Орлиный камень
Абу-Рейхан Бируни, исследовавший мир тысячу лет назад и прославленный в веках, рассуждая о самоцветах, писал: «Орлиным камнем зовется алмаз, но носить алмазы орла приучает человек. Отыскав в горах гнездо, собиратели камней накрывают его стеклом. Орел, не умея отодвинуть преграды, вынужден приносить алмазы и бросать их с высоты в гнездо – по-другому стекла ему не одолеть. Собрав принесенные птицей камни, люди убирают стекло, и орел успокаивается. Через некоторое время гнездо снова накрывают стеклом, и орел уже без промедления принимается таскать алмазы, чтобы удалить барьер между ним и птенцами...»В легенде этой нет даже намека на правду. Алмазы из породных осыпей редко имеют острые грани, способные резать стекло. Несмотря на твердость, алмаз недостаточно прочен, чтобы без вреда для себя перенести падение с большой высоты. И главное: легенда никак не отвечает на вопрос, где орел берет алмазы? Ведь далеко не всякие горы таят россыпи драгоценных камней...
Откуда берутся алмазы?
Первые алмазы добывались из речных наслоений. Размывая коренные месторождения самоцветного камня, реки способны уносить вымываемые обломки за тысячи километров от их родины. Кристаллы алмазов, перенеся столь далекий путь, окатываются: ребра сглаживаются, грани выщербляются. Однако ювелирное качество подобных камней всегда высокое: дефектные кристаллы попросту разрушаются под воздействием внешних сил.Стремясь добраться до природных залежей светоносного минерала, человек не раз и не два предпринимал настоящие раскопки в поисках алмазных жил. Однако перелопачивание грунта алмазоносных речных наносов давало скромные караты на кубометр пустой породы, и никак не помогало ответить на вопрос: откуда берутся алмазы?
Желтые алмазы Оранжевой реки
В 1866-м году крупные алмазы были найдены на берегах реки Оранжевая, текущей на юге Африки. Находки так обнадежили собственников земли, что они предприняли недюжинные геологоразведочные усилия. Исследования дали результат: место компактного залегания алмазов обнаружилось!Вскоре месторождение кипело жизнью. Десятки тысяч самодеятельных старателей рыли карьер, пересевали грунт, сдавали найденные кристаллы скупщикам. Оживление деловой активности привлекло внимание властей: в 1873-м году граф Кимберли объявил алмазоносные земли собственностью британской короны, а старательскому поселку даровал свое имя.
Горные породы, содержавшие в себе алмазы, стали называться кимберлитом, а геологические образования, дающие миру месторождения сверкающего натурального камня, получили название кимберлитовых трубок.
В форме бокала
Кимберлитовая трубка являет собой уходящий вглубь колодец, верхняя часть которого напоминает расширяющийся раструб, а нижняя представляет собой узкую трубу. По форме это образование удивительно похоже на обычный винный бокал – однако, с непропорционально длинной ножкой.Кимберлит – порода, наполняющая этот гигантский колодец – состоит из разномасштабных обломков залегающих в округе минералов, неравномерно распределенных в высокощелочной среде, поднятой их глубоких недр планеты.
Оливин, прозрачная разновидность которого называется хризотилом и является драгоценным камнем, входит в кимберлит его наиболее объемной составной частью. Огненно-красные гранаты и слоистые флогопиты – кристаллы, обязательно присутствующие в кимберлитовых массивах.
Сам по себе кимберлит темен, практически черен, выражено отливает синевой или зеленью. Содержащиеся в нем кристаллы прозрачного углерода имеют правильную ромбовидную форму и выглядят свежо и ново – что резко противоречит устоявшимся еще в прошлом веке теориям генезиса алмазов...
Куда ведет кимберлитовая трубка?
Современная наука не обладает точными сведениями о природе кимберлитовых трубок. Незнание, однако, не мешает разыскивать их (на данный момент известно более 1500 геологических образований вертикально-трубчатого типа), и разрабатывать. Не более 10% уходящих в недра «колодцев» содержат в своих породах кристаллизованный углерод. Тем не менее, от 20-ти до 25-ти тонн алмазов человечеством добывается ежегодно!До последнего времени царили гипотезы об образовании драгоценного минерала на глубинах от 150-ти до 600-т километров. Теоретически именно там температура и давление соответствуют параметрам кристаллизации углерода. Однако подтверждений у этих теорий мало, а опровержения весомы.
Загадки кимберлитов
В отличие от ныне действующих вулканов, кимберлитовые трубки располагаются там, где раскаленным, разжиженным и газообразным веществам мантии сложнее всего прорваться наружу. Кимберлиты пронизывают огромную толщу платформ земной коры и уходят еще ниже, на глубины до полуторасот километров!Вулканы же «выпускают пар» там, где расплавленным породам проще всего пробиться наверх из глубины: в переходных зонах вокруг континентальных плит океаническая кора и тонка (около десяти километров), и растрескана. Как же удается жидкому веществу мантии пробиться сквозь самые прочные наслоения земной коры и образовать кимберлитовую трубку?
На всех континентах Земли кимберлитовые трубки «прошивают» – словно гвоздь доску – прочнейшие кристаллические щиты – и часто застывают, не дойдя до поверхности несколько сот или даже десятков метров рыхлых осадочных пород. Почему? Четкого ответа нет.
Говоря о кимберлитовых трубках, геологи применяют понятие объемного следа взрывного процесса. Между тем, взрыв – то есть лавинообразно быстрое высвобождение энергии – дает совершенно иные последствия. Взрывная камера, образующаяся в скальных породах, тяготеет к сферической форме – но ни одна кимберлитовая трубка не имеет даже относительного подобия сфероидам. Значит, прободение земной коры в период образования кимберлитовой трубки не имело взрывного характера? Как же оно шло?
С формой породных осколков, слагающих кимберлит, связана еще одна проблема понимания природы образования этих исполинских колодцев. Кристаллы апатита, пиропа, циркона, ильменита, часто встречающиеся в кимберлитах, всегда округлы – окатаны словно морская галька. При этом следов плавления кристаллических веществ (кроме как в тонком поверхностном слое камня) не обнаруживается. Значит, стесывание острых углов и стачивание граней произошло в процессе движения кимберлитовой массы.
