Кимберлитовая трубка: интересные факты, образование и описание (фото)
Сокровища Кимберлитовой трубки
Эти изящные, хрупкие, невероятно красивые камни, способные отражать и преломлять лучи, разбрасывая вокруг себя волшебные искры света, однажды выброшенные через вулканические дыры на поверхности планеты Земля. В настоящее время эти вулканы давно пали, их надземные части исчезли в результате эрозионных процессов, но застывшие в их норках скалы, камни и другие вещества не исчезли.
Откуда берутся алмазы
Ученые узнали об этом только в середине прошлого века, когда на территории Африканского континента было обнаружено огромное месторождение алмазов – кимберлитовая трубка (позже выяснилось, что в таких природных образованиях содержится около 90% природных ресурсов алмазов на нашей территории). планета).
Люди не могли оставить такое мероприятие без внимания, и по всему миру начались активные поиски подобных месторождений. Некоторым странам, таким как Ботсвана, Россия, Канада, Южная Африка, Ангола, повезло, и, найдя искомую породу, они практически сразу начали разрабатывать многообещающие находки, копая глубокую яму и создавая огромный кратер.
Позже ученые заметили интересную особенность таких дыр: полет вертолетов и других самолетов над искусственными кратерами чрезвычайно опасен, так как огромная дыра буквально втягивает их в себя.
Образование
Что касается процесса создания кимберлитовой трубки и содержащихся в ней алмазов, то это выглядит довольно интересно. Несколько миллиардов лет назад произошел прорыв в недрах земли, вулканических растворах и газах (что интересно, этого не произошло в тонком срезе земной коры толщиной около 10 километров, но взрыв прорвал массивные 40 – километровая платформа).
В результате получается канал конической формы, больше похожий на бокал для шампанского: чем глубже он становится, тем уже становится, а на определенной глубине превращается в вену.
Ширина кратера канала обычно составляет от пятисот метров до полутора километров. После извержения образовались брекчии (вулканический детрит) и серо-зеленый туф, т. н. кимберлит, порода, состоящая из флогопита, граната, оливина, карбонатов и других минералов, затвердела в устье этого кратера.
Когда эти минералы попадают на поверхность земли иным способом, их форма всегда напоминает хорошо ограненные кристаллы. Но в кимберлитах таких граней нет, а зерна круглые. Что касается бриллиантов, то они появляются на поверхности в конечном состоянии с острыми гранями, которые можно использовать для резки стекла без какой-либо обработки.
Несмотря на то, что кимберлитовая трубка обычно на 10% заполнена драгоценными камнями, производство алмазов из этой породы – довольно трудоемкий процесс, так как из одной тонны кимберлита извлекается всего около 1 карата драгоценных камней или 0,2 грамма.
Карьер «Большая дыра»
Первая кимберлитовая трубка, известная как «Большая дыра», была обнаружена в середине девятнадцатого века в Южной Африке, в провинции Кимберли (отсюда и название алмазоносной породы, и самой дыры). Месторождение также является крупнейшим открытым рудником, который когда-либо создавался человеком без использования каких-либо машин.
Чтобы проделать дыру такого масштаба в земной коре, на раскопках трудились более 50 000 горняков с лопатами и кирками. В результате за пятьдесят лет из земли было извлечено более 22 миллионов тонн земли и выкопано более 2,7 тысячи тонн почвы. килограммы алмазов (около 14,5 миллиона карат).
Хотя месторождение Большая дыра в настоящее время полностью исчерпано, алмазная шахта остается местным памятником, так как уже более ста лет известна как самая большая искусственная дыра в мире: ее площадь составляет примерно 17 га, окружность 1,6 км. и 463 км шириной. м.
Что касается глубины, то она сейчас не очень большая, но раньше она опускалась до 240 м. После завершения добычи алмазов залежь засыпана до 215 м, а дно выработки залито подземными потоками и было создано озеро. В настоящее время глубина ямы составляет 40 метров.
Карьер «Мир»
В середине прошлого века в Якутии геологи обнаружили несколько кимберлитовых трубок, первой из которых была «Зарница», открытая в 1954 году. В ней было немного драгоценных камней, но открытие этого ядра побудило геологов к дальнейшим поискам.
В следующем году здесь было открыто одно из крупнейших месторождений алмазов на нашей планете под названием Мир (оно находится недалеко от города Мирный, координаты 62 ° 31’42 ″ с. ш., 113 ° 59’39 ″ в. д.). Примечательно, что здесь был найден самый крупный в России драгоценный камень, получивший название «XXVI съезд КПСС», весом 342,5 карата (это чуть более 68 г).
