Как добывают алмазы: кимберлитовые трубки в Якутии

Время на прочтение статьи = 15 минут

Российская Федерация богата на всевозможные природные богатства, в том числе и на алмазы. Якутия – один из районов, где ведется добыча столь ценных пород. Для того, чтобы получить эту породу, проводится огромная работа, которая требует огромных человеческих усилий, современной техники и денег. Кимберлитовая трубка – карьер, из которого проводится добыча алмазов. Она представляет собой огромную воронку из уникальных веществ, являющуюся, по сути, древним вулканом. О том, что такое кимберлитовые трубки, и как добывают алмазы в России, вы узнаете из следующей статьи.

Что такое кимберлитовые трубки и откуда получили название

Давайте сначала вспомним, что же такое кимберлитовая трубка ? Кимберлитовая трубка — вертикальное или близкое к вертикальному геологическое тело, образовавшееся при прорыве газов сквозь земную кору.

Это гигантских размеров столб, оканчивающийся в верхней части раздувом конической формы. С глубиной коническое тело сужается, напоминая по форме гигантскую морковь, и в окончании переходит в жилу. Кимберлитовые трубки — своеобразные древние вулканы, наземная часть которых в большой степени разрушена в результате эрозионных процессов.

кимберлитовые трубки
Кимберлитовая трубка — вертикальное или близкое к вертикальному геологическое тело, образовавшееся при прорыве газов сквозь земную кору

Кимберлит представляет собой ультраосновную горную породу, которая состоит из оливина, флогопита, пиропа и других минералов. Имеет черный цвет с синеватым и зеленоватым оттенком. В настоящее время известно свыше 1500 тел кимберлита, из которых 8-10% — алмазоносные породы. По оценкам специалистов, около 90% запасов алмазов коренных источников сосредоточены в кимберлитовых трубках, а около 10% — в лампроитовых трубках.

Загадки происхождения алмазов порождали большое количество легенд о том, как рождаются эти удивительные камни.

Несмотря на многолетние исследования коренных месторождений алмазов до сих пор существуют загадки, связанные с особенностями их происхождения и существования. Вот главные из них: почему кимберлитовые трубки расположены только на древних щитах и платформах — самых устойчивых и стабильных блоках земной коры? Какие чудовищные силы могли заставить тяжелые породы мантии Земли, казалось бы, вопреки закону Архимеда, рвануться вверх и пробить слой толщиной в десятки километров более легких пород — базальтов, гранитов, осадочных? И почему кимберлитовые трубки «прокалывают» именно мощную 40-километровую земную кору платформ, а не гораздо более тонкую 10-километровую кору океанического дна или переходной зоны — на границе континентов с океанами — где на глубинных разломах расположились сотни дымящихся вулканов и лава свободно изливается на поверхность? Ответа на эти вопросы у геологов нет.

Кристаллы алмаза, пройдя длинный и тернистый путь вместе с расплавленной магмой, выглядят так, будто только что сошли с заводского конвейера. А кристаллы циркона, апатита и других минералов (считается, что они выделились из расплава непосредственно в трубке) лишились своих граней. В чем разгадка такого парадокса?

История

Добыча алмазов в мире имеет многовековую историю. И по мере истощения разведанных запасов и открытия новых лидерство переходило от Индии к Бразилии, затем к Южной Африке, которая и по сей день остается первостепенным алмазодобывающим континентом. Лидирующее положение на начало 2006 года по добыче алмазов (по стоимости) занимает Ботсвана, второе – Россия.

Первый алмаз в России был найден на Урале в 1829 году 14-летним промывальщиком Крестовоздвиженского золотого прииска Павлом Поповым. А вот бурное развитие добычи алмазов в России связано с открытием крупных коренных месторождений в Якутии в середине прошлого века.

Там первый алмаз был найден в 1949 года в бассейне р. Вилюй, а в августе 1954 года ленинградский геолог Лариса Попугаева открыла первое месторождение коренных алмазов в СССР – трубку «Зарница», размер которой составил 32 га. Через год отряд Амакинской экспедиции Ю.И. Хабардина обнаружил кимберлитовую трубку “Мир”, а группа геологов под руководством В.Н. Щукина – трубку “Удачная”. В этих совершенно диких и необжитых краях, в зоне вечной мерзлоты выросли современные города Мирный и Удачный.

Начало отработки трубки «Удачной» ведет отсчет от 1982 года. Это открытый карьер (один из крупнейших в мире), который уже достиг отметки 530 м. Но такая глубина близка к критической для открытых разработок, и дальнейшая добыча руды возможна преимущественно подземными горными выработками.