Почему же тогда кристаллы алмазов, поднимаемые, по теории, из многосоткилометровой глубины, не имеют следов действия разрушительных сил? Твердость минерала препятствует появлению признаков абразивного износа, однако твердость не есть прочность. Силы, задействованные при образовании кимберлитовой трубки, должны разрушать алмазы – хотя бы частично, хотя бы некоторый процент от общего количества добываемых кристаллов! Но этого не происходит. Алмазы – единственные кристаллы, находимые в каменном «фарше» кимберлита в состоянии новехонько блестящих свежеотчеканенных монет!
Получается, кимберлитовая трубка – и есть «завод» по производству алмазов?
Газовые иглы и горячие точки
Разогнанные до огромной скорости, обладающие невероятной кинетической энергией твердосплавные болванки не в состоянии пробить броню современной военной техники. Толстые листы сверхпрочной стали, прошивает, тем не менее, разогретый и сжатый газ: так действует кумулятивный снаряд. Прошивает, а не прожигает: высочайшее давление, приложенное к ограниченной площади, сообщает металлу текучесть, и уже сквозь разжиженный материал газ продавливается струёй.Примерно так же, по мнению доктора геолого-минералогических наук, профессора Александра Портнова, происходит образование кимберлитовой трубки. Газовые (в основном водородно-метановые) пузыри, собирающиеся в верхних слоях мантии, как раз и играют главную роль в генезисе кимберлитовых трубок.
Условия, создающиеся в месте подпора кристаллического континентального щита скоплением газа, вполне достаточны для образования игольно тонкого (в масштабах планеты) прокола, обеспечивающего возможность подъема мантийных газов к поверхности земной тверди.
Давление во многие десятки тысяч атмосфер, присущее подобным скоплениям газа, способно разрушить и раздвинуть каменные монолиты – по крайней мере, на отдельных участках. Прободение не происходит одномоментно: взаимодействие сжатого перегретого газа и пород континентальной платформы длительно, а для успешного прорыва водородно-метановой смеси требуется соединение нескольких обстоятельств – иначе пузырь, растратив энергию, может зависнуть в глубине недр медленно остывающей газовой линзой.
В литосфере Земли имеются так называемые «горячие точки» - области конвекционного выноса тепловой энергии из многосоткилометровых планетных глубин к приповерхностным слоям. Те же самые процессы текут и в разогретой жидкости – так что наличие конвективного теплового «фонтана» в полужидкой массе тела нашей планеты вполне можно уподобить струям горячей воды в закипающем чайнике.
Разница, однако, состоит в том, что поверхность воды в чайнике свободна, а разжиженное вещество мантии сверху укрыто толстым слоем каменного «льда». Но интенсивность тепловыделения в точках конвекции такова, что сообщаемой твердой коре энергии достает для ее размягчения.
Бьют такие «родники» внутрипланетного жара по нескольку десятков миллионов лет. И если сравнительно тонкая океаническая кора проплавляется им насквозь, то в несколько раз более толстая континентальная кора лишь частично утрачивает прочность под воздействием тепла – но целостности не теряет. До тех пор, пока в месте ее разогрева не появится газовый пузырь...
Газовая игла пронзает камень
Диаметр «ножки» бокала кимберлитовой трубки на больших глубинах исчисляется метрами – при протяженности канала в 100-150 км. Лишь по выходу раскаленного (и сжатого до плотности больше чем у воды) газа в относительно рыхлые осадочные породы происходит расширение потока. Образуется конус, придающий кимберлитовой трубке сходство с бокалом.Однако ближе к поверхности, на глубине нескольких десятков или сотен метров, уже значительно ослабший по силе, но все еще объемный и горячий газовый поток встречается с зоной, напоминающей (применительно к кристаллическому монолиту континентального щита) пористую губку. Не встречая сопротивления, мантийный газ расширяется, «продувает» раскрошенные породы на обширной площади вокруг верхнего края кимберлитового бокала – и растворяется в атмосфере планеты.
Следы подобного взаимодействия видны отчетливо. На расстоянии до полукилометра от кимберлитовой трубки кристаллические минералы претерпевают изменения химического состава. В результате у них появляется (или многократно усиливается) природная люминесценция.
Апатит, обычно светящийся в ультрафиолете желтым, обретает голубой цвет свечения – и свойство это характерно лишь для апатитов, найденных близ кимберлитовой трубки. Циркон, редко когда проявляющий способность к люминесценции, после контакта с мантийными газами начинает светиться отчетливо и ярко.
И хотя цвета драгоценных камней при усилении люминесценции остаются неизменными, увеличение их яркости при дневном и искусственном освещении не остается незамеченным. Выполненные из таких минералов ювелирные вставки оцениваются дороже.
Усиливается способность к переизлучению света и у других кристаллических минералов, залегающих близ верхнего оголовка кимберлитовой трубки. Объясняется подобный феномен химической активностью мантийного газа и наличием в его составе таких металлов как европий, цирконий, церий. Именно они, внедряясь в структуру кристаллических образований, заставляют тусклые природные камни светиться под лучами солнца.
Но откуда в кимберлите алмазы?
Если бы алмазы образовывались до просачивания мантийного газа на поверхность, то вид у самого драгоценного самоцвета был бы примерно таким же, как и у других кристаллов, находимых в кимберлитах.Более того: на поверхности камней, перенесших чудовищный трансфер из адской глубины на уровень залегания осадочных пород, наблюдаются характерные следы. Разогретые газовые потоки подплавляют и деформируют поверхностные слои кристаллов, и они покрываются специфическими складками. Такого рода «шагрень» типична для метеоритов и лопастей турбин.
Алмазы же никаких следов внешнего воздействия не несут – хотя перемещаясь, к примеру, вместе с речной галькой, окатываются, теряя природную форму ромбоида. Значит, совершенство формы алмазных кристаллов подтверждает гипотезу об их образовании непосредственно в теле кимберлитовой трубки!
Но как все происходит? По представлениям геологов . Между тем в мантии планеты графиту взяться неоткуда и находиться «запрещено»: при таких температурах и давлениях углерод нестабилен, и не может принимать вид графита.
Ученые просто забыли, что более полувека назад в Советском Союзе были произведены успешные опыты по низкотемпературному синтезу алмаза из метана. Что попросту подтверждает возможность образования алмазов в среде газового флюида, поднимающегося из мантии к поверхности планеты.
