Алмазная или, как её ещё называют, кимберлитовая трубка представляет собой геологическое тело вертикальной формы, образовавшееся в результате прорыва газов сквозь толщу земной коры. Кимберлитовыми эти горные породы именуются по имени города Кимберли в Южной Африке, где в 1871 году был найден алмаз весом 85 карат.
Несколько миллиардов лет назад в недрах земли произошёл прорыв магматических растворов и газов, в результате чего образовался уходящий вглубь колодец, верхняя часть которого напоминает расширяющийся раструб, а нижняя — узкую трубу. Внешне это чудо природы напоминает бокал или гигантскую воронку.
После извержения в жерле этой воронки застыл туф серо-зеленого цвета, который и назвали кимберлитом — породой, состоящей из обломков залегающих в округе минералов. В состав кимберлита обычно входит оливин, огненно-красные гранаты и слоистые флогопиты – все эти минералы обязательно присутствуют в кимберлитовых массивах. Сам по себе кимберлит темного цвета, отливает синевой или зеленью.
Это факт. Кимберлитовые алмазоносные трубки
Для того, чтобы добраться до кимберлитовых залежей, которые и являются носителями алмазоносных запасов, человечество изобрело два способа.
Первый заключается в раскапывании карьера на месте нахождения кимберлитовой трубки. Этот способ называют открытым. Для этого по территории карьера ведутся взрывные работы. После взрыва алмазоносную руду вывозят на переработку в обогатительные фабрики. Там руда проходит процедуры дробления и многоуровневого процесса отделения алмазов от руды.
Второй способ (закрытый) подразумевает выкапывание шахт, которые уходят вглубь трубки. Несмотря на большие затраты, такой способ добычи является единственным, который позволяет добраться до запасов, находящихся на большой глубине и в стороне от центра кимберлитовой трубки.
Самой большой и знаменитой алмазной трубкой на сегодняшний день является трубка «Мир» — коренное месторождение алмазов, открытое в Советском Союзе в 1955 году.
Оно стало вторым после открытия в 1954 году кимберлитовой трубки «Зарница». Карьер имеет глубину 525 м и диаметр 1,2 км. Добыча алмазоносного кимберлита прекращена в июне 2001 года.
Трубка «Удачная» (Россия, Якутия) также была открыта в 1955 году. Это крупнейшее по объёмам сырья и размерам месторождение алмазов в России. В ней было добыто множество крупных камней, в том числе и кристаллы, ныне находящиеся в Алмазном Фонде. Трубка отрабатывается открытым способом с 1982 года, в июне 2014 года на месторождении заработал подземный рудник.
Также к крупнейшим мировым рудникам относится трубка «Мвадуи» (Африка, Танзания), а также рудник под названием «Большая дыра» (ЮАР, Кимберли) уже недействующий. Считается, что это самый большой карьер, разработанный людьми без применения техники. Алмазный рудник Диавик (Канада) — крупный рудник, который стал неотъемлемой частью местной экономики. Расположен всего в 220 км. от полярного круга, а значит условия для работы здесь очень суровые.
С возникновением алмазоносных трубок связано и множество загадок, над разгадкой которых уже давно бьются ученые.
Горная порода кимберлит. Характеристики. Условия формирования. Месторождения.
Во-первых, было замечено, что кимберлитовые трубки расположены только на древних щитах и платформах — самых устойчивых и стабильных блоках земной коры. Как можно заставить тяжелые породы Земли рвануться вверх и пробить слой толщиной в десятки километров?
Почему прорывы не происходят в более «тонких» местах планеты — коре океанического дна, например. Ответ на этот вопрос до сих пор не найден.
Также учёных удивляет и удивительная форма кимберлитовых труб – конусообразная. Ведь на месте взрыва породы должна образоваться сфера, но никак не трубка.
