстанские руды. Имеет эта отрасль и свой сырьевой резерв в виде медистых песчаников, которые находятся в Восточной Сибири.

Чернову медь на Урале изготавливают такие предприятии, как Среднеуральский, Кировоградский, Красноуральский («Святогор»), Медногорский и Карабашский заводы. Рафинированием меди занимаются Верхнепыменский и Кыштымский заводы.

Всего на Урале работает 11 медных предприятий, которые производят 43 процента всей меди в России.

Предприятия Урала характеризуются и утилизацией отходов. Так, заводы в таких городах как Ревда, Кировоград и Красноуральск используют образующиеся в ходе производства сернистые газы для изготовления серной кислоты, которая в дальнейшем служит для производства удобрений.

Крупные центры медного производства находятся, не только на Урале, но и в других районах страны. В таблице показано, где расположены сырьевые и отраслевые центры.

Среднеуральский завод: характеристика.

Как упоминалось выше, Среднеуральский медный завод (СУМЗ) - один из главных центров выплавки меди в нашей стране. Располагается этот завод в городе Ревда, что в Свердловской области. СУМЗ относится к Уральской горно-металлургической компании, а также является членом промышленной палаты области.

На СУМЗ медь выплавляют из первичного сырья, которое берется с Дегтярского месторождения.

Среднеуральский медеплавильный завод имеет большой цех по выплавке меди, фабрику по обогащению, а также цехи ксантогенатов и серной кислоты. Также завод имеет ряд вспомогательных предприятий, которые занимаются обслуживанием нужд медеплавильного предприятия.

СУМЗ вырабатывает порядка ста тонн черновой меди ежегодно. Медные концентраты на этом заводе обрабатываются путем обжигания в печах «кипящего слоя», также применяется метод конвертирования и отражательной плавки огарка.

Продукция Серднеуральского завода поставляется на все крупные российские предприятия, работающие в металлургической, горно-обогатительной, химической отраслях и расположенные в разных регионах страны, а также за рубежом.

Кировоградский комбинат по выплавке меди: характеристика.

Еще одно крупное медеплавильное предприятие Урала - это Кировоградский комбинат. Он занимается переработкой медных и медно-цинковых руд, а также их добычей.

Комбинат начал свою деятельность в 1957 году, его создали на базе завода по выплавке меди и ряда других небольших предприятий. Сегодня комбинат является членом ТОО «Тяжцветмет».

Комбинат в Кировограде осуществляет свою деятельность в нескольких направлениях - это добыча, переработка, обогащение руд, содержащих медь, выплавка меди из сырья как первичного, так и вторичного. Также комбинат занимается переработкой металлургической пыли, золотосодержащих концентратов, лома и отходов, которые имеют в своем составе медь и другие металлы.

В 2008 году комбинат в Кировограде произвел почти семьдесят тысяч тонн черновой меди, которая была направлена на разные предприятия нашей страны.

Красноуральское предприятие «Святогор»: характеристика.

Третье крупное предприятие Урала по производству черновой меди. В своем составе «Святогор» имеет Волковский рудник, поставляющий предприятию сырье, фабрику по обогащению металла, способную перерабатывать почти два миллиона тонн руды за год, цех серной кислоты (производящий до 240 тысяч тонн кислоты). Ежегодно предприятие выпускает около 60 тысяч тонн черновой меди.

Ю.В.Волков, И.В.Соколов, А.А.Смирнов, Институт горного дела УрО РАН

Несмотря на 300-летнюю историю добычи минерального сырья, Урал остается наиболее богатым регионом, стоимость разведанных запасов которого, приходящихся на единицу площади, на порядок выше, чем в среднем по России . Однако с нарушением традиционных экономических связей после распада СССР в горнопромышленном и металлургическом комплексах Урала отчетливо проявляются негативные экономические и социальные тенденции, требующие изменения стратегии геологоразведочных работ, добычи и переработки минерального сырья с целью обеспечения минерально-сырьевой безопасности региона.

Горнодобывающая и металлургическая промышленность являются одними из важнейших отраслей экономики Уральского региона. Горно-металлургическим комплексом Урала производится 40% российского чугуна и добывается до 20% железных руд . Основной объем продукции черной металлургии (до 85%) приходится на предприятия Свердловской и Челябинской областей - это Ниж-не-Тагильский (НТМК), Магнитогорский (ММК), Челябинский («Мечел») металлургические комбинаты.

Балансовые запасы 75 месторождений железных руд Урала составляют 14.8 млрд. т, в т.ч. 9.3 млрд. т промышленных категорий А+В+С. Общая обеспеченность разведанными запасами при достигнутом уровне добычи, например, в Свердловской области составляет около 150 лет. Уральский регион является вторым в стране по обеспеченности запасами железных руд после Центрального и в нем сосредоточено 15% балансовых запасов железных руд России. Запасы железных руд региона представлены в основном титано-ма-гнетитовыми рудами качканарского типа. Наиболее крупное месторождение этого типа - Гусевогорское, в рудах которого среднее содержание железа составляет 16.5%, вания - 0.15%, титана - 1.25%. Разработку этого месторождения ведет ОАО Качканарский ГОК «Ванадий», обеспеченность балансовыми запасами которого весьма высокая.

К этому же типу относится и Суроямское месторождение (Челябинская обл.) с запасами 6 млрд. т. Содержание железа в исходной руде - 14.5%. Руды этого месторождения являются легкообогатимыми и легкоплавкими. Учитывая, что месторождение расположено неглубоко от поверхности (величина наносов в среднем 8 м), затраты на его вскрытие будут небольшими. Предварительная технико-экономическая оценка освоения Суроямского месторождения показала возможность его рентабельной отработки при производственной мощности предприятия 30-40 млн. т. Годовая чистая прибыль может составить 60 млн. долл. США. Срок окупаемости капитальных затрат - 5-7 лет.

Однако металлургический комплекс Урала испытывает острый дефицит в скарновых (контактово-метасоматичес-ких) магнетитовых и титано-магнетитовых рудах. Для покрытия этого дефицита металлургические комбинаты Урала в настоящее время ориентируются на использование железорудного сырья горнодобывающих предприятий Центра России (КМА) и Казахстана. Так, в настоящее время до 30% сырья для НТМК поставляется из Михайловского ГОКа. ММК 90% потребности в сырье покрывает поставками из Соколовско-Сарбайского ГОКа. В таком же положении находятся ОАО «Мечел» и ОАО «Носта» (Оренбургская обл.). Уже в 2004 г. на Урал из других регионов было завезено 24.8 млн. т железной руды (около 60% от потребности).

Кроме того, черная металлургия Урала испытывает острый дефицит в марганцевых и хроми-товых рудах. Марганцевые руды в послевоенные годы на Урале не разрабатывались, хотя запасы их на шести месторождениях Северопесчанского марганцевого бассейна по категориям А+В1+С2 составляют около 40 млн. т. Потребность Урала в марганцевой руде - 500-600 тыс. т в год.

Единственным предприятием по добыче хромитов на Урале является ОАО «Сарановская шахта «Рудная» проектной мощностью 240 тыс. т в год. Из-за низкого содержания хрома и относительно высокого содержания железа и кремния руда используется для производства огнеупоров. Потребность Урала в хромитах для металлургического производства составляет 1 млн. т и для огнеупоров до 500 тыс. т в год. Промышленные запасы хромитовых руд, пригодных для металлургического производства, в настоящее время на Урале отсутствуют. Однако прогнозные ресурсы хромитов оценены в 170 млн. т.

Таким образом, дефицит в железорудном сырье в Уральском регионе и относительно высокая стоимость привозного сырья предопределяет необходимость развития местной сырьевой базы. Только ее развитие на основе соответствующих инвестиций в геолого-разведочные работы, вовлечения в эксплуатацию уже разведанных месторождений, строительство новых горнодобывающих предприятий позволит отказаться от привозного сырья (стоимость перевозок которого иногда превышает затраты на добычу 1 т товарной руды), повысить устойчивость горно-металлургических предприятий Урала и, следовательно, обеспечить минерально-сырьевую безопасность региона. При этом необходимо осознавать, что решение данной проблемы выходит за пределы отдельного горнодобывающего или металлургического предприятия, а результаты могут сказаться лишь через 20-25 лет на развитии горно-металлургического комплекса Урала в целом.

Учитывая высокий уровень обеспеченности Уральского региона титаномагнетитовыми рудами, основное внимание следует уделять перспективам развития железорудной базы скарново-магнетитовых руд и сидеритов, марганцевых руд и хромитов.

Многочисленные месторождения скарново-магнетитовых руд расположены в Ивдель-Серовском, Тагило-Кушвинском, Магнитогорском, Челябинском и др. районах с балансовыми запасами 1.4 млрд. т и прогнозными - 1.6 млрд. т. Значительны (свыше 1 млрд. т) балансоедний Урал) запасы бурых железняков и сидеритов Бакальских и др. месторождений Южного и Среднего Урала .

Таким образом, районы Среднего и Северного Урала имеют большие перспективы для увеличения добычи железных руд. Обеспеченность запасами современного уровня добычи превышает 100 лет. Хуже положение на Южном Урале, но и там имеются большие прогнозные запасы скарново-магнетитовых руд - это Круглогорское и Глубоченское месторождения с запасами 600 и 270 млн. т, соответственно.

Невелики на Урале разведанные запасы марганцевых и хромитовых руд, но имеются перспективные районы их нахождения. В Свердловской области это Алапаевский район, прогнозные ресурсы которого оцениваются в 170 млн. т хромитов. Кроме Свердловской области, сырьевой базой хромитовых руд являются месторождения Рай-Из на Приполярном Урале.

Другим существенным резервом роста запасов является вовлечение в освоение глубокозалегающих участков эксплуатируемых месторождений. В связи с этим характерной особенностью большинства горнодобывающих предприятий Урала является необходимость перехода с открытого способа разработки на подземный.

Так, перспектива развития сырьевой базы Высокогорского комбината (ВГОК) связана со строительством новых железорудных шахт. Согласно стратегии развития ВГОКа уже в 2006 г. объем добычи подземным способом будет составлять до 90% от общей по комбинату. Перспективы развития сырьевой базы комбината «Магнезит» также связаны с переходом на отработку Саткинского месторождения магнезитов подземным способом. Отработка Бакальских сидеритов производится шахтой Сидеритовая, где рост объемов добычи связан с выходом шахты на проектную мощность.

В связи с этим существенно растет значимость подземной геотехнологии в развитии местной сырьевой базы.

В настоящее время на Урале действуют 8 шахт по разработке месторождений руд черных металлов подземным способом (табл. 1).

Основная доля в подземной разработке железорудных месторождений принадлежит ВГОКу, где отрабатываются месторождения:

Лебяжинское - шахта Эксплуатационная (завершение работ к 2013 г.);

Высокогорское - шахта Магнетитовая (завершение работ к 2016 г.);

Естюнинское и Ново-Естюнинское - шахта Естюнинская (новое строительство с выходом на 4.0 млн. т /год, доработка за пределами 2025 г.);

Гороблагодатское - шахта Южная (снижение производственной мощности к 2025 г.).

Для поддержания производственной мощности ВГОКа актуальным является увеличение производственной мощности шахты Естюнинская, поскольку шахты Магнетито-вая и Эксплуатационная дорабатываются.

К настоящему времени запасы верхней части Естюнинского месторождения до гор.+ 130 м отработаны карьером. С вводом в эксплуатацию шахты Естюнинская дальнейшая отработка месторождения ведется подземным способом. Производственная мощность до 2015 г. по добыче сырой руды составляет 1200 тыс. т. Запасы месторождения до гор. -240 м вскрыты тремя вертикальными стволами. Применяется этажно-камерная система разработки с податливыми целиками. В настоящее время дорабатываются запасы I очереди, вскрытие запасов II очереди задерживается из-за недостаточного финансирования.

В Богословском РУ основным объектом подземной разработки является Песчанское месторождение магнетитовых железных руд, отрабатываемых шахтой Северопесчанская. Поле шахты Северопесчанская вскрыто шестью

вертикальными стволами, расположенными в лежачем боку месторождения. Центральная группа стволов пройдена до горизонтов -400 м и -480 м. Высота этажа 80 м. Основным добычным горизонтом является гор. -320 м. Очистные работы на Северопесчанском участке практически закончены и развиваются на Верхней залежи Южнопесчанского участка. На шахте применяют две системы разработки: этажного принудительного обрушения с отбойкой на зажатую среду глубокими скважинами и вибровыпуском руды (по этой системе добывается порядка 80% рудной массы) и подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды и доставкой самоходными ПДМ.

Отработка Саткинского месторождения магнезитов (шахта Магнезитовая) предусмотрена с применением системы разработки с закладкой выработанного пространства. ИГД УрО РАН были рассмотрены и рассчитаны различные варианты систем разработки, соответствующие горно-геологическим и горнотехническим условиям месторождения. В результате установлено, что наибольшую эффективность обеспечивают два варианта: подэтажно-камерная система разработки с твердеющей закладкой и камерно-столбовая система с сухой закладкой выработанного пространства. Проектной производительности шахтой Магнезитовая предполагается достичь к 2015 г. (2.4 млн. т в год) и полностью восполнить выбывающие мощности карьеров.

Шахта Сидеритовая отрабатывает глубинные части Ново-Бакальской и Северо-Шиханской залежей. Месторождение вскрыто вертикальными стволами - двумя вспомогательными и двумя вентиляционными, и одним наклонным стволом, пройденным под углом 3°. Система разработки - подэтажное обрушение с торцовым выпуском. Доставка руды - самоходными машинами, электровозами. Выдача на поверхность -наклонным конвейером длиной 1000 м. С 1979 г. также применяется камерная система разработки с переносным оборудованием. Высота камер 20-30 м. При проектной производительности шахты Сидеритовая 2.5 млн. т/ год, в 2004 г. было добыто 180 тыс. т по причине отсутствия спроса.

