Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Поиск и разведка месторождений полезных ископаемых >> Геология, поиски и разведка нерудных месторождений | Книги
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Неметаллические полезные ископаемые.

Автор: Н.И.Ерёмин.
Двухсотпятидесятилетию Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова посвящается.
Издательство Московского Университета 2004 г.
Издание второе, исправленное и дополненное.

Глава 14. Алмазы.

Гораздо более редкая по сравнению с графитом природная полиморфная модификация углерода - алмаз - кристаллизуется в кубической сингонии. Имея идентичный с графитом химический состав (С), алмаз, благодаря иному, значительно более плотному расположению своих атомов в кристаллической решетке, характеризуется резко отличными свойствами: высочайшей твердостью (10 по шкале Мооса) и жесткостью, высоким показателем преломления (2,42), сильной дисперсией (0,063) и углом полного внутреннего отражения в 24°50'. Он достаточно хрупок, что обусловлено его совершенной спайностью по октаэдру. Перечисленные оптические свойства предопределяют его так называемый алмазный блеск и исключительную игру цветов, возникающую при разложении белого света.

Алмаз нерастворим ни в кислотах, ни в щелочах, а поэтому устойчив в природных условиях. Он хорошо проводит тепло и плохо - электричество. Плотность алмаза составляет 3,513 г/см3, температура плавления - 3700-4000°C, температура сгорания на воздухе - 850-1000°C. При нагревании до 1200-1500°C без доступа воздуха 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.

По окраске различают бесцветные кристаллы ("чистой воды"), бесцветные с голубым, желтым, зеленым, розовым, коричневатым и другими оттенками и окрашенные ("фантазийные") - синие, красные, зеленые, желтые. Существует технология искусственного окрашивания алмазов путем бомбардировки их электронами высоки~ энергий, g-облучением и др. Так, например, при g-облучении серые разновидности алмазов становятся голубыми, а бесцветные алмазы, содержащие азот, приобретают золотистую окраску.

В кристаллах алмаза нередки твердые включения оливина, ильменита, пиропа, графита и других минералов. Кроме того, в них отмечаются примеси воды, водорода, углеводородов, оксида углерода, углекислого газа и азота, выполняющие газово-жидкие включения. Различают азотные (0,25% N2) и безазотные (до 0,001% N2) алмазы, отличающиеся некоторыми свойствами.

Существуют два вида алмазного сырья: ювелирное и техническое. К ювелирным относят достаточно крупные кристаллы совершенной формы, окраски, исключительной прозрачности, без трещин, включений и иных дефектов. Минимальный размер ювелирных алмазов 0,05 карата (0,01 г); крупными считаются камни более 10 каратов; если масса алмаза превышает 50 каратов - ему присваивается название.

Крупные алмазы распиливают, подвергают огранке и шлифовке с получением бриллиантов, при этом теряется более 50% их массы. Назначение огранки, этой в буквальном смысле ювелирной работы, - придать камню наибольший блеск и игру цветов.

Стоимость бриллиантов достигает очень большой величины.

Самый крупный алмаз Куллинан (масса 3106 карат, размеры 10x6,5x5 см) голубого цвета был обнаружен в 1905 г. в южноафриканской трубке Премьер; он представлял обломок октаэдрического кристалла. После распиловки из него было получено большое количество мелких бриллиантов и два очень крупных: Звезда Африки (530,2 карат) и Куллинан-2 (317,4 карат). Общая масса бриллиантов, полученных из этого алмаза, составила 1063,65 карат.

Революционное изменение технологии огранки алмазов произошло в связи с внедрением лазерной техники: использование луча лазера для распиловки кристаллов экономично и почти неограниченно расширяет ассортимент огранки.

В общей массе алмазного сырья свыше 75% приходится на долю технических алмазов, среди которых различают борт, баллас, карбонадо и конго. Борт - мелкие неправильные кристаллы, сростки, непригодные для ювелирных целей. Баллас - шарообразные мелкозернистые агрегаты с более твердой, чем ядро, оболочкой. Карбонадо - тонкозернистые, пористые агрегаты черного, серого или зеленоватого цветов. Конго - наиболее низкосортные мелкие алмазы, пригодные лишь в качестве абразивного материала.

Технические алмазы используются для изготовления всевозможных резцов, сверл, наконечников, подшипников, в часовом производстве, фильер для волочения проволоки, армирования буровых коронок и др. Свыше 3/4 всех технических алмазов идет для получения порошка и на изготовление шлифовальных кругов, дисковых пил и др. В связи со все возрастающими требованиями к точности и скорости обработки металлов технические алмазы широко применяются в машиностроении, электронной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Дефицит природных алмазов привел в 50-x гг. минувшего столетия к появлению их синтетических аналогов, широкомасштабное производство которых налажено в CШA, России, ЮАР, Ирландии, Японии , Швеции, Белоруссии и Китае.

Мелкие зерна технических алмазов получают из графита при высоких температурах и давлениях в присутствии металлических катализаторов. Синтетические алмазы имеют ряд типоморфных свойств, надежно их идентифицирующих. В частности, они обычно содержат примеси железа и никеля.

Существуют технологии получения синтетических алмазов с полупроводниковыми свойствами; такие алмазы сохраняют эти свойства до температуры 550°С (в отличие от 70°С для кремния), обладают высочайшей теплопроводностью (в пять раз большей, чем у меди), стойкостью в различных агрессивных средах, высокой чувствительностью (изменение сопротивления 1000-2000 ом/градус и быстродействием при малых размерах. Эти уникальные характеристики позволяют рассматривать такие синтетические алмазы как новый материал для электроники XXI века (создание всевозможных термосенсоров, датчиков температуры, влажности и т. п., способных работать в экстремальных условиях).

Мировая добыча природных и производство синтетических алмазов оцениваются в 500 млн кар/год, из которых на долю технических приходится около 90%. В свою очередь, среди технических алмазов доля синтетических составляет от 80 до 95%; их главными мировыми производителями являются компании "Де Бирс" и "Дженерал электрик".

Рис. 75. Графическая модель южноафриканских кимберлитовых трубок (по Дж.Хаусону с упрощением). 1 - туфы вулканического конуса; 2 - кратерные осадки; 3 - эксплозивные кимберлитовые брекчии (агломераты, туфы); 4 - интрузивные брекчии и кимберлиты; 5 - породы системы Карру (СЭ-Р-Т): а - основные лавы, б - сланцы, песчаники, в - долериты; 6 -система Вентесдорп (PR1): а - андезитовые лавы, б-конгломераты, кварциты; 7 - Первичная система (AR): а - сланцы, б - гранитогнейсы; 8 - границы систем; 9 - современная поверхность трубок и силлов в поле Кимберли. Части трубок: I -кратерная; II -диатремовая, III - канальная.

В природе образование алмазов тесно связано с продуктами платформенного магматизма - кимберлитами и лампроитами, выполняющими так называемые трубки - конусообразные, суживающиеся вниз рвущие тела округлой, эллипсовидной, реже более сложной формы в плане, прослеживаемые на значительную глубину (до 2 км и более) среди пород платформенного чехла и кристаллических образований фундамента. На примере наиболее детально изученных южноафриканских кимберлитовых трубок в их обобщенном разрезе различают кратерную, диатремовую и канальную части (рис. 75). Кратерные части выполнены обломочным материалом, поступавшим после образования трубки с ее бортов; они фиксируются лишь в немногих слабо эродированных трубках (Орапа в Ботсване, Мвадуи в Танзании). Для диатремовых частей, сложенных кимберлитами нескольких генераций и их туфами, свойственно обилие обломков самых различных пород. Канальные части образованы массивными или флюидальными кимберлитами с отчетливым ороговикованием в экзоконтактах.