Власти страны уделили большое внимание разработке кимберлитовой трубки Мир, привлекли огромное количество людей, и через некоторое время среди дикой и необитаемой территории образовался поселок, а затем и город Мирный, расположенный более чем в тысяча километров от Якутска. Поселок сразу расположили так, что кимберлитовая трубка оказалась в непосредственной близости от Мирне.
Работы по освоению месторождения «Мир» в условиях вечной мерзлоты (зимой температура здесь нередко доходила до -60 градусов по Цельсию) были крайне сложными – грунт приходилось сильно обрабатывать и взрывать динамитом. В течение нескольких лет рудник производил около 2 кг алмазов в год, 20% из которых составляли алмазы драгоценного качества, а остальное использовалось в промышленных целях.
В настоящее время считается, что разрез «Мир» дает наибольшее количество алмазов в России и четверть всех алмазов на нашей планете (несмотря на то, что он уступает по размерам другому аналогичному месторождению, обнаруженному в этом районе – Удачной. кимберлитовая трубка): диаметр 1,2 км, глубина 525 м.
Несколько лет назад после того, как скважина достигла критической глубины, добыча алмазов в карьере была остановлена и все работы были перенесены на подземный рудник «Мир». Работа под землей сама по себе сложна, но в этом случае она дополнительно затрудняется тем, что грунтовые воды постоянно затапливают шахту, поэтому их необходимо постоянно откачивать и направлять в естественные трещины, обнаруженные в земной коре.
Завершение работ на кимберлитовой трубке «Мир» не планируется в ближайшее время, поскольку геологи обнаружили, что большое количество алмазов залегает на глубине более одного километра, так что месторождение «Мир» может разрабатываться более тридцати лет.
Карьер «Удачная»
Самая крупная кимберлитовая трубка в России также находится в Якутии, в 20 км от Полярного круга (на карте она находится с координатами 66 ° 25′N. 112 ° 19 ′ E). Его параметры:
-
Ширина – 2 тыс. м; Длина – 1,6 тыс. м; Глубина – 530 м.
Это отверстие фактически состоит из двух смежных труб – западной и восточной. Драгоценности из разных отверстий очень сильно различаются по своим характеристикам.
Несмотря на то, что алмазный рудник был открыт в середине 1950-х годов, добыча камня не началась до начала 1980-х годов. В настоящее время камни добывают открытым способом, но, поскольку глубина залежи стала критической для этого типа добычи, недавно там начал работать подземный рудник.
Эксперты говорят, что большая часть алмазов из кимберлитовой трубки Удачная уже была извлечена из недр земли, и некоторые из находок поражают воображение. Например, недавно там был обнаружен камень, содержащий около 30 000 алмазов, что в миллион раз превышает их обычную концентрацию.
Кимберлитовая трубка. Описание и особенности кимберлитовой трубки
Первая кимберлитовая трубка была обнаружена в 1866 году. До 1914 года его добывали вручную. Эта шахта считается самой большой в мире, которая ведется без использования машин. В провинции Кимберли можно увидеть большую воронку. Первая трубка была названа ее именем.
Потом подобные были обнаружены за пределами ЮАР и даже в Африке. В России, например, есть регион, где есть несколько больших труб. Речь идет о Якутии. В середине прошлого века здесь были открыты сначала Жарница, потом Мир, потом Удачный, Сытыканский, Маршрутная.
Все они, как и должны выглядеть кимберлитовые трубки, имеют форму стаканов, ножки которых уходят в землю вертикально. Эти образования состоят из твердой породы, называемой кимберлитом. Так зачем тратить энергию и деньги на его поиски?
Цель разработки кимберлитовых трубок
Кимберлит – ультраосновная порода, что означает, что он содержит 30-45% кремнезема, то есть оксида кремния с формулой SiO. 2 . Минеральный состав породы – оливин, пироксен, флогипит и пироп. Первый – это основная масса кимберлита. Тем не менее, порода имеет ценность для минерала, которая в среднем составляет около 0,6 грамма на тонну или 3 карата. Как видите, это бриллиант.
90% алмазов в мире добывается из кимберлитовых трубок. Они сделаны из карбона. Такой же элемент состоит, например, из графита, который используется в карандашах. Единственное отличие – сетчатая структура минералов. В алмазах атомы углерода не только расположены определенным образом, но и максимально плотны. Вот почему алмазы тверже других минералов, они царапают и режут металлы.