В процессе снижения давления газа по мере его подъема к поверхности, в формирующейся кимберлитовой трубке возникают условия для «примыкания» свободных валентных связей атома углерода к другим таким же атомам. Так образуются гигантские молекулы углерода, состоящие из бесчисленного количества атомов и идентифицируемые нами как алмазы.
Однако благоприятные для синтеза алмазов условия возникают далеко не всегда. Вот почему лишь 5-10% кимберлитовых трубок содержат кристаллический углерод.
Дополнительным подтверждением данной теории служат исследования возраста минералов, находимых в кимберлите. Возраст той самой знаменитой трубки возле города Кимберли составляет 85 млн. лет. А гранаты (пиропы), найденные в ней, образованы более трех миллиардов лет назад! Трубка «Удачная» (Якутия) насчитывает 425 млн. лет возраста. Клинопироксену, входящему в состав удачненского кимберлита, один миллиард сто сорок девять миллионов лет. Однако возраст якутских алмазов точно соответствует возрастам «родительских» трубок...
Существует немало иных доказательств, свидетельствующих об одновременном образовании алмазов и кимберлитов, наполняющих бездонные «колодцы». Так что надежды на наличие у нашей планеты мифического алмазоносного слоя на большой глубине – по меньшей мере
В Якутии, вблизи города Мирный, находится самый большой по общему объёму алмазный карьер в мире - кимберлитовая трубка "Мир" (город Мирный появился уже после открытия трубки и был назван в её честь). Карьер имеет глубину 525 метра и диаметр 1,2 километра.
Образование кимберлитовой трубки происходит во время извержения вулкана, когда сквозь земную кору газы из недр земли вырываются наружу. Форма такой трубки напоминает воронку или бокал. Вулканический взрыв выносит из недр Земли кимберлит - породу, иногда содержащую алмазы. Порода названа так в честь города Кимберли в Южной Африке, где в 1871 году был найден алмаз весом 85 карат (16,7 грамм), что вызвало Алмазную лихорадку.
13 июня 1955 года геологи, искавшие в Якутии кимберлитовую трубку, увидели высокую лиственницу, корни у которой обнажил оползень. Лиса прорыла под ним глубокую нору. По характерному синеватому цвету разбросанной лисой земли геологи поняли, что это кимберлит. В Москву была тут же послана кодированная радиограмма: "Закурили трубку мира, табак отличный". Вскоре через 2800 км. бездорожья к месту открытия кимберлитовой трубки потянулись автоколонны. Вокруг месторождения алмазов вырос рабочий посёлок Мирный, сейчас это город с населением 36 тысяч человек.
Разработка месторождения проходила в крайне тяжелых климатических условиях. Чтобы пробиться через вечную мерзлоту, её приходилось взрывать динамитом. В 1960-е годы здесь производили уже 2 кг. алмазов в год, из которых 20% были ювелирного качества и после огранки и превращения в бриллианты могли поступать в ювелирный салон. Остальные 80% алмазов использовались для промышленных целей. Бурным развитием "Мира" была обеспокоена южноафриканская компания "De Beers", которая была вынуждена скупать советские алмазы, чтобы контролировать цены на мировом рынке. Руководство "De Beers" договорилось о прибытиии в Мирный своей делегации. Руководство СССР согласилось на это с условием, что советские специалисты посетят алмазные карьеры в Южной Африке. Делегация "De Beers" прибыла в 1976 году в Москву, чтобы потом лететь в Мирный, однако южноафриканские гости были намеренно задержаны бесконечными встречами и банкетами в Москве, поэтому, когда делегация наконец добралась до Мирного, на осмотр карьера у них оставалось всего 20 минут. Однако южноафриканские специалисты всё равно были поражены увиденным, например, тем, что русские не использовали воду при обработке руды. Хотя это и понятно: ведь 7 месяцев в году в Мирном стоит минусовая температура и поэтому использование воды попросту невозможно.
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 км. от дна до поверхности. Владеющая карьером "Мир" российская компания АЛРОСА в 2001 году прекратила добычу руды открытым способом, т.к. этот способ стал опасным и неэффективным. Учёные выяснили, что алмазы залегают на глубине более 1 км., а на такой глубине для добычи подходит не карьер, а подземный рудник, который по плану выйдет на проектную мощность один миллион тонн руды в год уже в 2012 году. Всего разработка месторождения планируется еще в течение 34 лет.
Вертолётам категорически запрещено летать над карьером, т.к. огромная воронка засасывает в себя летательные аппараты. Высокие стены карьера таят в себе опасность не только для вертолётов: существует угроза оползней, и однажды карьер может поглотить прилегающие, в том числе застроенные, территории. Учёные думают над проектом экогорода в ныне пустующей огромной яме. Руководитель московского архитектурного бюро Николай Лютомский рассказывает о своих планах: "Главная часть проекта - огромная бетонная конструкция, которая станет своего рода "пробкой" для бывшего карьера и будет распирать его изнутри. Сверху котлован перекроют светопрозрачным куполом, на котором будут установлены солнечные батареи. Климат в Якутии суровый, но там много ясных дней и батареи смогут вырабатывать около 200 МВт электроэнергии, которая должна обеспечить с лихвой нужды будущего города. Кроме того, можно использовать тепло Земли. Зимой в Мирном воздух охлаждается до –60°C, но на глубине ниже 150 метров (то есть ниже вечной мерзлоты) температура грунта плюсовая, что добавляет проекту энергоэффективности. Пространство города предлагается разделить на три яруса: нижний – для выращивания сельхозпродукции (так называемая вертикальная ферма), средний – лесопарковая зона, очищающая воздух, и верхний для постоянного пребывания людей, имеющий жилую функцию и служащий для размещения административных и социокультурных зданий и сооружений. Общая площадь города составит 3 млн. квадратных метров, и здесь смогут жить до 10000 человек – туристов, обслуживающего персонала и работников ферм".
К числу удивительных явлений природы наверняка можно отнести периодически разверзающиеся в разных местах земного шара дыры.
1.Кимберлитовая трубка "Мир" (Mir diamond pipe), Якутия.
Кимберлитовая трубка «Мир» - карьер, расположенный в городе Мирный, Якутия. Карьер имеет глубину 525 м и диаметр 1,2 км, является одним из крупнейших в мире карьеров. Добыча алмазоносной кимберлитовой руды прекращена в июне 2001 года. В настоящее время на борту карьера ведётся строительство подземного рудника с одноимённым названием, для отработки оставшихся подкарьерных запасов, выемка которых открытым способом нерентабельна.