Возраст большинства южноафриканских трубок - меловой; исключение составляют докембрийские образования района Претории (трубка Премьер и др.). Кимберлитовый магматизм на Сибирской платформе также проявлялся неоднократно, вероятно, от позднего протерозоя (синия) до юры. Еще более широкий возрастной диапазон от протерозоя до миоцена отличает кимберлиты и лампроиты Западной Австралии.

В общем случае кимберлиты представляют собой обычно серпентинизированную и карбонатизированную ультраосновную породу с повышенным содержанием щелочей (при преобладании калия над натрием), глинозема и титана, имеющую порфировую либо кластически порфировидную структуру с вкрапленниками оливина в окружении тонкозернистого агрегата серпентина, талька, кальцита, флогопита, перовскита, магнетита, ильменита, апатита и других минералов. Характерной чертой кимберлитов является присутствие в них обломков вмещающих терригенных, карбонатных и трапповых пород чехла, высокометаморфизованных образований кристаллического фундамента, глубинных мантийных ксенолитов эклогитовой и перидотитовой магм, а также автолитов - округлых включений кимберлитов ранних генераций; типоморфные акцессорные минералы кимберлитов включают пироп, хромдиопсид, хромшпинелиды, энстатит, пикроильменит и другие, а также алмазы. В лампроитах значительно повышается роль калия и появляется лейцит.

Несмотря на ряд дискуссионных вопросов в проблеме генезиса кимберлитов и лампроитов, считается установленным, что соответствующие магмы поступали из глубинных мантийных очагов, о чем свидетельствуют, в частности, ксенолиты эклогитового и перидотитового слоев верхней мантии. Взрывной, многостадийный характер заполнения трубок магматическим материалом подчеркивается появлением в них ксенолитов вмещающих пород кристаллического фундамента на значительно более высоких гипсометрических уровнях, морфологией и внутренним строением самих трубок, наличием автолитов и другими признаками. Ряд исследователей полагают, что протокимберлитовая магма на своем пути вверх частично ассимилировала обломки различных пород и таким образом предопределила гибридный характер кимберлитовых пород в трубках.

Вопрос об образовании самих алмазов в трубках решается неоднозначно. По экспериментальным и теоретическим данным (Кокс и др.) инверсионная кривая графит-алмаз достигает значений в 35 кбар и 800°C, что соответствует глубинам около 100-110 км на континентах; это принимается за верхнюю границу кристаллизации алмаза. Поскольку в нем устанавливаются включения коэсита, а не более глубинного стишовита (две высокотемпературные и высокобарические модификации кремнезема), нижним пределом кристаллизации алмаза является глубина почти в 300 км, эквивалентная кривой инверсии указанной минеральной пары.

В связи с этим большинство геологов связывают образование алмазов с мантийными условиями за счет, например, углеводородов:
CH4 C + 2Н2,
метан алмаз
либо в процессе генерации и последующей эволюции богатой водой и углекислотой флюидизированной кимберлитовой магмы, либо значительно ранее среди пироповых перидотитов и эклогитов, ассимилированных впоследствии указанной магмой. В пользу второго варианта приводятся данные изотопной геохронологии о более древнем возрасте алмазов, чем вмещающих их кимберлитов (например, для месторождений Южной Африки), а также различия в изотопном составе углерода алмазов "перидотитового" и "эклогитового" типов.

Ряд геологов (В.С.Трофимов и др.) считают, что кимберлиты формировались на глубине 3-5 км в промежуточных магматических камерах щелочно-ультраосновного вулканизма, а алмазы в них кристаллизовались за счет свободного углерода либо углекислоты с участием сульфидов как катализаторов:
СО2 + 2FeS → 2FeO + S2 + С.
алмаз

Отдельные исследователи (А.И.Боткунов, К.М.Алексеевский), ссылаясь на присутствие пиропа и других минералов-спутников во вмещающих кимберлитовые трубки породах, допускают постмагматический генезис алмаза из гидротермально-газовых флюидов.

Высокая стойкость алмазов к химическим и физическим агентам позволяет минералу накапливаться в продуктах выветривания кимберлитов и лампроитов и образовывать россыпи различных генетических типов: элювиальные, делювиальные, аллювиальные и морские.

При выветривании в условиях теплого и влажного климата выше уровня грунтовых вод кимберлит разрушается, гидратируется и, сохраняя первичную структуру породы, приобретает при этом темную синевато-зеленоватую окраску ("синяя земля" - "blue ground"); дальнейшее разрушение и окисление превращают его в дезинтегрированную землистую массу, окрашенную гидроксидами железа в желтый цвет ("желтая земля" -"yellow ground") с зернами граната, пикроильменита, хромшпинелидов и других устойчивых минералов, включая алмаз. В южноафриканских трубках мощность зоны "синей земли" может достигать 60 м и более, а перекрывающей ее зоны "желтой земли" - 20 м. В условиях холодного арктического климата элювий кимберлитов представлен мелкой щебенкой и дресвой мощностью до 3-5 м.

Источниками россыпей могут являться не только алмазоносные кимберлитовые и лампроитовые трубки, но и другие алмазоносные породы, включая осадочные (ископаемые россыпи). Благодаря более легкому разрушению низкосортных алмазов при транспортировке, алмазы из россыпей по сравнению с трубками отличаются повышенной сортностью (природное обогащение).

В настоящее время главным геолого-промышленным типом месторождений алмазов является собственно магматический - кимберлитовые и лампроитовые трубки (реже дайки), вторым - современные и древние россыпи различного генезиса. Кроме того, следует иметь ввиду ударнометаморфический (в метеоритных кратерах, образованных импактитами) и динамометаморфический (в линейных зонах и линзовидных телах среди гнейсов и метасоматитов) генетические типы алмазной минерализации с намечающейся промышленной значимостью.

Кимберлитовые и лампроитовые трубки, сложенные как массивными, так и разнообразными обломочными образованиями (туфами, туфобрекчиями, туффизитами, эруптивными брекчиями), обычно характеризуются гнездово-кластерным распределением, подчиненным зонам глубинных разломов и их пересечений в кристаллическом фундаменте окраинных частей древних платформ и их складчатых обрамлений. Далеко не все трубки являются алмазоносными. Площади выхода наиболее крупных из них на поверхность (или под покров вышележащих слоистых толщ) достигают десятков-первых сотен гектаров (самая крупная кимберлитовая трубка Мвадуи в Танзании достигает размеров на поверхности 2525x1068 м), глубина разработки - сотни, редко до 1000 м. Очень богатые трубки содержат 3-4 карат алмазов на 1 т кимберлита. Обычно содержания алмазов в трубке с глубиной снижаются.В настоящее время минимальные промышленные содержания в южноафриканских трубках составляют около 0,1 кар/т. Самая верхняя выветрелая часть трубок (желтая земля) наиболее обогащена алмазами по сравнению с ниже залегающей синей землей и неизмененным кимберлитом.

Алмазоносные кимберлитовые трубки известны в Южной Африке (Премьер, Коффифонтейн, Кимберли, Ягерсфонтейн, Де-Бирс, Финш, Весселтон, Дютойтспен, Бултфонтейн, группа Венеция и другие в ЮАР, Летсенг-ла-терае, Као и другие в Лесото, Орапа и Джаваненг в Ботсване, Мвадуи в Танзании, Ривер Ранч в Зимбабве и др.), на Сибирской (Мир, Удачная, Зарница, Ленинградская, Ботуобинская, Нюрбинская, Айхал и др.) и Восточно-Европейской (Архангельская, им. Карпинского-1,2, Пионерская, Поморская, им. Ломоносова, им. В.Гриба и др.) платформах в России. Они известны также в Анголе (Катока), Заире (Бакванга), Сьерра-Леоне, Бразилии, Индии (Маджгаван), Китае (Шенгели), Венесуэле, Канаде и других странах, где являются источниками современных и ископаемых россыпей. Лампроитовые трубки в конце минувшего столетия выявлены в Западной Австралии; одна из них (АК-1) разрабатывается. Практически в то же время в районе Снэп Лейк (провинция Слейв, Канада) был выявлен дайковый комплекс, сложенный необычными алмазоносными гипабиссальными массивными кимберлитами с участками автолитовых брекчий и существенно карбонатных пород промежуточного между кимберлитами и карбонатитами состава, По данным Н.П.Похиленко, Н.В.Соболева и Н.Н.Зинчука только часть одной пологой дайки (силла?) этого комплекса имеет запасы алмазов, стоимость которых в полтора раза превышает таковую для крупнейшего в стране месторождения Экати, объединяющего пять кимберлитовых трубок. Наряду с тем, что рудные тела представлены здесь не трубками, а дайками, сами кимберлиты при полном отсутствии пикроильменита содержат более чем на порядок меньшие концентрации других индикаторных минералов - пиропа и хромшпинелидов.

