Представление о технике и технологии разработки россыпных месторождений в древности можно составить по тому , как добывали золото некоторые известные племена , задержавшиеся в своем развитии на уровне каменного века. Такие племена ко всеобщему удивлению были обнаружены еще совсем недавно. Так, профессор Мюллен дал следующее описание добычи золота из россыпи , производившейся племенем галассов (северо-западная Абиссиния, 1929-1931 годы) : «Добыча золота из аллювиальных и делювиальных отложений речного гравия , лежащего на поверхности , имеет только местное значение. Этот слой гравия не слишком богат золотом , поэтому в большинстве случаев в нем проходятся круглые шахты диаметром от 0,8 до 1,5 м до более богатого золотом слоя. Разрыхление гравия гравия и песка , а также твердых прослойков буро-красного глинистого лесса совершается с помощью очень простых деревянных или железных орудий. Они снабжены широким плоским железным наконечником. Этим орудием пользуются одновременно для подбойки и разрыхления породы. Применяются еще деревянные кайлообразные орудия , имеющие на переднем конце такой же широкий плоский железный наконечник , который не только разрыхляет породу , но одновременно служит и лопатой. Для выдачи золотоносного песка на поверхность используются полукруглые , выдолбленные из дерева сосуды , при помощи которых производится одновременно промывка золота. Стенки шахты крепятся вертикально расположенными бамбуковыми палками , соединенными между собой плетением из веток и сучьев. Если наносы состоят из прочных глинистых пород , то крепление вообще не применяется. Для спуска в шахту по всей длине ее стенки через каждые 70 см ступенеобразно забиваются бамбуковые шесты. Порода либо выносится на поверхность в сосудах , либо , при групповой работе , передается снизу стоящими на шестах рабочими от одного к другому и выгружается на поверхность. Ковшей , канатов и лебедок не существует. От шахты на горизонте золотоносной жилы пройдены горизонтальные штреки от 0,9 до 1,2 метра шириной и высотой от 0,6 до 1 метра. Для поддержания кровли служат бамбуковые шесты. Кровля в большинстве случаев крепится плетением из ветвей и сучьев.»
Как видно из описания , добычу золота из россыпей можно производить с помощью самого простого инструмента.
В некоторых районах бурные реки приносят с собой частицы золота во время паводков , что наиболее удобно для примитивной добычи. Об этом рассказывал римский историк и естествоиспытатель Кай Плиний старший в «Естественной истории». Относительно добычи золота из речного песка кавказских рек писал греческий историк Страбон: «… золото несут бурные горные потоки … варвары собирают его в расставляемые сверху вниз корыта и в шкуры с шерстью , отсюда и называют их золоторунными шкурами.»
Египетский историк 2 века н.э. Аппиан пишет о том , что «… золото незаметными песчинками несет множество речек с Кавказа , и окрестные жители , расстилая бараньи шкуры глубоко по дну реки , собирают в них задержавшийся песок.»
Отсюда , очевидно , произошли рассказы о «золотом руне» , которые заставили когда-то пуститься в путешествие греческих аргонавтов.
Арабский историк Абдул-Касим Убайжеллах ибн Хордобек (885 год) писал , что таким же способом добывали золото люди , жившие в окрестностях реки Джейхун (Пяндж). Они прибивали к берегу козьи шкуры и лили на них воду с песком из реки. Затем шкуры сушили и вытряхивали из них золото.
В некоторых местах (очевидно , там , где была ртуть) использовали амальгамационную способность золота. Эта способность была известна человеку за две тысячи лет до нашей эры. Описание добычи золота с помощью его амальгамировании в долине реки Синд (Инд) составил историк Бируни в 11 веке : «Река Синд ... известна у жителей Индии , как река золота , и некоторые даже не хвалят ее воду по этой причине ... У ее истоков имеются места , где выкапывают на дне реки ямы , над которыми река проходит , и эти ямы заполняют ртутью. По прошествии года туда приходят , и ртуть оказывается пропитанной золотом , и это потому , что вода в верховьях имеет быстрое течение и несет особый песок вместе с золотом в виде мелких чешуек , подобных крылышкам комаров , и проносит их поверхностью ртути , которая задерживает золото , а песку позволяет уходить дальше.»