Урал располагает значительными ресурсами медных руд, составляющими 40% запасов РФ. В пределах Уральского кономического региона на балансе числится 45 меднорудных месторождений. Общие разведанные запасы медно-колчеданных руд на Урале составляют около 1.3 млрд. т . В республике Башкортостан находится 31.1% запасов меди, в Оренбургской области - 37.8%, в Свердловской - 21.1%, в Челябинской - 10.0%. Уральская медно-цинковая промышленность производит около 10 млн. т медных и цинковых руд в год.

По стадии освоения можно выделить три группы медно-колчеданных месторождений (табл. 2):

Разрабатываемые подземным или открытым способом,

на которые приходится 45% запасов меди;

Подготавливаемые к освоению - 15%;

Месторождения, стоящие на балансе в ГКЗ РФ - 40%.

По объему запасов медноколчеданные месторождения можно разделить на три типа:

Малые - запасы до 50 млн. т руды;

Средние - запасы от 50 до 100 млн. т руды;

Крупные - запасы свыше 100 млн. т руды.

В настоящее время объем добычи руды подземным способом составляет 77%. Подземной геотехнологией разрабатывается три крупных месторождения: Гайское, Учалинское и Узельгинское, где применяются камерные системы разработки с твердеющей закладкой и используется самоходное оборудование. Октябрьское и Вадимо-Александровское месторождения отрабатывают камерными системами разработки с открытым очистным пространством.

В Уральском регионе разведан целый ряд новых медно-колчеданных месторождений: Ново-Учалинское, Комсомольское, Подольское, Северо-Сибайское, Озерное и др. Некоторые из них проектируются к освоению.

Медеплавильные заводы Урала (СУМЗ, Кировградский и Карабашский МПК, «Святогор», Медногорский МСК) обеспечены собственным сырьем лишь на 40%, в основном перерабатывают привозные медные концентраты и медный лом. Турьинская обогатительная фабрика загружена местными рудами на 60% мощности, Красноуральская - на 10%, Сред-неуральская полностью работает на привозном сырье. Развитие меднорудной базы связано, прежде всего, с расширением производства на Гайском (нижние горизонты подземного рудника, вовлечение в отработку открытым способом месторождений Летнее, Осеннее) и Учалинском (подземные рудники Молодежный, Юбилейный, Сибайский) ГОКах.

Урал является основной сырьевой базой алюминиевой промышленности России. Алюминиевые заводы Урала снабжаются, главным образом, высококачественными рудами Североуральских бокситовых рудников. В Североуральском бассейне выделено пять месторождений: Красная шапочка, Кальинское, Ново-Кальинское, Черемуховское и Сосьвинское. Для всех шахт СУБРа характерна высокая обводненность. Более 80% участков месторождений отрабатывается в тяжелых удароопасных условиях. Глубина горных работ достигла 1000-1200 м. На месторождениях очень сложная геомеханическая обстановка. Разведанные запасы бокситов до глубины 2000 м составляют 460 млн. т.

Наиболее перспективная сырьевая база глиноземного производства - республика Коми. Ее основу составляет Во-рыквинская группа Среднетиманских месторождений бокситов с запасами 265 млн. т. Производительность Среднети-манского открытого рудника определена в 6.3 млн. т, в т. ч. первая очередь - 3 млн. т (введена в эксплуатацию в 2003 г.). Основными потребителями определены: Уральский (1600 тыс. т), Богословский (620 тыс. т) алюминиевые заводы и Бокситогорский глиноземный завод (400 тыс. т).

Уральский регион обладает значительным природным потенциалом для развития добычи благородных металлов. Прогнозные запасы рудного золота лишь на Северном и среднем Урале (в пределах Свердловской области) превышают разведанные запасы более чем в 5 раз. Необходимо отметить, что добытые, разведанные и подтвержденные запасы золота только в золотосодержащих колчеданных месторождениях составляют не менее 1000 т. В структуре минерально-сырьевой базы благородных металлов Уральского региона по запасам доминируют собственно золоторудные, а по добыче - россыпные месторождения золота. Таким образом, потребности золотодобывающих предприятий Урала удовлетворяются в настоящее время в основном за счет разработки россыпных месторождений.

Минерально-сырьевая база золотодобывающей промышленности Урала, несмотря на более чем 250-летнюю историю, далеко не исчерпана. Основу разведанных запасов коренных месторождений золота составляют новые месторождения: Воронцовское, Светлинское, Гагарское, Ма-минское. На эксплуатируемых месторождениях Березовском, Качкарском, Чесноковском промышленные оруденения прослеживаются до глубин 1.0-1.2 км. Мелкие месторождения жильного типа выработаны в верхней части в основном старательским способом.

В будущем минерально-сырьевая база золотодобывающей промышленности Урала будет восполняться за счет запасов золота новых перспективных типов минерализованных зон, корвыветривания, золотоаргилизитовой и золотоджаспероидной формаций (как пример Светлинское и Воронцовское месторождения).

В настоящее время построен Воронцовский ГОК на основе открытой разработки месторождения. Выход на проектную мощность в 5 т позволяет увеличить годовую добычу золота на территории Свердловской области более чем в 2 раза. В то же время, деятельность старых горнодобывающих предприятий, ведущих разработку коренных месторождений золота подземным способом (Березовский, Качкарский рудники), характеризуется низкими технико-экономическими показателями. Задача состоит в повышении эффективности их отработки. Таким образом, металлургические комбинаты как черной, так и цветной металлургии Урала ощущают острый дефицит в сырье, что предопределяет необходимость развития местной сырьевой базы. Это позволит обеспечить устойчивое развитие как самих горно-металлургических предприятий, так и минерально-сырьевую безопасность региона в целом. Если в цветной металлургии реконструируются старые и строятся новые горнодобывающие производства, то в черной металлургии за последние 25 лет ни одного предприятия не введено в эксплуатацию (исключение - шахта Магнезитовая). Резервами черной металлургии, восполняющими погашаемые запасы скарново-магнетитовых руд, в первую очередь, следует считать балансовые запасы глубоких горизонтов Естюнинского и Ново-Естюнинского месторождений, а также вовлечение в освоение подземным способом Северо-Гороблаго-датского, Круглогорского и Глубоченского месторождений.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Геологическая служба и развитие минерально-сырьевой базы / Под ред. А.Н. Кривцова, Н.Д. Мигачева, Г.В. Пучкина. - М. - 1993. - 618 с.

2. Сухорученков А.И. Железорудная база черной металлургии России // Горный журнал, 2003. - № 1(0.

3. Фадеичев А.Д. Железорудная база Урала, состояние и перспективы развития // Изв. вузов. Горный журнал. - 1993. - № 6.

4. Рапопорт М.С. Состояние и перспективы развития минерально-сырьевой базы Урала // Изв. вузов. Горный журнал. Уральское горное обозрение. - 2000. - № 3.

Урал является одной из уникальных железорудных провинций мира, включающей все разнообразие железных руд как по способу образования, так и по качественной их характеристике.. Примерно уже со второй половины ХVI века во многих местах вдоль западного и восточного склонов Уральского хребта существовал кустарный железный промысел. В то время искали и добывали только легкоплавкий бурый железняк, образующийся в результате осаждения железа из подземных грунтовых вод на дно многочисленных болот. Месторождения таких или озерных руд были многочисленны, но очень незначительны по запасам и поэтому быстро вырабатывались. Первооткрывателями и пользователями этих руд были большей частью крестьяне, получавшие так называемое "кричное" железо в виде губчатой массы при температуре 700–800 о С в "домницах".

Возросшие потребности государства в эпоху Петра I в вооружении армии привели к широкому развитию поисковых работ более качественного сырья и строительству железоделательных казенных заводов вблизи открытых месторождений. Поисками железных руд и постройкой новых заводов на Урале в то время активно занимались Демидовы. Для контроля за деятельностью горнопромышленников Петром I на Урал были присланы В.Н.Татищев и В. И. Геннин, заложившие на Урале много новых рудников и заводов. От плавки бурого железняка заводы стали переходить на плавку магнитного железняка. Это были скарновые магнетитовые руды, которые надолго определили промышленную значимость уральского региона: на протяжении более двух веков они являлись основной базой металлургической промышленности Урала и всей России. Но к настоящему времени запасы крупных неглубоко залегающих месторождений истощены, и перед промышленностью стала проблема освоения бедных и еще более тугоплавких (из-за более высокого в них содержания титана) руд – титаномагнетитовых. С освоением титаномагнетитовых руд в начале 70-х г. (1963 г.) начинается третий период в развитии металлургической промышленности на Урале.

Огромные запасы титаномагнетитовых руд, присутствие в них ценного легирующего элемента – ванадия, хорошая обогатимость являются благоприятными объективными предпосылками для дальнейшего развития базы черной металлургии Урала в новом тысячелетии. В настоящее время на Урале насчитывается около 50 средних и крупных месторождений железных руд и более 200 мелких месторождений и рудопроявлений. Формирование их связано с различными геологическими процессами: магматическими, постмагматическими, осадочными, выветривания. В зависимости от условий образования руд, их минерального состава, геохимических особенностей и связи с определенными комплексами рудовмещающих пород выделяются следующие основные типы месторождений: титаномагнетитовые, скарново-магнетитовые, сидеритовые, железистых кварцитов и бурожелезняковые.

Титаномагнетитовые месторождения

Месторождения титаномагнетитовых руд достаточно хорошо исследованы, большой вклад в их изучение внесли М.И.Алешин, П.С.Прямоносов, А.Ф.Фадеичев, Д.С.Штейнберг, В.Г.Фоминых, Б.М.Алешин и др. Выделяются две группы (формации) титаномагнетитовых месторождений: ильменит-магнетитовая (высокотитанистых руд), или кусинский подтип, и собственно-титаномагнетитовая (низкотитанистых руд), или качканарский подтип.

Высокотитанистая группа месторождений кусинского подтипа распространена в пределах Центрально-Уральской зоны на западном склоне Северного Урала (Юбрышкинское) и Южного Урала (Кусинско-Копанская группа). Эти месторождения залегают среди габбро и габбро-норитов, реже пироксенитов и амфиболитов. В массивах широко развиты жильные диабазы, поэтому исследователи относят такой рудовмещающий комплекс к габбро-диабазовой формации, формирующейся на стадии рифтогенного растяжения древних стабилизированных областей (платформ). Ильменит-магнетитовое оруденение концентрируется исключительно в пределах интрузивных массивов в виде жило- и линзообразных тел сплошных руд и окружающих их ореолов вкрапленных руд. Такие рудные зоны характеризуются обычно небольшими мощностями (в десятки метров), но при этом имеют весьма значительную протяженность по простиранию (в сотни метров) и выклиниваются на глубине первых сотен метров. Простирание и падение рудных залежей, как правило, согласное с полосчатостью вмещающих их габброидов и нередко повторяет контуры рудовмещающих массивов, что свидетельствует о генетической сопряженности процессов рудообразования и интрузивного магматизма.

Зоны сплошных руд и рудной вкрапленности занимают различное положение в массивах и какой-либо четко выраженной закономерности в этом не обнаруживают. Так, главная рудная зона на Копанском месторождении тяготеет к лежачему боку массива, а на Маткальском – по всему разрезу. Главными рудными минералами месторождений описываемой группы являются ильменит (FeTiO 3) и титаномагнетит (Fe 3 O 4 c примесью TiО 2 до 14%), в незначительном количестве присутствуют сульфиды: пирит(FeS 2), халькопирит(CuFeS 2), пирротин(FeS); из нерудных минералов – амфибол, пироксен, плагиоклаз, эпидот, цоизит, клиноцоизит, хлорит, оливин, биотит, апатит. В зависимости от количественного соотношения главных рудных минералов выделяются руды ильменитовые, ильменит-титаномагнетитовые и титаномагнетитовые. Как установлено Д.С.Штейнбергом, количество ильменита по отношению к титаномагнетиту в рудах возрастает от сплошных руд к вкрапленным и от лежачего бока рудной зоны или массива к висячему.

По химическому составу руды рассматриваемых месторождений высокотитанистые. Содержания титана и в меньшей мере ванадия коррелируются с содержанием в рудах железа. Так, во вкрапленных рудах (при содержании железа 20–25%) концентрации TiO2 составляют 4-6%, в сплошных рудах (при содержании железа 50–55%) – от 8 до14%. Аналогичная, но менее четкая, закономерность наблюдается и в распределении ванадия, этого ценного легирующего элемента, содержание которого во вкрапленных и сплошных рудах равны соответственно 0,5 и 0,8%. Руды этого типа месторождений относятся к труднообогатимым из-за большого количества тонких пластинчатых вростков ильменита в титаномагнетите. Прогнозные ресурсы руд этого типа в интервале глубин 0-700 м оценены в 6 млрд. т.

Наибольшее значение для промышленности в настоящее время имеют и будут иметь в новом тысячелетии, несомненно, месторождения малотитанистых титаномагнетитовых руд качканарского подтипа, приуроченных в основном к дунит-пироксенит-габбровой формации Платиноносного пояса, располагающегося в западной части Тагильской зоны. Возраст месторождений среднепалеозойский. Геологическое строение и закономерности размещения месторождений низкотитанистых руд описаны в ряде работ В.Г.Фоминых.