С формой породных осколков также непонятная ситуация. Кристаллы апатита, пиропа, циркона, ильменита, часто встречающиеся в кимберлитах, всегда округлы, нет следов их плавления. Значит, стесывание острых углов и стачивание граней произошло в процессе движения кимберлитовой массы. Почему же тогда кристаллы алмазов, поднимаемые из многосоткилометровой глубины, не имеют следов действия разрушительных сил?
Со временем учёные, возможно, приблизятся к истине, найдут ответы на эти и множество других вопросов, а пока это остаётся еще одной загадкой таинственного и невероятно интересного мира алмазов и бриллиантов.
На фото: кимберлитовые трубки «Мир» и «Удачная», карьер «Большая дыра» (ЮАР), алмазный рудник Диавик (Канада).
Источник: dzen.ru
Кимберлит камень. Описание, особенности, состав и виды кимберлита
Многие геологи определяют кимберлит как калиевую ультраосновную породу, обогащенную углекислым газом или другими летучими субстанциями. Соответственно, кремнезема (оксид кремния) в камне 30—45%. Это соответствует ультраосновным породам. Калий в них — составная калиевого полевого шпата.
Он относится к щелочной группе минералов. Калия в камне 8—9%. Обогащенность углекислым газом делает кимберлит крупнозернистым. В породе много мега- и макрокристаллов. Они заключены в мезостазис.
Так именуют стеклоподобное аморфное вещество, не имеющее кристаллического строения.
Подробнее о составе кимберлита
Кроме апатита кимберлит камень слагают:
- оливин — железосодержащий силикат, на который приходятся максимум 5% массы породы
- гранат, который кроме кремнеземной группы содержит железо, магний, кальций и марганец
- хромит, представляющий собой оксид марганца и хрома
- пикроильменит, в котором оксид железа соединен с титаном
- кальцит — карбонат кальция, иначе называемый известковым шпатом
- флогопит — слоистый силикат, называемый в народе слюдой
- серпентин, который является магниево-железистым силикатом слоистой структуры
- первоскит, состоящий из кальция, титана и кислорода
- ильменит, сложенный титаном, кислородом и железом
- алмаз, кристаллическая решетка которого состоит из атомов углерода
- лейцит — сочетание калия и оксидов алюминия, кремния
- диопсид, в котором сочетаются оксиды кремния, магния и кальция
- мелилит —двуокись кремния вкупе с окисями железа, магния, кальция, натрия
Минеральный состав кимберлита варьируется в зависимости от местности нахождения. Однако оливин присутствует всегда. С ним вкупе зачастую идут 3—4 камня. Полноминеральный состав кимберлита — редкость.
Кимберлит-порода слагает так называемые трубки. По факту, это бакаловидные образования, уходящие вглубь земной коры. Основание «бокала» может залегать на отметке более 1,5 метров.
Разновидности кимберлита
В зависимости от состава порода делится на собственно кимберлит 1-й группы, оранжит или кимберлит 2-го класса и лампроит. Для последнего типичен оливин в сочетании с лейцитом, диопсидом, ортоклазом, рихтеритом и алмазом.
Оранжиты слагают оливин с флогопитом, диопсидом, монтичеллитом, мелилитом, пикроильменитом, магматическим кальцием. Их дополняют пироп, санидин, рихтерит, алмаз. В кимберлите первой группы оливин дополняют флогопит, диопсид, магматический кальцит, монтичеллит, хромит, пикроильменит, алмаз, пироп.
Пироп относится к ряду граната и является классическим спутником бриллиантов. Алмазы в кимберлите имеют четкие грани, словно ювелирные. С этим связана одна из загадок кимберлитовых трубок.
Основная гипотеза их происхождения гласит, что бриллианты вынесло вместе из глубин вместе с лавовым раствором. Путь к поверхности он пробивал, дробя уже сформировавшиеся камни. Алмаз — самый твердый, но и самый хрупкий на Земле. Почему не скололись грани?
Ответ на, казалось бы, риторический вопрос есть. Его предоставляет другая гипотеза. Согласно ей, путь в уже сформированных породах пробивал не поток лавы, а флюид. Зачастую скапливающиеся в глубинах газы просачиваются сквозь земную твердь.
