Как добывают алмазы из Кимберлитовой трубки? Кимберлитовая трубка – интересные факты и описание

Что такое кимберлитовая трубка

Прежде всего надо понимать, что кимберлитовая трубка — это не какой-то небольшой объект, который лежит в земле или является инструментом геолога, а полноценное геологическое тело. Так принято называть образования в земной коре, которые обладают какими-то конкретными свойствами или представляют научный и коммерческий интерес.

Кимберлитовой трубкой принято называть вертикальное или хотя бы близкое к вертикальному геологическое тело, которое образуется при прорыве магмы сквозь земную кору. Сама трубка заполнена кимберлитом. Логично, да?

Именно так порода и сама трубка называется из-за исторических особенностей обнаружение таких геологических тел. Впервые это произошло в Южной Африке рядом с городом Кимберли. С тех пор, где бы не находилась такая трубка, она всегда называется кимберлитовой.


Сейчас так выглядит та самая первая кимберлитовая трубка в Кимберли.

Такое геологическое тело называется именно трубкой из-за того, что оно действительно вытянуто и уходит в землю подобно трубе. Учитывая особенности геологических процессов, ее размеры огромны. Кимберлитовая трубка достигает в диаметре 400-1000 метров. Иногда ее размеры даже переваливают за эти значения. По сути, это канал, по которому в древности проходили газы и расплавленная магма.

Что находится внутри кимберлитовой трубки

Внешне порода, которая находится в кимберлитовой трубке, представляет из себя вулканические обломки, туфообразную массу зеленовато-серого цвета и распределенные по ней минералы. Туфообразная масса в своей основе имеет такие вещества, как ксенолиты, флогопит, оливин, карбонаты, пироп и других минералы.

Самым главным, что заставляет заниматься разработками кимберлитовых трубок, являются алмазы. Именно эти небольшие камни стоят того, чтобы карьерными грузовиками перетаскивать с места на место миллионы тонн породы. После обработки алмазов получаются бриллианты. Не так давно я уже рассказывал о том, как добывают алмазы, как их обрабатывают и приводил примеры самых крупных и дорогих из них. Тогда статья нашла большой отклик среди участников нашего Telegram-чата и они просили подробнее рассказать о кимберлитовых трубках.


Куда не брось взгляд, везде трубка. Обратите внимание, что на снимке есть стадион и оцените его размер на фоне этого огромного отверстия.

В мире около 1500 кимберлитовых трубок, но далеко не все из них имеет смысл разрабатывать, так как только десятая часть из них алмазоносная. Большая часть из них нерентабельна, а самые полезные с точки зрения ”выхлопа” находятся в ЮАР, Индии и в Якутии на Среднесибирской платформе.

Интересно, что первая в Якутии кимберлитовая трубка была открыта не бородатым геологом, а женщиной – Ларисой Попугаевой. Произошло это 21 августа 1954 года. Она получила название ”Зарница”.

Кимберлитовая трубка — это такой большой столб, который расширяется около поверхности и сужается на глубине. По сути это отголоски древних вулканов. На данный момент их верхняя часть разрушена из-за эрозионных процессов, но основание и кимберлитовые трубки сохранились. То есть много миллионов лет назад в этих местах было не так тихо и мирно. Зато именно тогда Земля поделилась с нами алмазами, которые образуются только на огромной глубине под давлением в тысячи раз превышающим атмосферное. Теперь нам остается только собрать их. Конечно, если слово ”только” применимо к такому титаническому объему работы.


Вот такая объемная модель.

Если у вас дома есть бриллианты, посмотрите на них и осознайте, что они были на глубине десятков километров от поверхности Земли, находились под давлением в тысячи атмосфер и провели в таком состоянии десятки и сотни миллионов лет. Теперь они используются в украшениях. Это настоящие посланцы из прошлого, которые прошли огромный путь до кольца, сережки или ожерелья. Это куда круче, чем метеориты.

Как разрабатывают кимберлитовую трубку

Для разработки кимберлитовой трубки в земле постепенно делается воронкообразное отверстие, глубина которого доходит до 600-700 метров, а диаметр верхней части часто сопоставим с размерами небольшого городка. Когда выработка открытым способом становится невозможной, вокруг ”воронки” бурятся шахты на глубину до километра (а иногда и больше).