Среди россыпных месторождений алмазов главнейшими по промышленной значимости являются современные аллювиальные и морские. В первых алмазы концентрируются в гравелитах и галечниках речного русла, поймы и террас; максимальные их концентрации фиксируются в приконтактовой части залежей. Содержание алмазов заметно снижается по мере удаления от коренных источников (обычно кимберлитовых тел). Протяженность таких россыпей может достигать десятков километров, ширина - десятков-первых сотен метров, мощность - метры, средние содержания алмазов в них местами могут достигать десяти каратов и более.

Классическими районами современных аллювиальных россыпей являются Касаи-Лунда (верхнее и среднее течение р. Касаи и ее притоки на территории Заира и Анголы), Зап. Африка (Сьерра-Леоне, Гана, Гвинея, Мали, Либерия и др.), штаты Минас-Жераис (близ Диамантины), Мато Кроссо и Баия в Бразилии, р. Ориноко и ее приток Карони в Венесуэле. К этому типу россыпей относится Иреляхская на Сибирской платформе, а также Смоук-Крик и Лаймстон-Крик в Западной Австралии.

Выдающимися мировыми представителями морских россыпей являются образования Атлантического побережья Южной Африки на территории ЮАР и Намибии.

Ископаемые россыпи алмазов самостоятельного значения для добычи обычно не имеют. Они могут разрабатываться совместно с современными (Касаи-Лунда) либо при попутной добыче (золотоносные конгломераты Витватерсранд в ЮАР). Однако ископаемые россыпи могут являться источниками формирования современных россыпей.

Алмазная минерализация ударнометаморфического типа, выявленная в конце 60-х гг. минувшего столетия (В.Л.Масайтис и др.) в импактитах Попигайского метиоритного кратера, обусловлена, как полагают, твердофазовым переходом присутствовавшего в породах графита при шоковых давлениях, возникающих при ударе космического тела. Морфология мельчайших зерен импактитных алмазов нередко унаследуется от формы зерна замещаемого графита; иногда они представлены лонсдейлитом. В настоящее время производится оценка перспектив алмазоносности и технического использования выявленных импактных алмазов в Карской астроблеме - круговой морфоструктуре диаметром 55-60 км, установленной на юго-востоке Югорского полуострова.

В те же 60-е гг. среди метаморфитов зерендинской свиты докембрия Кокчетавского массива Казахстана были установлены (А.А.Заячковский, Ю.А.Полканов и др.) микрокристаллы алмаза кубического, скелетного и сфероидального габитуса. В высокобарном парагенезисе с ними находятся графит повышенной плотности, фенгит, циркон, дистен, гранаты альмандин-гроссулярового ряда, сфен, клинопироксены. Приводится все больше данных в пользу динамометаморфического генезиса этих алмазов: они кристаллизовались в твердом породном субстрате, обогащенном углеродистым веществом при сдвиговых деформациях, обусловивших (за счет стресса) локальное достижение необходимых высоких P-T условий. Разведанное здесь Кумдыкольское месторождение технических алмазов отнесено к разряду крупных.

Ведущими странами по добыче алмазов являются Австралия, Заир, Ботсвана, Россия, ЮАР. На их долю в 1990 г. пришлось около 94% мировой добычи. Однако по стоимости добытой продукции ранжировка этих стран была иной: Россия , Ботсвана, ЮАР, Австралия, Заир. В настоящее время на пятое место по стоимости добытых алмазов вышла Канада, на территории которой выявлено свыше 500 кимберлитовых трубок и даек.

Рис. 76. Киберлитовая трубка Летсенг-ла-терае (Лесото) (по Л.Никсону). Вверху: контуры главной и сателлитной трубок на трех горизонтах. Внизу: внутреннее строение главной трубки на горизонте 60 м от дневной поверхности. Типы кимберлитов: 1 - К1 голубовато-серые; 2 - К2 коричневые; 3 - КЗ серые; 4 - К4 неизмененные; 5 - К5 тонкозернистые дунитовые; 6 - Кб зеленовато-серые серпентинизированные; 7 - К7 темные и темно-серо-зеленые; 8 - разломы и их падения. Геологические контуры (вверху): 9 - на поверхности, 10 - на глубине 75 м, 11 - на глубине 160 м.
Примечания: 1. Кимберлиты К8, отсутствующие на рисунке, образуют округлые мелкие (до 10 мм) ксенолиты лав и редких серпентинизированных оливинов, находящиеся в сильно оталькованном палевом яблочно-зеленом материале. 2. На верхнем рисунке цифрами показаны углы падения контактов, замеренные в местах, указанных стрелками.

Алмазоносные кимберлиты Лесото

На Африканском континенте основная масса кимберлитов и их наивысшая плотность свойственны кратону Калахари, захватывающему частично или целиком территории ЮАР, Намибии, Лесото и Ботсваны. Здесь в свою очередь наиболее впечатляюще выглядит субширотная зона (как полагают, крупная тектоническая структура глубокого заложения) размерами б00x280 км от Постмасбурга (ЮАР) на западе до Северного Лесото включительно на востоке (так называемый тренд Лесото). Кластерное очаговое распределение кимберлитов в этой зоне обусловлено ее пересечениями с субмеридиональными структурами фундамента.

Восточный фланг указанной зоны соответствует северной части Лесото - небольшой южноафриканской страны, находящейся в окружении ЮАР. На этой территории выявлены 17 трубок, 21 дайкоподобное тело и свыше 200 даек кимберлитового состава, причем две алмазоносные трубки Летсенг-ла-терае и Као входят в десятку крупнейших в мире, а в первой из них найдены крупные ювелирные алмазы высшего качества.

Стратиграфо-литологический разрез района Северного Лесото представлен (снизу вверх): почти горизонтально залегающими глинистыми сланцами, аргиллитами (Верхне-Бофортские слои и слои Молтено), красноцветными отложениями (слои Ред-Бедз) и песчаниками Кейв, обнажающимися на западе страны в ее низменной части и перекрывающимися в горах на востоке пластами толеитовых базальтовых лав (слои Дракенсберг) мощностью до 1600 м. Осадочные породы и нижние горизонты лав рассечены многочисленными подводящими дайками и силлами долеритового состава, а также серией агломератовых некков, фиксирующихся и в верхних горизонтах лав.

Весь этот разрез триасово-юрских пород плаатформенного чехла соответствует верхней части формации Карру (пермь-юра), залегающей с резким угловым и стратиграфическим несогласием на докембрийском кристаллическом фундаменте. Наиболее молодые магматические образования - кимберлиты мелового возраста - повсеместно прорывают породы формации Карру. В равнинных пенепленизированных участках развиты глины, алевриты и галечники четвертичного возраста.

Отдельные кимберлитовые трубки локализованы в местах пересечения разломов запад-северо-западного направления с запад-юго-западными зонами трещиноватости. Большая часть кимберлитовых даек характеризуется мощностью до 1 м, а дайкоподобных тел - от 8 до 35 м. Диаметр мелких кимберлитовых трубок, включая и сателлитные (побочные), 70-200 м, а крупных - 200-500 м.