Наиболее значительные месторождения этой группы Качканарское, Гусевогорское и Суроямское. Оруденение связано с различными типами пород: на Висимском и в отдельных зонах Гусевогорского месторождения – с наиболее магнезиальными разностями ультраосновных (низкокремнеземистых) пород – оливинитами и верлитами, в таких месторождениях, как Качканарское, Гусевогорское и др., – с пироксенитами, на Первоуральском и Маюровском – с горнблендитами. В целом малотитанистые руды имеют вкрапленную или шлировую структуру, постепенный переход во вмешающие их породы. Рудные залежи характеризуются плито-, гнездо-, штокообразной и сложной неправильной формой. Рудные минералы представлены в основном магнетитом, ильменитом; в подчиненном количестве присутствуют гематит, сульфиды, встречается рассеянная платина. Содержание полезных компонентов в рудах следующее: Fe – 16–36, %: TiO 2 - 0,5–2, V 2 O 5 – 0,13 – 0,17. В рудах присутствуют и другие легирующие элементы, которые могут представлять в будущем промышленный интерес (скандий, германий), а также элементы платиновой группы.

На долю малотитанистых руд в общем балансе железных руд Урала приходится более 80%. Наиболее крупным представителем их является Качканарская группа, включающая собственно Качканарское и Гусевогорское месторождения, расположенные в Качканарском массиве. Последний имеет округлую в плане форму диаметром 11 км и сложен клинопироксенитами и габброидами. Рудные залежи приурочены к участкам развития пироксенитов. Рудные минералы представлены магнетитом нескольких генераций, из которых наибольшее значение имеет титаномагнетит, выполняющий межзерновые пространства и обуславливающий сидеронитовую структуру; ильменитом, присутствующим в виде тонких пластинок, пиритом, халькопиритом, пентландитом, борнитом и крайне редко минералами платиновой группы в виде мелких выделений в срастании с оливином, пироксеном и титаномагнетитом.

Разведанные запасы руд месторождений Качканарской группы составляют 6 млрд. т., прогнозные ресурсы превышают 12 млрд. т. Огромные запасы и благоприятные геологические, горнотехнические и технологические условия их отработки являются предпосылками к тому, чтобы в недалеком будущем они станут основной железорудной базой черной металлургии Урала. Генезис малотитанистых ванадийсодержащих руд в настоящее время дискуссионен; одни исследователи высказываются в пользу магматогенной гипотезы, другие – магматогенно-метасоматической.

Скарново-магнетитовые месторождения

Скарново-магнетитовые месторождения являются основной сырьевой базой горно-добывающей и металлургической промышленности Урала. Наиболее крупные месторождения сосредоточены в двух геолого-структурных зонах: Тагило-Магнитогорской – Гороблагодатское, Северо-Гороблагодатское, Высокогорское, Естюнинское, Магнитогорское, Малый Куйбас и Восточно-Уральской – Петровское, Глубоченское, Алешинское, Качарское, Соколовско-Сарбайская группа.

За период более чем 250-летней эксплуатации месторождений этого типа производственными и научными коллективами различных организаций и ведомств проведены обширные геолого-геофизические исследования по выяснению геологического строения уральских месторождений и условий их образования, закономерностям размещения и локализации оруденения в пределах рудных полей, рудовмещающих структур и рудных зон, выяснению роли различных форм магматизма и метасоматоза при формировании железорудных месторождений. Большая роль в этих исследованиях принадлежит уральским коллективам геологов и геофизиков ПГО "Уралгеология", возглавляемым в разные годы М.И.Алешиным, Б.М.Алешиным, Е.М.Ананьевой, К.Е.Кожевниковым, Н.П.Кусковым, П.С.Прямоносовым, С.И.Бирючевым, а также научным сотрудникам Института геологии и геохимии Уральского научного центра Л.Н.Овчинникову, Я.П.Баклаеву, В.А.Дунаеву, Н.Д.Знаменскому, М.А.Карасику, Г.Б.Ферштатеру, Д.С.Штейнбергу и др.

В изучении тургайской группы месторождений, расположенных в Восточно-Уральской зоне, большая роль принадлежит работам научных коллективов институтов Алма-Аты, Санкт-Петербурга и Рудного: А.Е.Бекмухаметова, Н.М.Беляшова, А.И.Ивлева, А.К.Каймакова, П.Н.Кобзаря, И.А.Кочергина, А.Е.Мазиной, О.К.Ксенофонтова, Г.С.Поротова, Н.И.Руденко, Д.Д.Топоркова. Теоретические основы процессов скарно-рудообразования были заложены нашими выдающимися учеными - академиками А.Н.Заварицким и Д.С.Коржинским в 30–40-х гг. В дальнейшем, в 60-х гг., некоторые положения этой теории получили развитие в трудах В.А.Жарикова и Л.Н.Овчинникова. В последние 15-20 лет благодаря детальным геолого-петрологическим и минералого-геохимическим исследованиям сотрудников Института геологии и геохимии УНЦ А.М.Дымкина, Ю.А.Полтавца, В.В.Холоднова, Г.С.Нечкина, З.И.Полтавец и др. были существенно детализированы представления о генезисе скарново-магнетитовых месторождений, о роли вулкано-плутонического магматизма в процессе их формирования, выявлен характер зависимости масштабов оруденения от состава и химизма вулкано-плутонических ассоциаций и степени их метасоматических изменений.

В последнее десятилетие сотрудниками ПГО "Уралгеология" М.С.Рапопортом и Н.И.Рудицей на основе геолого-геофизических данных была проделана большая работа по установлению закономерностей размещения железорудных месторождений в связи с особенностями глубинного строения рудоносных зон Урала. Описанию геологического строения скарново-магнетитовых месторождений, закономерностям их размещения и условий образования, выявлению рудоконтролирующих факторов посвящена обширная литература.

Скарново-магнетитовые месторождения Урала весьма разнообразны по геолого-структурным и морфологическим особенностям, характеру связи с интрузивным магматизмом, характеру распределения их в пределах рудных зон. Подавляющее большинство их сформировалось в верхнесилурийско-нижнедевонское время (Тагило-Кушвинский рудный район), нижне- среднедевонское (Ауэрбахо-Турьинский рудный район) и верхнетурнейско-серпуховское (Магнитогорская рудная зона и Валерьяновская рудная зона Тюменско-Кустанайского прогиба в Зауралье). Скарново-магнетитовые месторождения располагаются на Урале в виде линейно-вытянутых рудных поясов или зон. Линейное расположение зон обусловлено поясовым чередованием структурно-формационных зон, отражающих линейно-складчатое строение Урала. В пределах рудных зон месторождения распределены неравномерно или дискретно в виде отдельных рудных районов или рудных узлов, связанных с центрами базальтоидного магматизма. Эти центры представляют собой преимущественно отдельные структурно-тектонические блоки, ограниченные, как правило, разрывными нарушениями. Строение таких блоков в связи с их неодинаковой тектонической подвижностью заметно различается, что сказывается на характере вулкано-плутонического магматизма и сопряженного с ним оруденения. Рудные районы (блоки) с крупными месторождениями характеризуются повышенными мощностями эффузивно-пирокластических и вулканогенно-интрузивных образований повышенной щелочности, в том числе и калиевости.

Большинство скарново-магнетитовых месторождений залегает среди осадочно-вулканогенных пород: туфопесчаников, туффитов, известняков, эффузивов различного состава с различным количественным соотношением осадочных и вулканогенных образований. Эффузивы имеют преимущественно базальтовый, андезито-базальтовый, андезитовый состав. Вместе с их интрузивными аналогами они составляют комагматичные комплексы, слагающие вулкано-плутонические структуры (ВПС). Характер магнетитового оруденения, т.е. морфологические особенности и строение рудных залежей, состав руды и степень изменения околорудных пород, определяющих в свою очередь тип месторождения, интенсивность и масштабы оруденения, в значительной мере обусловлен его положением в вулкано-плутонической структуре, т. е. зависит от глубины протекания рудообразующего процесса. По преобладающим минеральным ассоциациям в рудах и околорудных изменениях вмещающих пород среди месторождений скарнового типа выделяются несколько подтипов: позднемагматический магнетитовый, скарновый, скаполитовый и гидросиликатный, возможны и переходы между ними. Формируются они на разных уровнях глубинности. В ВПС условно различаются следующие уровни глубинности: гипо-мезоабиссальный – 3 – 5 км, гипабиссальный – 1 – 3 км, субвулканический <1 – 1,5 км и приповерхностный <1 км.

На гипо-мезоабиссальном уровне в наиболее глубинных корневых частях ВПС образуются позднемагматические магнетитовые месторождения, локализующиеся непосредственно в интрузивном массиве. К ним относятся такие месторождения, как Малый Куйбас, Алешинское, Давыдовское. Рудные залежи представлены вкрапленной магнетитовой и титаномагнетитовой минерализацией в габбро, габбро-диоритах, реже диоритах, которая обособляется в виде отдельных линзообразных зон, реже прожилков и шлирообразных скоплений.

Зоны рудной вкрапленности имеют протяженность в сотни метров. Переходы от пород с богатой рудной вкрапленностью к безрудным постепенные. На интрузивные образования накладываются постмагматические процессы, выражающиеся в развитии альбитизации, скаполитизации, актинолитизации, часто пространственно совмещенные с рудными зонами. Помимо перечисленных рудных минералов характерны ильменит, шпинель, гематит, пирит, редко халькопирит. В химическом составе титаномагнетита устанавливается повышенное содержание ванадия. Месторождения этого подтипа отличаются небольшими запасами. На гипабиссальном уровне ВПС формируется собственно скарновый подтип, наиболее распространенный на Урале.

К нему относятся месторождения Магнитогорского, Тагило-Кушвинского, Ауэрбахо-Турьинского, Соколовско-Сарбайского и других рудных полей. Геологический срез этого уровня характеризуется широким развитием интрузивных пород основного и среднего состава наряду с вулканогенно-осадочным комплексом. Подавляющее большинство скарново-рудных тел локализуется непосредственно в контактовом ореоле интрузивных массивов, замещая карбонатсодержащие прослои осадочных и вулканогенно-осадочных пород. Рудные залежи в месторождениях представлены как пологопадающими, так и крутопадающими телами, последние большей частью приурочены к разрывным нарушениям. Изредка скарново-магнетитовые рудные залежи располагаются в бухто- и заливообразных углублениях интрузий, образуя тела неправильной формы. Размеры рудных тел изменяются по простиранию от десятков до многих сотен метров, а по мощности – от первых метров до 150-200м. Минералогический состав руд здесь более разнообразен, нежели в других типах руд и представлен магнетитом, пиритом, халькопиритом, пирротином, кобальтином, сфалеритом, борнитом, галенитом и другими сульфидами и окислами, а также самородным Ag. Кроме того, в сульфидах устанавливается повышенное содержание благородных металлов: Au до 6 г/т и Ag до 37 г/т.

Во многих рудных полях в распределении рудных минералов наблюдается температурная минералогическая зональность, которая выражается в образовании сульфидно-магнетитовых руд (медистых магнетитов) на флангах скарново-магнетитовых месторождений. Так, в Ауэрбахо-Турьинском рудном поле на флангах Песчанского, Ауэрбаховского, Западно-Песчанского, Воронцовского месторождений в той же геолого-структурной обстановке оконтуриваются рудные тела сульфидно-магнетитовых руд с запасами 4-5 млн т при среднем содержании меди 0,7-1,6% и железа 42-45%. Сульфидные руды, кроме железа и меди, нередко в значительных количествах содержат кобальт, золото, серебро и в связи с этим являются комплексным сырьем.

На месторождениях гипабиссального уровня глубинности хорошо проявлена метасоматическая зональность двух типов. Первый присущ месторождениям, находящимся непосредственно в экзоконтактовой зоне интрузивных массивов. Здесь с удалением от контактов интрузивных тел более высокотемпературные зоны сменяются низкотемпературными в следующем порядке: магнетитовые руды, рудные пироксен-гранатовые скарны, безрудные пироксен-гранатовые скарны, пироксен-альбит-эпидотовые метасоматиты. В этом же направлении в геохимических ореолах снижаются содержания рудных элементов – Ni, Co, Cu и возрастают содержания Ni, V, Zn, Pb. Второй тип метасоматической зональности свойствен месторождениям, удаленным от интрузивных массивов на значительное расстояние, где в тектонически ослабленных зонах имела место разгрузка рудоносных флюидов. Здесь формируется зональность с центробежным разрастанием зон метасоматической колонки.

Обычно вокруг каждого рудного тела в сторону висячего и лежачего боков последовательно располагаются: зоны вкрапленных руд, рудных и безрудных скарнов, пироксен-скаполитовых, пироксен-альбитовых метасоматитов и слабо измененных пропилитизированных пород. В геохимическом ореоле тренд уменьшения содержаний рудных элементов направлен от массивных магнетитовых руд в стороны висячего и лежачего боков месторождений: в указанном направлении уменьшаются содержания Ni, Co, Cu и возрастают Ni, V, Zn, Pb. Такое поведение сопутствующих элементов обусловлено температурным градиентом среды, в которой протекают скарно-рудообразующие процессы, и дифференциальной подвижностью этих элементов в высокотемпературных рудообразующих гидротермальных растворах. По падению рудных залежей, т.е. с увеличением глубины, также отмечается изменение содержаний ряда элементов, например возрастает степень кобальтоносности пиритов.

Одно из типичнейших месторождений скарнового подтипа – Гороблагодатское расположено в южной части Покровско-Гороблагодатской рудоносной зоны. Скарново-магнетитовое оруденение размещается в непосредственном контакте с Кушвинской диорит-сиенитовой интрузией и продолжается к северу от контакта на 5 км. Рудная зона, приуроченная к падающей на восток гороблагодатской толще верхнего силура, также погружается к востоку на глубину до 1300 м, не обнаруживая при этом признаков выклинивания. Здесь оруденение представлено залежами сложной морфологии, залегающими субсогласно с вмещающими породами. Залежи прослеживаются по простиранию на расстоянии около 1000м при средней мощности в 10 м и характеризуются раздувами мощностью от 30 до 80 м, которые предположительно являлись стволовыми зонами циркуляции рудообразующих растворов. По составу руды магнетитовые и сульфидно-магнетитовые.