Через эти шахты продолжается добыча до тех пор, пока она остается рентабельной и пока найденные в породе минералы можно продать за бОльшие деньги, чем потратили на добычу. Если тенденция станет обратной, а баланс отрицательным, будут предприняты попытки дополнительного поиска полезных ископаемых в стороне от воронки и постепенно добыча будет прекращена.


Названий шахт и тоннелей вокруг трубки очень много, но они не так важны. Достаточно пространственной структуры, чтобы понимать, что там происходит.

Для обработки породы рядом с местом добычи строится горно-обогатительный комбинат, а для проживания шахтеров строится целый город, в котором будут все объекты инфраструктуры, развлечений и даже аэродром. Часто в такие места можно добраться только по воздуху.

Разработка месторождения часто ведется при помощи взрывов. Это самый надежный, безопасный и недорогой способ, так как даже карьерные экскаваторы не потянут такой объем породы. Взрывчатка закладывается внутрь породы, после чего она обрушивается и вывозится огромными карьерными грузовиками для ”извлечения из нее алмазов”.


На фоне масштаба карьера грузовики кажутся крошечными, а на самом деле они могут раздавить легковой автомобиль или пикап и даже не заметить этого (случаи были)

Самая большая кимберлитовая трубка в России

Самым крупным в России месторождением является Мир, которое находится в Якутии. В нем алмазы добывались с 1957 по 2001 год. Недропользователем является компания Алроса, а объем обработанной за это время руды составил 68 миллионов тонн. Сейчас данная кимберлитовая трубка уже ”не работает” и добыча там прекращена, но именно там еще в советские время были добыты крупнейшие алмазы, которые заслуженно заняли место в рейтинге самых больших.


Кимберлитовая трубка Мир просто огромна.

Несмотря на высокий уровень автоматизации процесса, все равно приходится привлекать к добыче много людей. Возможно, в скором времени для обеспечения работы таких объектов нужна будет пара человек за компьютером, но случится это не скоро, как и едва ли кто-то придумает рабочий способ столь же эффективной добычи, как открытый метод.

Цель разработки кимберлитовых трубок

Кимберлит — ультраосновная горная порода, значит в ней 30—45% кремнезема, то есть оксида кремния с формулой SiO2. Минеральный состав породы — оливин, пироксен, флогипит, пироп. Первый слагает основную массу кимберлита. Однако ценят породу за минерал, которого на тонну приходится в среднем около 0,6 грамма, то есть 3-х карат. Речь, как понятно, об алмазе.

На кимберлитовые трубки приходится 90% мировых запасов алмазов. Они состоят из углерода. Из этого же элемента сложен, к примеру, графит, что используют в карандашах. Разница лишь в кристаллических решетках минералов. У алмаза атомы углерода расположены не только особым образом, но и максимально плотно. Поэтому бриллианты тверже прочих минералов, царапают и режут металлы.

Первая кимберлитовая трубка начала разрабатываться, когда в мире истощились россыпи алмазов. Их, подобно самородкам золота, можно было найти под ногами. Особенно богатыми были как раз африканские россыпи.

Выбрав алмазы у поверхности, добытчики поняли, что нужно углубляться. Выяснилось, что кристаллы залегают в пределах трубковидных тел, уходящих на глубину до 1,5 километра. Когда появилась соответствующая техника, после карьерного метода разработки стали делать подземные рудники.

На кимберлитовой трубкеМир в , к примеру, такой действует с 2001-го года. Добытчики дошли до ножки «бокала», углубившись больше, чем на 500 метров.

Кимберлитовая трубка в Якутии является крупнейшей в мире. У поверхности диаметр бокала равен километру. Вглубь образование уходит почти на 1,5. На тонну руды приходятся почти 5 карат.

Стоит заметить, что 90% трубок не содержат алмазов. Однако 10% «бокалов» достаточно, чтобы удовлетворить мировую потребность в минерале.

