Малахитные кладовые Урала

1. Гумешевское — месторождение медных руд, малахит которого первым вошёл в русскую камнерезную культуру как ценный поделочный камень.

Месторождение расположено в районе города Полевского Свердловской области, в 60 км к юго-юго-западу от Свердловска и в 1 км к северу от Полевского. Открыто оно в 1702 году, причём вторично, по следам древних выработок.

Первое известное нам письменное свидетельство о гумешевском малахите относится к 1747 году, когда под именем медной зелени он уже добывался в Гумешевском руднике. Первое же свидетельство о поделочном малахите относится к 1761 году и принадлежит французскому ученому Шаппу д'Отерошу. Однако несомненно, что камень был известен раньше: сам д'Отерош, описывая малахит, ссылается на исследование, проведенное над гумешевскими штуфами в Парижской академии наук его соотечественником естествоиспытателем Ле-Сажем (le'Sag). Исследование это было сделано до 1761 года, то есть до поездки д'Отероша на Урал [Auteroche 1/2, 2, 1768].

В 70-х годах XVIII века месторождение имело славу богатейшей кладовой медных руд России. Поделочный же малахит здесь был редок, представлял в основном минералогический интерес, и поэтому ярких о нём впечатлений современники нам не оставили. Свидетельство д'Отероша, пожалуй, самое красноречивое и полное во всем наследии XVIII века. Наиболее стабильная добыча поделочного малахита в Гумешках приходится на первую треть XIX века. В конце 1830-х годов она была уже невелика, а в 1840-х годах практически прекратилась. Так с 1834 по 1854 год здесь было добыто всего 400 пудов — в сто раз меньше, чем за это же время дал знаменитый Меднорудянский рудник.

Медная минерализация окисленной зоны месторождения довольно разнообразна. Малахит здесь основной минерал. Большей частью он представлен землистыми массами, использовавшимися в качестве руды. В меньшей — почковидными и гроздьевидными выделениями, в ещё меньшей — крупными глыбами — обломками мощных образований в виде корок, встречавшихся на стенках карстовых полостей. Качество гумешевского поделочного малахита было очень высоко. Наряду с этим камнем месторождение славилось отличными штуфами хризоколлы, тенорита, азурита, самородной меди.

Среди минералогических раритетов Гумешевского месторождения заслуживает особого упоминания монолитная масса малахита весом 1504 кг, хранящаяся в Горном музее Ленинградского горного института. Добытая в 1775 году, она в 1789 году была подарена владельцами рудника императрице Екатерине II. Образец этот поныне остается самым большим в мире штуфом малахита из всех минералогических коллекций.

Гумешевское месторождение хорошо изучено. В целом ряде обстоятельных работ описано его геологическое строение и его малахит. Имеются подробные описания горнотехнических работ Гумешевского рудника.

Геологическое строение месторождения определяет контакт мрамора с диоритом. В меридиональном направлении здесь простирается широкая полоса мрамора. Местами она выходит на поверхность, являя глазу исключительно однородный тонкозернистый мрамор. В средней части своей мраморный массив прорван плитообразным телом кварцевых диоритов, известных в прошлом под именем "северских гранитов".

На контакте диорита и мрамора сложилась нависшая над мрамором залежь медистых магнетитов, обогащённых пиритом и халькопиритом. В поперечном сечении эта залежь имеет вид опущенного вершиной вниз прямоугольного треугольника. Восточная сторона залежи круто падает вниз и граничит с диоритом. Западная, являющаяся гипотенузой этого треугольника, следует по наклонной поверхности мрамора — это так называемый "лежачий бок" залежи, падающий под углом 45°.