Околорудные породы представлены вблизи интрузивного массива рудными и безрудными пироксен-гранатовыми скарнами и ортоклаз-пироксен-скаполитовыми метасоматитами, с удалением от него преимущественным развитием пользуются альбитизированные и скаполитизированные в разной степени породы. По запасам месторождение относится к средним и находится в настоящее время в стадии завершающей отработки, разработка руд на Северо-Гороблагодатском участке в связи с их глубоким залеганием является объектом будущего.

На субвулканическом уровне глубинности формируются скаполитовый, скаполит-скарновый, иногда гидросиликатно-скарновый подтипы месторождений. На Урале представлены они не широко, но интересны тем, что среди них имеется одно уникальное месторождение в Зауралье – Качарское, известное своими исключительно большими запасами руд – 2,3 млрд т. К этому же типу относятся более мелкие по запасам руд Осокино-Александровское месторождение в Тагило-Кушвинском рудном районе, Березовское месторождение, Окуневское и Баржагсинское рудопроявления в Зауралье. Два последних, возможно, представляют собой также очень крупные месторождения, сопоставимые по запасам руд с Качарским, но находящиеся на больших глубинах (более 1500-2000 м).

Геологический срез этого уровня характеризуется преимущественным развитием осадочно-вулканогенных пород. Интрузивные тела немногочисленны и представлены дайковой или субвулканической фациями. Рудные залежи обычно большой протяженности, характеризуются стратиформностью с широким развитием околорудных скаполитовых метасоматитов, в которых нередко сосредоточена большая часть запасов руд. Рудная минерализация представлена в основном магнетитом, гематитом, пиритом. Наибольшим развитием из околорудных метасоматических образований пользуются скаполитовые метасоматиты с резко подчиненным количеством собственно пироксен-гранатовых скарнов, пироксен-альбитовых,эпидот-пренит-альбит-хлоритовых и актинолит-хлоритовых пород. Скаполитовые метасоматиты крупных месторождений характеризуются высокой хлороносностью (до 3.6% Cl в скаполите и более 1% в апатите), а в рудах отмечаются повышенные, по сравнению с типичными скарновыми рудами, содержания Ti и V.

На приповерхностном уровне глубинности образуется гидросиликатный подтип месторождений. К ним относятся Куржункульское, Шаракольское месторождения, Елтайская группа в Зауралье. Как правило, месторождения залегают среди вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород и относятся к средне- и низкотемпературной эпидот-актинолит-хлоритовой фации метасоматических изменений. Рудные тела характеризуются стратиформностью, сложены сплошными массивными, полосчатыми, пятнисто-вкрапленными и брекчиевидными рудами. Рудные зоны прослеживаются на расстоянии 2000 м и более при ширине в несколько сотен метров. Руды этого типа состоят их магнетита, гематита, мушкетовита, пирита, халькопирита, марказита в ассоциации с актинолитом, эпидотом, альбитом, хлоритом, кальцитом. Магнетит, имеющий обычно во всех описанных типах месторождений аллотриоморфнозернистую структуру, здесь нередко колломорфный. Одни исследователи считают что подобные месторожения были изначально гидротермально-метасоматическими; другие предполагают их первичную вулканогенно-осадочную (эксгаляционно-осадочную) природу и последующее их метасоматическое преобразование. Месторождения этого типа немногочисленны, запасы руд невелики, как правило, до 100–150 млн.т.

Для образования скарново-магнетитовых руд и мощных зон околорудных изменений необходимы сохранение в течение длительного времени (порядка сотен тысяч, возможно, до первых миллионов лет) высокотемпературного прогрева вмещающих пород и интенсивного флюидного потока - высокотемпературного насыщенного многими рудными и кислотными компонентами гидротермального (водного) раствора. Длительное время считалось, что таким источником тепла, а также рудообразующих флюидов и отчасти рудного вещества являются интрузии, находящиеся в пределах месторождений; в качестве основного источника рудного вещества рассматривались обычно вмещающие их вулканиты. Однако в последнее время рядом исследователей показана недостаточность этих представлений для объяснения условий образования крупных постмагматических месторождений. В настоящее время формирование месторождений, особенно крупных и уникальных по запасам руд, все чаще связывается с восходящими интрателлурическими потоками флюидов, поднимающихся из больших глубин по тектонически ослабленным зонам, к которым обычно приурочены интрузии, субвулканические дайки и вулканические аппараты. В этом случае интрузии, особенно те, которые имеют относительно крутые контакты с вмещающими их породами, становятся лишь проводниками рудообразующих растворов от нижерасположенных и глубокозалегающих в мантии рудогенерирующих очагов.

На современном уровне знаний о структурно-геологических и геолого-генетических особенностях всех крупнейших месторождений Урала можно достаточно уверенно утверждать, что все главнейшие типы магнетитовых месторождений скарновой формации могут быть обусловлены не только постмагматической деятельностью интрузивного магматизма, но в равной мере и вулканизмом (вулкано-плутонизмом), и эволюцией интрателлурических потоков флюидов. Исходя из различных соотношений роли интрузивного магматизма, вулканизма и мантийных интрателлурических флюидов в процессах рудообразования, удается вполне адекватно охарактеризовать геолого-генетические особенности магнетитовых месторождений Урала и представить их в виде соответствующего "гомологического" ряда, в котором различные типы месторождений, от позднемагматических и типично скарновых контактово-метасоматических до скаполитовых и вулканогенно-осадочных, рассматриваются с точки зрения уменьшения в процессе их образования роли интрузивного магматизма и усиления роли мантийных флюидов

Скарново-магнетитовые руды Урала совместно с титаномагнетитовыми рудами служат основной сырьевой базой металлургических предприятий Урала. Комплексный состав скарновых сульфидно-магнетитовых (Cu, Co, Zn, отчасти Au, Ag) и титаномагнетитовых руд (Ti, V, отчасти Sc и платиноиды), усовершенствование старых и внедрение новых технологий обогащения в перспективе, несомненно, должны способствовать повышению эффективности работы железорудных горно-добывающих и перерабатывающих предприятий Урала. Так, по оценке сотрудников Института "Уралмеханобр" суммарная стоимость сопутствующих элементов (Co, Cu, Au, Ag и S) в скарновых сульфидсодержащих рудах некоторых месторождений Тагило-Кушвинского рудного района составляет более половины стоимости железа в этих рудах. Вместе с тем, в связи с длительной и интенсивной эксплуатацией, особенно в военные и послевоенные десятилетия, запасы скарновых магнетитовых руд сильно уменьшились: практически все крупнейшие на Среднем и Южном Урале месторождения -Гороблагодатское, Высокогорское и Магнитогорское - находятся в завершающей стадии отработки. Положение с резервными запасами сильно осложнилось и в связи с распадом СССР, в результате которого основная группа разрабатываемых крупнейших в стране и в мире скарновых магнетитовых месторождений Соколовско-Сарбайской группы и Качарского отошла к Казахстану. Весьма крупные запасы скарновых руд имеются в Курганской области, но они залегают на больших глубинах (470–1500 м) и в ближайшем будущем вряд ли будут эксплуатироваться. Наиболее реальными направлениями по приросту запасов руд в экономически освоенных районах представляются доразведка и поиски руд на глубоких горизонтах и флангах известных месторождений.

Месторождения сидеритов

Промышленные месторождения сидерита известны на западе Челябинской области - Бакальские в Саткинском районе и Ахтенское в Кусинском районе. Они расположены в Центрально-Уральской структурно-геологической зоне в северной части Башкирского мегантиклинория. Сидеритовые месторождения относятся к гидротермально-метасоматическому классу и залегают в карбонатных породах. Бакальская группа сидеритовых месторождений крупнейшая в мире для данного класса.

Бакальские месторождения расположены в карбонатно-терригенных породах бакальской свиты нижнего рифея. Последняя состоит из двух подсвит: нижняя (макаровская) песчано-глинистая мощностью 600 м и верхняя (малобакальская), состоящая из 5 циклов - чередующихся пачек терригенно-глинистого и карбонатного состава общей мощностью 900 м. Рудоносная свита согласно залегает на карбонатных породах саткинской свиты, перекрывается с угловым (около 15о) и стратиграфическим несогласием кварцитовидными песчаниками зигальгинской свиты среднего рифея мощностью 60-80 м. Выше залегает мощная песчано-сланцевая толща зигазино-комаровской свиты среднего рифея. Структура рудного поля представляет собой синклиналь шириной 8-12 км северо-западного простирания, осложненную многочисленными тектоническими нарушениями взбросо-сбросового характера с амплитудой до 500 м и мелкими складками. К поверхности вышележащих кварцитовидных песчаников приурочено до 85 % запасов сидеритовых руд, расположенных в карбонатных пачках. Магматические породы в рудном поле представлены дорудными и послерудными дайками диабазов.

Железные руды Бакальских месторождений представлены двумя типами: эпигенетическими сидеритовыми залежами и бурыми железняками зон окисления сидеритов. Месторождения разрабатываются уже около 240 лет и высококачественные бурожелезняковые руды в значительной степени отработаны. Запасы сидеритов составляют около 1 млрд. т., что позволяет рассматривать Бакальские месторождения в разряде уникальных. В рудном поле площадью 150 км2 известны более 20 месторождений, содержащих около 200 рудных тел. Месторождения выделяются по границам крупных тектонических нарушений.

Сидеритовые залежи имеют пластообразную и линзовидную форму. Размеры рудных тел достигают длины до 2–3 км, максимальной мощности 80 м, имеют как пологое, так и крутое залегание.

Сидерит представляет собой карбонат железа (FeCO3) c изоморфной примесью магния в количестве 5–12% (до 19%) и относится к изоморфному ряду минералов сидероплезит - пистомезит. Выделяют несколько минеральных типов руд: 1) высококачественные мономинеральные руды, 2) биминеральные с примесью анкерита и 3) полиминеральные с примесью железистого доломита и кальцита. Мономинеральные руды содержат более 30% FeO (до 49 %), 1,5–2% MnO и не более 1,5–2% CaO. Примесь серы и фосфора составляет менее 0,05 %. Рудные залежи сложены в основном моно- и биминеральными рудами, причем первые преобладают в верхних частях залежей, а полиминеральные руды слагают фланги рудных тел. Сидеритовые залежи в известняках всегда имеют зону контактовых метасоматических доломитов. Контакты рудных тел ступенчатые тупые метасоматические, секущие слоистость (М.Т.Крупенин, 1999). В пределах сидеритовых месторождений обнаружено также несколько проявлений сульфидно-полиметаллической (с галенитом, сфалеритом, баритом) и медной (халькопиритовой) минерализации (В.А.Тимесков, 1963).

В настоящее время действует три рудника, добывающих сидеритовую руду открытым способом: Новобакальский, Иркускан, Шуйдинский (в последнем добывают также и остатки высококачественных гематит-гидрогетитовых руд – турьитов) и шахта “Сидеритовая”. Всего за время эксплуатации Бакальских рудников в XX веке было добыто 105647 тыс. т сидеритов и 130464 тыс. т бурожелезняковых руд, т.е. всего более 236 млн т железной руды (Н.В.Гринштейн, 1997). В Бакале действует аглофабрика по производству агломерата из смеси сидерита и бурого железняка. Перспектива развития Бакальских месторождений должна определяться комплексным использованием природных ресурсов рудного района.

Ахтенское месторождение расположено в 30 км восточнее г. Куса. Оно приурочено к доломитам нижнекусинской подсвиты саткинской свиты. Сближенные пластообразные и линзообразные залежи образуют крутопадающую зону длиной до 2 км мощностью до 100 м, на глубину они прослежены до 400 м. Сидерит содержит изоморфную примесь магния (не менее 4 %), характеризуется повышенным содержанием кварца (в среднем 14 %). Запасы месторождения составляли 10 млн т. Они наполовину отработаны открытым способом.

Месторождения железистых кварцитов

Известны в блоках древних протерозойских метаморфических пород: Тараташском, Уфалейском, Сысертском, Ильменогорском и Салдинском. Промышленные месторождения (по современным требованиям) известны в Тараташском блоке, расположенном в Центрально-Уральской зоне, к северо-западу от г. Златоуста. Тараташская группа включает Куватальское, Радостное, Магнитный Ключ, Западно-Лысогорское и Шигирское месторождения железистых кварцитов. До 1917 г. руды этих месторождений добывались и поставлялись на Уфалейский и Кыштымский металлургические заводы.

Железистые кварциты тараташских месторождений залегают в нижней части тараташской свиты, сложенной кварцитами, гнейсами, амфиболитами. Рудные тела имеют пластовую и линзовидную форму. Они образованы в основном магнетитом, кварцем, пироксеном с небольшим количеством роговой обманки, граната, апатита. Содержание железа в рудах составляет 30-35%.

Наиболее крупным из них является Куватальское месторождение, расположенное в северо-восточной части Тараташского блока. Рудовмещающие породы имеют субмеридиональное простирание и западное падение под углом 20-80о. Рудные тела залегают согласно с полосчатостью вмещающих пород. Разрывными нарушениями они разорваны на несколько частей (блоков) и смещены относительно друг друга. Самое крупное рудное тело прослежено по простиранию на 1800 м, по падению – на 850 м при наибольшей мощности 60 м. Рудные тела месторождения прослежены скважинами до глубины 1000 м. Ориентировочные запасы руд до указанной глубины оцениваются в 270 млн т (Формации титаномагнетитовых руд и железистых кварцитов, 1984).

Месторождения железистых кварцитов сформировались в результате метаморфизма осадочных железных руд, а также высокожелезистых осадочных и магматических пород. В процессе метаморфизма из пород выносились калий, натрий, кальций, алюминий, а содержание железа возрастало до промышленных концентраций.
Месторождение Радостное, расположенное в 15 км к юго-западу от Куватальского, отработано открытым карьером в конце 80-х гг. ХХ века. Другие месторождения Тараташской группы не эксплуатируются.