Вопросы к кимберлитовым трубкам

При возможности интервьюировать геологические образования, ученые и журналисты задали бы кимберлитовым трубкам десятки вопросов. Стандартный взгляд на происхождение алмазоносных бокалов гласит, что это преобразовавшиеся у поверхности в минералы потоки магмы из глубин земли.

Они некогда вытолкнуты газами, которые под давлением вырывались наружу, буквально подбрасывая вверх тяжелое содержимое мантии. На пути это содержимое расталкивало и ломало более мягкие и рыхлые породы верхних слоев.

Подходя к поверхности, вытолкнутая газами магма отвердевала, разделяясь на минералы. Однако алмазы встречаются по всей глубине трубок и обусловлено это глубинным формированием бриллиантов. Именно с этим связывают их исключительную плотность.

Дело в колоссальном давлении на многокилометровых глубинах. Уже сформированные там алмазы подхватывались потоком, распределялись в нем. Какие-то кристаллы возносились к поверхности, а какие-то не доходили до нее.

Такое происхождение кимберлитов — лишь гипотеза, поскольку остаются открытыми следующие вопросы:

1. Почему трубки находятся исключительно на древних платформах? Такие участки земной коры прошли этап формирования. Будучи древними, платформы тектонически устойчивы. Речь о толстых и твердых «корках» земли.

Непонятно устремление в таковые газов и магмы, ведь проще пробить тонкие платформы-новички, 10-километровое дно океанов или переходные зоны меж их водами и берегом. Толщина же плит с кимберлитами равна 40-ка километрам. В таких условиях нет действующих вулканов с той самой вырывающейся лавой, которая может нести из глубин алмазы.

Есть предположение, что трубки формировались во времена, когда ныне стабильные платформы были молоды. Наземная часть вулканов под действием внешних факторов разрушилась. Остались только подземные «бокалы».

2. Чем обусловлена форма минеральных зерен в кимберлите? Алмазы — единственные кристаллы в породе, причем кристаллы идеальной формы. Агрегаты тверды, но хрупки. Приходилось видеть, как скалывается грань бриллианта при ударе под определенным углом?

Почему же алмазы сохранили форму, поднимаясь из глубин, буквально пробивая путь среди поверхностных пород? Ученые не могут объяснить. Другие же минералы кимберлитов, коим тоже свойственен кристаллический вид, формировались из лавы у поверхности, но стали округлыми зернами.

Минерологи не нашли следов оплавления. Тогда можно было бы объяснить зернистость оливина, пироксена действием на них раскаленной магмы. Она могла буквально расплавить грани минералов. Однако при этом камни должны утратить кристаллическую структуру, превратившись в подобие стекла. Этого не произошло.

3. Почему кимберлитовые трубки бокаловидные, похожи на воронки. Выталкивание глубинным газом под напором пород на поверхность подобно взрыву. В однородной среде при этом должны образоваться сферические камеры.

Геологи называют их камуфлетными, изучили сотни таковых. Получается, ядерные реакции и взрывы внутри планеты не имеют отношения к образованию кимберлитовых трубок?

На вопросы, вытекающие из одной теории, дают ответы другие гипотезы. Некоторые из них звучат правдоподобно.

Разгадка тайн кимберлитовых трубок

Доктором геолого-минералогических наук Александром Портновым выдвинута теория, согласно которой кимберлитовая трубка — большая дыра, образованная не потоками вырывающегося из глубин газа, а огромными пузырями из него. Это объясняет расположение и форму «бокалов», поскольку:

  • Пузыри могут образоваться только под газонепроницаемыми древними платформами. Через рыхлые и тонкие молодые субстанция проходит еще в состоянии миниатюрных молекул. Под стабильными же платформами они собираются триллионами. В этом случае силы газа хватает, дабы образовать игловидную трещину.
  • Через игловидную трещину в твердых глубинных породах пузырь просачивается в более рыхлые известняки, граниты. Подобно системе гидравлического привода автомобиля, газ как бы растекается в поверхностных породах, раздвигая их. Вот и получается бокаловидная форма трубки.