Сложена залежь окисленными рудами, представленными медистыми глинами, образовавшимися в результате вторичного изменения (выщелачивания, выветривания) первичных руд, диоритов, известняков. Глины рыхлые, пластичные, охристые, красно-лиловые, красно-бурые и беловатые, пропитанные медью. Они лежат прямо под тонким слоем чернозёма и заполняют карстовую полость. Россыпи малахита встречались здесь начиная с верхних горизонтов. Но особенно богаты ими были нижние части залежи, расположенные близ мраморного "плотика", подстилающего залежь (здесь и наибольшая концентрация меди в глинах), и на самой мраморной поверхности, где малахитовые корки обильно покрывали карстовые впадины и трещины. Местами впадины имели вид настоящих малахитовых погребов.

Если бы довелось вынуть всю залежь, то перед глазами предстала бы котловина с пологим мраморным спуском с восточной стороны и обрывистой стеной диорита на западе. Долина эта карстового происхождения. Нависшая над мрамором рудная залежь при выветривании обогащала нисходящие воды серной кислотой, что делало их особенно агрессивными по отношению к нижележащему мрамору. Сернокислые воды растворяли сильно трещиноватый мрамор, преобразовывали его в рыхлые глинистые материалы. Долина углублялась, мраморное дно её покрывалось впадинами и пещерами различной формы и величины.

Разведочные работы последних лет выявили интересную особенность мраморного основания этого подземного лога — в толще мрамора встречаются малахитовые погреба. Погреба эти — карстовые пустоты, заполненные малахитом и заиленные тонкоотмученным глинистым веществом. Это обстоятельство позволило уральским исследователям на примере Гумешевского рудника создать довольно полную модель образования месторождения поделочного малахита.

Вкратце эта модель такова.

При окислении сульфидов нисходящие воды обогащались серной кислотой, сульфатами меди и железа. В карстовой долине, где происходил этот процесс, создавались резко контрастные условия: около мраморов возникала щелочная среда, а на некотором расстоянии от них — кислотная. В кислотной среде медь рассеивалась и мигрировала ниже, в щелочную среду. Здесь она осаждалась. Концентрировалась. Так около мраморного основания долины ("плотика" залежи) происходило накопление меди. Сульфат меди, образовавшийся в процессе окисления сульфидов меди, переходил в малахит и азурит. Поскольку долина была сильно обводнена, то образовывался преимущественно малахит. Взаимодействуя с мрамором, сульфат меди образовывал на его поверхности плотные малахитовые корочки.

Растворение мрамора сопровождалось образованием в его толще, ниже дна карстовой долины, изолированных камер — карстовых пещер. Воды, фильтруясь через мрамор, просачивались в эти пещеры. При этом они очищались мраморным фильтром и попадали в полости уже в виде химически чистых растворов, насыщенных бикарбонатом меди. За счет разложения растворимого бикарбоната меди на стенках мраморных пещер отлагался малахит. Среда в пещерах была относительно чистой — ни пыли, ни мути, ни взвесей, и малахит пещер отличался особой чистотой.

С дальнейшим разрушением мрамора "крыша" камеры частично вскрывалась и в камеру проникали отмученные глины. Это были глины особого состава и структуры и представляли собой осадок из инфильтрационных вод. Камера заиливалась, и малахит её оказывался плотно упакованным вязкой водонепроницаемой массой. Это предохраняло его от разрушения (растворения, замещения). Со временем погреба вскрывались, потолки и стенки их разрушались и малахит оказывался в сплошной глинистой толще залежи уже в виде россыпи. В мраморном "плотике" между тем возникали новые камеры, формировались новые малахитовые погреба. Модель позволила выявить круг уникальных признаков природной лаборатории поделочного малахита — далеко не каждое месторождение располагает ими.