Месторождения бурых железняков

Из других типов железорудных месторождений, которые в перспективе могут стать одним из важных источников железа в связи с их большими запасами (до 10 млрд. т.), следует отметить экзогенные железные руды. Среди них выделяются два подтипа -остаточный и собственно осадочный. К первому подтипу относятся бурые железняки Серовского рудного района на Среднем Урале и Орско-Халиловского - на Южном, связанные с мезозойскими корами выветривания ультраосновных пород. Поэтому они содержат в повышенных количествах Cr, Ni и Co и, таким образом, являются природнолегированными рудами. По данным В.И. Лещикова (1993), Серовское месторождение с запасами руд в 770 млн. т. при среднем содержании в них Fe–36,64, Сr–1,70, Ni–0,21 и прогнозными ресурсами 900 млн т до глубины 150 м вполне пригодно для открытой добычи.

Ко второму подтипу, или оолитовой железорудной формации, относятся очень крупные месторождения с многомиллиардными (до 10 млрд т) запасами бурых железняков Кустанайского Зауралья. Здесь они, по данным А.Е.Бекмухаметова (Железорудные формации Урало-Тяньшанского пояса, 1987), формировались в двух различных обстановках: в прибрежно-морских условиях в отложениях верхнего мела образовались руды Аятского месторождения, а в континентальных - в речных долинах олигоцена (в виде узких ложбин) – руды Лисаковского месторождения с протяженностью оолитовых руд до 100 км. Эти руды представлены сидеритом, гидроокислами и силикатами железа (шамозит, тюрингит) и характеризуются невысоким содержанием железа (30–38%), но повышенными содержаниями кремнезема, окиси алюминия и фосфора (0,3–0,4%). А. Е. Бекмухаметовым высказывается предположение о том, что источником рудного вещества могли быть как древние коры выветривания основных пород, так и скарново-магнетитовые месторождения Тургайского прогиба.

Среди железорудных месторождений западного склона Южного Урала на территории Башкортостана заслуживает внимание большая группа мелких инфильтрационно-остаточных бурожелезняковых месторождений, залегающих в коре выветривания терригенно-карбонатных толщ верхнего протерозоя. Эти месторождения выделяются в качестве зигазино-комаровского подтипа. Они интенсивно разрабатывались еще в ХIX веке, но к середине ХХ века эксплуатация большинства из них была прекращена. Здесь выделяются Зигазино-Комаровский, Авзянский, Инзерский и Лапыштинский железорудные районы, в которых расположены более 30 месторождений.

Железные руды месторождений характеризуются сравнительно простым и однообразным вещественным составом, представленным в основном гидроокислами железа с незначительной примесью окислов и гидроокислов марганца; в некоторых месторождениях присутствуют сульфиды железа и меди -пирит и халькопирит, а на наиболее глубоких горизонтах (более 100м) встречаются также тонкие прослои сидеритов.

Наиболее распространенными формами рудных тел являются пласты, линзы и гнезда, приуроченные к нижней части коры выветривания. Бурые железняки зигазино-комаровского подтипа содержат Fe 2 O 3 - 42–65%, P 2 O 5 - 0,12–0,18% и S - 0,01–0,02%. Наиболее крупным является Туканское месторождение, рудные зоны которого, состоящие из пяти рудных пластов, вытянуты по простиранию от сотен метров до 3 км и более при мощности от 1 до 10 м. На рудах месторождений Туканского и Майгашля работает Белорецкий металлургический комбинат. Руды данного подтипа составляют основную железорудную базу Башкортостана, балансовые запасы которой оценены около 115 млн. т. и прогнозные – около 65 млн. т. Следует отметить, что в связи с геологическими условиями размещения железных руд данного типа, особых перспектив на открытие новых промышленных месторождений по современным оценкам не имеется.

В заключение следует сказать, что опыт изучения закономерностей размещения железорудных месторождений на Урале и анализ состояния железорудной сырьевой базы Урала в целом свидетельствуют о том, что на Урале перспективы обнаружения новых объектов на малых глубинах (до 200 м), т. е. неглубоко залегающих крупных месторождений легкоплавких и легкообогатимых скарновых железных руд, весьма ограниченны; прогнозные же ресурсы этих руд связываются с большими глубинами (от 200 до 2000 м). Поэтому наибольший интерес представляют титаномагнетитовые месторождения высокотитанистых и особенно малотитанистых руд, характеризующиеся большими запасами и залеганием руд вблизи поверхности. Резервной сырьевой базой являются железо-хром-никелевые бурые железняки Серовского месторождения после разработки технологии их переработки.

“А те заводы у таких построены добрых руд, каких во всей вселенной лучше быть невозможно; а при них такие воды, леса, земли, хлеба, житности всякие, что ни в чём скудности быть не мочно”

Петр I Великий, 1724 год.

У каждого города есть своя “точка отсчёта”, конкретное место, с которого он шагнул в Историю. Для Нижнего Тагила это, несомненно, Высокогорский железный рудник, открытый в 1696 году. Руда была “доброй” (“среди горы пуповина чистого магнита”), место для заводского производства “угожее” – “реки и лесу предостаточно”. Так всё “сошлось”, и определилась судьба тагильского края.

Богатейшему железорудному месторождению исполняется в этом году 310 лет.

Гора Высокая, представляя уникальное по своим запасам и качеству руд месторождение магнитного железняка, в XVIII веке сыграла важную роль в развитии горнозаводской промышленности Урала, отечественной металлургии и в судьбе нашей Родины. Это вызывает огромный интерес к истории открытия месторождения горы Высокой, людям, связанным с ним. Дальнейшее освоение богатых железных руд горы Высокой было подчинено развитию горнозаводского дела на Урале и необходимостью в снабжении рудным сырьем заводов Нижнетагильской части, а также Невьянских и Ревдинских заводов.

Многие геологи, работавшие на Урале, установили, что горы состоят из отложений преимущественно палеозойского возраста. В осевой, водораздельной части хребта почти повсеместно были встречены кристаллические сланцы; на западном склоне осадочные породы девона, карбона и перми; на восточном -изверженные, в частности, диабазы и граниты. В связи с этим и типы месторождений полезных ископаемых на том и на другом склонах оказались различными. На западном доминируют месторождения осадочного типа, на восточном- так или иначе связанные с изверженными горными породами.

В основных чертах была исследована геологическая история Урала. Территория Урала - крупное звено Урало-Монгольского геосинклинального пояса. Его складчатые структуры протягиваются с севера на юг, охватывая горный Урал, Зауралье, сопредельную часть Западно-Сибирской низменности. К югу от Аральского моря они отклоняются на восток, переходя в структуры Тянь-Шаня. На западе Урал отделяется системой прогибов от Русской и Тимано-Печорской плит. Фундамент этих плит продолжается на глубине, по меньшей мере до Главного Уральского глубинного разлома, разделяющего внешнюю зону Западного склона и внутреннюю зону Восточного склона Урала. Территория Урала - крупное звено Урало-Монгольского геосинклинального пояса. Его складчатые структуры протягиваются с севера на юг, охватывая горный Урал, Зауралье, сопредельную часть Западно-Сибирской низменности. К югу от Аральского моря они отклоняются на восток, переходя в структуры Тянь-Шаня. На западе Урал отделяется системой прогибов от Русской и Тимано-Печорской плит. Фундамент этих плит продолжается на глубине, по меньшей мере до Главного Уральского глубинного разлома, разделяющего внешнюю зону Западного склона и внутреннюю зону Восточного склона Урала.

Палеозойские отложения западного склона Урала представлены мелководно-морфологическими, шельфовыми, карбонатными и вулканогенно-осадочными породами ордовика-перми, которые к востоку переходят в более глубоководные кремнисто-глинистые отложения континентального склона и подножия. Все эти образования интенсивно дислоцированы, нарушены надвигами. Местами на них залегают в тектонических покровах породы, перемещенные из зоны восточного склона.

Область восточного склона Урала, отделяющаяся от области западного склона зоной Главного Уральского геологического разлома, объединяет две главные группы геолого-структурных зон: Тагильско-Магнитогорскую, сложенную в основном палеозойскими вулканогенно-осадочными, базит-гипербазитовыми и гранитоидными комплексами, и Урало-Тобольскую, состоящую из крупных выступов докембрийских метаморфитов с палеозойским чехлом и разделяющих их, сравнительно узких зон, сложенных палеозойскими образованиями, аналогичными породам Тагильско-Магнитогорской зоны.

В Тагильско-Магнитогорской зоне отмечается увеличение мощности коры. Выпадает или переработан гранитогнейсовый слой. В поверхности Мохоровичича фиксируются углубления, с которыми совпадают увеличенные мощности переходной от коры к мантии зоны.

Тагильская зона достигает наибольшей широты 80-100км на широте Карпинска значительно сужается в районе Первоуральска -до 5км.

Выполнена вулканогенными и осадочными породами раннего палеозоя: туфами, порфиритами, песчаниками, известняками.

Породы часть метаморфизованы до стадии зеленых сланцев, вследствие чего в них широко распространены такие минералы, как хлорит и актинолит, придающие им зеленоватый оттенок. Это стало причиной того, что Тагильскую зону называют "зеленокаменной полосой Урала". С зонами магматизма связаны медно-колчеданные и магнетитовые месторождения.

Важным составным элементом этой мегазоны, как и других восточно-уральских мегазон, являются шовные зоны глубинных разломов с крупными телами ультраосновных и основных пород и с месторождениями платины, хлорита, асбеста и других полезных ископаемых. Тагильская зона включает Главный Уральский глубинный разлом с серией таких интрузий, известных под названием платиноносного пояса.

Формирование района примыкающего к Нижнему Тагилу, как и всего Среднего и Северного Урала было очень сложным. В его пределах неоднократно бушевали моря, временно уступавшие место суше, из трещинных вулканов на дне морей изливались базальты, на возникших вулканических островах, продолжавшие действовать вулканы, выбрасывали "палящие тучи", на месте морей возникали горные системы, предгорья которых вновь затапливались наступавшими морями. В довершение всего район испытал как минимум три оледенения.

Начать историю образования района видимо следует с ордовикского периода, начавшегося около полумиллиарда лет тому назад и продолжавшегося 60 млн. лет. К этому времени весь Средний Урал представлял собой море, в котором происходило образование пород, залегающих в настоящее время на широте Нижнего Тагила за Уральским Хребтом, и представленный глинистыми сланцами, песчаными известняками.

В начале ордовика в связи с проявлением внутриземных процессов происходит колебание дна моря (с 0 ,5-1 км. До 3-5 км.), в связи с чем образуется ряд субмеридиональных трещин-разломов, из которых под водой начинают изливаться базальтовые лавы, покрывающие на Урале площади в тысячи квадратных километров. Вдоль трещинных вулканов мощностью излившихся лав составляет первые километры. На удалении от действующих вулканов образуются осадочные породы, возникающие в связи с разрушением вулканических пород. К концу периода море значительно обмелело (до 1-2 км.). В связи с горообразовательными, в ряде мест Урала море несколько отступило, однако в районе Нижнего Тагила оно продолжало существовать, но в нем появляются вулканические острова.

В силурийском периоде, продолжавшемся около 30 млн. лет, в связи с продолжающейся вулканической деятельностью происходит дальнейшее обмеление морского бассейна. На подводных вулканах, прекративших свою деятельность, начинают образовываться коралловые рифы и острова типа атоллов. На дне морей близ вулканов действуют источники типа "черных курильщиков" из которых поступают растворы несущие медь, цинк, свинец и др. металлы. Попадая в морскую воду, являющуюся сильным электролитом, растворы коагулируют и все эти металлы выпадают в осадок, образуя полиметаллические сульфидные руды различного качества.

К середине силурийского периода на Среднем Урале сформировалась островная система, которая в районе Нижнего Тагила была представлена тремя прерывистыми, одна из которых совпадает в настоящее время с меридианом с. Балакино, вторая - с меридианом реки Катабы, третья - с меридианом с. Горбуново - г. Голый Камень. Во второй половине силурийского периода Средний Урал вновь испытывает погружение, в связи с чем на большей его части вновь открываются трещины, из которых изливаются базальтовые лавы, мощность которых в отдельных участках достигает 6 км. На широте Нижнего Тагила погружения были умеренными в связи с чем вулканическая деятельность носит не повсеместный характер. К восточной части района села Балакино, Ольховки преобладает вулканическая деятельность. На меридиане города в начале происходит образование мощной толщины (800м) высокогорских и гальянских известняков, а позднее накопление многокилометровой толщи лав и туфов, переслаивающихся с химического разложения лав и туфов базальтового состава в виде окисных и силикатных соединений железа. Этому способствуют также действующие на дне моря горячие источники, выносящие из базальтов в большом объеме железо.

К концу силура Средний Урал, в том числе район Нижнего Тагила ландшафтно представлял собой морской бассейн с большим количеством островов, разделенных небольшими проливами.

Образование крупных массивов пород, не излившихся на поверхность, а застывших на глубине обусловило возникновение мощных потоков поровых растворов вокруг таких массивов и над ними. Благодаря потокам поровых растворов за миллионы лет были перенесены и отложены в благоприятных условиях огромные массы железных и полиметаллических руд. При этом в одних случаях проходила концентрация рудного вещества, а в других рассеяние его. Концентрация руд и образование месторождений происходило только при наличии структурных ловушек.

Таким образом более 340 млн. лет тому назад были образованы все месторождения Тагильского района: Высокогорское, Лебяжинское, Естюнинское, им. 3 Интернационала и ряд более мелких месторождений железа и меди.

По мере роста поднятий гор происходило все более интенсивное разрушение их, врезание речных долин, расширение ущелий.

В последнее тысячелетие среди природных факторов воздействия на ландшафты района приобретает деятельность человека, начавшего около 300 лет назад с сооружения крупнейших на Урале водоемов площадью в несколько десятков километров и заканчивающего (в настоящее время) перемещение сотен миллионов тонн пород и руд с мест их векового залегания на другие участки в темпах не доступных природе.