Первые кимберлитовые трубки начали добывать после того, как в мире закончились месторождения алмазов. Их, как золотые самородки, можно найти под ногами. Особенно богаты африканские месторождения.
Когда шахтеры обнаружили алмазы близко к поверхности, они поняли, что им нужно идти глубже. Они обнаружили, что кристаллы лежат в виде трубчатых тел на глубине до 1,5 км. Когда появилось соответствующее оборудование, подземные рудники начали строить открытым способом.
Например, такая шахта работает на трубке Мир с 2001 года. Шахтеры достигли подножия «чаши» на глубине более 500 метров.
Кимберлитовая трубка в Якутии – самая большая в мире. Диаметр чашечки на поверхности составляет 1 километр. Его глубина достигает почти 1,5 метра. В одной тонне руды почти 5 каратов.
Стоит отметить, что 90% трубок не содержат алмазов. Однако 10% «стаканов» достаточно, чтобы удовлетворить мировой спрос на этот минерал.
Вопросы к кимберлитовым трубкам
Если бы можно было брать интервью у геологических образований, ученые и журналисты задавали бы десятки вопросов по кимберлитовым трубкам. Стандартное представление о происхождении алмазосодержащих стекол состоит в том, что они представляют собой потоки магмы, преобразованные на поверхности в минералы из недр земли.
Однажды они вытесняются газами, которые взрываются под давлением, буквально выбрасывая тяжелое содержимое мантии вверх. Попутно это содержимое толкает и разрушает более мягкие и хрупкие породы верхних слоев.
Достигнув поверхности, магма, вытесненная газами, затвердела, разделившись на минералы. Но алмазы есть по всей глубине трубок, и это из-за нижележащего алмазного образования. Этому объясняется их исключительная плотность.
Причина тому – колоссальное давление на многокилометровой глубине. Алмазы, которые там уже образовались, уносятся током и распределяются в нем. Некоторые кристаллы вырвались на поверхность, а другие не достигли поверхности.
Такое происхождение кимберлитов является лишь гипотезой, поскольку остаются открытыми следующие вопросы:
1. Почему трубы встречаются только на древних платформах? Такие участки земной коры прошли стадию формирования. Как древние, платформы тектонически устойчивы. Речь идет о толстых и твердых «корках» Земли.
Прилив газов и магмы глубже в такие плиты непонятен, поскольку он легче проникает через тонкие платформы – новые платформы, 10-километровое дно океана или переходные зоны между их водами и берегом. Кимберлитовые плиты имеют толщину 40 километров. В таких условиях нет действующих вулканов с просто извергающейся лавой, способных уносить из глубины алмазы.
Есть предположение, что трубы были созданы в то время, когда ныне стабильные платформы были молодыми. Наземная часть вулканов была разрушена под воздействием внешних факторов. Остались только подземные «валы».
2. Что вызывает форму минеральных зерен в кимберлитах? Алмазы – единственные кристаллы в камне, и кристаллы имеют идеальную форму. Заполнители твердые, но хрупкие. Вы когда-нибудь видели, чтобы грани алмаза ломались при ударе под определенным углом?
Так почему же алмазы сохраняют форму, когда выходят из глубины, буквально пробираясь среди поверхностных пород? Ученые не могут этого объяснить. Другие минералы в кимберлитах, которые также являются кристаллическими, возникли из лавы у поверхности, но стали круглыми зернами.
Минерологи не обнаружили следов таяния. Тогда можно было бы объяснить зернистость оливина, пироксена, действием не раскаленной магмы. Это могло буквально растопить грани минералов. Однако таким образом камни должны потерять свою кристаллическую структуру, превратившись в подобное стекло. Этого не произошло.
3. Почему кимберлитовые трубки имеют форму раструба, воронки. Вытеснение газа из недр земли под давлением горных пород к поверхности похоже на взрыв. Сферические камеры должны формироваться в однородной среде.
Геологи называют их камуфляжными рисунками и изучили сотни из них. Получается, что ядерные реакции и взрывы внутри планеты не имеют ничего общего с образованием кимберлитовых трубок?
Другие гипотезы дают ответы на вопросы, возникающие из одной теории. Некоторые из них кажутся правдоподобными.
