Сульфиды меди и железа представлены халькопиритом (CuFeS2) кубанитом (CuFe2S3) изокубанитом, борнитом (CuFeS4) и идаитом (Cu3FeS4). Кроме этих стехиометрических минералов известны нестехиометрические соединения. Последние являются типоморфными минералами экзогенных руд – современных океанических осадков, неметаморфизованных медистых песчаников и сланцев, зон вторичного сульфидного обогащения. Высокомедистые нестехиометрические сульфиды с отношением Cu: S более 1.75 приурочены к первичным рудам, а нестехиометрические с отношением Cu: S менее 1.75 – к гипергенно-измененным рудам континентального и океанического происхождения (Габлина, 2008, Медные руды).
Древнейшие находки медных изделий датируются VIII–IX веками до н. э. Наиболее древние известные центры добычи меди располагались в Малой Азии. Древнейшим источником этого металла, снабжавшим медью Грецию и Рим, были месторождения массивных сульфидных руд острова Кипр.
Само латинское название металла «купрум» прямо происходит от латинского названия острова Кипр. Плиний Старший в 77 году до н. э. писал: «Медь впервые добывали на Кипре» (что не так, но подчёркивает роль месторождений Кипра в поставках меди в древний Рим). В основном, медь выплавлялась на острове и экспортировалась из Кипра в виде слитков, имеющих форму растянутой бычьей шкуры. В страны, находившиеся недалеко от Кипра, например, в Сирию, вывозили также медную руду. Об этом свидетельствуют находки некоторого количества руды в Рас-Шамре. Химический анализ их подтвердил, что это медь с Кипра. Одним из наиболее известных городов того времени был Энкоми близ современной Фамагусты, упоминаемый в клинописных текстах, найденных в Угарите (Сирия) и Эль-Амаре (Египет). О прочных связях с Египтом говорят и изделия, обнаруженные при раскопках в Энкоми, такие как скарабеи Тиу, супруги фараона Аменхотепа III. Мягкие медные орудия были неудобны и во многом даже уступали каменным. В Египте в середине III тысячелетия до н. э. отмечается даже временный спад производства медных орудий и возврат к индустрии камня.
Греческое название металла «халькос» образовано по названию главного города острова Эвбеи. Близ него располагалось другое месторождение того же типа, что и на Кипре, из которого древние греки впервые стали получать медь.
Комплексные месторождения меди, кобальта, никеля и платины (так называемые месторождения типа Седбери) образуются при самых высоких температурах. Ряд исследователей считает их результатом кристаллизации рудной магмы, существовавшей в виде расплава наряду с силикатным расплавом, другие полагают, что они образовались в результате кристаллизации из высокотемпературных водных растворов. Хотя эти месторождения разрабатываются главным образом на никель, кобальт и платину, они дают и сейчас 45 % меди России. Общая характеристика этих месторождений и история их открытия приведена в главе 2.7, в связи с описанием истории открытия месторождений этого типа в районе Норильска и Талнаха.
На контакте интрузий силикатных магм обычно кислого состава (гранитов и близких к ним пород – гранитоидов) с известняками образуются месторождения скарнового типа. Считается, что основную роль в их формировании играют процессы молекулярного (ионного) обмена в условиях высоких температур.
Наиболее распространенный тип месторождений меди образуется в результате кристаллизации из высокотемпературных водных растворов, гидротерм. Это месторождения «кипрского типа», медно-порфировые месторождения, подтипом которых являются колчеданные месторождения Урала.
И, наконец, особую группу составляют месторождения сложного генезиса, на разных этапах образования которых сыграли роль эндогенные процессы, определившие привнос меди на поверхность, осадконакопление в водных бассейнах в условиях земной поверхности и переотложение рудных компонентов горячими водами в ходе процессов метаморфизма.
Медные месторождения ассоциируются с месторождениями других «основных металлов», таких как свинец и цинк, а также с месторождениями молибдена.
Главной рудой на медь служат ее сульфиды, прежде всего халькопирит, дисульфид меди и железа, чисто медный сульфид ковеллин и сульфид железа и меди борнит. В меньшей степени развиты сульфосоли меди (медный сульфарсенид-теннантит). Самородная медь редка, хотя на древнейших этапах истории использовалась и она.