Понимание истории геологического развития Тагильского района различными исследователями характеризуется неодинаково. Еще больше различаются взгляды их на происхождение месторождений района. Все разнообразие точек зрения на происхождение можно свести к двум основным: контактово-метасоматической и вулканогенно-осадочной.

По контактово-метасоматической теории образование месторождений железных руд происходит на контакте гранитных и сиенитовых массивов с известняками. В результате нагрева пород до Тc°-800 градусов такие химические элементы как кальций, магний и железо становятся подвижными. Происходит встречная миграция их железа и магния из массива, а кальция из известняков с образованием в контакте железных руд и пироксен - гранатовых скарнов.

В соответствии со второй точкой зрения, получившей в последние годы больше признание «вулканогенно-осадочной», накопление высокожелезистых осадков происходит еще в морском бассейне у подножья вулканических построек в результате подводного разложения лав и туфов, а также функционирования на дне горячих источников, выносящих соли железа, кальция, магния, и других металлов. При этом высокожелезистые морские осадки чередуются с песками, гравелитами и галечниками, возникающими в результате разрушения прибоем вулканических построек, образующих острова. Подводные части вулканических построек обрастают коралловыми рифами, периодически разрушаемыми при извержениях, в связи с чем, возникают конгломераты с галькой известняка и вулканическим цементом.

У подножья вулканических построек накапливаются большие мощности конгломератов, гравелитов и песчаников, обогащенных гидроокислами железа. В результате больших гравитационных нагрузок за счет веса осадков, происходит превращение последних в скальную породу.

Вулканические процессы постепенно затухают, а на смену им приходят процессы формирования магматических пород на глубине с образованием крупных массивов расплавленных пород, имеющих в начале температуру более 1000 градусов. Как уже выше упоминалось над такими массами расплавленных пород возникают восходящие потоки поровых растворов, приводящих к перераспределению в пространстве окисных минералов железа. По известковистым конгломератам образуются скарны. При перераспределении железа в зависимости от геологической структуры участка происходит концентрация или распыление оруденения.

Таким образом, Тагильская зона выполнена вулканогенными и осадочными породами раннего палеозоя: туфами, порфиритами, песчаниками, известняками.

С зонами магматизма связаны медно-колчеданные и магнетитовые месторождения.

I. 2. История открытия месторождений

Первое упоминание об Урале встречается у Геродота в пятом веке до нашей эры, во втором веке до нашей эры у Птолемея эти горы названы Гиперборейскими, на его схеме впервые появилось изображение реки Лаик-Яик или Урал.

В 1581 году Иван Грозный посылает в Сибирь Ермака с дружиной вольных казаков. А в 1584 году он издает указ Каменных дел, призванный обобщить и учесть все известные и вновь открытые месторождения руд, драгоценных камней и металлов. В 1627 году в Москве был составлен "Большой чертеж", а к нему описание - "Книга к Большому чертежу", в которой был впервые описан бассейн реки Тагил: «А в реку Каму пала река Вишера, вытекла из Камени, из гор, от Печоры реки 20 верст. В Каму же пала река Чусовая, а в Чусовую в горах пала речка Серебряная. А от речки Серебряные потекла из горы река Талга в реку Туру».

В 60-70х годах семнадцатого века геолого-поисковые работы в этом районе вел Дмитрий Тумашев. Вполне вероятно, что Тумашев являлся первооткрывателем одного из крупнейших железорудных месторождений Урала - месторождения магнитного железняка на горе Высокой (в семнадцатом - восемнадцатом веке она называлась горой Магнитной). Открытие его принято датировать 1696 годом. Но архивные документы свидетельствуют, что приехавшие в 1697 году из Москвы апробировать это месторождение специалисты обнаружили старые ямы и при расспросе местного населения (манси) узнали, что ямы копали:". из Мурзинской слободы приезжаючи Серебренники Ивашко да Митька Тумашовы".

Вместе с тем известно, что еще в 1671 году по указанию тобольского воеводы Д. А, Тумашев возил людей на каменную гору у реки Выи. Взятые с горы образцы были увезены в Тобольск. Возможно, что первооткрыватель не придал значения этому месторождению. Ведь при тогдашнем кустарном способе выплавки руды изготовить металл из железняка было делом весьма нелегким. Если бы Тумашев серьезно оценил свое открытие и своевременно заявил о рудах горы Высокой, открытие этого месторождения могло бы стать наиболее важным из всех, сделанных им на Урале. К тому времени уже много было маленьких домниц, в которых местные жители плавили железо для изготовления кос, серпов, и других вещей, были и более древние домницы. Думается, что Тумашеву помогали местные жители и прежде всего крестьяне Мурзинской и Краснопольской слобод.

В 1700 году, едва закончив Азовский поход, Петр Первый начал Северную войну. Понимая, как необходим для ведения войны металл, Петр Первый образует Приказ рудокопных дел, призванный систематизировать знания о поисках и использовании минеральных ресурсов. Еще в августе 1698 года он поручил молодому энергичному Андрею Винеусу, начальнику Сибирского приказа, искать новые рудные месторождения для строительства железоделательных заводов на Урале. У А. А. Винеуса уже были донесения Верхотурского воеводы Дмитрия Протасьева: "Гора Магнитная в самых вотчинах вверх Тагильской волости, вниз Тагила реки, на левой стороне. "

Итак, с 1700 года наш район изучается и активно осваивается. И судя по тому, как много месторождений было известно Демидовым, знатные были у них рудознатцы! Они умели находить месторождения не только по визуальным признакам, но и при помощи лозы.

В первой четверти 18 века Урал становится центром развивающегося в стране горного дела и металлургии. Этому способствовали открытия разнообразных и богатых месторождений полезных ископаемых (в первую очередь железных и медных руд), наличие леса и дешевой рабочей силы. Лесные и рудные богатства в старых Олонецком и Тульско-Каширском промышленных районах были худшего качества и почти уже на исходе, а развитие внутреннего рынка и Северная война требовали много металла.

Возглавить строительство новых заводов на Урале должен был человек с твердым характером и талантом организатора, хорошо известным правящим кругам. Выбор пал на В. Н. Татищева. Назначение его на Урал - " в Сибирскую губернию на Кунгур" - состоялось в январе 1720 года. Вместе с ним был послан немец И. Ф. Блиер (горный мастер, специалист по поискам руд, до этого дважды бывавший в Сибири), русские горные мастера И. Патрушев, четыре ученика из офицеров.

Перед Татищевым и Бриером стояли две основные задачи: проверить имеющиеся сведения о рудных богатствах Урала, организовать поиск новых месторождений и в местах, "где отыщутся руды", построить заводы, организовать производство меди и железа. Сразу же по прибытии в Кунгур Татищев пригласил рудоискателей и разослал их по Уралу на поиски новых руд. Рудоискателям входило в обязанность собирать образцы, делать чертежи месторождений и составлять их описание.

В 1736 году В. Н. Татищев пригласил саксонца Гезе для обучения пяти учеников распознаванию руд с помощью лозы. Как раз в это время, в 1735 году, горный чиновник Ярцев сообщил в горную канцелярию о том, что вогул Степан Чумпин нашел месторождение магнетитовой руды хорошего качества на реке Кушве. Он правильно оценил отличное качество железной руды. Обследуя его в 1735 году, он дал горе название Благодать: "Оная гора есть так высока, что кругом ее видеть верст на сто и более; руды с оной горы не токмо наружной, которая из горы вверх столбами торчит, но кругом. раскапывали и обрели, что всюду лежит сливная, одним камнем в глубину. Для такого обстоятельства назвали мы оную гору Благодать"".

В 18веке П. С. Паллас подробно описал железорудное месторождение на горе Высокой. Основная часть руды переплавлялась тут же, остальную вывозили в Невьянск или даже в Ревду. Несмотря на то, что разработка Высокогорского месторождения, расположенного неподалеку от вершины горы, шла полным ходом, лес на ее склонах сохранялся в неприкосновенное. А молодые кедры, произраставшие у подножья горы, даже были огорожены частоколом. Теперь гора Высокая фактически срыта, разработки ведутся уже не на поверхности, как прежде, а в шахтах. Но запасы руды на ее месте еще велики.

Русское правительство поощряло стремление крупных ученых Европы к изучению просторов в России. Урал несомненно привлекал этих исследователей. В 1822 году в Петербурге организуется Геологический комитет, с этого времени геологи считают рождение своей службой, занимающейся всеми вопросами недр: разведки, подсчета запасов и учета добычи полезных ископаемых.

В 1829 году Уральские горы изучал А. Гумбольдт. Гумбольдт и его спутники осмотрели Невьянский и Нижнетагильский заводы, гору Благодать, платиновые россыпи, район Конжаковского Камня и некоторые другие объекты. Во время этой поездки Гумбольдт обратил внимание на незначительные отклонения магнитной стрелки. Ученый правильно заметил, что это связано с неизвестными еще залежами железных руд на восточном склоне Урала. Такой метод выявления железорудных месторождений до Гумбольдта не был известен науке. Позднее стал называться геофизическим методом.

С 1860-х по 1880-е годы изучением района занимался интереснейший человек, горный инженер, геолог В. Ф. Сопальский. При его участии в 1871 году организовался геологический отдел Нижнетагильского горного округа, единственная на дореволюционном Урале специализированная геологическая служба при частном руднике. Это достижение было отмечено позднее многими геологами, посетившими Тагил. В 70-е- 80-е годы этот район интенсивно изучали по поручению геологического комитета А. П. Карпинский и Ф. Н. Чернышев. С именем Карпинского связано также изучение меднорудных, железорудных, золоторудных и других месторождений полезных ископаемых.

В последнее десятилетие 19 века на Урале стал увеличиваться спрос на каменный и бурый уголь. Залежи его к тому времени были известны как на восточном склоне, так и на западном, но месторождения оставались крайне слабо исследованы.

В конце 80-х годов Чернышев посетил Гороблагодатский и Нижнетагильский округа, где изучал, главным образом, рудные месторождения горы Благодать и горы Высокой. Он обратил внимание на ряд сбросов на горе Благодать, по которым бывшее единое рудное тело оказалось разделенным на несколько частей. Вывод имел важное практическое значение, так как позволил лучше ориентироваться в рудных залежах этой горы.

Итак, к концу 19-го и началу 20-го века месторождения Нижнего Тагила и района были, в основном, открыты. В районе работало 25 металлургических заводов, 90 приисков, выросло около 310 деревень, жители которых работали на заводах, приисках, занимались старательскими работами.

I. 3. История геологических исследований г. Высокой и других месторождений района Нижнего Тагила: век XX.

К концу XIX и началу XX века месторождения полезных ископаемых Нижнего Тагила и района были, в основном, открыты, крупные - хорошо изучены и многократно описаны.

18 ноября 1914 года известный геолог В. В. Никитин сообщает правлению тагильских заводов цифры запасов руд. На основании 8 скважин, пробуренных на Высокогорском месторождении, эти запасы определялись 801. 000. 000 пудами (приблизительно 12. 816. 000 тонн). На мелких месторождениях - Полевском, Каменском, Елизаровском, Горбуновском болоте - на основании обнаружения руд, запас определялся цифрой - приблизительно 5. 000. 000 пудов (80. 000 тонн).

В 1920 году В. В. Никитин представил таблицу запасов руд с прогнозом по всем месторождениям района. Это не только железные руды горы Высокой, но и Шиловский рудник, Сан-Донато, Березовский, Елизаровский, Лебяжинский, Гороблагодатский, Синячихинский, Зыряновский. Запасы этих месторождений были определены в 53. 447. 603 тонны.

В 1930 году Станкевич произвел предварительный подсчет сернисто-медистых руд горы Высокой. Кроме огромной работы по разведке, исследованиям, подсчетам запасов по основным месторождениям железных руд, Станкевич все годы продолжал проверку, разведку месторождений полезных ископаемых района.

Далее подсчетом запасов руд занимается Логиновский. Согласно подсчету Логиновского, прирост запасов коренных руд к 1938 году составил 41%, а с учетом добычи - 63,5%. Геологической службой Высокогорского рудоуправления хорошо отражена хронология подсчетов запасов руд месторождений Тагила на основании геологоразведочных работе 1931 по 1991 гг.

К 1964 году значительно возросла динамика добычи руд. В это время активно шла добыча на Главном карьере. Высокогорское месторождение было вскрыто группой шахт: «Магнетитовая», « Магнетитовая-Бис», «Клетъевая», «Первомайская». На предприятии оформилась структура геологической службы. Возросло и количество проб, отбираемых из шлама буровзрывных скважин при отработке камер. В 1980-х годах вновь встает вопрос о комплексном использовании руд Высокогорского месторождения. Месторождение к этому периоду уже отработано на значительную глубину, значительно отработаны высокосернистые руды. Геологи, в связи с этим, начали изучать закономерность распределения кобальта и меди в магнетитовых рудах, качество которых значительно снизилось. Было подтверждено, что руды Восточного рудного пояса по меди - в 2,7 раза, а по кобальту - в 1,7 раза богаче руд Западного пояса.

Таким образом, несмотря на активную добычу руд, запасы по месторождениям не убывают, благодаря опережающей разведке на глубину.

I. 4. Характеристика Высокогорского месторождения.

Месторождение расположено в приконтактной зоне Тагильского диорит-сиенитового массива, вблизи его юго-восточной части и приурочено к ороговикованным и скарнированным вулканогенно-осадочным породам силура.