Кимберлитовая трубка Летсенг-ла-терае (рис. 76), состоящая из главной и сателлитной, расположена на высоте 3100 м над уровнем моря. Главная трубка, обнаруженная в 1957 г. при картировании поверхности, представляет собой эллиптическое тело площадью 15,9 га (540x3,5 м); контакты с вмещающими ее базальтами - крутопадающие (83°) к центру трубки, резко выраженные. По имеющимся данным, трубка выклинивается на глубине около 1350 м, что приблизительно соответствует основанию вмещающих базальтовых слоев Дракенсберг.

Признаков смятия и химического изменения вмещающих пород в экзоконтакте не наблюдается. Кимберлиты в зоне эндоконтакта (мощностью до 1,3 м) сильно рассланцованы, милонитизированы и содержат многочисленные кальцитовые прожилки; они резко переходят в неизмененные разновидности.

Верхняя часть трубки сложена так называемым мягким кимберлитом (синяя земля) мощностью более 20 м, перекрытым однометровой зоной окисленного кимберлита (желтая земля), выше которого в свою очередь находится пласт базальтового гравия максимальной мощностью до 5 м с локальными прослоями переотложенного измененного кимберлита, содержащего крупные кристаллы алмазов.

Таблица 21. Относительная распространенность включений пород и минералов в главной (К1 - К7)
и сателлитной (КА - КJ) трубках Летсенг-ла-терае (по Х.Никсону).
Включения пород, минераловТипы кимберлитов
К1,К3К2К4К5К6К7КA-KJ*
Базальтовые лавы+++++++++++++++++++от ++до +++
Песчаники, сланцы, мергели+++++++++-+++
Породы фундамента (гнейсы, сланцы, гранулиты и т.д.)+++--++-+
Ультрабазитовые нодули++--++++от +до ++++
Гранаты, г/т2601001308690168020
Ильменит, включая примеси хромита, г/т112503525-15
Хромдиопсид, г/т5,40,23,3-3,27,71
+ - редко, ++++ - обильно.
* - в кимберлите КJ включения пород отсутствуют.

В диатремовой части трубки выделено восемь различных типов кимберлитов (Kl-K8), имеющих между собой в большинстве случаев субвертикальные секущие контакты. Все эти кимберлиты представляют в различной степени измененные туфоподобные породы с фенокристами серпентинизированного оливина, реже энстатита и слюды в тонкозернистой основной массе слюды, серпентина и других минералов (табл. 21).

Наиболее важные в промышленном отношении кимберлиты К6 слагают отчетливую, резко выделяющуюся локальную диатрему внутри трубки, имеющую на поверхности овальную форму (245x185 м) в плане и коническую в разрезе с углами падения контактов 80-88°; предполагается, что ее выклинивание находится на глубине около 700 м. Это мягкая, рыхлая зеленовато-серая до коричневой порода с фенокристами измененного оливина и спорадического ортопироксена в тонкозернистой основной массе, содержащая обломки всех других типов кимберлитовой трубки, за исключением самых молодых К5, образующих внутри этой локальной диатремы кольцевую дайку. В кимберлитах К6 многочисленны (до 15%) обломки базальтовых лав до 2 м в поперечнике, причем их число увеличивается к центру структуры. Из других ксенолитов здесь гораздо чаще, чем в других местах главной трубки, встречаются различные породы кристаллического фундамента и гранатовые перидотиты. Количество граната в центральной части локальной диатремы повышается в 3 раза (до 690 г/т) по сравнению с периферическими, а концентрация ильменита, наоборот, снижается до 8 г/т по сравнению с 60 г/т в краевых частях.

Сателлитная трубка, расположенная в 400 м западнее главной, имеет на поверхности головастикоподобную форму с длиной 425 м и максимальной шириной 130 м (площадь 4,7 га). По данным бурения контакты с вмещающими базальтами резкие, близкие к вертикальным. Трубка пересечена субширотной кимберлитовой дайкой мощностью 0,5 м. В ее составе выделяется девять различных типов кимберлитов (КА-KJ), отличающихся по цвету, минеральному составу и другим признакам, однако с неясными взаимоотношениями.

Кимберлиты как главной, так и сателлитной трубки алмазоносны. Несмотря на низкие содержания, составляющие 3,09 карат на 100 т кимберлитов (по сравнению с 27,62 карат на 100 т кимберлитов в трубке Премьер, ЮАР), разработка трубки Летсенг-ла-терае рентабельна, благодаря высокому относительному выходу крупных алмазов: 13% всей продукции составляют камни размером более 10 карат. За полуторагодовой период с середины 1977 г. до конца 1978 г. на руднике было добыто более 100 алмазов массой свыше 20 карат каждый, масса наиболее крупного из них составила 213 карат. Окраска алмазов различна. Она варьирует от светло-коричневых и палево-желтых (преобладают) до бесцветных со слабым желтоватым оттенком тонов; встречаются единичные темно-коричневые и ярко-желтые кристаллы.

Преобладают округлые додекаэдрические и уплощенно-додекаэдрические формы, с подчиненным развитием переходных от октаэдров к додекаэдрам форм и единичными случаями октаэдрических. Кубические и кубооктаэдрические формы практически не устанавливаются. Двойники обычны, кристаллические агрегаты фактически отсутствуют. Включения в алмазах представлены преимущественно темноокрашенным графитом и наиболее обычны в коричневых разновидностях. На поверхности наиболее крупных кристаллов нередко фиксируются параллельная штриховка и грубо округлые депрессии, проявляющиеся при травлении.

Трубка Летсенг-ла-терае до 1967 г. разрабатывалась старателями, добывшими в ее приповерхностной части из переотложенных измененных кимберлитов 6200 карат алмазов. Ими были найдены два очень крупных кристалла массой в 527 и 601,25 карат. С 1967 по 1977 г. осуществлялась разведка трубки скважинами и подземными выработками (штольнями), после чего транснациональная компания Де-Бирс (75% акций) и правительство Лесото (25%) приступили к разработке трубки с ежегодным объемом добычи около 50 тыс. карат алмазов. В конце 1982 г. в связи со снижением спроса на алмазы на мировом рынке рудник Летсенг-ла-терае был признан убыточным и закрыт.

В результате комплексных геолого-минералого-геохимических исследований кимберлитовых трубок Лесото, проведенных южноафриканскими геологами (Никсон и др.), впервые была надежно установлена их утоняющаяся вниз форма, первоначально увенчивавшаяся кратерами. Показано, что внедрявшаяся кимберлитовая магма была по своему состоянию кристаллогрязевой с присутствием флюидной и жидкой расплавной фаз, способной привносить мантийные ультраосновные ксенолиты массой свыше 400 кг на высоту более 100 км; в то же время в этой магме на уровне диатремовой части трубок происходило опускание ксенолитов, масса которых превышала десятки тонн. По особенностям состава ядер кимберлитовых автолитов, а также ультрабазитовых глубинных ксенолитов установлено, что среди тех и других имеются как мантийные, так и коровые образования. Наиболее глубинные твердые фазы кристаллогрязевых магм - клинопироксен-ильменитовые срастания - являлись продуктом эвтектической кристаллизационной дифференциации магмы при температурах около 1200°C и вероятных давлениях 50-60 кбар (150-190 км).

Алмазоносные россыпи Атлантического побережья Южной Африки

Вдоль Атлантического побережья Южной Африки к северу от устья р. Оранжевой широко развиты неконсолидированные морские отложения плейстоцен-четвертичного возраста. Они перекрывают докембрийские сланцы и кварциты серии Гарип и обнаруживают в своем составе вместе с минералами тяжелой фракции алмазы. По условиям образования зти осадки представляют собой отложения пляжей и береговых валов, поднятых последующими тектоническими движениями на высоту до 115 м с образованием террас.