Самый большой в мире карьер по добыче алмазов поражает воображение.
2.Кимберлитовая трубка "Большая дыра" , ЮАР.
Большая дыра - огромный недействующий алмазный рудник в городе Кимберли (ЮАР). Считается, что это наибольший карьер, разработанный людьми без применения техники. В настоящее время является главной достопримечательностью города Кимберли.
Начиная с 1866 по 1914 год около 50 тыс. шахтёров вырыли шахту с помощью кирок и лопат, разработав при этом 2,722 тонн алмазов (14,5 миллионов карат). В процессе разработки карьера было извлечено 22,5 млн тонн грунта.Именно здесь были найдены такие знаменитые алмазы, как "Де Бирс" (428,5 карата), голубовато-белый "Портер-Родс" (150 карат), оранжево-желтый "Тиффани" (128,5 карата). В настоящее время это месторождение алмазов исчерпано.Площадь "Большой дыры" составляет 17 гектаров. Её диаметр составляет 1,6 км. Дыра была вырыта на глубину 240 метров, но затем был засыпана пустой породой до глубины 215 метров, в настоящее время дно дыры заполняет вода, её глубина составляет 40 метров.
На месте шахты раньше (примерно 70 - 130 миллионов лет назад) находилось жерло вулкана.Почти сто лет назад – в 1914 году, разработки в “Большой дыре” были прекращены, но зияющее жерло трубки остается по сей день и теперь служит разве что приманкой для туристов, выполняя роль музея. И… начинает создавать проблемы. В частности, возникла серьезная опасность обрушения не только ее краев, но и проложенных в непосредственной близости от нее дорог.Дорожные службы ЮАР давно уже запретили проезд в этих местах тяжелого грузового транспорта, а теперь настоятельно рекомендуют и всем прочим водителям избегать проезда по Бултфонтейн-Роад в районе Big Hole.Власти собираются полностью перекрыть опасный участок дороги. А крупнейшая алмазная компания мира “Де Бирс”, владевшая этой шахтой с 1888 года, не нашла ничего лучшего, как избавиться от нее, выставив на продажу.
3. Карьер Kennecott Bingham Canyon Mine , штат Юта.
Самый большой действующий карьер в мире - разработка меди началась в 1863 году и идет до сих пор. Около километра в глубину и три с половиной километра в ширину.
Является крупнейшим в мире антропогенным образованием (выкопаным человеком). Представляет собой рудник разработка которого ведётся открытым способом.
Имеет по состоянию на 2008 год размеры: 0,75 милю (1,2 км) глубиной, 2,5 мили (4 км) в ширину и охватывает площадь 1900 акров (7,7 кв.км).
Руда были впервые обнаружены в 1850 г., с 1863 началась разработка карьера которая продолжается по сей день.
В настоящее время в карьере работают 1400 человек, которые ежедневно извлекают 450000 тонн (408 тыс. т) породы. Руда загружается в 64 больших самосвалов, которые способны перевозить по 231 тонн руды, эти грузовики стоят около 3 млн долл. США каждый.
4. Карьер "Дьявик" (Diavik) , Канада. Добывают алмазы.
Канадский карьер “Diavik” – пожалуй, одна из самых молодых (по разработке) алмазных кимберлитовых трубок. Впервые она была исследована только в 1992 году, инфраструктура создана к 2001 году, а добыча алмазов началась с января 2003. Предположительно шахта прослужит от 16 до 22 лет.
Место ее выхода на поверхность земли само по себе уникально. Во-первых это не одна, а сразу три трубки, образовавшиеся на острове Las de Gras, - примерно в 220 км южнее Полярного круга, у берегов Канады. Поскольку дыра огромная, а остров посреди Тихого океана небольшой, всего 20 кмІ
а короткий срок алмазная шахта Diavik стала одной из важнейших составляющих экономики Канады. Из этого месторождения добывается до 8 миллионов каратов (1600 кг) алмазов в год. На одном из соседних с ней островов построен аэродром, способный принимать даже громадные Боинги. В июне 2007 года консорциум семи компаний горнодобывающей промышленности объявил о своем намерении спонсировать экологические исследования и приступить к строительству на северном берегу Канады крупного порта для приема грузовых судов водоизмещением до 25 000 тонн, а также – 211 км подъездной дороги, которая соединит порт с заводами консорциума. А это значит, что дыра в океане будет расти и углубляться.
5. Great Blue Hole , Белиз.
Всемирноизвестная Great Blue Hole (“Великая голубая дыра”) – основная достопримечательность живописного, экологически идеально чистенького Белиза (бывший Британский Гондурас) – государства в Центральной Америке, на полуострове Юкатан. Нет, на сей раз это не кимберлитовая трубка. Из нее “добывают” не алмазы, а туристов – любителей дайвинга со всего мира, благодаря чему она кормит страну не хуже трубки алмазной. Наверное, ее лучше было бы назвать не “Голубой дырой”, а “Голубой мечтой”, поскольку такое может привидеться разве что в грезах или во сне. Это подлинный шедевр, чудо природы – идеально круглое, сумеречно синеющее пятно посреди Карибского моря, окруженное кружевной манишкой атола Lighthouse Reef.
Вид из космоса!
Ширина 400 метров, глубина 145 - 160 метров.
Будто над бездной проплывают…
6. Отверстие водостока в резервуаре плотины Monticello.
Большая рукотворная дыра находится в Северной Калифорнии, США. Но это не просто яма. Отверстие водостока в резервуаре плотины Монтичелло - самый большой гидрослив в мире! Его соорудили примерно 55 лет назад. Этот воронкообразный выход просто незаменим здесь. Он позволяет быстро сбрасывать излишки воды из резервуара, когда ее уровень превышает допустимую норму. Этакий защитный клапан.
Визуально воронка выглядит, как гигантская бетонная труба. Она способна пропускать через себя в секунду аж 1370 куб. м воды! Глубина эдакой дыры - около 21 м. Сверху донизу она имеет форму конуса, диаметр которого на вершине достигает почти 22 м, а книзу сужается до 9 м и выходит с другой стороны плотины, выводя при переполнении водохранилища излишки воды. Расстояние от трубы до пункта выхода, который расположен немного южнее, приблизительно 700 футов (около 200 м).
7. Карстовый провал в Гватемале.