Легкая окисляемость медных минералов приводит к тому, что в условиях земной поверхности образуются водосодержащие медные минералы. В зависимости от химизма поверхностных вод это либо малахит (гидратированный карбонат меди), либо бирюза (гидратированный алюмофосфат меди). Пленки этих минералов образуют прекрасные натечные формы, одинаково высоко ценимые американскими индейцами и ювелирами Европы. Пластинки малахита использовались для отделки стен Зимнего дворца, колонн Исаакиевского собора в Петербурге, дворцов Версаля, огромных каменных ваз и столешниц, составивших лучшие украшения дворцов русских царей (Периодическая система элементов Менделеева. Медь).
Легкоплавкость меди сделала ее первым металлом, выплавляемым человеком. Она стала основой зарождающейся металлургии сплавов, из которых были созданы орудия Бронзового века. Столетия спустя высокая электропроводность меди сделала ее главным материалом для изготовления электрических проводов и генераторов. Она сделала возможной вторую промышленную революцию, заложив основы электротехники. Медные трубы широко используются во внутренних системах водоснабжения, кондиционерах и холодильных агрегатах, в судостроении. Медно-никелевые сплавы применяются в судостроении и для чеканки разменной монеты. Медь использовалась в ювелирном деле в виде сплава с золотом; распространение получил и сплав меди и цинка – латунь. Медная красная посуда всегда была украшением кухни. Как известно, лучший тип самоваров – медные самовары. Во французских Пиренеях есть городок Мирепо, полностью специализирующийся на продаже посуды из красной меди. Аналогичные городки есть и в северо-восточной Франции. Медная посуда везде пользуется большим спросом у туристов (Сферы применения меди).
По объему добычи медь занимает третье место в мире после железа и алюминия. Огромные масштабы добычи и потребность в меди на рынке необходимо иметь в виду, говоря об истории медных месторождений; освоение и разработка их требуют больших капиталовложений и огромных организационных усилий. Неудивительно, что ведущую роль в освоении медных месторождений играют государства или крупные межнациональные медные корпорации.
Месторождения самородной меди
месторождения самородной меди расположены на полуострове Кьюино (Keweenaw), на озере Верхнем (Superior) в штате Мичиган. Руды концентрируются на нескольких разобщенных участках, которые можно считать отдельными месторождениями. Рудовмещающими породами являются переслаивающиеся пласты миндалекаменных базальтов и конгломератов верхнепротерозойского возраста, связанных с авлакогеном, протягивающимся под всей Североамериканской платформой. В настоящее время он преобразован в систему горстов и грабенов, выраженных в поле силы тяжести и магнитном поле системой линейных положительных аномалий (Мид-континент хай). Эта структура аналогична расположенной в северо-восточной части Сибирской платформы Уджинской антиклинали. Минерализованные пласты прослеживаются на 10–12 метров.
Самородная медь и редко самородное серебро сопровождаются цеолитами, хлоритом, пренитом, кальцитом, гематитом, кварцем, путтелитом. На месторождении развиты секущие кальцитовые жилы, в которых встречены крупнейшие самородки меди, в том числе самый большой из доселе найденных в мире: пластина размером 13.7×6.7×2.4 метра, массой около 420 тонн. Но основная масса меди добывается из базальтов, в которых она выполняет пустоты, и из конгломератов. Весь этот парагенезис говорит о небольшой глубине и низкотемпературном вулкано-гидротермальном происхождении всего минерализованного комплекса в условиях резкого дефицита серы (Brandes).
Месторождения издавна были известны местным индейским племенам гуронов и дакота. В 1771 году Александером Хенри здесь был открыт первый современный медный рудник. Как символ богатств района, А. Хенри послал массивную глыбу, сложенную самородной медью и названную Онтонагон Боулдер, в Детройт. Но настоящее использование богатств полуострова началось в середине XIX века, в 1841 году, когда они заново были описаны Дагласом Хотоном (Douglass Houghton). С открытием и началом их эксплуатации связана первая в истории США рудная горячка, на несколько лет опередившая золотую калифорнийскую лихорадку 1849 года. Между 1843 и 1846 сюда прибыли тысячи поисковиков. За 150 лет эксплуатации из месторождения было извлечено 12 миллиардов фунтов (5 миллионов тонн) меди (Michigan’s copper deposits).