Террасы в виде узких и длинных полос могут отстоять от берега на расстояние до 10 км; они сложены грубым галечником и конгломератом, перекрытыми эоловыми песками различной мощности (от 20 м на юге до 3 м на севере). В устьевых частях впадающих в океан сухих рек (Оранжевая, Буйволовая и др.) алмазоносные террасовые отложения прослеживаются вдоль них в глубь континента на расстояние до 25 км. Отложения пляжей (приливно-отливная зона) и шельфа состоят из переслаивающихся морских песков и гравия обычно с хорошо развитым базальным слоем.

Близ устья р. Оранжевой средняя величина алмазов составляет 1,5 карат, но в 160 км к северу она уже значительно меньше - 0,2 карат. По данным М.Кужварта, средняя масса алмазов в россыпях побережья 0,86 карат, причем большинство из них (до 95%) ювелирного качества, обычно бесцветных с небольшим количеством включений. Имели место находки алмазов массой 138, 180 и даже 236 карат. Такие высокие содержания и большая крупность алмазов являются результатом их естественной сортировки в волноприбойной зоне. По цвету преобладают прозрачные ("чистой воды") камни, несколько реже - прозрачные с желтоватым оттенком, иногда - желтые и зелено-голубые.

Таблица 22. Содержание и размер алмазов в морских россыпях
ЮАР и Намибии (по В.С.Трофимову).
Фациально-генетический
тип россыпей
Среднее содержание
алмазов, кар/м3
Средняя масса
алмазов, кар
Прибрежно-морские
Зоны приливов и отливов
Морского шельфа
0,26-0,32
0,3
1,26
0,88
0,5
0,42

В полосе от Ламертс-Бей на юге (ЮАР) до Александер-Бей на севере (Намибия) разрабатываются различные фациально-генетические типы россыпей: прибрежно-морские (террасовые), зоны приливов и отливов (пляжевые), шельфовые (затопленные дельтовые и пляжевые). Основное промышленное значение имеют террасовые россыпи, но в Намибии весьма существенны также и шельфовые, эксплуатируемые на глубинах моря 60-120 м. Каждый из этих типов характеризуется своим содержанием и величиной алмазов (табл. 22).

Россыпи в своих промышленных контурах характеризуются большой протяженностью (десятки километров), небольшой шириной (сотни метров) и мощностью (метры).

В прибрежно-морских россыпях, из которых добыто большое число высококачественных ювелирных алмазов, участками содержание алмазов резко увеличивается до десятков-сотен кар/м3. Так, к югу от устья р. Оранжевой (ЮАР) в слое мощностью 0,2-0,9 м массовая доля алмазов составляет 100-300 кар/м3, причем практически все они (90-95%) ювелирных сортов.

Коренные источники алмазов этих россыпей определенно не установлены; не исключается, что ими могут быть древние конгломераты формации Карру. Предполагается (Б.И.Прокопчук), что алмазоносный материал переносился с территории Трансваальского щита реками Оранжевой, Буйволовой и др. в условиях аридного климата. В периоды ливневых дождей они превращались в мощные грязевые потоки, перенося на большие расстояния во взвешенном виде громадное количество алмазоносного грубообломочного материала без заметной обработки. Этот материал сгруживался в крупные валы близ устьев рек, попадая в зону приливно-отливных волн, прибоя и берегового северного течения. Освободившиеся при разрушении валунов и глыб тяжелые минералы и алмазы улавливались в понижениях (котлах высверливания) песчано-гравийного дна и в депрессиях коренных докембрийских пород между гребешками крепких кварцитовых слойков. Северное береговое течение способствовало перемещению алмазов вдоль побережья на большие расстояния.

Промышленная значимость морских алмазоносных россыпей ЮАР и Намибии в мировом балансе добычи алмазов значительна и продолжает возрастать. С ними связана, в частности, вся добыча Намибии (1,2-2 млн кар/год), ведущаяся практически непрерывно с крупных морских судов-драг, а в самой прибрежной полосе на глубине моря до 30 м - водолазами. Экономическая ценность этих россыпей неизмеримо повышается благодаря высокой доле в них ювелирных алмазов и простым горнотехническим условиям их разработки.

Рис. 77. Кимберлиты и лампроиты Западной Австралии (по Аткинсону, Хьюгесу, Смиту, Джакесу, Фергюсону, Лайонсу). а - кратон Кимберли; районы: I - Северный Кимберли; II - Восточный Кимберли (Аргайл); III - Западный Кимберли. Кимберлиты (черный кружок), лампроиты (кружок), алмазы (звездочка); б - строение лампроитовой трубки АК-1 (план и разрезы): 1 - формация Револьвер-Крик (базальты, аркозы, песчаники, алевролиты); формация Аделаида: 2 - кварциты Хенсман; 3 - кварцевые песчаники Лиссадеп. Лампроиты: 4 - песчаные туфы; 5 - непесчаные туфы; 6 - контактовые разности; 7 - разломы; в - модель строения лампроитовой трубки типа "бокал шампанского": 1 - сланцы, 2 - туфы, 3 - песчаные туфы, 4 - массивные магматические породы.

Алмазоносные лампроиты Западной Австралии

Открытие в последние десятилетия минувшего века богатых коренных и россыпных месторождений в Западной Австралии и ввод некоторых из них в эксплуатацию привели к тому, что, начиная с 1986 г. Австралия стала ведущей страной мира по добыче алмазов. При этом оказалось, что коренные месторождения связаны не столько с кимберлитами, считавшимися ранее единственными изверженными промышленно-алмазоносными породами, а главным образом с лампроитами - щелочными породами, в составе которых помимо оливина, флогопита и лейцита присутствуют диопсид, калиевый рихтерит, шпинелиды переменного состава, циркон, ильменит и другие минералы. Гранаты в лампроитах исключительно редки. В отличие от кимберлитов лампроиты обладают повышенной калиевостью (4-12% К2О) и кремнекислотностью, но пониженной магнезиальностью; существенным отличием лампроитов Западной Австралии от кимберлитов является высокое содержание в них фтора, а также сильная обогащенность легкими редкоземельными элементами, свидетельствующие об их образовании из различных источников.

Алмазоносные лампроиты локализованы на Северо-Австралийском щите в пределах протерозойских складчатых структур, окаймляющих архейский кратон Кимберли с юго-запада и востока, образуя два рудных района - Западный и Восточный (Аргайл) Кимберли (рис. 77).

В районе Зап. Кимберли выявлено более 100 тел лейцитовых и оливиновых лампроитов; морфологически это трубки, штоки, силлы и дайки, прорывающие не только изверженные и метаморфические протерозойские толщи, но и палеозойско-мезозойские образования. Возраст этих тел определяется в 17-25 млн. лет. На поверхности практически неэродированные трубки занимают значительные площади (до 1 км2 и более), однако, имея пологие (около 30°) контакты с вмещающими породами, они быстро сужаются с глубиной, приобретая по терминологии австралийских геологов форму "бокала шампанского" (рис. 77). Самые крупные из них Эллендейл-6 и Калвиньярдах имеют площади выхода соответственно 1,13 и 1,28 км2. Благодаря слабой эродированности в верхних частях трубок сохраняются элементы вулканических построек: периферический вал и осадки кратерных озер - слоистые переотложенные вулканиты. Сами трубки в своей периферической части сложены лампроитовыми туфами и брекчиями, а в центральной - массивными магматическими породами - лейцитовыми или оливиновыми лампроитами. Интрузивные лампроиты значительно менее алмазоносны, чем их туфы; более алмазоносными по своему составу являются оливиновые разновидности этих пород.

Район Вост. Кимберли (Аргайл) объединяет как лампроитовые, так и кимберлитовые тела, представленные в основном дайками протяженностью от нескольких десятков метров до 6 км (Боухилл) среди протерозойских отложений. Здесь же находится и главное промышленное месторождение - лампроитовая трубка АК-1, наиболее детально изученная в ходе разведочных и эксплуатационных работ (рис. 77).