Однако под древними платформами, где и находят кимберлиты, флюиду бывает сложно найти выход. Газы скапливаются, пока не наберут силу проделать в толстой земной коре игловидное отверстие. Это ножка «бокала». В поверхностных рыхлых породах флюиду проще «работать» вширь.
Если взять за основу гипотезу об образовании кимберлита в процессе дробления пород флюидом, логично предположить, что алмазы образовывались уже в самих трубках из углерода, несомого вместе с глубинными газами.
Бриллианты — продукт их горения при подъёме на поверхность. Условия имитировались в лаборатории, где в 70-х годах при минимальном давлении бриллианты получили из газа, а не графита. Последний минерал до 1968-го года считался единственным сырьем для синтеза алмазов.
Кроме деления кимберлитов по составу, встречается классификация по горизонту залегания:
- Порода верхнего отличается рыхлостью, простирается до 8-ми метров в глубь. На каждый метр кимберлита поверхностного горизонта приходятся 10—15 трещин.
- От 8-ми до 140-метрового горизонта находится кимберлит средней плотности. Эта порода не затронута выветриванием, а трещины в ней заполнены кальцитом. На метр таких образований приходится не больше 5-ти.
- Ниже 140-ка метров идет третий горизонт. Кимберлит в нем самый плотный, лишен кальцитовых вставок.
Кимберлитовая порода
Получается, от глубины залегания породы зависят ее физические свойства. Поэтому у кимберлита нет классической плотности и зависящей от нее твердости. Бывают образцы крепче кварца, а бывают и такие, что уступают апатиту. Кимберлит на фото тоже смотрится по-разному в зависимости от того, с какого горизонта поднят.
Алмазы из кимберлитов — 90% мировых запасов драгоценного камня. При этом алмазоносными являются лишь 10% трубок. Иначе говоря, бриллианты — не обязательная составляющая породы. Если камни есть, на тонну кимберлита приходятся в среднем 3,5 карата. Их распределение на примере трубок Якутии, в коей открыто уже полторы тысячи, таково:
- больше половины от общей массы алмазов приходится на кристаллы диаметром 1—2 миллиметра
- камни величиной 2—4 миллиметра составляют 15—20%
- алмазы диаметром больше 4-х миллиметров составляют 1—2% от общей массы минерала
- около 10% приходятся на алмазы меньше 1-го миллиметра, многие из которых являются осколками
Таким образом, по весовой доле главенствуют кристаллы средних размеров. Редкостью являются камни в 6 и более карат. Это «показывают» кимберлиты Якутии. Статистика близка к алмазоносным трубкам в других регионах, странах и даже на других материках.
Ксенолит дунита в кимберлите
Рекордный вес алмаза из кимберлитовых трубок Якутии равен 54,14 карата. Камень лежал у поверхности, на глубине около 5-ти метров. Раскапывают же трубки на сотни метров. «Мир», к примеру, углубили уже на полкилометра. Рекордный же алмаз извлекли из кимберлита трубки под названием «Удачная».
Распространение кимберлитов
Первую кимберлитовую трубку разрабатывали в ЮАР. Там есть провинция Кимберли. В честь нее и назвали породу. Поэтому снимается вопрос, кимберлит искусственный камень или нет. Порода природная.
Первый карьер на трубке в ЮАР прозвали большой дырой. Ее зарезервировали в качестве музея.
Африка, где обнаружили первую трубку, зиждется на древней, устойчивой платформе. Именно на таких, как говорилось, находят кимберлит. Там, где земная кора подвижна, тонка, неустойчива, трубок нет.
Поэтому кимберлит и ищут на большинстве Российских территорий, в частности, в Якутии. Регион располагается на тектонической платформе, образовавшейся еще в докембрийскую эпоху.