Во-первых, рудное тело должно иметь плитообразную форму, чтобы в конечном счете возникла так называемая линейная форма карстового разрушения — карстовые подземные лога, долины. Для возникновения таких логов и долин необходимо наклонное залегание рудного тела на "плотике", сложенном известняком и подстилающем выветриваемую толщу, — при вертикальном залегании рудного тела нужная карстовая долина не возникнет. При пологом положении "плотика" на нём более успешно будет концентрироваться медь. Во-вторых, рудное тело должно залегать над породами карбонатного состава, которые создают необходимую для концентрации меди на их поверхности щелочную среду. В-третьих, горные породы, нависающие над "плотиком", должны быть такими, какие способствовали бы заиливанию малахитовых погребов, — этому требованию более всего отвечают породы силикатного состава. В-четвёртых, в составе первичных руд должен быть пирит, который при окислении и взаимодействии с подземными нисходящими водами становится источником серной кислоты. Серная кислота способствует глубинному выщелачиванию известняка, иными словами, способствует созданию подземной карстовой архитектуры с её причудливыми воронками, впадинами, каррами, пещерами — камерами, необходимыми для успешного накопления малахита. Наконец, природная лаборатория поделочного малахита предусматривает содержание в рудах меди. Высокое содержание меди необходимо для накопления наибольших запасов малахита, при низком содержании его будет мало. Что касается серы, то высокое содержание её за счет пирита в рудах ведёт к полному или почти полному разрушению карбонатных пород, расположенных на контакте с рудной залежью, к исчезновению одного из необходимейших условий в процессе рождения поделочного малахита*.

Немногие месторождения соответствуют всем этим требованиям.

В заключение несколько слов о нынешнем состоянии месторождения. Окисленная зона его давно выработана. На месте старых работ находится огромная впадина, образовавшаяся в результате оседания почвы над старыми подземными выработками. Это зона обрушения. Опасная для прогулок, она закрыта для минералогических экскурсий, обнесена частоколом. Длиной эта впадина 400 м, шириной до 150, глубиной 10—15 м. Направление её совпадает с контактом мрамора и диорита. Местами здесь видны рвы, остатки шахтной крепи, отвалы глинистых и скальных пород, отбросы рудной массы. В доступной для осмотра северной части котловины ещё удаётся находить минералы и горные породы, характеризующие месторождение: хризоколлу, куприт, азурит, кремнистые натёки, жильный кварц и мрамор с корочками малахита. Наиболее удачливому может попасться самородное серебро. Всё это заключается в вязких, богатых лимонитом и различными соединениями меди и железа глинах.

Чуть поодаль от старых выработок видны шахтные постройки нашего времени: с 1937 года на месторождении разрабатываются первичные руды. Начисто лишенные малахита, они не входят в тему нашего рассказа.

Есть ли будущее у гумешевского малахита? Вопрос этот давно занимает уральских геологов. Но единого мнения нет. Разведочные работы, которые велись на месторождении в 1970-х годах, неутешительны. Но всё же есть сторонники комплексной разработки зоны окисления, в результате которой была бы вскрыта вся поверхность мраморного пандуса — "плотика" залежи, площадь которого составляет 20000 кв. м. Предполагается, что этот мраморный пандус окажется идеальной площадкой для поисков коренных месторождений малахита — тех самых малахитовых погребов в мраморном карсте, о которых ходили легенды в прошлом.

"Перспективы и открытия таких скоплений малахита, — пишут исследователи, — вполне реальны. Точных доказательств их существования нет, однако имеется масса наблюдений горнорабочих, нашедших отражение в легендах и преданиях о существовании подземных малахитовых кладовых. Вполне вероятно, что при разработке месторождения вскрывались и пустоты в мраморах, содержащие малахит. Размеры таких пустот могут быть не очень велики, но малахита они могут содержать до нескольких килограммов. Специально проводить поиски малахитовых погребов, — заключают авторы прогнозной оценки Гумешевского месторождения, — рискованно, но когда будет открыта вся поверхность мрамора, служащая "плотиком" элювиальных россыпей малахита, поиски коренных месторождений могут оказаться результативными".

Разведки последних лет выявили в районе Гумешевского рудного поля новые залежи окисленных руд. Наиболее интересной среди них названа зона, расположенная северо-восточнее шахты "Георгиевская", где буровые работы показали мощную кору выветривания. Контакт мрамора с диоритом прослежен на север от месторождения. Изучение этой зоны показало, что она может оказаться благоприятной для поисков малахита.

Словом, есть основания верить в будущее этой славнейшей некогда малахитовой кладовой Урала.