Гигантская воронка глубиной 150, а диаметром 20 метров. Вызван подземными водами и дождями. Во время образования провала погибло несколько человек и уничтожено с десяток домов. По словам местных жителей, примерно с начала февраля в районе будущей трагедии ощущались подвижки почвы, а из-под земли слышался приглушенный гул.
Неметаллические и газовые полезные ископаемые, составляющие кимберлитовых трубок
Алмазы и кристаллический углерод - продукт добычи кимберлитовых составляющих
Скрытые, невидимые и замаскированные под другие типы месторождений кимберлиты
Профилактика нарушений на месторождениях и опасных производствах
- Скачать видео - дыры в земле, опасные места, 2 научных видео, 63,8 Мб, скачать rar-архивом
- Скачать видео - технические взрывы на кимберлитах, 4 научных видео, 257 Мб, скачать rar-архивом
- Скачать видео - "Белазы" и техника на кимберлитах, 8 научных видео, 409 Мб, скачать rar-архивом
- Скачать видео - кимберлиты "ИнГОК", "Удачная" и др., 17 научных видео, 552 Мб, скачать rar-архивом
- Скачать видео - кимберлит "Фемистон Опен" Австралия, 9 научных видео, 451 Мб, скачать rar-архивом
Неметаллические полезные ископаемые. Алмаз - неметаллическое кимберлитовое полезное ископаемое, нерастворим в кислотах, в щелочах, а поэтому в агрессивных условиях. Он хорошо проводит тепло и плохо электричество. Плотность алмаза составляет 3,513 г/см3, температура плавления - 3700-4000 o C, температура сгорания на воздухе - 850-1000 o C. При нагревании до 1200-1500 o C без доступа воздуха (кислорода) алмаз переходит в графит. В импактитах и метеоритах известна редкая мелкокристаллическая гексагональная разновидность алмаза - лонсдейлит, близкая к нему по своим свойствам. Алмаз может встречаться в виде кристаллов и агрегатов. Наиболее распространенными формами кристаллов являются октаэдры и ромбододекаэдры; кристаллические агрегаты чаще всего микрозернистые и радиально-лучистые. Шпинель. Алмазы (
А это он, "ювелирный" алмаз
- элемент "сухого" "хвостохранилища
" (отход)
На фото в серо-зелено-синем кимберлите стрелочкой обозначен уран (черный)
Для желающих почувствовать себя истинными ювелирами нужно найти алмаз (в кимберлите), чтобы выколок из него по спайности (а не пластина алмаза после удара молотком) представлял собой кубик не менее 15 х 15 х 15 мм - ювелирное сырье и лицензируемый вид деятельности для его поставки специалистам-огранщикам. Есть разные и всевозможные ухищрения мошенников "от алмазов" - "много и в каратах" (плоское), "он целый и украден на ГОКе" (хвостохранилище), "мы его не видели", "хочу много денег" (крупное фото "обои рабочего стола ПК ЭВМ" в Интернете с микроскопом типа "туннельный" - инновация XXI в.), просмотр камня из отходов через лупу, линзу, микроском и т.п.
Красный компонент кимберлита - рубин, синий - сафпир, зеленый - демантоид (снизу, не оливин)
Если уран придает кимберлитам синий цвет (типа лабрадорит Украины, Житомирская обл., Володарск-Волынские пегматиты), битум (асфальт, нефть, графит в форме пегматитов) - черный цвет (углефикат, кимберлит "липкий"), то зеленые демантоиды из глубинных дайковых кимберлитов (полевой шпат и др. плутониты и силлы-дайки вулканизма) придают кимберлиту зеленый цвет - окрашены демантоидами . Это загадка цвета миксерных кимберлитов .
Золото придает кимберлитовым пигментам желтый цвет (часто с начала 2010 г. вмешивают в не технологическую тротуарную плитрку без горячего цикла и вибротрамбовки, расслоение фракций, трещины по алмазному кимберлиту зимой, не пропаренj). Коричневый зеленовато-золотистый - не кирпично-бордовый цвет литосферы придает кимберлитам медь , и зеленый - выход дайки демантоида . Не пигмент даже асфальта - вымывается тотально.
Графическая модель кимберлитовых трубок
. 1 - туфы вулканического конуса; 2 - кратерные осадки; 3 - эксплозивные кимберлитовые брекчии (агломераты, туфы); 4 - интрузивные брекчии и кимберлиты; 5 - породы системы Карру: а - основные лавы, б - сланцы, песчаники, в - долериты; 6 -система Вентесдорп: а - андезитовые лавы, б-конгломераты, кварциты; 7 - Первичная система: а - сланцы, б - гранитогнейсы; 8 - границы систем; 9 - современная поверхность трубок и силлов (дайки). Части трубок: I - кратерная; II - диатремовая, III - канальная.
В общей массе алмазного сырья свыше 99,3% приходится на долю очень дорогих и ценных технических алмазов, среди которых различают "борт", "баллас", карбонадо и конго. "Борт" - мелкие неправильные кристаллы и сростки (налипают на смывающую пену в обогатительных циклах урановых ГОКов). "Баллас" - шарообразные мелкозернистые агрегаты с более твердой, чем ядро, оболочкой (на жаргоне ГОКов - "балласт").
Карбонадо - тонкозернистые, пористые агрегаты черного, серого или зеленоватого цветов (дорого - очень ценный вид алмаза). Конго - мелкие алмазы (ссыпка из стипа просушки), пригодные в качестве абразивного материала (дорого). Это - не "хвосты" (не "хвостохранилище") ГОКов.
Мелкие зерна технических алмазов получают из графита (самородный углерод) при высоких температурах и давлениях в присутствии металлических катализаторов. Синтетические алмазы имеют ряд типоморфных свойств, надежно их идентифицирующих. В частности, они содержат примеси железа и никеля. В кристаллах алмаза нередки твердые включения оливина, ильменита, пиропа, графита и других минералов. Кроме того, отмечаются примеси воды, водорода, углеводородов, оксида углерода, углекислого газа и азота, газово-жидкие включения. Различают азотные атмосферные (0,25% N2) и безазотные вакуумные (до 0,001% N2) кимберлитовые алмазы, отличающиеся свойствами.