Интересно , что так же добывали золото и в 16 веке . Описывая свое путешествие , митрополит Хрисанф (1790 год ) упоминает о добыче золота на Амударье. Здесь золотоносный песок насыпали в сосуд , в котором были налиты вода и в небольшом количестве ртуть. Все вместе перемешивали , а затем воду с песком сливали. После неоднократного повторения этой операции ртуть выпаривали и получали золото.
Греческий историк Геродот (5 век до н.э.) упоминает о том , что греки и финикияне для извлечения золота из песков применяли гусиные перья , смазанные жиром.
Приведенные примеры относятся к добыче золота в небольших масштабах , как сказали бы сейчас – к старательской добыче. При крупных разработках сооружались специальные желоба , которые застилались хворостом , а иногда шкурами животных. В эти желоба направляли воду , в них же загружали золотоносные пески. Такая технология применялась , например , в древнем Египте при разработке россыпей.
Золотые россыпи и в древности истощались довольно быстро , поэтому человек оказывался вынужденным переходить к разработке коренных месторождений , которые во многих случаях находились в непосредственной близости от россыпных.
Верхняя часть коренного месторождения , выходящая на поверхность , всегда бывает сильно разрушенной. Кварц в таких «выходах» крошится в руках , и золото из него можно выбирать без особого труда. Но с глубиной кварц становится более крепким. Чтобы взять из него золото , нужны специальные способы , дающие возможность его измельчать. Такие способы были найдены еще в древности , вероятнее всего , египтянам , поскольку одиночным золотоискателям заниматься разработкой коренных месторождений было не под силу.
Древнейшие рудники представляли собой ряд беспорядочных узких выработок. Отбойка руды производилась сперва каменными молотами и ударниками. Затем стали применять медные и бронзовые зубила и клинья.
Важным шагом в горном деле явились огневые работы , которые , как предполагают , впервые были применены в 2150 году до н.э. на медных рудниках Пиренейского полуострова.
Сущность этих работ заключается в том , что перед забоем раскладывают костры , которые накаляют породу в забое. Раскаленный забой обливают водой. Породы забоя растрескиваются и в дальнейшем легко поддаются разработке. Огневой способ оказался очень удобным для разработки золотоносных кварцевых жил , которые иногда даже не требовали охлаждения водой и становились доступными для ручной разработки после естественного остывания забоя.
Историк Зворыкин А.А. , у которого мы заимствовали нижеприведенное описание , считает , что наиболее достоверные сведения о технологии разработки кварцевых золотых жил с применением огневого метода дает греческий писатель Агатархид (описание относится ко 2 веку до н.э.) : «В конце Египта , на границе Аравии и Эфиопии , находится страна , изобилующая золотыми рудниками , откуда с большими издержками и тяжелым трудом добывают этот металл. Земля черного цвета наполнена прожилками мрамора поразительной белизны (речь идет о кварце) , осколки которого превосходят своим блеском естественные продукты. В этой земле надсмотрщики над рудничными работами с помощью большого количества рабочих добывают золото. Этими рабочими по преимуществу являются осужденные преступники , военнопленные и люди , которые , часто ошибочно преследуемые , в припадке гнева были брошены в темницу ; различные группы несчастных , которых цари Египта по обыкновению посылали в золотые рудники , иногда одних , иногда со всем их семейством , как для того , чтобы отомстить за преступления , совершенные осужденными , так и для того , чтобы извлечь большие доходы из плодов их пота. Несчастные , которые таким образом были доставлены к рудничным работам и число которых весьма значительно , принуждаются к работам день и ночь , без отдыха и охраняются с такой тщательностью , что у них отнята надежда на побег. Так как их стражей являются иноземные солдаты и так как они говорят на ином языке , чем в этой стране , рабочие не могут ни путем беседы , ни каким – либо другим способом возбудить жалость или подкупить тех , кто их окружает.