В плане трубка АК-1 вытянута на северо-восток, длина ее 1,6 км, ширина от 50 до 600 м и площадь выхода 0,45 км2. Ее верхняя (кратерная) часть эродирована; в разрезе у нее крутые западные падения контактов, переходящие в вертикальные; в северной части она осложнена раздувом. Трубка прорывает базальты, аркозы, песчаники и алевролиты формации Карпентариан и кварциты формации Аделаида. Возраст этих формаций (1050-1150 млн. лет) и лампроитов трубки (1045-1100 млн. лет) практически идентичен.

Большая часть трубки выполнена так называемым песчаным туфом - плотной литокристаллокластической породой, включающей обломки лампроита и округлые зерна ксеногенного кварца из вмещающих протерозойских пород. Отдельные лампроитовые обломки содержат мельчайшие зерна калиевого полевого шпата. Центральная часть раздува на севере трубки сложена туфом, аналогичным песчаному, но без примеси ксеногенного кварца; обломки лампроитов в нем имеют размер 0,5-4 мм и обнаруживают оталькованные фенокристы оливина в оливин-слюдяной основной массе. Полагают, что эти туфы образовались в последующую вулканическую фазу по сравнению с песчаным.

Самые поздние породы трубки слагают внутритрубочные жилы мощностью 1-2 м. Они на 10-25% состоят из вкрапленников измененного оливина и слюды, погруженных в массе мелких зерен калиевого полевого шпата и флогопита, а также сфена, первскита, анатаза и апатита. В трубке отмечаются также округлые ксенолиты шпинелевых лерцолитов и гранатовых перидотитов размером до 10 см. Среди акцессорных минералов лампроитов зафиксированы альмандин, магнезиохромит, хромдиопсид, ортопироксен и очень редко пироп.

Максимальная алмазоносность (6,1-6,8 кар/т) в трубке АК-1 свойственна песчаным туфам в ее южной части; на севере эти породы характеризуются меньшими содержаниями (2,3 кар/т), а непесчаные туфы - 0,7 кар/т. Жильные лампроиты не алмазоносны. По данным разведки среднее содержание алмазов в приповерхностных горизонтах составляет 5,55 кар/т, в глубоких - 12,38 кар/т. Достоверные запасы руды, подсчитанные до глубины 200 м, определены в 61 млн т при среднем содержании алмазов 6,8 кар/т. С учетом 14 млн т вероятных запасов со средним содержанием 6,1 кар/т общие запасы месторождения выражаются огромной цифрой - около 500 млн карат!

Однако качество алмазов трубки АК-1 в целом невысокое: их средняя масса составляет 0,08 карат, и лишь 5% из них относятся к ювелирным. Самые крупные найденные алмазы достигают массы 8,0 и 14,34 карат. Бесцветных кристаллов очень мало, резко преобладают коричневые и меньше желтоокрашенные. Встречены ювелирные индивиды необычной розовой окраски с характерным пурпурным оттенком; этот цвет объясняется уникальным сочетанием структурных дефектов в решетке минерала. Полагают, что эти алмазы будут наиболее популярными и поэтому весьма дорогими.

С трубкой АК-1 пространственно и генетически связаны две промышленные аллювиальные россыпи в долинах рек Смоук-Крик и Лаймстон-Крик. Первая прослежена на расстояние 35 км, шириной от 50 до нескольких сотен метров и мощностью продуктивных пород 1-5 м; содержания алмазов, максимальные в верхних террасах россыпи (11-12 кар/м3), резко снижаются в нижних (1 кар/м3). Значительная часть этой россыпи выработана с извлечением около 19 млн карат алмазов. Продуктивные отложения второй россыпи составляют 1,6 млн т; при среднем содержании в них алмазов 3,4 кар/т общие запасы последних составляют 5,44 млн. карат.

В двух других алмазоносных районах Западной Австралии - Северном Кимберли и Вандаги (на северо-западной окраине архейского кратона Пилбара) лампроиты отсутствуют, и промышленная минерализация связана с кимберлитовыми трубками. В районе Северный Кимберли кимберлитовые трубки и дайки (Птеропус, Скерринг, Хадфилдс и др.) прорывают протерозойские отложения формации Карпентариан; их возраст по циркону составляет 800-810 млн лет. В районе Вандаги известны 22 кимберлитовых тела, представленных трубками и силлами. Кимберлитовые трубки прорывают пермские (артинские) сланцы и алевролиты и перекрываются меловыми (аптскими) отложениями, радиологически определенный возраст (по циркону) 160 млн лет. В отличие от трубок, сложенных в основном сильно измененными кимберлитовыми туфами, силлы образованы массивными кимберлитами с маломощными эндоконтактовыми зонами в подошве и кровле; мощность одного из них достигает 10 м. Продуктивность кимберлитов в этих двух районах доказывается наличием здесь алмазов в аллювии, а также их прямыми находками в кимберлитах трубки Птеропус.

Алмазы, связанные с лампроитовыми породами, по морфологии и физическим характеристикам не отличаются от алмазов, ассоциирующих с кимберлитами. Обращает также внимание, что лампроиты и кимберлиты указанных четырех районов являются разновозрастными образованиями в широком диапазоне от протерозоя до миоцена.

Рис. 78. Схема распространения кимберлитовых и кимберлитоподобных пород на Сибирской платформе (по А.Д.Харькиву, Н.Н.Зинчуку, В.М.Зуеву). 1 - граница Сибирской платформы; 2 - предполагаемая граница Якутской кимберлитовой провинции; 3 - кимберлитовые области (субпровинции): I - Вилюйская, II - Анабаро-Оленекская; 4-6 - поля развития кимберлитов и кимберлитоподобных пород протерозойского (4), среднепалеозойского (5) и мезозойского (6) возраста (1 - Мирнинское, 2 - Накынское, 3 - Алакит-Мархинское, 4 - Далдынское, 5 - Верхнемунское, 6 - Чомурдахское, 7 - Севернейское, 8 - Западно-Укукитское, 9 - Восточно-Укукитское, 10 - Огонер-Юряхское, 11 - Мерчимденское, 12 - Куойкское, 13 - Верхнемолодинское, 14 - Толуопское, 15 - Хорбусуонское, 16 - Лучаканское, 17 - Куранахское, 18 - Дьюкенское, 19 - Среднекуонапское, 20 - Нижнекуонапское, 21 - Орто-Ыаргинское, 22 - Котуйское, 23 - Харамайское, 24 - Тайчикуно-Нембинское, 25 - Чадобецкое, 26 - Белозиминское, 27 - Окинское, 28 - Чомполинское, 29 - Тобук-Хатыстырское).

Большинство исследователей лампроитов Западной Австралии полагают, что их магма образовалась в результате частичного плавления истощенной верхней мантии лерцолитового либо гарцбургитового состава, происходившего в возрастном интервале 2,5-1 млрд лет. В дальнейшем (1 млрд лет) этот материал был метасоматически резко обогащен калием и другими элементами с последующим селективным плавлением при активном участии летучих (воды и фтора). Эта схема экспериментально подтверждается работами Аримы и Эдгара. Однако, по данным В.Н.Зырянова и В.А.Жарикова, образование лампроитов является результатом непосредственного взаимодействия мантийного материала с высококалиевыми флюидами. Ассимиляция магмой материала коры была незначительной. Разнообразие минерального состава лампроитов явилось результатом фракционной кристаллизации магмы. Минералы из ксенолитов алмазоносных перидотитов (лерцолитов и гарцбургитов), найденных в трубке AК-l, характеризуются высокой магнезиальностью, пироксены хромисты и малоглиноземисты; по расчетам равновесий сосуществующих фаз параметры минералообразования составляют 1200°C и 56 кбар (О'Нейл и др.).

По Даусону, находки алмазов в эклогитовых и перидотитовых ксенолитах указывают на ксеногенность алмаза в породах трубок; его возраст значительно древнее (не ниже 2,5 млрд. лет) по сравнению с вмещающими лампроитами и кимберлитами.