В природе образование возгоночных газовых алмазов тесно связано с продуктами платформенного магматизма - кимберлитами и лампроитами, выполняющими так называемые торнадообразные (смерчеподобные) трубки - конусообразные, суживающиеся вниз или выходащие наружу сверлящие тела округлой, эллипсовидной, и более сложной формы, прослеживаемые на значительную глубину (до 2 км и более) среди пород платформенного чехла и кристаллических образований фундамента. Могут иметь вход (широкий) и выход (узкий, сверлящий, как торнадо).
На примере наиболее детально изученных южноафриканских кимберлитовых трубок в их обобщенном разрезе различают кратерную, диатремовую и канальную части (центр). Кратерные части (на жаргоне "Мордор") выполнены обломочным материалом, поступавшим после выхода наружу кимберлитовой трубки с ее бортов. Для диатремовых частей, сложенных кимберлитами нескольких генераций и их туфами, свойственно обилие обломков самых различных пород (микесер по типу торнадо). Канальные части образованы массивными или флюидальными (газовыми) кимберлитами с отчетливым ороговикованием в экзоконтактах (порыв интрузии и эффузии газов на выходе ).
Торнадообразное явление в атмосфере (смерч), имитирующее выход наружу газа через "круглую" крышку
скачать палитры торнадо в авторской отработке
Кимберлитовый карьер "Шахта "Гвардейская" (г. Кривой Рог, Украина). Действующие и заброшенные (по причине отсутствия экспертизы) объекты перемешаны друг с другом, предприятия по причине отсутсвия грамотных специалистов в 2014 г. обанкротилось. Видно вывороченный круглый кратер (отмечен отдельно) по типу выхода на поверхность подземного "твердого" торнадо (смерча в земной коре). Место выхода природного газа метана, 2014 г.
Круглая яма в земле - результат пробоя газового торнадо и выхода на поверхность природного газа метана
Видно вывороченные подземным торнадо (сверлит породу) локализованные окрестости круглой "крышки"
Из подобного круглого кратера (выхода подземного торнадо) могло наружу выбросить сверлящий метеорит
Структура полости тоннеля в виде хобота смерча - изгибающееся торнадо в ПК ЭВМ отработке автора
Для интересующихся миксерными кимберлитами - скачать палитры торнадо в авторской отработке
Одна из вентиляционных шахт метрополитена в г. Харькове (Украина) - выход кимберлитовых газов
А теперь ответ на одну из главных загадок современных диггеров - что это за техногенный конструктив на фото и зачем он нужен. Вот такую конструкцию ставят в культурном городе на выходы газа кимберлитового торнадо по типу шахты "Гвардейская" (2014 г.). Газозатвор - воду не держит, на вентиляротах (принудительное поветривание тоннелей метрополитена) без дополнительных помповых водяных насосов - их ставят отдельно на бетонные каналы под путями железнодорожного сообщения для слива воды из кимберлита в канализацию ("ливневая канализация"). Часть решеток на вентиляционом "киоске" были украдены беглыми мародерами, сданы на металлолом и, вероятно, пропиты.
Под вентиляционной шахтой (навершием) находится шахтный ствол, ведущий вниз, весьма глубокий - порядка 40 м, с конструкцией металлической лестницы. Внизу поставлены огромные самолетные вентиляторы . ВО (вентилятор осевой) вентилирует туннели метрополитена, с виду похож на турбину самолета (так и есть - они самолетные).
Это - вертикальная шахта круглой формы, по которой ночные диггеры спустились вниз в тоннели
Это для сравнения - кимберлитовый провал в г. Кимберли, ЮАР, Южная Африка (ходить опасно)
Это другая вентиляционная шахта метрополитена. Эта шахта, в отличии от предыдущей, сделана из чугунных тюбингов, глубина залегания туннелей в ней на порядок меньше (не глубокая). Дно шахты - подтоплено (под насосы). Типичная ошибка, метрополитен - не бомбоубежище (хотя использоваться может) - ликвидируются газы и вода. Для сравнения приведена естественная дыра круглой формы в затопляемый кимберлит г. Кимберли, ЮАР (Южная Африка).
Установка относительно герметической двери-перегородки на пути возможных карстовых вод
Гермозатворы (дверь типа сейфа)гостепреимно распахнуты. В случае опасности гермодвери закрываются
Для сравнения - не отрабатываемый и затопляемый по карстовому типу кимберлит (шахта и тоннель)
В настоящее время дно кимберлита г. Кимберли (ЮАР) заполняет вода, ее глубина составляет 40 м
Эти двери в метрополитене оказались закрыты - гермозатвор "благополучно" вмерз в зимний лед
Лед на полу и потолке тоннелей метрополитена зимой - намерзание воды карстового типа
Потолок тоннеля кимберлита "Удачный" (РФ) для сравнения - калийные карстовые сталактиты
Фильтро-вентиляционный узел (работает воздух, газы кимберлита внутри толщи земной коры и горных пород). Это специальное сооружение, которое соединяет горизонтальные туннели метрополитена и вертикальную вентиляционную шахту (коннектинг). Гермодвери по бокам герметично закрываются (защита от возможных газов и взрыва кимберлита) и воздух проходит через УЗС (унифицированную защитную секцию). Ледяные сталагмиты карстового типа (карстовая вода сочится из грунта) вырастают в неотапливаемых туннелях метрополитена зимой.
Диггеры прошли в шахты (вертикальные) и тоннели (горизонтальные) зимой, когда вода на полу замерзла, и есть сформированные из льда (по типу древесных грибов и камней эшенитов) сталактиты и сталагмиты. Тип проходки шахтно-тоннельного хозяйства Харьковского метрополитена - непосредственно г. Альмаден, Испания, юго-запад континентальной Европы (самый грамотный по планировке и наименьший по аварийности - "Альмаденский тип").
А это непосредственный оригинал для проходческой работы - схема проходки шахт и тоннелей залежей красной киновари в г. Альмаден, Испания (схема). В здании Горной школы г. Альмаден расположен горно-исторический музей. Здесь собраны материалы по истории шахт, горных разработок, модели оборудования, инструменты, образцы пород и минералов и проходки. И затопление шахт видно, и методы особо не изменились (актуальны). Оригинал. На жаргоне проходчиков эта схема работы называется "тестостерон" (испанский язык используется на схеме проходки).