Кимберлитовая трубка Мир Якутия
На Евразийском континенте Россия — владелец основной массы кимберлитовых трубок. В Африке добыча активно ведется не только в ЮАР, но и Ботсване, Анголе. Их запасы исчерпываются.
Перспективными же считаются алмазоносные трубки Австралии. Этот континент тоже является древней платформой. В Америке таковая есть на севере континента. Поэтому кимберлит находят в Канаде.
Источник: tvoi-uvelirr.ru
Кимберлиты: земная система доставки алмазов
Алмазы – самые удивительные из драгоценных камней. Не менее удивительно и то, как природные алмазы достигают поверхности Земли. Алмазы образуются на глубине 150-700 км, а затем переносятся вверх при редком вулканическом извержении кимберлитовой магмы.
Человек никогда не был свидетелем такого события, и извержение этой магмы считается самым быстрым и жестоким видом вулканического извержения на Земле. К счастью, поскольку алмаз – самый твердый минерал, он обычно выдерживает такое грубое обращение. Такая система доставки в виде вулканического транспорта только добавляет таинственности и ценности природному алмазу.
Существует два основных типа магмы, которые переносят природные алмазы на поверхность. Эти магмы кристаллизуются при охлаждении в вулканические породы, известные как кимберлит и лампроит. Кимберлит, безусловно, является доминирующим типом извержения для вывода алмазов на поверхность Земли. Хотя алмаз является лишь случайным пассажиром и на самом деле не создается кимберлитом, базовое понимание кимберлитов помогает нам понять обстановку большинства природных алмазных образований в мантии.
Кимберлит – это название бедной кремнеземом и богатой магнием экструзионной магнезитовой породы, содержащей большое количество оливина.
Лампроит – это название породы, даваемое кристаллизованной экструзионной магматической породе, богатой калием и магнием, в которой отсутствует обычный полевой шпат. Лампроиты встречаются гораздо чаще, чем кимберлиты, но те, которые несут алмазы, более редкие, чем кимберлиты. На самом деле, на Земле известно только около четырех-пяти алмазоносных лампроитов.
Взаимоотношения между кимберлитом и алмазом
До открытия кимберлитов все алмазы добывались из вторичных аллювиальных источников: речных сред, где алмазы были размыты из первичного источника. Ранее алмазы из Индии добывались преимущественно вдоль реки Кришна в штате Мадхья-Прадеш. Сегодня вторичная добыча алмазов по-прежнему ведется во многих районах Сьерра-Леоне, Бразилии, Анголы, Намибии и даже вдоль морского дна, где реки впадают в океаны.
Потребовались эксперименты и геохимический анализ, чтобы показать, что алмазы не образуются в результате кимберлитовой реакции со сланцами. Но для того, чтобы доказать, что алмазы не кристаллизуются из кимберлитовой магмы, понадобилось бы более 100 лет после открытия кимберлита.
Первые знания о связи между алмазами и кимберлитами происходят от ранней работы над тем, как кристаллизуется алмаз. Эксперименты в лаборатории показали, что превращение графита в алмаз происходит при высоких давлении и температуре в глубине мантии.
В 1970-х годах ученые использовали изотопное датирование кимберлитовых минералов для определения первых возрастов кимберлитовых извержений. Используя геохронологию кимберлитовых слюд Rb-Sr, ученые-геологи установили, что кимберлиты извергались около 86 млн лет назад. Примерно в то же время геохронология U-Pb на кимберлитовых цирконах этих же кимберлитов показала аналогичные результаты, что они извергались около 90 миллионов лет назад. Более поздние аналитические работы уточнили эти эпохи. Теперь мы знаем, что большинство кимберлитов Земли изверглось относительно недавно (с геологической точки зрения) между 250 и 50 миллионами лет назад.
Почему алмазы выживают в кимберлите во время извержения?