Не менее впечатляюще выглядит кимберлитовая трубка алмазного карьера «Мир», рядом с которым вырос город Мирный: глубина — 525 м, верхний диаметр 1200 — 1100 м, нижний 50 — 210 м. На глубину залегания алмазной руды в 1, 2 км ведет спиральный съезд длиной в 7,5 км. После закрытия карьера 1 мая 2001 года добыча продолжается шахтным методом.

Три загадки кимберлитов

Алмазам и алмазоносным породам мантии — кимберлитам — посвящены тысячи научных статей. Но они не дают ответа на три главные загадки коренных алмазных месторождений. Первая: почему кимберлитовые трубки расположены только на древних щитах и платформах — самых устойчивых и стабильных блоках земной коры? Какие чудовищные силы могли заставить тяжелые породы мантии Земли, казалось бы, вопреки закону Архимеда, рвануться вверх и пробить слой толщиной в десятки километров более легких пород — базальтов, гранитов, осадочных?

И почему кимберлитовые трубки «прокалывают» именно мощную 40-километровую земную кору платформ, а не гораздо более тонкую 10-километровую кору океанического дна или переходной зоны — на границе континентов с океанами, там, где на глубинных разломах расположились сотни дымящихся вулканов и лава свободно изливается на поверхность? Ответа на этот вопрос у геологов нет.

Следующая загадка — удивительная форма кимберлитовых трубок. Ведь на самом-то деле они похожи не на «трубки», а, скорее, на бокалы для шампанского: конус на тонкой ножке, уходящей на огромную глубину. Геологи вот уже сто лет привычно называют их «трубками взрыва», не задумываясь над тем, как нелепо это словосочетание.

Ведь взрывы в однородной среде формируют вовсе не трубки, а сферы. Сейчас разбурены многочисленные так называемые «камуфлетные камеры» — пустоты, остающиеся после мощных подземных ядерных взрывов. Все эти камеры имеют сферическую форму. Но кимберлитовые трубки-конусы тоже существуют! И, по всей видимости, с их образованием связана тайна рождения алмазов. Как они возникли? Ответа на этот вопрос пока нет.

минералов в кимберлитовых породах
Третья загадка касается необычной формы зерен минералов в кимберлитовых породах

Третья загадка касается необычной формы зерен минералов в кимберлитовых породах. Известно, что минералы, которые первыми кристаллизуются из расплавленной магмы, всегда образуют хорошо ограненные кристаллы. Это апатит, гранат, циркон, оливин, ильменит. Они широко распространены и в кимберлитах, но тут у них почему-то нет кристаллических граней, зерна округлены и по форме напоминают окатанную речную гальку.

Геологи пытаются объяснить эту загадочную особенность тем, что минералы были оплавлены раскаленной магмой. Но плавление, как известно, ведет к превращению кристаллических минералов в аморфное стекло, лишенное кристаллической структуры. Однако никаких следов «остеклования» и потери кристаллической структуры в этих округлых зернах никому обнаружить не удалось.

Вместе с тем кристаллы алмаза, которые, по существующим ныне понятиям, возникли в мантии и были вынесены уже в готовом виде вместе с кимберлитовой магмой с глубины от 150 до 600 километров, представлены на обогатительных фабриках целыми горами сверкающих, идеальной формы октаэдров с острыми ребрами, которыми так удобно резать стекло!

Эти острые ребра сохранились, несмотря на хрупкость алмазных кристаллов и их способность легко раскалываться по определенным плоскостям. Выходит, что кристаллы алмаза, пройдя длинный и тернистый путь вместе с расплавленной магмой, выглядят так, будто только что сошли с заводского конвейера. А кристаллы циркона, апатита и других минералов (считается, что они выделились из расплава непосредственно в трубке) лишились своих граней. Как объяснить такой парадокс?

Кимберлитовые трубки — «дымоходы» мантии

Обширный аналитический и экспериментальный материал позволил автору построить новую модель образования кимберлитовых трубок и алмазов. Она объясняет многие геологические загадки, связанные с этими сверхглубинными образованиями. В основе модели — обширная информация о газовом, преимущественно водородно-метановом «выдохе» мантии, а возможно, и ядра Земли.

По моему мнению, кимберлитовые трубки — это следы «прокола» литосферы огромными газовыми пузырями, поднимающимися из мантии. Такой пузырь, стремящийся вырваться на поверхность Земли, пробивает себе тонкий, «игольный» выход сквозь твердые кристаллические породы фундамента платформы, а уже затем в мягких осадочных породах формируется расширение — «бокал».

Глубинный газ раздвигает их страшным давлением в десятки тысяч атмосфер, передающимся из мантии в верхнюю часть земной коры. Газ, идущий по «игольному» проколу, срабатывает примерно так, как давление, передаваемое по трубкам масляных гидравлических приводов автомобиля.