Это базовые Альмаденские (Испанские) (не Хайдаркан) схемы проходки шахт колодезного типа - Вы глазам не поверите, но это - г. Альмаден, Испания , засушливый юго-запад Европы (Еврошенген). Искали воду в очень засушливом месте - нашли ртуть и киноварь. Засуха в г. Альмаден и Испании 2014 г. описана даже в Интернете.
Это специальный ворот с навершием шахты (так и ставят) для подъема руды киновари из шахты, г. Альмаден , Испания, Еврошенген, выполненный первоначально по типу шляпки гриба "зонтик" - защищает колодец и шахту от пыли, грязи и затопления дождями сверху. Главное отличие шахт от карьера - защита от затопления дожевыми водами и осадками сверху (одни уровень возможно затопления отсекается - атмосферные осадки). Затопление закрытых ветикальных шахт и горизонтальный тоннелей выполняется только по карстовому типу - из грунта ("Хайдаркан ").
Это - испанский закрытый тип проходки с отдельно устанавливаемым навершием (система вертикальных и горизонтальных шахт и тоннелей - разрытие), как и кимберлитовые карьеры открытого типа (обезвоженные) в г. Кимберли (ЮАР). Люди глазам не верят, но, например, в Украине источники воды носят открытый характер, не только реки и пруды и источники (даже под навесом и карсты типа "Харьковская-1", ст. метрополитена "Ботанический сад").
Город Мадрид (столица Испании) - конференция лета 2010 г. по геологии и по истории геологии и горного и проходчесого дела, и организаторы постарались показать исторические места, куда туристы не успевают добраться (место каторги - г. Альмаден). Заседания проходили в зале с портретом Испанского короля Карла III (основателя Горной школы) и цветными символами на стенах (герб Испании - два молотка и корона в обрамлении, вверху ).
Ртуть - то, что в г. Альмаден (Испания) в засуху было ошибочно принято за воду , копали колодец . На фото ниже - фигура Св. Барбары - католической Испанской покровительницы геологов, шахтеров и т.п. Герб - испанский. Пить ртуть нельзя - афродизиак для женщин и сильное "несварение желудка" для мужчин. Ее собирают в горизонтальных проходческих тоннелях в баллоны по 30 кг (искали воду для короля Испании и нашли киноварь). Вода в шахтах и тоннелях - карстового типа, есть подземное затопление грунтовыми водами разных уровней (очень опасно, карсты). Даже если воду в карстовых тоннелях нашли - ее просто так пить нельзя без особого анализа. Вода в шахте есть.
Доктор геолого-минералогических наук, профессор А. ПОРТНОВ.
Только из кимберлитовых трубок (не считая россыпных месторождений) на Земле ежегодно добывают до 20 тонн технических и ювелирных алмазов - на сумму 6-7 миллиардов долларов. Жизнь десятков миллионов людей так или иначе связана с поиском, добычей, обработкой, продажей алмазов. Алмазы (бриллианты) - это не только драгоценные ювелирные изделия. Использование алмазных инструментов более чем вдвое повышает экономический потенциал любой развитой страны. Добывают алмазы уже многие столетия. А на простой вопрос: как они образуются в природе? - ответа до сих пор нет. Принято считать, что алмазы кристаллизовались глубоко в недрах Земли - в мантии, а так называемые кимберлитовые "трубки взрыва" выносят их к поверхности планеты. В таком объяснении почти все непонятно: и механизм образования алмазов, и причины возникновения кимберлитовых трубок, уходящих корнями в неведомые глубины Земли. Предлагаемая здесь гипотеза основывается на фактах, накопленных современной геологией, и раскрывает новые пути к решению этих вопросов.
Кимберлитовая трубка "Мир", западная Якутия. Огромный конус, набитый алмазоносной породой, прорвавшейся из мантии через узкий "прокол" под очень большим давлением раскаленного газа.
Рядом с окатанными глубинными минералами особо выделяется и обращает на себя внимание идеально правильными формами кристалл алмаза.
Кимберлиты - это породы мантии с многочисленными включениями гальки - глубинных минералов, окатанных газовыми потоками.
Окатанный мантийными газами минерал апатит внешне почти ничем не отличается от обычной речной гальки.
У многих видов глубинной гальки, хотя она очень похожа на обычную, есть особая шероховатая поверхность - "шагрень". На этом снимке - галька титанового минерала ильменита с шагреневой поверхностью.
"Шагрень" характерна и для зерен оливина - одного из основных минералов мантии.
При большом увеличении (в 2000 раз) видно, то "шагрень" - это особая коррозионная поверхность. Она образуется при воздействии раскаленного газа.
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.
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.
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 600-800 о С.
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.
Алмазы - "сажа" мантии
Но почему же так прекрасно огранены кристаллы алмазов, которые добывают в кимберлитовых трубках? Ведь считается, что магма вытащила их из "каменных пещер" мантии и волокла более сотни километров!.. Конечно, алмаз - самый твердый минерал, но даже это не может его спасти. Ведь известно, что алмазы в россыпях окатаны и оббиты, поскольку минерал этот довольно хрупкий.
В бесчисленных учебниках приведены диаграммы равновесия алмаз-графит и написано, что алмаз возникает из графита. Но почему-то никто не задался вопросом: откуда же в мантии графит?.. Ведь он там нестабилен, и его называют "запрещенным" минералом для условий мантии. Иное дело карбиды. Они здесь устойчивы: карбиды железа, фосфора, кремния, азота, водорода. Карбид водорода - это газ, обычный метан, он подвижен и легко концентрируется в глубинном флюиде.
В свое время геологи не придали значения замечательному открытию советского физика Б. Дерягина, который еще в 1969 году синтезировал алмаз из метана и, что очень важно, при давлении даже ниже атмосферного. Это открытие уже тогда должно было бы в корне изменить существовавшие представления об алмазе как о минерале, кристаллизующемся обязательно из расплавов и при высоких давлениях. Данные Б. Дерягина позволили мне рассмотреть возможность кристаллизации алмаза из флюида, газовой смеси в системе С-Н-О.
Оказывается, что в таком флюиде кислород при сверхвысоком давлении мантии теряет свои окислительные свойства и не окисляет даже водород. Но при подъеме газа вверх, при образовании кимберлитовой трубки, давление падает. Достаточно уменьшить давление в 10 раз - от 50 до 5 килобар, чтобы активность кислорода возросла в миллион раз. И тогда он мгновенно соединяется с водородом и метаном. Проще говоря, газ самовоспламеняется - в подземной трубе вспыхивает яростный огонь.