Еще одна замечательная особенность того, как кимберлиты переносят алмазы с большой глубины, заключается в том, что алмазам удается выжить. Грубые алмазы часто подвергаются резорбции из своих первичных октаэдрических форм во вторичные формы, называемые додекаэдрами. Это происходит потому, что кимберлиты находятся в процессе растворения алмаза – просто этот процесс не доведен до конца. Почти все другие магмы на Земле, такие как базальты и андезиты, полностью растворяют алмаз, поэтому это дар природы, что кимберлиты позволяют алмазам выживать.
Успешная транспортировка и доставка алмазов также происходит потому, что кимберлиты извергаются быстрее и меньше окисляются, чем другие магмы на Земле. Алмазы также могут быть экранированы в куски пород-хозяев во время большей части их транспортировки. Здесь важна скорость: По оценкам, кимберлит низкой вязкости движется со скоростью около 8 — 40 миль в час, в то время как базальтовая магма с нормальной вязкостью движется со скоростью, составляющей лишь часть этой скорости. Химический состав кимберлита и его летучих компонентов также считаются важными факторами.
Кимберлитовые разрывы в истории Земли
Судя по полевым наблюдениям, кимберлиты более взрывоопасны, чем извержения, которые мы наблюдаем сегодня в таких местах, как Гавайи, Исландия, Индонезия и гора Святой Елены.
Последними известными кимберлитовыми извержениями были кимберлиты около 10-тысячелетней давности в Танзании, хотя есть некоторые споры о том, являются ли они истинными кимберлитами. Кроме того, эти кимберлиты не являются алмазоносными. Следующими самыми молодыми африканскими кимберлитами являются кимберлиты 32 млн лет назад в Демократической Республике Конго.
Как и почему формируются кимберлиты?
Первичный (или оригинальный) состав расплава кимберлита плохо известен, потому что порода, которую мы видим сегодня, является переменной сложной физической смесью. Кимберлит содержит магму, которая смешивалась со многими компонентами, подобранными по пути >150 км к поверхности. На поверхности кимберлит содержит мелкозернистый матричный материал и минералы. Другими словами, кимберлит считается «гибридной» породой.
Преобладающим минералом в кимберлите является оливин, он легко изменяется на минерал, называемый серпентином, и это изменение также затрудняет оценку исходного магматического состава.
Пытаться определить состав первичного расплава можно разными способами: проводя эксперименты при высоких давлениях и температурах, рассматривая включения расплава, обнаруженные в кимберлитовых минералах, и выполняя расчеты баланса масс.
Почему началось плавление? Сейчас мы приблизительно знаем, откуда в Земле возникли кимберлитовые магмы, но почему на самом деле началось плавление? «Триггеры» глубокого плавления Земли, предшествующие кимберлитовым извержениям, не одинаковы для всех кимберлитов, и есть три основных крупномасштабных геологических сценария, которые обычно рассматриваются геологами:
- мантийные шлейфы, поднимающиеся из глубин мантии;
- субдукция океанической коры и связанные с ней коллизионные процессы при образовании суперконтинента;
- тектонотермические события, связанные с распадом суперконтинента.
В основе всех этих процессов генерации магмы и результирующего кимберлитового извержения лежит связь с процессом тектоники плит. Без тектоники плит не было бы кимберлитов.
Где происходят кимберлиты?
Кимберлиты извергаются не во всех областях Земли. Во всем мире кимберлиты встречаются под старейшими частями континентов, известными как кратоны. Кратоны имеют толстые литосферные корни, простирающиеся, по крайней мере, до 150-200 км. Независимо от того, как формируются кимберлиты, связь этих извержений с глубокими континентальными корнями – еще одна из удивительных загадок того, как кимберлиты доставляют алмазы. Эти глубокие континентальные корни – хранилище алмазов на Земле.
Постоянные исследования
Еще многое предстоит узнать о кимберлитах и отношениях между кимберлитовыми магмами и алмазами, которые они несут:
- Почему именно алмаз выживает при кимберлитовом извержении?
- Какие особенности поверхности алмаза связаны с воздействием кимберлитовой магмы по сравнению с теми, которые могут быть вызваны жидкостями в глубине мантии, где находятся алмазы?