Приуроченность кимберлитов именно к платформам объясняется тем, что они почти газонепроницаемы. Поэтому под ними скапливаются рассеянные в породах мельчайшие пузырьки газа, которые соединяются в крупные пузыри водородно-метанового состава. При определенном критическом объеме такой пузырь начинает постепенно «всплывать», то есть внедряться в структуру платформы и подниматься к поверхности планеты.

кимберлитовая трубка
Приуроченность кимберлитов именно к платформам объясняется тем, что они почти газонепроницаемы. Поэтому под ними скапливаются рассеянные в породах мельчайшие пузырьки газа, которые соединяются в крупные пузыри водородно-метанового состава

Платформы похожи на блюдца, плавающие в аквариуме, со дна которого поднимаются пузырьки воздуха. Пузырьки обтекают «блюдце», но часть газа скапливается под его дном. Газ поднимается из мантии, об этом свидетельствует тот факт, что гелий здесь резко обогащен легким глубинным изотопом гелия. Но в подземных газах платформ такого гелия в тысячу раз меньше, чем в газах вулканов. Следовательно, платформы — плотная «заглушка» для газов мантии.

В большие пузыри рассеянный мантийный газ собирается из-за мощного воздействия так называемых горячих точек (об их существовании геологи узнали сравнительно недавно) — глубинных «форсунок», прожигающих изнутри литосферу. Например, одна из таких современных горячих точек прожгла насквозь тонкую земную кору в Тихом океане, и тогда возникли вулканы Гавайских островов. Эта же «форсунка» работала на том же самом месте еще 70 миллионов лет назад и тоже оставила свой след на дне океана — «шов» из застывшей базальтовой лавы, гигантский подводный Императорский хребет, тянущийся от Алеутских островов к Гавайским.

Вулканы — это как бы действующие «дымоходы» Земли. Они работают исправно, если на пути газов, выбрасываемых ими, не встают «заслонки». Чаще всего такими преградами становятся движущиеся платформы. Они обычно настолько мощны, что у горячей точки не хватает энергии ее прожечь. Но достаточно, чтобы расплавить породы на глубине и собрать рассеянные в них газы в огромные пузыри.

Как известно, крохотные капельки жира в молоке не всплывают до тех пор, пока энергия маслобойки не слепит достаточно большой комок масла. Так и здесь. Когда под платформами сформируются крупные газовые пузыри, в силу вступает закон Архимеда. Плотность газовой смеси (водород-метан) даже при давлении мантии будет меньше плотности воды. А вот плотность самой мантии превышает плотность воды более чем в три раза. Значит, подъемная сила пузыря объемом в 1 кубический километр составит 2,5 миллиарда тонн! И к тому же этот газ раскален до 600-800оС.

Тот факт, что кимберлитовые трубки на глубине сужены в тонкую ножку, говорит о том, что вся огромная подъемная сила газа была приложена к очень малой площади. При этом десятки километров горных пород были словно проколоты гигантской иглой. Так образовался тонкий канал длиной 100-150 километров.

Газовый пузырь выжимался по нему вверх, пока не внедрился в мягкие породы осадочного чехла платформы. Можно сказать, что мантия как бы «вставляет клизму» мощной земной коре: мягкие осадочные породы раздвигаются, образуя конус кимберлитовой трубки.

Всплывая вверх, газовый пузырь создает в своей хвостовой части зону низкого давления. Перекристаллизованные под действием газа мантийные породы дробятся и устремляются в эту зону, в тонкий пробой. Газ тащит за собой породы мантии. Словно в гигантской пескоструйной машине, зерна минералов мчатся в адских конвекционных потоках газовой смеси, которую геологи называют флюидом. При этом кристаллы обдираются, теряют кристаллические грани и превращаются в глубинную гальку газового потока, почти не отличимую от обычной речной гальки.

Но отличия все же есть — они хорошо видны под микроскопом. Под воздействием раскаленных газовых струй создается особая поверхность минералов кимберлитов. Специалисты называют ее «шагрень». При увеличении в тысячи раз видно, что она похожа на микропористую коррозионную структуру. Примерно такой же бывает поверхность метеоритов или лопаток газовых турбин.

Удачная кимберлитовая трубка, Мирнинский район, Западная Якутия, Якутия, Россия

Кимберлитовая трубка Удачная расположена в Далдыно-Алакитском алмазоносном районе (Далдынское поле) в бассейне р. Далдын. Она прорывает нижнепалеозойские осадочные толщи. Непосредственно на дневной поверхности в районе трубки обнажаются отложения верхнего кембрия. На поверхности трубка представляется в форме изогнутой восьмерки, а на глубине 250-270 м она разобщается на два самостоятельных тела – Западное и Восточное. На глубине 280 м оба тела приобретают изометричную форму. Трубка прослежена скважинами до глубины 1500 м.

Для трубки Удачной характерно наличие большого количества очень крупных ксенолитов осадочных пород и кристаллических гранатовых пород, отторгнутых от кристаллического основания.