Последствия такого подземного "пожара" зависят от соотношения углерода, водорода и кислорода во флюиде. Если кислорода не слишком много, он вырвет из молекулы метана (СН 4) лишь водород. Возникшие при этом пары воды будут поглощены минеральной пылью и образуют серпентинит - характернейший минерал кимберлитов. Углерод, оставшись "одиноким", при давлении в тысячи атмосфер и температуре около 1000 о С замкнется ненасыщенными валентными связями "сам на себя" и образует гигантскую молекулу чистого углерода - алмаз! На практике такая благоприятная комбинация компонентов в газовой смеси встречается редко: лишь пять процентов кимберлитовых трубок бывают алмазоносными.
Чаще случается так, что кислорода или слишком много для образования алмаза, или недостаточно. В первом случае углерод сгорит и превратится в газы - оксиды: СО или СО 2 . Тогда возникают безрудные кимберлиты. Они отличаются повышенной магнитностью, потому что в них появился оксид железа - магнетит. Кислорода было много, и он "вырвал" железо из состава силикатов. При дефиците кислорода или метана возникнут лишь пары воды, и они будут поглощены серпентинитом. Выходит, что алмаз возникает как продукт самопроизвольного подземного горения углеродистого флюида. Алмазы - аналоги золы или сажи, осевшей в "дымоходах" мантии!
Горение метана увеличивает активность кислорода и отражается на изотопном составе углерода и азота, входящих в состав алмазов, поскольку в окислительной среде концентрируются тяжелые изотопы.
Растущие кристаллы алмаза захватывают из газа многочисленные включения пыли - мельчайшие зерна минералов окружающих пород. Возраст этих минеральных включений иногда совпадает с геологическим возрастом кимберлитовых трубок, но чаще включения оказываются гораздо более древними. Так, например, в алмазах знаменитой трубки "Кимберли" (Южная Африка), внедрившейся в окружающие породы 85 миллионов лет назад, возраст включений гранатов-пиропов (определен самарий-неодимиевым методом) - 3200 миллионов лет. В якутской трубке "Удачная", прорвавшей окружающие ее породы 425 миллионов лет назад, возраст включений минерала клинопироксена (определен калий-аргоновым методом) - 1149 миллионов лет.
По таким данным геологи обычно делают вывод, что алмазы кристаллизовались в мантии, может быть, миллиарды лет назад, а затем взрывом их выбросило к поверхности Земли. По моему мнению, включения в алмазах были захвачены растущими кристаллами из "пыли" окружающего их газового потока.
В последние годы тонкие методы анализа позволили выявить среди включений в алмазах самородные металлы - железо, никель, хром, серебро, а также сульфиды никеля и железа. Как они попали в алмазы? По моему мнению, все эти металлы восстановлены из минералов глубинных пород - силикатов с повышенным содержанием железа, никеля, серебра и оксидов с высоким содержанием хрома - такими мощными восстановителями, как водород и СО, а глубинный сероводород превратил некоторые из этих металлов в сульфиды. Алмазная "броня" сохранила эту неустойчивую сульфидно-металлическую пыль в кристаллах.
Загадкой для геологов длительное время оставались резкие "сухие" контакты кимберлитовых трубок с окружающими породами. Геологи знают, что вокруг массивов магматических пород всех типов возникают мощные зоны контактовых изменений за счет перекристаллизации и изменения вмещающих пород. А вот на контакте с кимберлитами изменения осадочных пород ничтожны. Оказывается, изменения есть, и очень значительные, но они носят необычный характер. Вокруг трубок возникают мощнейшие - до полукилометра - ореолы концентрации мелких зерен люминесцирующих минералов.
Содержание зерен апатита и циркона - минералов, ярко светящихся в ультрафиолетовых лучах, в десятки и даже сотни раз здесь увеличивается. Причем апатит светится не обычным желтым, а голубоватым светом, что характерно именно для апатита кимберлитов. Эти люминесцентные ореолы объясняются мощной "продувкой" окружающих пород глубинным мантийным газом с восстановительными свойствами и такими характерными элементами кимберлитов, как европий, церий, цирконий.
Рождение алмазов не где-то в неведомых "каменных пещерах", как думали раньше, а в самих кимберлитовых трубках, в процессе их формирования, объясняет почти идеальную сохранность алмазных кристаллов, которые находят рядом с кимберлитовой галькой, состоящей из окатанных, оббитых и лишенных граней глубинных минералов, действительно извлеченных из мантии.
На кристаллизацию алмазов из газа указывает также постоянное присутствие в них азота, а иногда - бора. В силикатном расплаве мантии практически нет ни азота, ни бора, но во флюиде эти элементы концентрируются, поскольку образуют газообразные соединения с водородом. В какие-то времена во флюиде, видимо, накапливался и радон. Именно радон, сильнейший альфа-излучатель, мог создать загадочные, необычайно красивые зеленые алмазы. Их окраска, безусловно, связана с воздействием альфа-частиц.
Современная промышленность ежегодно получает миллионы тонн сажи. Она образуется за счет неполного окисления метана. Около 80 процентов этой сажи идет на производство автомобильных шин. Огромное количество сажи оседает на стенках бесчисленных труб - печных, фабричных, заводских, и это никого не удивляет. А вот привыкнуть к мысли, что алмаз - это, по существу, тоже сажа, только мантийная, нам как-то трудно. Такая аналогия сначала кажется просто кощунственной. Чтобы слишком прямая аналогия кимберлитовых трубок с печными трубами не вредила пониманию природного процесса, замечу, что кимберлитовые трубки никогда не выходили на поверхность Земли и не коптили небо, как, например, трубы Лондона в XIX веке.
Мантийный газ "зависал" в верхних слоях земной коры, как повисает в воздухе аэростат с газовой горелкой, когда он уже израсходовал всю энергию на подъем. Поэтому никому из геологов не посчастливилось найти вулкан посреди платформы, разбрасывающий вокруг себя кристаллы алмазов. Найденные кимберлитовые трубки вскрываются лишь процессами эрозии. Для разведчика это означает, что существует множество "слепых" кимберлитовых трубок, не выходящих на поверхность. Об их присутствии можно узнать по обнаруженным локальным магнитным аномалиям, верхняя кромка которых располагается на глубине в сотни, а если повезет - то в десятки метров. Так что успеха вам, геологи-разведчики!