Оно входит в группу контактово-метосоматических железорудных месторождений Тагило-Кушвинского района. С северо-запада месторождение ограниченно взбросо-сдвигом «Главный», на западе месторождение контактирует непосредственно с диорит-сиенитовым массивом, а на юго-западе с массивом мраморизованных известняков. Рудные тела (18 железных и 8 медно-кобальтовых) сгруппированы в два рудных пояса - Верхний и Нижний, разделенных безрудным интервалом мощностью 200-250 метров. Форма рудных тел пластообразная, реже линзообразная, мощностью от 3 до 160 метров, длиной до 2 км. Простирание основных рудных тел - северо-западное, падение крутое на северо-восток.

Скарново-магнетитовое оруденение расположено на двух пространственных уровнях. Нижний уровень приурочен к зоне контакта Высокогорских известняков с вулканогенно-осадочными породами Меднорудянской толщи (Западный рудный пояс), верхний располагается в 150-220 м выше по разрезу, в средней части Меднорудянской толщи (Восточный рудный пояс). Восточный рудно-скарновый пояс имеет протяженность около 1500м. Тектоническими разрушениями он разбит на 3 блока, получивших названия с севера на юг: Восточно-ревдинского, западно-ревдинского и Ново-меднорудянского участка, в пределах которых выделено 17 рудных тел, различной протяженности и значимости.

Руды представлены как массивными, так и вкрапленными разностями

Строение рудных тел неоднородное, часто массивные магнетитовые руды чередуются с вкрапленными, слабооруденелые - с безрудными породами.

Рудные тела Восточного пояса имеют пластообразную реже линзовидную форму, а рудные тела Западного пояса - столбообразную форму. Запасы руды Высокогорского месторождения составляют 375 млн. т.

Железные руды Высокогорского месторождения представлены первичными и окисленными разностями. В настоящее время основная часть окисленных руд отработана.

Основным рудным минералом среди первичных руд по минералогическому и химическому составу выделяются: магнетиты (содержание железа более 50%), богатые магнетитовые скарны (содержание железа 30-50%), бедные магнетитовые скарны (железа-20-30%), оруденелые породы (15-20%), слагающие внутрирудные прослои.

По текстурно-структурным признакам среди руд месторождения выделяются: массивные руды, вкрапленные руды, прожилково-вкрапленные руды, брекчеевидные руды. Массивная текстура характерна для магнетитов и богатых магнетитовых скарнов. Вкрапленная текстура свойственна бедным скарновым рудам. При чередовании богатых магнетитовых руд с бедными и нерудными скарнами возникает прожилковая текстура. В участках дробления возникают брекчеевидные текстуры руд. Структура руд тонко-мелкозернистая. Размер зерен магнетита колеблется от 0,03 до 1 мм.

Минеральный состав первичных руд месторождения степень распространения рудные минералы нерудные минералы

Главные магнетит гранит

Широко распространенные Пирит, халькопирит эпидот, кальцит, хлорит, диопсид, циозит

Часто встречающиеся гематит, линнеит, сфалерит кварц, апатит, роговая обманка, мусковит, сфен

Выделены 34 рудных тела, из которых 21 сложено балансовыми рудами. Рудные тела Западного пояса представлены, в основном, вкрапленными и брекчиевидными рудными телами. Рудоносная зона Меднорудянского уровня расположена на Западном фланге месторождения, мощность ее достигает 300-400 метров. В пределах этой зоны выделено 3 наиболее крупных рудных тела. Рудные тела имеют простую пластообразную форму с выдержанной мощностью.

Таким образом, текстура руд, в основном, вкрапленная и пятнисто-вкрапленная. Местами руды этой зоны обогащены сульфидами (пиритом, реже халькопиритом). Структура руд тонко- и мелкозернистая. Руды месторождения по содержанию железа делятся на следующие сорта: магнетитовые руды (железа более 50%), богатые магнетитовые скарны (железа 30-50%), бедные магнетитовые скарны (железа 20-30%) и оруденелые породы (железа 15-20%).

Глава II. Значение железной руды г. Высокой в развитии Уральской промышленности и отечественной металлургии.

II. 1. Начало разработки и бурное развитие высокогорского рудника -

Открытие месторождения горы Магнитной связано с крупными мероприятиями Петра I по развитию горнозаводского дела на Урале. Собственно, только на Урале и были все предпосылки, которые отвечали общественной потребности в быстром создании крупного металлургического района. Изобилие на Урале дешевого леса, тогда единственного топлива для домен, наличие полноводных рек, а главное, очень богатое содержание железа в уральской руде. Кроме того, были признаны удобными условия транспортировки железа зимой - до Тобольска и летом до Чусовой, а оттуда водными путями до Казани и Нижнего Новгорода. Выравненность рельефа в восточной части центрального Урала способствовала проникновению населения в глубинные части Урала, богатые рудой. Здесь были необходимые для нового дела люди - рудознатцы, кузнецы, знакомые с плавкой металла. Почвы, климат, рельеф были благоприятными для земледелия. На Урале зарплата была ниже на 20 - 30 %. «Рабочие руки дешевы, продовольствие недорого». Все это снижало себестоимость металла. Наблюдается превосходство этого района над другими металлургическими районами.

Это способствовало сравнительно быстрой организации добычи железной руды. В 1721 году началась разработка юго-восточного склона горы, где располагались наиболее богатые руды на горе Магнитной, получившей позднее название горы Высокой - богатейшей кладовой железа. Первый чугун из этой руды был получен в октябре 1722 года на Выйском медеплавильном заводе. А с 1725 года руда направлялась на построенной у горы Магнитной самый мощный на Урале Тагильский чугуноплавильный и железоделательный завод. Сырьевая база, состоящая из железной руды и топлива в виде древесины, была безгранична. Энергетическую потребность перекрывала вода реки Тагил, подпертая плотиной. Началась систематическая добыча железной руды на горе Высокой, а затем и бурное развитие рудника в первые десятилетия его существования. Гора Высокая дала основную жизнь предприятию, а затем и городу Нижнему Тагилу. Из высококачественных руд горы Высокой чугун выходил самый добротный и в большом количестве. Железо из него получалось отличного качества. Так впервые в мире освоена плавка трудно восстановимого магнитного железняка.

В Нижнем Тагиле создается мощное промышленное производство. К середине XVIII века он становится центром распределения железных руд для целого куста заводов. Развитие Высокогорского рудника было подчинено потребности Демидовских заводов в руде. Тагильскому гиганту становится тесно в своем районе. Получилась диспропорция между размерами выплавки чугуна и возможностями переработки его в железо. Молотовые заводы для его чугуна стали строиться Демидовыми по пути следования металла на запад, прежде всего на Чусовой (Шайтанский, Уткинский, Висимо-Шайтанский). Но скоро стали возить не только чугун, но и железную высокогорскую руду, ведь основа всех диспропорций заключалась в избытке железных руд с включением в эксплуатацию горы Высокой. Перевозка железных руд по трудным грунтовым дорогам того времени имела даже свои преимущества, так как чугун и чугунное литье страдали часто при перевозке. В расчете сразу на высокогорскую руду к молотовым заводам западного склона Урала по Чусовой стали пристраиваться домны (Уткинский завод), и строиться заново доменные и молотовые (Ревдинский завод). Позднее, высокогорская руда стала доставляться к Невьянскому и Алапаевскому заводам. В 1745 году гора Высокая была разделена на три части (дачи), в связи с выделением наследства Акинфия Демидова, Тагильскую, Невьянскую и Ревдинскую. Руда перевозилась из района горы Высокой на расстояние 160 верст в Ревду. Урал превращался в крупный промышленный район. В 1739 году при правлении императрицы Анны, и произошел резкий поворот в горных делах - до этого горнозаводское дело носило казенный характер (привилегии у Демидовых, Строгановых), а с него вплоть до горного положения Александра 1 1802 года, начинается эпоха развития частных владельческих заводов. Строительство металлургических заводов шло вдоль всего Урала от 51° до 60° северной широты. Во второй половине XVIII века Уральская промышленность достигла своего высшего уровня по темпам строительства заводов (в 1767 их было уже 114). Особенно интенсивное строительство заводов объясняется всевозрастающим спросом на русское железо за границей, расширением внутреннего рынка, необходимостью металла для военных нужд (семилетняя война 1756-1763 гг. и первая русско-турецкая война 1768-1774гг.)

Знаменитой вехой уральской металлургии был XVIII век: Россия вышла на первое место в мире по производству металла, обогнав Англию и Швецию. Главной металлургической базой России стал Урал, где к концу столетия насчитывалось 140 металлургических заводов. Это было время мирового первенства уральской металлургии. Россия в этот период занимала первое место в мире по производству черных металлов, а доля Урала в общерусском его производстве достигала 80 %.

Горнозаводчики Демидовы приложили много усилий, чтобы выполнить царские указы. Без этого успехи по расширению и укреплению позиций России были бы невозможны. Демидовы продолжали расширять и наращивать производства. Одним из главных направлений было и освоение богатых железных руд горы Высокой.

В конце XVIII века в 1800 году только на Нижнетагильском заводе из высокогорской руды выплавлялось за год 555,4 тыс. пудов чугуна. Столько металла не выплавлял ни один завод в России. Его доля в общерусской выплавке чугуна превышала 8 %. Металл на заводе выплавляли на древесном угле из высокогорских руд, почти не содержащих вредных примесей. Он был «добрым» и «мягким». Марка уральского железа «Старый соболь» получила известность и признание во всем мире. Высококачественное Тагильское железо ценили и охотно покупали страны: Франция, Англия, Голландия и Америка. Примерно половина железа Тагильских заводов экспортировалась в одну только Англию. Славой своей Тагильский металл обязан необыкновенно богатым рудам горы Высокой. А быстрый рост вывоза железа за границу усиливал влияния России в других странах. Высокогорский рудник играл очень важную роль в развитии отечественной металлургии. Разработка и использование высококачественных руд для выплавки металла способствовали расширению и укреплению позиций Российского государства. Великая страна Россия заняла достойное место в сообществе мировых держав.

Таким образом, сложились социально-экономические и природные предпосылки для создания горнозаводской промышленности на Урале в;" начале XVIII века.

II. 2. Техника добычи железной руды горы Высокой.

Уровень добычи руды горы Высокой в первоначальный период с 1720 года ежегодно возрастал и достиг к 1750 году 10 тыс. тонн в год и практически оставался таким до 1850 года(14 тыс. т).

Стремление хозяев получить немедленную прибыль не давало возможности организовать технически грамотную разработку запасов руд и проведение разведочных работ.

Для добычи железной руды редко приходилось спускаться глубоко, и железные месторождения разрабатывались большей частью «в разнос» (открытыми разработками). Освободив рудную залежь от покрывающей ее наносной почвы, снимали руду слоями, начиная с верхних, а затем, углубляясь уступами, пока не вырабатывали всего гнезда. Уступы были шириной 2,5 сажени и высотой в 1 сажень. Выбирали только самую богатую и легко доступную руду - все остальное отправлялось в отвал. В 1723-1734 гг. на Урале работает В. И. Теннин, один из лучших знатоков горного дела в России XVIII века. Так описывает он добычу руды: «Рудная добыча производится с самого верху разносом безо всякого укрепления». Получается целая серия уступов, соединенных между собой пологими съездами, по которым выломанная руда свозилась вниз или вверх для обжига и отправлялась на завод. Выломка породы велась ручным способом (при большой твердости порохострельной работой). Орудия производства - лопата, кайло, клин, лом, кувалда. А транспортировалась руда лошадьми, запряженные в деревянные таратайки. Труд рудничного люда был полностью ручным. «Работа велась непорядочно, без разбору, одним сортом» После приезда Геннина на Урал рудное дело принимает иной характер. То, что не могли, а может не стремились создать даже Демидовы, еще не побуждаемые конкуренцией, для Геннина оказалось возможным. В. И. Геннин составил ценное практическое руководство по горному и металлургическому, которое было первым в России.

В XVIII веке разработка месторождения горы Высокой велась только открытым способом, и огромные запасы руд оставались для их разработки подземным способом. По приблизительным вычислениям гора Высокая содержала 35 миллиардов пудов лучшей в свете железной руды.

Технические усовершенствования на Нижнетагильском заводе позволили увеличить объемы доменных печей. 17 - аршинные по высоте печи требовали и больше железорудного сырья. И по-прежнему щедро оделяло им главная житница демидовских заводов гора Высокая. Добывалась руда нелегко, поистине потом и кровью семей горняков. Кайло, обушок, тачка - вот основные инструменты горняка. Таким способом добыча велась десятки лет. При этом лишь отбирались крупнокусковые руды, глинистые же, после отсортировки сваливались в отвалы (они требовали обогащения). Таким образом, рудник разрабатывался ручным способом: работы велись с небольшими перерывами в одну смену. Естественно, что в таких условиях рост добычи руды происходил медленно и неравномерно. Он колебался в пределах 1,8 - 4,0 млн. пудов в год.

В 1800 году выпуск чугуна на Нижнетагильском заводе достиг 555,4 тыс. пудов, для чего потребовалось 1 млн. 126 тыс. пудов руды. Богатство горы Высокой были на столько велики, что даже после более чем столетней разработки ее не возникало потребности в разведке и определении точных запасов руд – они считались неисчерпаемыми.

Таким образом, в XVIII веке разработка месторождения горы Высокой велась только открытым способом, и огромные запасы руд оставались для их разработки подземным способом. По приблизительным вычислениям гора Высокая содержала 35 миллиардов пудов лучшей в свете железной руды.

II. 3. Технология получения металла.

Подготовка руды к плавке: промывка, обжиг, измельчение.

Доменный процесс выработки чугуна из руды на заводе XVIII века начинался с приемки обожженной уже измельченной руды. В XVII веке обжиг руды выполнялся на заводе, но в XVIII веке обжиг относится уже к рудничной работе. Эта перемена объясняется большей квалификацией технических работников на рудниках, которым можно было поручить обжиг руды. Кроме того, перевозка обожженной и очищенной от пустой породы руды обходилась дешевле. Руда поднималась и ссылалась в амбары для хранения на заводе до момента ее плавки.