Теория Портнова основана на недавнем открытии так называемых глубинных форсунок или горячих точек. Именно над ними на уязвимых платформах образуются вулканы. Прожженная на сквозь кора Тихого океана, к примеру, стала вулканами Гавайских островов.

Однако если газ не может выйти, попутно вытолкнув магму, в местах горячих точек формируются пузыри. Каждый кубический километр таковых снабжен подъемной силой в 2,5 миллиарда тонн. Срабатывает закон Архимеда. Глубинная смесь водорода и метана легче воды. «Тела» древних платформ в 3 раза плотнее воды. За счет этой разности и осуществляется подъем газа.

По мере подъема пузыря под ним образуется область низкого давления. Поэтому кимберлитовая трубка на фото имеет брекчевидную структуру. Она подразумевает соединение в единую массу обломков сформированных ранее камней.

Это объясняется перекристаллизацией под действием газа пород мании. Камни дробятся и буквально падают в область малого давления, то есть сначала в ножку бокала-трубки, а потом и в верхнюю чашу.

Мчась в потоке газа, по мнению Портнова, камни окатываются им, подобно гальке, теряя свои грани. Под микроскопом «окатанная» поверхность минеральных зерен напоминает микропористую структуру лопаток газовых турбин.

Образование алмазов в кимберлитах по Портнову

Теория Александра Портнова отвечает и на вопрос, почему алмазы в кимберлитовых трубках имеют форму кристаллов. Профессор «поднял» материалы 1969-го года. Тогда академик наук СССР Борис Дерягин синтезировал алмаз из метана, опровергнув возможность формирования минерала только из графита. Последний нестабилен в мантии земли, а вот метана там достаточно в виде карбидов водорода.

Дерягин синтезировал алмаз из метана при давлении ниже атмосферного. В глубинах мантии давление колоссальное, блокирует окислительные способности кислорода. По мере подъема газового пузыря, показатель падает до 5-ти килобар.

Пари этом кислород начинает соединяться с водородом и метаном. Это процесс самовоспламенения газа. Какое-то время в подземном резервуаре бушует пламя.

Если кислорода в газовом пузыре минимум, элемент притягивает из молекул метана лишь водород. Остается чистый углерод. Он складывается в алмазы. С точки зрения теории, они формируются вместе с кимберлитовой трубкой, а не «вырываются» из мантии Земли.

Именно поэтому кимберлитовая трубка Попугаевой наполнена алмазами с идеальными, не сколотыми и не окатанными гранями.

При образовании 90% кимберлитов кислорода в газовом пузыре было недостаточно, или с излишком. Последнее приводит к сгоранию углерода. При этом кислород вырывает из силикатов железо. Так образуется магнетит. Получаются кимберлиты без бриллиантов, но с повышенной магнитностью.

Если кислорода в газовом пузыре, проколовшем литосферную плиту мало, итогом реакций становятся пары воды. Они впитываются породами, минеральной пылью. Как правило, влагу вбирает серпентинит — одна из типичных составных кимберлитов.

1954 год, кимберлитовая трубка «Мир», тогда открытая, стали прорывом на алмазном рынке России. Меж тем, геологи могли наткнуться и на трубки, лишенные бриллиантов. Добытчики сравнивают такие с нерабочими дымоходами. Если же труба действует, в ней, подобно саже, оседают кристаллы.

Перед тем, как назвали кимберлитовую трубку в провинции Кимберли, геологи прошлого столетия задумались над природой включений в алмазах из «бокала». Некоторые бриллианты захватили частицы пиропа и других минералов.

Возраст включений превышает возраст самой трубки. Это типично для многих кимберлитов. Определение возраста — основа для теории, что алмазы сформировались в мантии, лишь потом поднявшись к поверхности.

С точки же зрения профессора Портного, сторонние включения в камнях — пыль, поднятая газом из глубин. Возраст самих бриллиантов с ней не совпадает.

Кимберлитовая трубка «Мир» – на пути от крупнейшего алмазного карьера до первого подземного города под куполом.