Якутская алмазоносная провинция (ЯАП)

Эта провинция общей площадью более 800 тыс км2 занимает северо-восточную часть Сибирской платформы, совпадая с контуром Анабарского гравитационного максимума (рис. 78). По данным А.Д.Харькива, Н.Н.Зинчука и А.И.Крючкова в ее пределах выявлены сотни кимберлитовых трубок и даек, группирующихся более чем в 20 кимберлитовых поля, входящих, в свою очередь, в состав восьми обособленных районов. Эти районы и поля приурочены к трем линейно вытянутым минерагеническим зонам северо-восточного (Вилюйско-Мархинская и Далдыно-Алакитская) и северо-западного направлений, совпадающим с глубинными магмоподводящими региональными субпараллельными разломами, проявляющимися в изолиниях магнитного поля.

Провинция разделена на две области (субпровинции) - Вилюйскую на юге и Анабаро-Оленекскую на севере, условная граница между которыми проводится по широте излучины р. Оленек. Кимберлиты Вилюйской области (Малоботуобинский, Среднемархинский, Далдыно-Алакитский и Верхнемунский районы) в отличие от аналогичных пород Анабаро-Оленекской области (Среднеоленекский, Нижнеоленекский, Приленский и Анабарский районы) характеризуются резким преобладанием трубок над дайками, малослюдистых брекчий над порфировыми разностями интрузивной фации и слюдистыми брекчиями, повышенным содержанием минералов-спутников алмазов (пиропа, пикроильменита и хромшпинелида) и преобладанием пиропа над пикроильменитом, высокой магнезиальностью с относительно низким содержанием щелочей, титана, фосфора, циркония, стронция и других элементов, довольно частым присутствием ксенолитов пород глубинных фаций и субфаций (альмандин-пироповой, коэситовой), широким развитием наложенной гидротермальной минерализации (кварц, кальцит, пирит, барит и др.), слабой дифференцированностью (не сопровождаются родственными породами), более древним, среднепалеозойским возрастом (в отличие от преобладающего мезозойского в Анабаро-Оленекскойобласти). Именно в Вилюйской области находятся главнейшие промышленные алмазонсные трубки - Мир, им. XXIII съезда КПСС, Интернациональная, Ботуобинская, Нюрбинская, Айхал, Краснопресненская, Удачная, Заполярная и др.

Россыпь р. Эбелях

Одна из крупнейших в мире долинная аллювиальная алмазоносная россыпь р.Эбелях (правого притока р. Анабар) находится в северо-восточной части Сибирской платформы. По данным С.А.Граханова долина реки врезана в карбонатных породах среднего кембрия, представленных доломитами анабарской свиты и известняками джахтарского горизонта. Склоны долины средней крутизной 10-15° на большей части течения реки террасированы. Самые обширные террасы приурочены к крупным излучинам реки. Ширина долины варьирует от 40 до 1200 м, достигая максимума в нижнем течении реки (рис. 79).

Рис. 79. Геологический разрез россыпи р.Эбелях по линии 252 (по С.А.Граханову). 1 - лед; 2 - русловой аллювий; 3 - аллювий низкой поймы; 4 - аллювий высокой поймы; 5 - аллювий первой надпойменной террасы; 6 - кора выветривания; 7 - доломиты.

Помимо карбонатных пород среднего кембрия и широко развитых по ним остаточных и переотложенных кор выветривания различного возраста в геологическом строении долины участвуют нижнемеловые осадки (темные песчанистые глины с крошкой углей, рассеянной мелкой галькой и гравием карбонатных пород, кремней и кварца, выполняющие узкие карстовые полости глубиной до 17 м в днище долины), нижне-, средне- и верхнечетвертичные отложения пяти надпойменных террас (сложенных отложениями русловых и пойменных фаций), средне- и верхнечетвертичные отложения погребенных долин (валунно-гравийно-галечно-песчано-илистый аллювий), верхнечетвертичные-современные делювиально-солифлюкционные отложения склонов и современные осадки русла, низкой и высокой пойм.

Промышленная алмазоносность установлена в переотложенных корах выветривания, аллювии надпойменных террас (кроме пятой), русла, низкой и высокой пойм, в осадках погребенных средне-верхнечетвертичной и верхнечетвертичной долин. Основная часть запасов приходится на аллювий русла и низкой поймы. Если продуктивный террасовый аллювий прослеживается фрагментарно, то промышленная алмазоносность русла, пойм и погребенной верхнечетвертичной долины реки протягивается практически непрерывно более чем на 100 км. На всем протяжении русловой аллювий содержит промышленные концентрации алмазов: их фоновые содержания составляют 1-2 кар/м3, а ураганные - превышают десятки кар/м3.

Из пяти участков россыпи (Приустьевого, Нижнего, Верхнего, Верховья и Истока) наиболее высокие содержания алмазов присущи Нижнему, отстоящему в 19-42 км от устья реки и приуроченному к неотектоническому поднятию, обусловившему узкую каньонообразную долину, в которой происходит перемыв больших масс аллювия с их естественным обогащением.

Наиболее алмазоносными являются валунно-галечно-гравийные, галечно-гравийно-песчаные отложения и переотложенные коры выветривания; меньшей алмазоносностью характеризуются галечно-щебнистые и галечно-песчаные отложения. При мощности продуктивного пласта россыпи до 4 м содержания алмазов в его нижней части в 3-4 раза выше, чем в верхней.

В поперечном разрезе россыпи максимальная алмазоносность связана с пристрежневыми участками, а минимальная - с ее флангами, что предопределяет струйчатое распределение алмазов в плане. Высокие содержания алмазов тяготеют к намываемому берегу и к зонам сочленения плесов и перекатов.

Большая часть алмазов россыпи соответствует классам -4 +2 мм (56,7%) и -2 +1 мм(31,1%); значительно меньше алмазов класса -8 +4 мм (10,7%), остальное приходится на класс -1 мм. На Нижнем участке реки найдены наиболее крупные алмазы массой в десятки карат.

Россыпь в целом хорошо выдержана по мощности (вариация мощности песков 56,4%) и характеризуется неравномерным распределением полезного компонента (вариация содержаний алмазов 168,1%); для нее свойственна ясная прямая корреляция алмазоносности с выходом крупных (+1 мм) пиропов, при этом ураганная алмазоносность сопровождается высокими концентрациями пиропов класса +2 мм.

Считается (С.А.Граханов и др.), что россыпь р. Эбелях сформировалась за счет размыва промежуточных коллекторов алмазов, наиболее продуктивными из которых являются неоген-нижнечетвертичные отложения, развитые на водоразделах и сохранившиеся в эрпозионно-карстовых депрессиях. Алмазоносность неоген-нижнечетвертичных отложений установлена на большой площади; при этом наблюдается четкая корреляция алмазоносности современных россыпей с фрагментами распространения алмазоносных неоген-нижнечетвертичных долин.

Россыпь р. Ирелях

Иреляхская алмазоносная россыпь является образованием современной речной долины и представлена аллювиальными отложениями русла, поймы и надпойменных террас. Она расположена в нижнем течении реки Ирелях - правого притока р.М.Ботуобии в Западной Якутии и входит в состав Мало-Ботуобинского алмазоносного района, в котором известны и коренные месторождения - кимберлитовые трубки Мир, Спутник и др.

Долина р.Ирелях врезана в субгоризонтально залегающие карбонатные породы нижнего ордовика (усть-кутская свита) и глинисто-карбонатные образования верхнего кембрия-нижнего ордовика (верхнеленская свита). Верхние части склонов долины сложены нижнелейасовыми песками и глинами укугутской свиты. Основную часть (около 3/4) промышленной площади россыпи занимает пойма высотой над уровнем воды до 2-2,5 м, остальную - преимущественно первая надпойменная терраса высотой 3-6 м, прослеживающаяся непрерывной полосой по обоим берегам реки. Днище долины находится ниже уровня воды на 3-3,5 м.