Разгадка тайн кимберлитовых трубок
Александр Портнов, доктор геолого-минералогических наук, выдвинул теорию о том, что кимберлитовая трубка – это большое отверстие, образованное не струями газа, идущими из недр земли, а огромными пузырьками воздуха. Это объясняет положение и форму «пузырей»:
-
Пузыри могут образовываться только под газонепроницаемыми древними платформами. Из-за рыхлой и тонкой молодости вещество все еще находится в состоянии миниатюрных частиц. На стабильных платформах они накапливаются триллионами. В этом случае силы газа достаточно, чтобы образовалась игольчатая трещина. Через игольчатую трещину в твердых глубоких породах пузырь просачивается в более рыхлые известняки, граниты. Как и в системе гидравлического привода автомобиля, газ распространяется через поверхностные породы, раздвигая их. Это то, что делает форму трубки стеклянной.
Теория Портноу основана на недавнем открытии так называемого сопла или горячие точки. Именно над ними, на уязвимых платформах, образуются вулканы. Выгоревшие корой Тихого океана, например, превратились в вулканы на Гавайях.
Однако, если газ не может выйти, выталкивая магму наружу, в горячих точках образуются пузыри. Каждый кубический километр этого материала имеет подъемную силу 2,5 миллиарда тонн. Закон Архимеда работает. Глубокая смесь водорода и метана легче воды. Тела древних платформ в три раза плотнее воды, а разница в том, что газ уносится.
Когда пузырек поднимается, под ним образуется область низкого давления. Поэтому кимберлитовая трубка на фото имеет структуру брекчии. Это означает объединение в одну массу фрагментов ранее сформированных камней.
Это связано с газовой перекристаллизацией пород маниоки. Камни дробятся и буквально падают в зону низкого давления, то есть сначала в стержень стеклянной трубки, а затем в верхнюю чашу.
По словам Портнова, камни катятся потоком газа, как галька, теряя грань. «Окантованная» поверхность минеральных зерен напоминает микропористую структуру лопаток газовых турбин.
Образование алмазов в кимберлитах по Портнову
Теория Александра Портнова также отвечает на вопрос, почему алмазы в кимберлитовых трубках имеют форму кристаллов. Профессор «подобрал» материалы 1969 года. Тогда ученый СССР Борис Дерягин синтезировал алмазы из метана и тем самым опроверг возможность создания алмазов только из графита. Последний нестабилен в мантии Земли, но там много метана в виде карбидов водорода.
Дерягин синтезировал алмаз из метана при давлении ниже атмосферного. Глубоко внутри мантии существует огромное давление, которое блокирует окислительную способность кислорода. По мере подъема пузырька газа показатель падает до 5 килобар.
Кислород начинает соединяться с водородом и метаном. Это процесс самовоспламенения газа. На мгновение в подземном резервуаре бушует пламя.
Если в пузырьке газа минимальное количество кислорода, этот элемент притягивает водород только из молекул метана. Остается чистый уголь. Он состоит из бриллиантов. С теоретической точки зрения они образуются вместе с кимберлитовой трубкой и не «отрываются» от мантии Земли.
Таким образом, в кимберлитовой трубке Попугаева присутствуют алмазы с идеальной, необрезной и некруглой огранкой.
Во время формирования 90% кимберлитов в газовом пузыре было мало или совсем не было кислорода. Последнее приводит к сжиганию угля. В то же время кислород извлекает железо из силикатов. Так образуется магнетит. Кимберлиты производятся без алмазов, но с повышенным магнетизмом.
Если в газовом пузыре, пробившем литосферную плиту, недостаточно кислорода, в результате реакции образуется водяной пар. Они поглощаются горными породами, минеральной пылью. Как правило, серпентинеит, один из типичных компонентов кимберлитов, впитывает влагу.
Открытие кимберлитовой трубки «Мир» в 1954 году стало прорывом на алмазном рынке России того времени. Между тем геологи могли наткнуться на трубки, лишенные алмазов. Такие трубы горняки сравнивают с неработающими дымоходами. Когда трубка работает, кристаллы оседают там, как сажа.
Еще до названия кимберлитовой трубки в провинции Кимберли геологи прошлого века интересовались природой включений в «стеклянных» алмазах. Некоторые алмазы содержат частицы пиропа и других минералов.
Возраст включений превышает возраст самой трубки. Это характерно для многих кимберлитов. Определение возраста является основой теории о том, что алмазы образовались в мантии и только позже всплыли на поверхность.
Однако, с точки зрения профессора Портного, боковые включения в камнях – это пыль, уносимая газом из недр земли. Возраст самих бриллиантов с ним не совпадает.