Некогда крупнейший в мире алмазный карьер – кимберлитовая трубка «Мир» сотворен руками человека в царстве вечной мерзлоты по адресу: город Мирный, Республика Саха (Якутия). Над рукотворным кратером категорически запрещен пролет летательных аппаратов: гигантская воронка диаметром 1 200 метров и глубиной 525 метров, инициируя нисходящие воздушные потоки, засасывает вертолеты.

Республика Саха (Якутия) фантастически богатая полезными ископаемыми геологическая провинция. Аналогов ей нет не только в России, но и во всем мире. Все это вызывает нескрываемую зависть наших иностранных друзей и партнеров. «Это несправедливо, что Господь Бог вознаградил землю, где зимой температура достигает минус 70 градусов такими богатствами!» – весьма часто утверждают государственные деятели и ученые мужи дальнего и ближнего Зарубежья. +

В якутском фольклоре есть сказание о том, что решив справедливо поделить по Земле драгоценные материалы и камни, Бог пролетал в зимнюю стужу над Якутией и обморозил руки, в результате чего из развязанного мешка с драгоценными камнями рассыпались по горам, долинам рек и тундре золото и алмазы, серебро и платина, и множество других благородных полезных ископаемых. +

Но долгое время алмазные месторождения, которыми так богата Якутия, оставались недоступны. Ещё совсем недавно на эти земли, где царит многолетняя мерзлота, не ступала нога человека. И это неудивительно: по абсолютной величине минимальной температуры Якутия не имеет равных себе регионов во всём Северном полушарии.

Алмазы и «Кузькина мать»

Начало интенсивному поиску алмазов в Якутии положила «холодная война». В то время в Советском Союзе резко возросла потребность в стратегическом сырье, применяемом в оборонной промышленности. На его закупку за рубежом стране требовались средства, которые можно было получить от продажи драгоценных камней, уже получивших известность на мировом рынке. +

Однако ничтожные россыпи драгоценного камня на Урале не могли удовлетворить запросы советского правительства в необходимых средствах. В то же время маститые советские ученые упрямо утверждали: есть признаки, указывающие на наличие кимберлитовых трубок в якутской земле. +

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.

Многочисленные геологические экспедиции были отряжены в Якутии только с одной целью: найти кимберлитовую трубку промышленного значения. +

Осенью 1948 года группа геологов во главе с Г. Фанштейном начала поисковые работы на реках Чона и Вилюй и 7-го августа 1949 года они нашли первый алмаз на песчаной косе, названной Соколиной, а дальнейшие еще более 20 кристаллов и выявили здесь алмазоносную россыпь. В результате поисковых работ в 1950-1953 годах было обнаружено несколько алмазоносных россыпей в Якутии. +

Все это указывало на то что кимберлитовые трубки в Якутии есть. И наконец, несколько лет геологических поисков увенчалась успехом. 21-го августа следующего 1954 года геолог Лариса Попугаева с рабочим Федором Беликовым открыли первую в СССР кимберлитовую трубку и назвали ее «Зарница». Но это месторождение мало соответствовало промышленному назначению. +

13 июня 1955 года геологи экспедиции Ю.И.Хабардина и Е.Н.Елагиной 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. Такова легенда. +

В действительности поисковики руководствовались прогнозной картой, составленной геологами Н.А.Амкинной и Н.В.Кинд.

Знаменитая радиограмма, переданная ими руководству экспедиции об обнаружении кимберлита, была кодированной: «Закурили трубку мира, табак отличный. Авдеенко, Елагина, Хабардин». Как водится, в те времена первым подписал радиограмму секретарь парторганизации. +

Месторождение алмазов стало находкой чрезвычайной важности. «Табачок» в трубке действительно оказался неплохим: более 80% всех добытых в этой шахте алмазов весили по 5 карат каждый (по 1 грамму). В потенциале, развитие алмазной промышленности должно было вдвое повысить экономический потенциал Советского Союза.