В руководстве по горному и металлическому делу того времени говорится, что приемка руды сопровождалась технической экспертизой. Доменному мастеру предписывалось принимать руду, согласно инструкции «недовольно обожженную и измельченную руду. не принимать». Действовала жесткая система штрафов. Транспортировка руды от забоя до обжиговых куч осуществлялась конными повозками, летом в таратайках, зимой в коробках на санях. Обжиговые кучи представляли собой солидный склад руды, так как практикой установлено, что лучшие результаты обжига получались при одновременной закладка до 400 тысяч пудов руды.

Академик П. С. Паллас так описывает процесс подготовки руды к плавке, а именно технику обжига. «Руду складывают по урокам и саженям в аршин вышиной, а наклав большую кучу на поленницы, досками обставленными, зажигают в середине сквозь сделанную к сему нарочно продушину; сие есть прямое обжигание руды. В такой куче бывает до четырехсот тысяч пуд руды, которая едва в сорок дней обжигается, а после разве недель через десять простывает. Сим сильным жжением делается она несколько плавкою, а после уже молотками ее разбивают». При необходимости перед обжигом производили промывку добываемых руд.

В России металл выплавляли на древесном угле. У горы Высокой находились большие лесные массивы. Лес использовали для выжига древесного угля для доменного производства. Лесное и угольное дело велось согласно инструкциям “в сбережении лесов от напрасной порубки и от пожаров”. И здесь действовала жесткая система штрафов. Надзиратель следил «чтоб никто лесу стоячего соснового и березового в стороны от заводов в 20 верстах рубить не дерзал. Из годных лесов на уголь дрова жителям рубить запретить под штрафом. ».

В инструкции «о рубке дров на уголь, и окладе их в кучи, и о дернении и осыпке, и сажени, и разломке куч» сказано, что каждый крестьянин, которого определили для рубки дров, должен был «оклад свой вырубить». Дрова на куренях «рубить чисто». Угольный мастер должен был освидетельствовать, что «по мере ль в длину поленья рублены и по надлежащему ль расколоты, и плотно ль складены, и березовые от сосновых особливо ль. и поленницы мерою менее четверти сажени кладены не были», чтоб «указанная сумма короб угля на кучи вышла».

От качества угля зависело и качество выплавляемого из руды чугуна. Работа углежогов была трудная, требовала много сил, терпения, внимательности и аккуратности.

В инструкции «о рубке дров на уголь, и окладе их в кучи, и о дернении и осыпке, и сажени, и разломке куч» сказано, что каждый крестьянин, которого определили для рубки дров, должен был «оклад свой вырубить», дрова на куренях «рубить чисто». Угольный мастер должен был освидетельствовать, что «по мере ль в длину поленья рублены и по надлежащему ль расколоты, и плотно ль складены, и березовые от сосновых особливо ль. и поленницы мерою менее четверти сажени кладены не были», чтоб «указанная сумма короб угля на кучи вышла».

Работники должны были класть дрова в кучи на уголь по 20 сажен на старых токах или на сухих новых местах. Кладка, дернение и осыпка производилась в теплое время, не позднее 20 сентября.

Кучи клали высотой 10 сажен, во все стороны шириной 4 сажени, обкладывали плотно дерном толщиной в 2 вершка, а потом плотно землею, «толщиною снизу от земли в четверть, а вверх в пол аршина», это осыпка. Вокруг кучи ставили услоны, потом зажигали кучу углем внутри из трубы. Жгли кучи по инструкции «неторопно, чтоб угля доброго и крупного было в выходе из сосновых дров из кучи 80 или 90, но не менее 70 коробов. А когда кучи приспеют к ломке, смотреть, чтоб во время разломки без воды или снега уголь не сгорел. , чтоб уголь не ломать и не топтать, очищать от земли чисто».

От качества угля зависело и качество выплавляемого из руды чугуна. Работа углежогов была трудная, требовала много сил, терпения, внимательности и аккуратности.

Для работы доменных печей требовался постоянно известковый камень в виде добавок к переплавленной руде в качестве флюсов (плавней). Кроме того, этот же камень пережигался на известь для всевозможных строительных работ. Самые плотные сорта того же камня шли на облицовку печей, на фундаменты и другие строительные работы. Поэтому, почти при каждом заводе были свои каменные ломки известного камня. Рядом с горой Высокой тоже находилось месторождение известняка.

Каждый завод большею частью сам вырабатывал себе кирпич и строительный и огнеупорный для печей, так как глину можно было иметь по всюду, перевозка же кирпича обходилась дорого. Глина добывалась в ямах, большей частью лопатами. Кирпичный заводик с обжигательными печами устраивался обычно рядом с глинищами в возможной близости к заводу.

Шахты плавильных печей, трубы, горны, выложенные из камня огнеупорных пород отличались прочностью, выстаивали 10-12 лет.

Добыча и подготовка сырья к плавке: древесного угля, известкового камня, глины.

В России металл выплавляли на древесном угле. У горы Высокой находились большие лесные массивы. Лес использовали для выжига древесного угля для доменного производства. Лесное и угольное дело велось согласно инструкциям «в сбережении лесов от напрасной порубке и от пожаров». И здесь действовала жесткая система штрафов. Надзиратель следил «чтоб никто лесу стоячего соснового и березового в стороны от заводов в 20 верстах рубить не дерзал. Из годных лесов на уголь дрова жителям рубить запретить под штрафом. ».

В инструкции «о рубке дров на уголь, и окладе их в кучи, и о дернении и осыпке, и сажени, и разломке куч» сказано, что каждый крестьянин, которого определили для рубки дров, должен был «оклад свой вырубить». дрова на куренях «рубить чисто». Угольный мастер должен был освидетельствовать, что «по мере ль в длину поленья рублены и по надлежащему ль расколоты, и плотно ль складены, и березовые от сосновых особливо ль. и поленницы мерою менее четверти сажени кладены не были», чтоб «указанная сумма короб угля на кучи вышла».

Работники должны были класть дрова в кучи на уголь по 20 сажен на старых токах или на сухих новых местах. Кладка, дернение и осыпка производилась в теплое время, не позднее 20 сентября.

Кучи клали высотой 10 сажен, во все стороны шириной 4 сажени, обкладывали плотно дерном толщиной в 2 вершка, а потом плотно землею, «толщиною снизу от земли в четверть, а вверх в пол аршина», это осыпка. Вокруг кучи ставили услоны, потом зажигали кучу углем внутри из трубы. Жгли кучи по инструкции «неторопно, чтоб угля доброго и крупного было в выходе из сосновых дров из кучи 80 или 90, но не менее 70 коробов. А когда кучи приспеют к ломке, смотреть, чтоб во время разломки без воды или снега уголь не сгорел. , чтоб уголь не ломать и не топтать, очищать от земли чисто».

От качества угля зависело и качество выплавляемого из руды чугуна. Работа углежогов была трудная, требовала много сил, терпения, внимательности и аккуратности.

Для работы доменных печей требовался постоянно известковый камень в виде добавок к переплавленной руде в качестве флюсов (плавней). Кроме того этот же камень пережигался на известь для всевозможных строительных работ. Самые плотные сорта того же камня шли на облицовку печей, на фундаменты и другие строительные работы. Поэтому, при каждом почти заводе были свои каменные ломки известного камня. Рядом с горой Высокой тоже находилось месторождение известняка.

Каждый завод большею частью сам вырабатывал себе кирпич и строительный и огнеупорный для печей, так как глину можно было иметь по всюду, перевозка же кирпича обходилась дорого. Глина добывалась в ямах, большей частью лопатами. Кирпичный заводик с обжигательными печами устраивался обычно рядом с глинищами в возможной близости к заводу.

Шахты плавильных печей, трубы, горны, выложенные из камня огнеупорных пород отличались прочностью, выстаивали 10-12 лет.

Таким образом, от подготовки руды и другого необходимого сырья для доменной плавки зависело качество получаемого чугуна. Поэтому подготовка сырья требовала большой ответственности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом изучив литературу по теме мы пришли к следующим выводам:

1. Основная масса месторождений района образовалась в палеозое. В геологической литературе сейчас рассматривают две основные гипотезы образования месторождений железосодержащего сырья: контактово-метасоматическая (образование месторождений железных руд происходит на контакте гранитных и сиенитовых массивов с известняками) и вулканогенно-осадочная (накопление высоко-железистых осадков происходит ещё в морском бассейне у подножья вулканических построек в результате подводного разложения лав и туфов).

2. Открытие и освоение железорудных месторождений Нижнетагильского района началось с 1700 года, к тому времени Демидовым было известно достаточно много месторождений.

3. Преобразовательская деятельность Петра I положила начало развитию отечественной металлургии и горнозаводской промышленности Урала. А природные и социально-экономические предпосылки отвечали общественные потребности в быстром создании крупного металлургического района. Главные из них: изобилие на Урале дешевого леса, единственного топлива для домен, наличие полноводных рек, а главное богатое содержание железа в уральской руде. Благоприятные природно-климатические ресурсы способствовали возникновению поселений на Урале. Имеющиеся среди поселения рудознатцы, кузнецы, знакомые с плавкой металла и низкая зарплата, все это способствовало снижению себестоимости металла.

Разработка месторождения горы Высокой способствовала развитию горнозаводской промышленности на Урале, а богатейшие по своим запасам и качеству руды принесли славу Тагильскому металлу во всем мире. Это способствовало укреплению позиций Российского государства, и Россия заняла достойное место в сообществе мировых держав.

4. В XVIII веке разработка месторождения горы Высокой велась только открытым способом, «в разнос». Выломка породы велась ручным способом. Техническое оборудование рудника отсутствовало, так как в избытке имелась дешевая рабочая сила. При этом отбирались крупнокусковые руды, глинистые же сваливались в отвалы. Рост добычи руды происходил медленно и неравномерно. И еще огромные запасы руд оставались для разработки подземным способом. Подготовка руды и другого необходимого сырья для доменной плавки требовало большой ответственности. От этого зависело качество получаемого чугуна. В процесс подготовки руды к плавке входили: промывка, обжиг, измельчение. В России металл выплавлялся на древесном угле, который выжигался из леса. Лесное угольное дело велось согласно инструкциям, для того чтобы уголь получался хорошего качества. А также для работы доменных печей требовался известковый камень в виде добавок к переплавленной руде. Известковый камень и глина использовались как строительный материал.

Полезные ископаемые Урала представлены как ювелирными алмазами, так и другими минералами, а также различными металлами и неметаллами.

Самые первые Урала, которые начали добываться, это история их добычи началась около 4 тысяч лет назад.

Намного позднее, приблизительно в V—III векам до н. э., начали добывать железную руду. Золото начали добывать в 1 тысячелетии до н.э. Так как месторождения, выходящие на поверхность, где находились полезные ископаемые Урала, быстро иссякли, необходимо было проводить более глубокие разработки. Но временно этот вид деятельности человека пришел в упадок, так как в первом тысячелетии до н.э. весь Южный Урал заселяют кочевники, которые добычей и плавкой металлов не занимались.

Только спустя 1,5 тысячи лет люди снова начали добывать полезные ископаемые Урала, и началась новая эра использования этих ресурсов.

Полезные ископаемые южного Урала

Черные металлы

Начиная с конца XVIII века и по сегодняшний день, добываются бурые железняки. В начале прошлого века большими темпами начали разрабатывать месторождение железных руд, и был построен Магнитогорский металлургический комбинат, но на сегодняшний день запасы руды здесь практически исчерпаны. Недалеко от Магнитогорска разрабатывается месторождение магнетитовых и титаномагнетитовых руд, которое называется Малый Куйбас.

Полезные ископаемые Урала представлены не только железными рудами также здесь добываются другие такие как титан, хром, ванадий, марганец.

В настоящее время проводится разработка месторождений железотитанованадиевых руд, запасы которых очень большие. Они имеют высокое содержание железа - до 57%, титана - до 6,5%, ванадия - до 0,4%.

Цветные металлы

На Южном Урале есть много руд различных цветных металлов. Уже разработано большое количество месторождений колчеданной меди, а также залежей сульфидных руд. Так как они находятся на незначительной глубине, то проводится открытая их разработка. Недалеко от заповедника "Аркаим" в конце прошлого века открыто и сейчас разрабатывается цинковое месторождение. Главным отличием колчеданных руд является то, что они всегда имеют несколько компонентов. Если основными являются цинк и медь, то вместе с ними имеется достаточно высокое количество золота, свинца, серебра, а также таких редких металлов, как галлий, индий, скандий, ртуть и другие. Также из указанных руд получают серу.

Наряду с колчеданными рудами имеются значительные залежи медно-порфировых руд, в которых значительное количество молибдена.

Уфалейские месторождения никель-кобальтовых руд известны далеко за пределами страны. Часть их уже отработанна, но проводится постоянный поиск новых залежей указанных руд. Есть залежи бокситов, из которых выплавляется алюминий.

Благородные металлы

Южный Урал является главным поставщиком золота в казну государства. Именно на Урале найден самородок из этого металла весом около 36 килограмм. проводится из шахт, глубина которых достигает 700 м. Также золото и серебро добывают при переработке колчеданных руд.

Редкие металлы

К данному относятся вольфрам, олово, тантал, бериллий и другие. Проводится добыча такого редкого минерала, как колумбит. Именно из него производится извлечение ниобия, также идет добыча циркониевых руд, попутно с которыми добывается керамическое полевошпатовое сырье. Имеются залежи руды вольфрама и бериллия.

В нескольких километрах от Сатки имеется уникальное месторождение руд редких металлов, а именно циркония, ниобия, тантала, молибдена, которое называется Симбирка. Данная руда имеет необычный минеральный состав и очень богата на тантал и ниобий, что встречается крайне редко.

На сегодняшний день составлена карта полезных ископаемых Урала, которая постоянно уточняется, так как проводятся новый поиск и разработка месторождений.