Собственно алмазоносная россыпь залегает на коренном цоколе; плотиком являются элювиальные карбонатные и песчано-глинистые образования усть-кутской и верхнеленской свит. Продуктивные пески средней мощностью 1,2-2 м представлены песчано-галечно-гравийным материалом с заметной примесью глины и щебня, а перекрывающие их торфы мощностью 1,8-3,1 м - оледенелыми суглинками, илами, супесями, песками с редкой галькой, гравием и щебнем. В русловых отложениях по сравнению с пойменными отсутствуют перекрывающие торфы.

В среднем гранулометрическом составе россыпи из первой надпойменной террасы преобладают галька (36,3%) и глина (30,9%) при подчиненной роли гравия (15,5%) и песка (14,6%), а также валунов (2,7%). Крупные обломки россыпи, сложенные кислыми эффузивными породами, роговиками, кварцитами и жильным кварцем, окатаны лучше, чем валуны и галька карбонатных и песчанистых пород усть-кутской и верхнеленской свит; в мелкообломочной фракции доминируют кислые эффузивы и кремнистые образования при подчиненной роли местных карбонатных пород. Продуктивный слой второй надпойменной террасы, развитой лишь в излучинах реки, сложен глиной с галькой и щебнем такого же состава.

Распределение алмазов в россыпи крайне неравномерное, струйчатое; их содержания - средние. По качеству резко преобладают технические сорта. Алмазы тесно ассоциируют с пикроильменитом, хром-диопсидом и пиропом. В составе тяжелой фракции приплотиковой части россыпи фиксируются также пироксен, ильменит, магнетит, гроссуляр, альмандин, в меньшем количестве рутил, циркон, эпидот, ставролит, единичные зерна сфена, лейкоксена, пирита, турмалина, роговой обманки, барита, шпинели, анатаза, хлоритоида и золота.

Коренным источником алмазов Иреляхской россыпи считаются алмазоносные кимберлитовые трубки, широко развитые в районе.

Разработка россыпи осуществлялась драгами.

Рис. 80. Схема размещения основных видов и геохимических типов магматических пород Архангельской провинции (по О.А.Богатикову и др.). Поля магматизма: 1 - Нёнокское (Онежский п-ов); 2 - Ижмозерское; 3 - Золотицкое; 4 - Верхотинское; 5 - Кепинское; 6 - Турьинское; 7 - Полтинское; 8 - Пинежское; 9 - Мельское. Типы пород: 1 - кимберлиты I группы; 2 - оливиновые мелилититы I группы; 3 - кимберлиты II группы; 4 - оливин-флогопитовые мелилититы II группы; 5 - оливиновые мелилититы II группы; 6 - оливин-пироксеновые мелилититы; 7 - толеитовые базальты.

Архангельская алмазоносная провинция (ААП)

Открытая в начале 80-х гг. минувшего столетия, эта провинция расположена близ восточного побережья Белого моря (Зимний берег) на северо-западе Русской плиты. Здесь на сравнительно небольшой площади (менее 20 тыс км2) к настоящему времени выявлено более 60 трубок и силлов щелочно-ультраосновных пород - кимберлитов, пикритов, обливиниовых мелилититов и базальтов, семь из которых являются промышленно алмазоносными. Все эти тела группируются в несколько полей (кластеров) - Золотицкое, Кепинское, Верхотинское, Мельское, Ижмозерское (Чидвинское), Турьинское, Полтинское и Пинежское. Алмазоносные поля Золотицкое и Верхотинское локализованы в центральных частях провинции и генетически связаны с кимберлитами (рис. 80).

Геологическое строение территории определяется горизонтально залегающим недислоцированным кимплексом терригенных отложений венда, мощностью свыше 900 м (переслаивающиеся песчаники, алевролиты и аргиллиты), перекрывающим кристаллические образования верхнеархейского фундамента платформы (беломорская серия). Последний имеет блоковое строение - чередование крупных горстов и грабенов северо-западного направления, рассеченных поперечными глубинными разломами. В течение средне- и позднедевонской тектоно-магматической активизации по меридионально ориентированным (поперечным) зонам интрудировала кимберлитовая магма, с образованием трубок и силлов, возраст которых оценивается в 380-360 млн лет.

Золотицкое алмазоносное поле приурочено к одноименному поднятию кристаллического фундамента, ограниченному на юго-западе Корецким, а на северо-востоке Терским грабенами. Все шесть трубок месторождения им. М.В.Ломоносова в пределах этого поля (Архангельская, им. Карпинского-1, им. Карпинского-2, Пионерская, Поморская, им. Ломоносова) локализованы на пересечениях глубинного субмеридионального разлома с нарушениями северо-восточного и субширотного направлений, образуя цепочку с расстоянием между соседними телами от 0,13 до 2,4 км. Трубки месторождения имеют вертикальную, суживающуюся вниз воронкообразную форму в разрезе и округлую (овальную), реже гантелеобразную (линзовидную) в плане с размерами на поверхности от 36,9 га (трубка Пионерская) до 5,6 га (трубка Поморская). Их внутреннее строение определяется тремя фациями пород: кратерной (туфы, туффиты, туфопесчаники и туфоалевролиты преимущественно брекчиевой и параллельно-слоистой текстур), жерловой (ксенотуфобрекчии, автолитовые брекчии и др.) и гипабиссальной (массивные порфировые кимберлиты с макрокристаллической либо афанитовой основной массой), выполняющей корневые части трубок. Кимберлиты, слагающие эти алмазоносные трубки, относятся к так называемому Золотицкому типу и характеризуются преобладанием хромшпинелидов (при отсутствии ильменита) над другими оксидными фазами в основной массе, аномально низкими содержаниями пиропа, хромдиопсида и полным отсутствием пикроильменита.

Другой (Кепинский) тип кимберлитов, проявленный в ААП, сопоставим с кимберлитами так называемой 1-й группы Южно-Африканской и Якутской алмазоносных провинций (ЮААП, ЯАП), в основной массе которых отмечается большое количество хромшпинелидов, ильменита, перовскита и рутила. По характеру минералов-спутников (преобладание пикроильменита, присутствие пиропа и хромдиопсида, низкое содержание хромшпинелидов) к кимберлитам этого типа относятся породы, выполняющие трубку им. В. Гриба в Верхотинском поле ААП. Петрохимически кимберлиты провинции в отличие от родственных им пикритов, оливиновых мелилититов и толеитовых базальтов обнаруживают наименьшие содержания кремнезема и глинозема, но наибольшие - оксида магния. Исключение составляют лишь сильно измененные вторичными процессами и контаминированные коровым материалом брекчии.

Выполненные О.А.Богатиковым и др. петролого-геохимические исследования (включая распределение породообразующих оксидов, редких, редкоземельных и высокозарядных элементов, Rb-Sr и Sm-Nd-изотопию) продуктов кимберлитового магматизма на севере Русской плиты (районы Кандалакши, Терского берега, Архангельска, Среднего Тимана) показали, что большинство их неконтаминированных разновидностей относятся к типу "неслюдяных" кимберлитов; другой тип кимберлитов, обладающих некоторыми геохимическими чертами южноафриканских слюдяных кимберлитов представлен только в Золотицком поле ААП, алмазоносные породы которого обнаруживают определенные черты сходства с лампроитами. Вместе с тем кимберлиты Золотицкого поля, а также кимберлиты трубки им. В.Гриба резко обеднены редкими, редкоземельными и высокозарядным (U, Th, Nb) элементами, что говорит об их уникальности в мире и несопоставимости с кимберлитами 2-й группы ЮААП, как это допускается рядом исследователей.

Назад | Содержание | Вперед


 См. также
Биографии ученыхЕремин Николай Иосифович

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100