Все это позволило Никите Сергеевичу Хрущеву не только громко постучать обувью по трибуне ООН, но и сделать стратегическое заявление, которое бросило в холодный пот всех супостатов Советского Союза: «Агрессорам-капиталистам пора показать «кузькину мать», скоро наша Родина займёт лидирующее положение на международном валютном рынке, освоив новые месторождения алмазов в Якутии для скорейшего создания материально-технической базы коммунизма в СССР». +

Кимберлитовая трубка «Мир» – самое богатое алмазное месторождение в мире

Начало промышленной разработки алмазов относится к 1957 году. Понятно, что месторождение приходилось разрабатывалось в крайне тяжелых климатических условиях, и для того чтобы прорваться вглубь вечной мерзлоты, землю приходилось взрывать с помощью динамита. +

Однако уже в 1960 году годовая добыча алмазов составляла 2 килограмма, а пятая часть из них была ювелирного качества.

Алмазы после соответствующей огранки превращались в удивительные по красоте бриллианты, которые использовались для создания ювелирных украшений. +

Советские граждане, планирующие вступление в брак, могли позволить себе купить изысканные обручальные кольца с бриллиантами, в которых алмазы были добыты в Якутской кимберлитовой трубке «Мир». +

Остальные 80% добытых алмазов нашли применение в промышленных целях, так как по шкале эталонных минералов твердости Мооса это самый крепкий в мире минерал, обладающий самой высокой теплопроводностью, дисперсией и преломлением.

Самый крупнейший по объему добычи алмазов карьер

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

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

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

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

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

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

Надо по хозяйски использовать законсервированный карьер

Если отработанный карьер отдать на волю стихии, он не только окажется бесполезным, но и со временем может стать опасным. Высокие стены таят в себе угрозу оползней, и однажды карьер может поглотить прилегающие, в том числе застроенные, территории.

Идея построить в отработанном алмазном карьере «Мир» полностью автономный город кажется пределом утопических мечтаний, вот только авторов этой концепции – сотрудников архитектурного бюро «Элис» – никак пустопорожними мечтателями не назовешь. Руководитель бюро Николай Лютомский – опытнейший архитектор, начинавший еще в «Моспроекте-1». Идею подсказала студентка МАрхИ Елена Цыренова — уроженка города Мирный. Она предложила своему научному руководителю Н. Лютомскому тему диплома: «Туристическая гостиница недалеко от кромки выработанного алмазного карьера Мир».

И хоть циклопическая дыра в земле посреди вечной мерзлоты и в самом деле привлекает внимание туристов, руководитель посоветовал Елене вместе с архитекторами АБ «Элис» поучаствовать в разработке настоящего подземного города.

Учёные думают над проектом экогорода в ныне пустующей огромной яме

В связи с оползневой опасностью откосов существующего карьера по проекту необходимо будет произвести срезку грунта с образованием котлована в форме перевернутого усеченного конуса с диаметром основания порядка 250 м. При разработке котлована освободится грунтовый массив, которым будет произведена частичная засыпка карьера до отметки, превышающей уровень грунтовых вод. Подземные воды встречаются в карьере в интервале глубин от 280−320 до 426−525 м от поверхности. Чтобы избежать обводнения котлована и подземных конструкций, потребуется возвести противофильтрационные завесы по периметру дна котлована в виде «стены в грунте».

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°С, 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 миллиона квадратных метров, и здесь смогут жить до 10 000 человек – туристов, обслуживающего персонала и работников ферм».

Алмазный карьер «Мир» входил в список кандидатов конкурса «Семь чудес России», организованного при участии газеты «Известия», телеканала «Россия» и радиостанции «Маяк». Он не удостоилась звания победителя, но это не умаляет его значения в истории России и огромного вклада в достижения нашей страны.

Откуда берутся алмазы

То, что в этих жерлах содержится огромное количество алмазов, учёные узнали лишь в середине прошлого века, когда на территории африканского континента было найдено огромное алмазное месторождение, прозванное кимберлитовой трубкой (впоследствии было обнаружено, что в подобных природных образованиях содержится около 90% запасов природных алмазов планеты).

Алмазы

Подобное событие люди оставить без внимания не могли – и по всему миру начались активные поиски подобных месторождений. Некоторым странам, таким как Ботсвана, Россия, Канада, ЮАР, Ангола повезло, и они, обнаружив искомую породу практически сразу начинали разрабатывать перспективные находки, вырывая глубокую яму и создавая огромных размеров воронку.