Вот каковы были способы , употреблявшиеся , чтобы использовать рудники. Подвергали сильному огню наиболее твердую часть земли , содержащую золото , ее при этом растрескивало и ее затем обрабатывали руками. Скала размягчалась таким же способом , и , когда она была приведена в состояние , уступавшее умеренному усилию , тысячи тех несчастных , о которых мы говорили , ломали ее с помощью тех же железных инструментов , которые обычно употреблялись при резке камня.
... Среди несчастных , осужденных на эту печальную жизнь , наиболее сильные заняты дроблением железными кирками твердой , как мрамор , скалы и употребляют для работы только силу тела , без всякого искусства. Галереи , которые они проделывают , идут не по прямой линии , а потому же направлению , по которому идут жилы этого сверкающего камня ; так как рабочие посреди извилин , которые образовали эти галереи , находятся в темноте , они носили привязанными спереди зажженные светильники. Сверх того , в зависимости от свойств скалы , которая им встречается , они вынуждены для того , чтобы сбросить на пол галереи отбитые ими осколки , часто менять положение тела. Таков этот тягчайший труд , который они выполняют беспрерывно , понуждаемые надсмотрщиками , осыпающими их ударами. Дети , которые еще не достигли зрелости , проникали через галереи и выемки на скале , собирали отбитые с трудом осколки камня и выносили их из галереи. Другие (рабочие) , возрастом еще старше 30 лет , брали известное количество этих осколков и дробили их в каменных ступах железными пестами до тех пор , пока они не достигали размеров горошины. Около них (дробильщиков) находятся дети и старики , которые , получая эти маленькие камни , бросают их под жернова , последовательно расположенные , и трое или двое из них , помещаясь у рукоятки каждого жернова , поворачивают его до тех пор , пока они таким помолом не превратят количество камней , которое им было дано , в пыль , тонкую наподобие пшеничной муки. Так как все они не могут вовсе следить за своим телом , а также не имеют одежды , чтобы спрятать свои естественные части , нет никого , кто бы , видя этих несчастных , не был тронут обилием несчастья , которое они испытывают. ибо им не дают пощады и не делают снисхождения ни дряхлым , ни калекам , ни женщинам по причине слабости их пола. Все безразлично принуждаются ударами кнута работать до тех пор , пока , полностью истощенные усталостью , они не умирают от нужды. Несчастные уже в данный момент видят будущее еще более ужасным , чем настоящее , и с нетерпением ожидают смерти , которая кажется предпочтительнее , чем жизнь , - столь ужасна участь , на которую они обречены.
Наконец , люди , искушенные в добывании металла , брали истолченный камень и заканчивали работу : сперва на широкой и слегка наклонной доске они раскладывали этот растертый в порошок камень , а затем размешивали , поливая водой. Затем его часть , содержащая землю , размытая посредством влаги , течет по наклонной доске , а золото вследствие тяжести остается на доске. Они повторяли эту операцию несколько раз , причем слегка растирали вещество руками , слегка выжимая пористыми губками , они сносили понемногу часть , содержащую разрыхленную землю , до тех пор , пока на доске не оставались только крупинки золота. Другие получали известное количество этих крупинок , которые им выдавались по весу , бросали их в сосуды пористой глины и смешивали их с кусками свинца , весом пропорциональным количеству крупинок золота , добавляли еще крупицу соли , еще немного олова и ячменных отрубей. После этого они (сосуды) закрываются глиной и становятся в печь на пять дней и пять ночей без перерыва. Затем сосуды вытаскивают из огня , оставляют охладиться , и после того , как их открывают , в них находят совершенно чистое золото , которое очень мало потеряло в весе , все остальные вещества исчезли.»
Описание , сделанное Агатархидом , уже в дальнейшем , в конце 1 века н.э. , дословно переписал греческий историк Диодор Сицилийский. Оно ярко характеризует труд рабов.
Преемниками египтян в организации крупной золотопромышленности были римляне. Они , как и египтяне , мало заботились о рабах , но в области технологии ввели кое – что новое. Римляне , в частности , впервые применили в горных работах способ , который нельзя назвать иначе как массовое обрушение горных пород и который широко практикуется и в наше время. Римский историк Кай Плиний старший , на которого мы уже ссылались , оставил в одной из своих многочисленных книг описание горных работ в римских арругиях на Пиренейском полуострове. Поскольку сам Плиний одно время был наместником римского императора в этих местах , в достоверности его описания можно не сомневаться.
Суть римского способа добывания золота заключалась в том , что системой подземных выработок (галереи , как их называет историк) подрывали (подкапывали) массив золотосодержащих пород. Сами выработки проводили теми же средствами , что и древние египтяне , - при помощи огня и воды с уксусом. Породу от проходки выработок выносили на поверхность на собственных плечах. Чтобы избежать преждевременного обрушения , а такая опасность была , поскольку разрабатывались аллювиальные отложения , кое – где в выработках оставляли целики.
Судя по всему , руководили работами опытные горняки , которые могли правильно решить , где и какие нужны целики , а также установить , когда должно начаться обрушение.
Плиний упоминает также о машинах , которые применялись в том случае , когда породы были слишком крепкими и плохо поддавались действию огня. Об устройстве машин по описанию судить трудно , но можно предположить , что это установки , подобные тем , которые применяют и сейчас для разрушения кирпичных стен (нечто вроде тяжелой «бабы»). К тому времени , когда можно было ожидать начала обрушения , на поверхности выставлялись специальные наблюдатели , в задачу которых входило предупреждать работающих под землей о возникшей угрозе.
При первых признаках наступающего обрушения наблюдатель «голосом и жестами» извещал об этом всех. Предупрежденные рабочие покидали подземные выработки. Однако , как пишет историк , некоторые сделать это не успевали и погибали.
«Нет ничего тверже кремневой скалы , - пишет Плиний , - но жажда золота еще тверже и заставляет справляться со всеми трудностями».
Надо отдать должное римским инженерам – они придумали для своего времени весьма оригинальную и высокопроизводительную систему разработки , которую можно классифицировать с точки зрения современных представлений как систему с обрушением.
Однако вызвать обрушение – это еще не все. Обрушенную породу нужно было как-то переработать. И эта проблема римлянам была решена весьма остроумно , хотя ее решение было не менее трудоемким и опасным. Оно заключалось в том , что к месту горных работ подводили воду. Эта вода направлялась на обрушенные породы и размывала их , вынося вместе с золотом в прорытые для этой цели каналы. Вода должна была иметь достаточный напор , следовательно , ее приходилось заводить на значительную высоту. Расстояние , на которые подводили воду , иногда составляли 100 миль и больше. Для этого приходилось прокладывать специальные водопроводы , а в горах пробивать туннели. Над местом горных работ , на достаточной высоте , сооружали водосборники площадью до 4000 квадратных футов (1 фут = 0,304 80 м) и глубиной до 10 футов. Через специальные люки (шлюзы) из водоема направляли поток воды , который размывал обрушенную породу. Ниже обрушения выкапывали специальные канавы , которые обшивали досками , а дно устилали ветками кустарника «улекс» , похожего на терновник. Эти ветви задерживали золото , а пустая порода выносилась потоком воды по канаве в море.
Кустарник затем высушивали и сжигали , пепел промывали и таким образом извлекали золото. Сейчас трудно дать оценку тому , какова была степень извлечения золота , скорее всего она была не очень высокой , тем более , что это обстоятельство в то время мало кого смущало.
О масштабах работ можно судить по количеству сброшенной в море пустой породы. За счет этой породы , как пишет Плиний , Испания «далеко расширяла свои берега». Потоки воды выносили в море не только породу , но и тела погибших рабов , которым поручалось открывать шлюзы. На эту работу посылали тех , кто был осужден на смерть.
Плиний возмущался жестокостью надсмотрщиков , но в целом увиденная им картина добычи поразила его своей грандиозностью. И здесь его можно понять – в истории не только золота , но и горного дела вообще нельзя найти ничего подобного ни до , ни после господства римлян.
«По мнению некоторых , - пишет Плиний , - в Астурии , Галисии и Лузитании добывается до 20 000 фунтов золота в год. В этой продукции первое место принадлежит Астурии. Нигде нет такого примера золотоносности , сохраняющейся в течение веков».
Надо сказать , что в прошлом веке , когда были найдены записи Плиния , когда обнаружили остатки римских арругий и многие слова историка получили фактическое подтверждение , сомнения в достоверности описания исчезли.
После крушения Римской империи начался застой не только в добыче золота , но и во всех областях горного дела , который продолжался в течение 500 лет – с 5 по 9 век. О каком- либо прогрессе в области техники и технологии не могло быть и речи.
В процессе образования феодальных государств , развития ремесел , торговли и денежного обращения необходимость в золоте стала ощущаться сильнее , чем в древности. Выросло число государств и людей , нуждающихся в драгоценном металле , а возможностей для организации его добычи в значительных масштабах не было. Поэтому пришлось самое серьезное внимание обратить на совершенствование горного дела , и начиная с 9 века оно стало развиваться более высокими темпами , чем в древности. Это объясняется и тем , что в корне изменилось отношение к работе самих людей. Средневековые рабочие хотя и находились чаще всего в феодальной зависимости , тем не менее по сравнению с рабами были более свободными людьми , более заинтересованными в результатах своего труда и в улучшении условий горных работ. А результатом совершенствования горного производства могло быть повышение заработка рабочих.
В первую очередь пришлось отказаться от вредных для здоровья огневых работ , совершенно непригодными из – за своей опасности оказались способы массового обрушения , применявшиеся в римских арругиях , потребовались новые технические средства и новая технология.
Наиболее полное описание средневековых горно – обогатительных работ дал немецкий ученный 16 века Агрикола (Георг Бауер). Вначале он был языковедом , потом врачом , а затем посвятил себя целиком горному делу. В 1556 году Агрикола написал первый труд , в котором обобщил опыт горных работ , передававшийся устно от одного поколения горняков к другому. Этот труд многократно переиздавался , что свидетельствует об огромном интересе людей к горному делу. Труд состоял из двенадцати разделов (книг) и по существу являлся горной энциклопедией своего времени. В нем сосредоточены сведения , начиная от поиска месторождений и способов их разведки и кончая металлургической обработкой руд и концентраторов Некоторые разделы целиком посвящены золоту : пятый раздел (книги) – промывке , седьмой – опробованию золотых месторождений , десятый – способам очистки золота. Но , кроме того , о золоте говорится и в других разделах. Агрикола рассказывает о том , как на смену малопроизводительным способам производства приходят более производительные : совершенствуется подъем , который теперь чаще всего производится с помощью ручного или конного ворота ; для выдачи руды вместо кожаных мешков применяются бадьи ; откатка по штрекам производится в тачках ; закладываются основы водоотлива и вентиляции подземных выработок – совершенно новых работ в горном деле. Из книги видно , что к этому времени уже начинают складываться уже первые научные основы ведения горных работ. Способ вскрытия , место заложения вскрывающей выработки , организации подъема получают у Агриколы если не совсем научные , то во всяком случае технико – экономические обоснования.
14 – 16 века (позднее средневековье) становятся переходными во многих областях техники работ : от ручного и конного ворота - к гидравлическому колесу , от тачек – к вагонеткам. Наиболее сильным толчком в развитии горных работ явилось применение черного пороха для взрыхления пород. Это произошло в 1613 году в Саксонии. В широких масштабах рыхление и отбойку горных пород взрывным способом стали применять после того , как человек научился бурить шпуры и скважины для размещения пороховых зарядов (1687 год). Шире стали использовать ртуть для извлечения золота , дробильные и измельчительные установки стали приводиться в действие гидравлическим колесом , а затем и паровой машиной.