Отдельные «плавающие рифы» достигают здесь 100 м в поперечнике. Установлено, что Западное тело сформировалось раньше Восточного. Западное тело. Сильно серпентинизировано. Здесь повышено количество ксенолитов глубинных пород (лерцолитов, дунит-гарцбургитов). Алмазоносность тела неравномерная: в западной части наблюдаются повышенные содержания алмазов. Точно такая же неравномерность выявлена и на глубине – в порфировых разновидностях содержания алмазов понижены.

карьер трубки Удачной
В течение длительного времени карьер трубки Удачной обеспечивал половину добычи алмазов России

Еще больше они снижаются в брекчиях, обогащенных ксенолитами осадочных пород. Восточное тело. Имеет более сложное внутреннее строение. Здесь выделяют до пяти фаз внедрения. В целом же кимберлиты восточного тела менее карбонатизированы. Характер распределения алмазов здесь также неравномерный как по латерали, так и на глубину. Трубка открыта в июне 1955 г., начала эксплуатироваться в августе 1967 года. Вначале отрабатывались элювиальные и делювиальные россыпи, а с мая 1974 года на фабрику стал поступать кимберлит.

В 1976 году введена в эксплуатацию самая мощная в алмазодобывающей промышленности мира фабрика № 12. В течение длительного времени карьер трубки Удачной обеспечивал половину добычи алмазов России. В настоящее время разработка трубки карьером завершается. Его глубина превышает 600 м, размеры 2,1х1,7 км.

В июне 2014 г. вступил в строй подземный рудник. Начальные запасы алмазов трубки составляли около 960 млн. карат (крупнейшее, наряду с лампроитовой трубкой Аргайл в Австралии, месторождение мира). Кроме того, на нижних горизонтах (ниже 1400 м) учитываются ресурсы алмазов категории Р1 в количестве 130 млн. карат. Балансовые запасы на 01.01.2014 г составляли: разведанные (категории С1) – 146,5 млн. карат, предварительно оценённые (С2) – 69 млн. карат. Среднее содержание алмазов в руде (в оставшихся разведанных запасах) – 1,48 карт/т.

Наиболее крупные алмазы добытые на трубке Удачная до 1994 года: «Александр Пушкин» (обломок двойника с лимонным нацветом, 320,6 кар, размеры 4,5х3,3х3 см, добыт в 1989 г.), «Власть Советов» (196,6 кар, 1984 г.), «60 лет ЯАССР» (173,7 кар, 1982 г.), «Академик Сахаров» (172,5 кар, 1991 г.)

Самый крупнейший по объему добычи алмазов карьер

Адрес: Россия, Якутия, г. Мирный
Открыто: 1955 год
Начало добычи: 1957 год
Окончание добычи открытым способом: 2001 год
Глубина: 525 м
Диаметр: 1,2 км
Владелец: ЗАО АК АЛРОСА (Алмазы Россия-Саха).

Как и подобает всякому чуду, об алмазном карьере «Мир» сложены легенды. Говорят, что находясь внизу, человек ощущает головокружение, но когда поднимается наверх, то испытывает эйфорию. Похожий на бездонную пропасть, рудник манит к себе, гипнотизирует. Некоторые люди мечтают спрыгнуть на дно карьера с парашютом.+

Можно только изумиться, сколько усилий вложено в разработку карьера. Взять хотя бы проблему агрессивных вод, насыщенных метаном, сероводородом и нефтью, которые прибывают со скоростью 3500 кубометров в сутки. Так ведь если бы не была создана уникальная тампонажная завеса, то карьер неминуемо затопило бы.

В период с 1957 по 2001 годы в карьере «Мир» было добыто алмазов на 17 миллиардов долларов. За эти годы карьер так расширился, что грузовикам приходилось проезжать по спиралевидной дороге 8 километров от дна до поверхности.+

Владеющая карьером «Мир» российская компания АЛРОСА в 2001 году прекратила добычу руды открытым способом, так как этот способ стал опасным и неэффективным.+

Учёные выяснили, что алмазы залегают на глубине более 1 километра, а на такой глубине для добычи подходит не карьер, а подземный рудник, который выдал на проектную мощность один миллион тонн руды в год уже в 2012 году. Всего разработка месторождения планируется еще в течение 34 лет.

Источники:

  • https://www.nkj.ru/archive/articles/9870/
  • https://www.tripadvisor.ru/Attraction_Review-g2619237-d5504556-Reviews-Mir_Kimberlite_Pipe-Mirny_Arkhangelsk_Oblast_Northwestern_District.html
  • http://webmineral.ru/deposits/item.php?id=1871
  • https://ardexpert.ru/article/8529

Добавить в закладки
Голосовать ПРОТИВГолосовать ЗА 0
Загрузка...
Добавить комментарий