Впоследствии учёные заметили интересную особенность подобных дыр: летать вертолётам и другим летательным аппаратам над рукотворными кратерами крайне опасно, поскольку огромная дыра буквально всасывает их в себя.

Желтые алмазы Оранжевой реки

Желтые алмазы

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

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…

Как рождаются алмазы?

Что такое алмаз? Это кристаллы чистого углерода, самого твердого материала, рожденного в недрах Земли. Это самые прозрачные, самые твердые и самые дорогие камни в мире. Ученые разделяют алмазы на две группы по их происхождению.

Метеоритные алмазы

Такие камни часто находят на местах падения метеоритов. Согласно теории, при огромной температуре и давлении при столкновении с Землей углерод метеорита превращается в алмазы и разлетается на огромной территории. Но это — только теория. Обычно метеоритные алмазы очень мелкие и добывать их промышленным способом — нерентабельно.

Земные алмазы

Они встречаются гораздо чаще. Считается, что минералы зародились в мантии Земли миллиарды лет назад под большим давлением, когда формировалась их кристаллическая решетка. Готовые камни во время внутренних взрывов в глубине Земли были вынесены на поверхность. Большая часть осталась в кимберлитовых трубках, которые и выносили их на поверхность.

Давайте чуть подробнее разберемся, как рождаются алмазы. Если описывать процесс с помощью кухонной терминологии, то для приготовления алмаза нам нужен только один ингредиент — чистый углерод. Далее все решает технология: давление до 50 килобар и температура до 1300 градусов.

Минерал образуется очень глубоко в недрах Земли — до двухсот километров. А кимберлитовые трубки — транспортные артерии, которые выбрасывают алмазы на поверхность.

Куда ведет кимберлитовая трубка?

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

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.

Кимберлитовая трубка, как геологическое образование

Кимберлитовую трубку можно сравнить с дымоходом или колодцем гигантского размера. Внешне «алмазные трубки» напоминают воронку: они шире к поверхности земли и сужаются, уходя вглубь. По сути — это своеобразный древний вулкан, наземная часть которого полностью разрушена из-за эрозионных процессов. Поэтому обнаружить трубку не просто.

Несмотря на то, что ученые изучают кимберлитовые трубки уже много десятилетий, с каждым годом количество загадок не уменьшается. Наоборот: чем больше мы о них знаем, тем больше «алмазные трубки» удивляют ученых.

Вот только две загадки. Первая — почему кимберлитовые трубки расположены на самых древних и устойчивых платформах? Известно, что земная кора не однородна. Дно океана, вулканические плато — в этих местах земная толща намного меньше, но «алмазные трубки» находят на самых стабильных земных блоках. Это совсем не соответствует обычной логике и известной нам народной мудрости — «где тонко, там и рвётся». Вторая загадка — это форма кимберлитовой трубки, напоминающая бокал для мартини — конус на тонкой ножке.

Кимберлитовые трубки: откуда берутся алмазы
Необработанный алмаз

Содержимое «алмазной трубки» — кимберлит — горная порода состоящая из оливина, флогопита, пиропа и других минералов, в том числе — природных алмазов. Но алмазы расположены в кимберлитовой трубке неравномерно. Их можно сравнить с расположением изюминок в булочке: где-то больше, где-то меньше, где-то вообще нет.

Неравномерное расположение алмазов в кимберлитовых диатремах существенно осложняет плановую отработку коренных месторождений. Выявление особенностей вертикальной изменчивости кимберлитовых пород до глубины их рентабельной отработки — одна из важнейших задач. Несмотря на изученность диатрем Сибирской платформы, вопросы их алмазоносности являются дискуссионными.

Источники
  • https://earth-chronicles.ru/news/2020-09-06-143868
  • https://amsterdamtravel.ru/extreme/kimberlitovaya-trubka-mir-rossiya-obzor.html
  • https://AwesomeWorld.ru/udivitelnye-mesta/kimberlitovaya-trubka.html
  • https://vseprokamni.ru/interesno/kimberlitovaya-trubka.html
  • https://nauka-prosto.ru/page/kimberlitovye-trubki-otkuda-berutsya-almazy/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector