Кимберлитовая трубка мир: IP попал в блокировку

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.+

Борис Скупов

Мир (кимберлитовая трубка) | это… Что такое Мир (кимберлитовая трубка)?

У этого термина существуют и другие значения, см. Мир.

Кимберлитовая алмазная трубка «Мир»

Кимберлитовая трубка «Мир» — карьер, расположенный в городе Мирный, Якутия. Карьер имеет глубину 525 м и диаметр 1,2 км, является одним из крупнейших в мире карьеров. Добыча алмазоносной кимберлитовой руды прекращена в июне 2001 года. В настоящее время на борту карьера ведётся строительство подземного рудника с одноимённым названием для отработки оставшихся подкарьерных запасов, выемка которых открытым способом нерентабельна.

Содержание 1 История 2 См. также 3 Примечания 4 Литература 5 Ссылки

История

Кимберлитовая трубка была открыта 13 июня 1955 года геологами Амакинской экспедиции Ю.  И. Хабардиным, Е. Н. Елагиной и В. П. Авдеенко. Знаменитая радиограмма, переданная ими руководству экспедиции об обнаружении кимберлита, была кодированной^[1]:

Закурили трубку мира, табак отличный. Авдеенко, Елагина, Хабардин.

— Радиограмма об открытии алмазной трубки “Мир”. 13 июня 1955 г.

В 1957 году началась добыча алмазов открытым способом, продолжавшаяся 44 года (до июня 2001^[2]). Рядом с карьером образовался посёлок Мирный, ставший центром советской алмазодобывающей промышленности. Крупнейший алмаз, найденный в России, был добыт на руднике «Мир» 23 декабря 1980 года. Он весит 342,5 карата (более 68 г) и называется «XXVI съезд КПСС»^[3]. В последние годы карьерные грузовики «накручивали» по спиралевидной дороге 8 км от дна до поверхности.

В ходе своей работы карьер 3 раза реконструировался, были созданы уникальная тампонажная завеса, предотвращавшая поступление агрессивных рассолов из Метегеро-Ичерского водоносного комплекса, а также система водоотлива 32250 м³ воды в сутки (около 1 млн м³ в месяц). Геологическая разведка показала, что глубина залегания алмазов превышает километр, поэтому в настоящее время компания АЛРОСА, разрабатывающая месторождение, строит на месторождении подземный рудник. Для строительства подземного рудника и будущей безопасной отработки верхних подземных горизонтов дно законсервированного карьера было засыпано специальным предохранительным слоем породы. Эта «подушка», или «целик», не поддается разрывным давлениям, ее толщина — 45 метров.

За годы разработки открытым (карьерным) способом из месторождения добыто алмазов, по неофициальным данным, на 17 млрд долл. США, вывезено около 350 млн куб. м. породы.

За открытие трубки «Мир» Ю.И. Хабардин удостоен Ленинской премии, Е. Н. Елагина была награждена почётной грамотой и дипломом «Первооткрыватель месторождения», а также стала почётным гражданином г. Мирного.^[4]

См. также

• Удачная (кимберлитовая трубка)
• Кимберлитовая трубка «Большая дыра»

Примечания

1. ↑ Ежедневная республиканская газета «Якутия» — Екатерина Елагина, закурившая трубку «Мир»
2. ↑ Дальневосточный геологический институт — Трубка Мир, хронология
3. ↑ Евгений Щигленко, Трубка «Мира» ГЕО, сентябрь 2007
4. ↑ Первооткрывателю трубки «Мир» Екатерине Елагиной исполняется 80 лет

Литература

• Хабардин Ю. И. Воспоминания первооткрывателя: Путь к алмазной трубке. — М.: Геоинформмарк, 1999. — 275 с.

Ссылки

• АК «АЛРОСА» — Мирнинский ГОК
• Подземный город в карьере

Координаты: 62°31′44″ с. ш. 113°59′34″ в. д. / 62.528889° с. ш. 113.992778° в. д. ^(G) (O)62.528889, 113.992778

Необработанные алмазы: что кимберлиты говорят нам о недрах Земли

Каждый узнает алмаз, когда видит его. Установленные на кольце или встроенные в ожерелье, эти драгоценные камни ценятся за их использование в ювелирных изделиях по всему миру. Однако многие люди не осознают, что бриллианты представляют гораздо больше, чем коммерческую ценность.

Алмаз Куллинан, самый большой из когда-либо найденных алмазов ювелирного качества. Фото с Wikimedia Commons

Хотя использование алмазов восходит к древним временам, крупномасштабная современная добыча алмазов началась в конце 1860-х годов с открытием алмазов в Кимберли, Южная Африка. Скала, из которой были извлечены алмазы, получила оригинальное название 9.0005 кимберлит , по населенному пункту. Сегодня кимберлит, безусловно, является самым важным источником природных алмазов, а месторождения находятся по всему миру.

Фотография карьера на руднике Виктор в Онтарио, сделанная в 2018 году, деятельность которого была прекращена в 2019 году, и сейчас он находится на закрытии и восстановлении. Воспроизведено с разрешения Терри Крюгера через Canadian Mining and Energy.

Алмазы берут свое начало из глубины мантии, в сотнях километров под поверхностью Земли. Распространенным заблуждением является то, что алмазы образуются в результате метаморфизма угля. Это не так — хотя они оба состоят из углерода, угольные месторождения являются результатом захоронения растений, тогда как алмазы намного старше первых растений на Земле! Путешествие алмаза из мантии на поверхность увлекательно, и чтобы правильно подготовить сцену, нам нужно сначала узнать о тектонике плит.

Крупные твердые континентальные плиты медленно движутся по поверхности Земли, многократно изменяя форму наших континентов на протяжении миллионов лет. В некоторых частях континентальной литосферы имеются массивные и древние блоки, не участвовавшие в процессах субдукции или континентального рифтогенеза миллиарды лет. Их называют кратонами , и они образуют геологически стабильные недра современных континентов. Кратоны встречаются на всех континентах, включая Северную Америку; например, провинция Сьюпериор простирается через Онтарио и Манитобу и образует ядро ​​Канадского щита. Как правило, кратоны старше 2,5 миллиардов лет, то есть они происходят из геологической эпохи, называемой 9-й.0005 Архейский . Эти кратоны достаточно толстые, чтобы проникнуть в мантию, создавая идеальную среду для роста алмазов — где угодно, а давление и температура не подходят для кристаллизации атомов углерода в форме алмаза. Именно на поверхности этих древних кратонов обнаружены богатые алмазами кимберлиты, но сами кимберлиты значительно моложе своих архейских хозяев; возраст большинства из них моложе 150 миллионов лет. Так как же они туда попали?

Распространение кимберлитов по всему миру (изображение предоставлено Alex Strekeisen)

Транспортировка алмаза из-под архейского кратона на поверхность Земли — непростая задача, не в последнюю очередь потому, что условия поверхности Земли намного ниже, так сказать, «зоны комфорта» алмаза. Если бы вы доставили алмаз на поверхность с нормальной геологической скоростью, он превратился бы в графит, физическое расположение атомов углерода, стабильное при нормальных условиях давления и температуры. Чтобы его алмазные пассажиры были довольны, магма должна следовать нескольким правилам.

9Кимберлитовые магмы 0002 полны летучих веществ, таких как вода и углекислый газ, и более богаты магнием, чем типичные магмы. Этот тип химии производит магму с низкой плотностью и низкой вязкостью, которая хочет отделиться от мантии и подняться на поверхность поистине замечательным образом. Геологические модели показывают, что кимберлитовая магма начинает двигаться вверх со скоростью от 4 до 20 метров в секунду, а за счет снижения давления она достигает еще более высоких скоростей, что в конечном итоге приводит к взрывному извержению на поверхности со скоростью 200 м / с. Предполагая, что начальная глубина около 300 километров ниже поверхности, кимберлит может завершить доставку алмазов в течение 15 часов! Учитывая, что многие геологические особенности возникли в течение миллионов лет, кимберлиты перемещаются из мантии на поверхность относительно мгновенно. Сочетание уникального химического состава магмы, богатого летучими компонентами, и быстрого всплытия помогает сохранять устойчивость алмазов, поэтому они не превращаются в графит и не растворяются в магме. Этот эруптивный перенос придает кимберлитовым трубкам характерную «морковную» форму, которая иногда сопровождается возвратом выброшенных пирокластический материал , похожий на пепел и обломки горных пород.

Общая схема кимберлитовой вулканической трубки. Пользователь: Asbestos, CC BY-SA 3.0, через Викисклад.

Поскольку алмазы не кристаллизуются в исходной кимберлитовой магме, а вместо этого поднимаются из мантии по мере подъема магмы, их называют ксенокристаллами или инородными кристаллами. Но в то время как алмазы, как правило, привлекают наибольшее внимание, кимберлиты также могут выносить на поверхность другие фрагменты мантийных пород ( ксенолитов ). На самом деле сами алмазы часто содержат минеральные включения, и пока о них бессердечно говорят дефектов ювелиром, они могут быть чрезвычайно важны для понимания давления и температурных условий роста алмаза. Таким образом, кимберлиты являются не только важным источником экономической геологии, но и могут предоставить геологам информацию о химическом составе и условиях глубокой мантии, которую мы иначе не смогли бы наблюдать. К сожалению, за последние 50 миллионов лет кимберлитовая активность была невелика, а это означает, что алмазы на нашей поверхности сегодня, вероятно, единственные, которые мы когда-либо найдем на Земле.

Включение граната в бриллиант. Стивен Ричардсон, Кейптаунский университет, Южная Африка, CC BY-SA 2.5, через Wikimedia Commons.

Несмотря на то, что кимберлитовые месторождения встречаются на всех континентах, их бывает довольно трудно отследить. Породы из мантии, как правило, нестабильны на поверхности Земли, поэтому, хотя кимберлиты намного моложе окружающих их пород, их состав делает их более уязвимыми для процессов выветривания и эрозии. Однако определенные минералы в кимберлитах, такие как гранат и ильменит, могут пережить выветривание, а в случае многих месторождений в Канаде — перенос ледников. Когда кимберлитовое месторождение сталкивается с наступающим ледником, стойкие минералы из кимберлита уносятся льдом, и геологи-разведчики могут следовать по пути этих минералов против направления переноса ледника, чтобы найти исходную кимберлитовую трубку. Минералы-индикаторы широко распространены в кимберлитах и ​​относительно редки в других магматических породах, что делает их очень полезным инструментом для поиска кимберлитовой трубки, которая сегодня может быть кратером, заполненным водой или растительностью. Этот метод, также известный как дрейфовая разведка, широко используется в Онтарио и на северных территориях для поиска месторождений алмазов из-за обширной ледниковой истории Канады.

Схематическая диаграмма рассеяния кимберлитов ледниками. Воспроизведено с разрешения Кристофера Ролука через Геологию для инвесторов. Схематическая диаграмма дисперсии кимберлитов ледниками. Воспроизведено с разрешения Кристофера Ролюка через Geology for Investors.

Хотя алмазы относительно редки и их трудно найти на Земле, на самом деле они чрезвычайно распространены в космосе. Однако при диаметре в одну миллиардную долю метра они далеко не достаточно велики для помолвочного кольца. Эти наноалмазы широко распространены в межзвездной пыли и туманностях, и впервые они были обнаружены в метеоритах, которые появились еще до Солнечной системы. На ледяных поверхностях газовых гигантов Урана и Нептуна алмазы могут кристаллизоваться из газа метана под высоким давлением. Астрономы даже идентифицировали экзопланеты в звездных системах, которые, исходя из количества углерода, производимого их солнцами, были бы основаны на углероде, а не на кремнии, как и наши собственные скалистые планетарные окрестности. Следовательно, углеродные планеты с достаточно высокой плотностью, чтобы быть кристаллическими, полностью состоят из алмаза.

Для многих геологов истинная ценность алмаза не в его весе, огранке или чистоте. Алмаз — это окно в непостижимые глубины глубокой мантии, и он может предоставить исключительную информацию о составе и условиях недр Земли. Они рассказывают захватывающую историю экспедиции по многим аспектам геонауки; миллиардная кристаллизация под древними кратонами, взрывной вулканический подъем на поверхность, завершившийся ледниковой дисперсией и осадочными процессами. В то время как многие люди признают огромную коммерческую ценность алмаза, возможно, их истинный вклад заключается в том, что они дают ценную информацию о формировании Земли, далеком прошлом и даже далеких уголках нашей Вселенной.

---

Закари Адам учится в магистратуре Университета Ватерлоо и получает степень магистра геологии. Его текущее исследование сосредоточено на изучении механизмов контроля за минерализацией золота в архейских зеленокаменных поясах. Он проявляет большой интерес к структурной геологии, уделяя особое внимание месторождениям полезных ископаемых и тектонике плит, и провел много сезонов в полевых условиях, работая над проектами по разведке золота и алмазов в Онтарио.

АЛЕКС ШТРЕКАЙЗЕН-Кимберлит-

Первые кимберлиты были описаны Вануксеном в 1837 году из Ладлоувилля недалеко от Итаки, штат Нью-Йорк; однако термин «кимберлит» был введен Льюисом (1887 г.) для описания алмазоносных порфировидных слюдяных перидотитов в районе Кимберли в Южной Африке. Кимберлиты представляют собой высокомагнезиальные (MgO > 25 % массы) магматические породы, обогащенные летучими веществами (вода, углекислый газ, фтор) и содержащие аномально высокие содержания таких элементов, как K, Na, Ba, Sr, редкоземельные элементы, Ti, Zr, Nb и P. Проще говоря, кимберлиты представляют собой гибридную группу горных пород, включающую группу богатых летучими веществами (преимущественно CO ₂ ) калиевые, ультраосновные породы, имеющие ярко выраженную неравнозернистую текстуру, обусловленную наличием макрокристаллов (и/или мегакристаллов), залегающих в мелкозернистой матрице.

Вследствие большого разнообразия текстурных, минералогических, петрографических и геохимических характеристик были предложены различные определения и классификации кимберлитов.

Классификация на основе текстурных и генетических вариаций:

Эта модель, предложенная Клементом и Скиннером (1979) по текстурным признакам выделяют три генетические фации кимберлитовых пород.

1) Кратерная фация кимберлита
2) Диатремовая фация кимберлита
3) Гипабиссальная фация кимберлита

♦ 1) Кратер Фации: Морфология поверхности невыветрелых кимберлитов ( Рис.1 ) характеризуется кратером диаметром до 2 км, дно которого может находиться на глубине от 150 до 300 м от поверхности. Кратер, как правило, самый глубокий в середине, а вокруг кратера находится туфовое кольцо, которое относительно маленькое, обычно менее 30 метров по сравнению с диаметром кратера. Кратерные фации представлены пирокластическими (образованными в результате эруптивных сил) и эпикластическими породами (флювиальное изменение пирокластического материала) и отличаются осадочным (пластовым) отложением.

Рис.1: Кратерные фации кимберлита. Изменено после Mitchell 1986.

В кимберлитах кратерных фаций обнаружены две основные категории горных пород; пирокластические, образовавшиеся в результате эруптивных сил; и эпикластические, которые представляют собой породы, переработанные водой.

Пирокластические породы: Эти породы сохранились в туфовых кольцах вокруг кратера и внутри кратера. Кольца из туфа имеют небольшую высоту. Холмы Игвисси в Танзании и Касами в Мали представляют собой трубки с хорошо сохранившимися туфовыми кольцами ( Рис.2 ). Отложения обычно слоистые, пузырчатые и карбонатизированные. Отложения туфа, сохранившиеся в кратере, также редки; однако трубки Игвисси-Хилл в Танзании были исследованы и выявили три отдельных единицы. Сверху вниз они составляют:

1. Хорошо расслоенные слои туфов, определяемые лапиллями и частицами пепловой крупности.
2. Слабослоистая грубая пирокластика.
3. Базальные брекчии.

Эпикластические породы: Эти отложения представляют собой речную переработку пирокластического материала из туфового кольца Кратерного озера, образовавшегося на вершине диатремы. Они сложны и напоминают серию перекрывающихся конусов выноса, смешанных с озерными отложениями.

Рис. 2: Кимберлитовый кратер Игвиси Хиллс. Из рассказа о земле.

♦ 2) Диатремовая фация: Диатремовая фация в кимберлитах характеризуется морковообразным телом с близким к круговому или эллиптическому очертанию на поверхности и крутопадающими (80-85) стенками. Глубина этих фаций иногда может превышать 2 км. Диатремовые фации характеризуются фрагментарным характером, а наличие угловатых или округлых обломков вмещающих пород (от нескольких сантиметров до субмикроскопических размеров) придает отчетливую идентичность. Эта фация сложена автолитами (окатанные фрагменты более ранних генераций кимберлитов), пеллетными лапилли (крупные округлые до эллиптических обломков размером с лапилли, представленные крупным ксеноморфным оливином или флогопитом в виде ядра, заключенного в оптически неразрешимую микроструктуру). -фенокристаллическая матрица), фрагментированные мантийные ксенолиты, представленные дискретными и трещиноватыми зернами оливинового граната, клинопироксена и ильменита, залегающими в продукте магнитной кристаллизации, состоящем из микровкрапленников и основной массы.

♦ 3) Гипабиссальная фация: Кимберлиты гипабиссальной фации представляют собой породы, образованные в результате кристаллизации богатой летучими кимберлитовой магмы. Макроскопически это массивные породы, в которых обычно видны макрокристаллы оливина и другие макрокристаллы (ильменит, флогопит, гранат). Они показывают магматические текстуры и эффекты магматической дифференциации. Некоторые характерные текстурные особенности этой фации включают: 1. Отсутствие пирокластических фрагментов и структур, 2. Наличие пойкилитового роста флогопита на поздних стадиях, 3. Текстуры сегрегации, включающие сегрегацию кальцита и серпентина. 4. Полосчатость потока отмечена предпочтительной ориентацией микровкрапленников.

Рис.3: Модель идеализированной кимберлитовой системы, иллюстрирующая гипабиссальные, диатремовые и кратерные фации. От Митчелла (1986).

Основываясь на различиях в их изотопном составе, Smith (1983) разделил кимберлиты на две группы: кимберлиты группы I и группы II.

♦ Кимберлиты группы I: Группа I включает наиболее классические кимберлиты, первоначально названные базальтовыми кимберлитами: то есть ультраосновные (SiO ₂ 1), богатые летучими (преимущественно CO ₂ ) породы, характеризующиеся наличием макро- и мегакристаллов богатых магнием минералов, таких как оливин, ильменит, пиропический гранат, диопсидовый пироксен с различным содержанием хрома, флогопит, энстатит и хромит с низким содержанием титана, тонкая матрица оливина, серпентина, карбоната и других акцессорных минералов, богатых магнием и/или кальцием. И макро-, и мегакристы, по крайней мере частично, являются ксенокристаллами или случайными кристаллическими компонентами, образовавшимися в результате разрушения вмещающих пород (в основном глубокозалегающих мантийных перидотитов и эклогитов), прорезанных поднимающейся кимберлитовой магмой.

♦ Кимберлиты группы II (оранжеиты) : первоначально названные слюдистыми или лампрофировыми кимберлитами, ультракалиевые (K/Na > 3), перщелочные ([K + Na]/Al > 1), богатые летучими веществами (преимущественно H ₂ О) породы, характеризующиеся присутствием флогопита и оливина в виде макрокристаллов, в основной массе из флогопита, оливина и диопсида, обычно зональные до титанового эгирина, шпинели по составу от магнезиального хромита до титансодержащего магнетита , перовскит и другие минералы. Они имеют большее минералогическое родство с лампроитами, чем с кимберлитами I группы.

Распространение кимберлитов в мире

Кимберлиты находят распространенными на всех континентах мира ( рис.4 ). На основе моделей распределения кимберлитов по всему миру Клиффорд (1966) заметил, что экономически жизнеспособные кимберлиты встречаются в основном на докембрийских кратонах, особенно архейского возраста (старше примерно 2,5 млрд лет). Это наблюдение впоследствии стало известно как правило Клиффорда. В террейнах земной коры моложе 1,6 млрд лет не известно первичных месторождений алмазов. Эта своеобразная ассоциация предполагает связь между присутствием алмазов и возрастом субконтинентальной литосферы, и правило Клиффорда долгое время считалось ценным критерием отбора в программах разведки алмазов. Здесь стоит отметить, что алмазоносные кимберлиты обычно молоды по сравнению с возрастом литосферы, в которую они внедрились. Многие (включая большинство южноафриканских примеров) относятся к меловому периоду, многие другие относятся к палеозойскому (как в Республике Саха, Сибири), но весь массив простирается от протерозоя до неогена (например, некоторые примеры 22 млн лет назад в Западной Австралии).

Рис.4: Распространение кимберлитов по всему миру.

Модели кимберлитовых залежей

На протяжении многих лет предлагались различные модели размещения кимберлитовых трубок. К ним относятся: 1) взрывно-буровая теория, 2) теория псевдоожижения, 3) гидровулканическая теория и 4) теория эмбриональной трубы.

Теория эксплозивного вулканизма

Вскоре была признана вулканическая природа кимберлита (Lewis 1887, Bonney 1899) и под влиянием идей Гейки (1902) чтобы объяснить происхождение подобных диатрем в Шотландии, было высказано предположение, что кимберлиты были внедрены взрывным бурением (Wagner 1914). Таким образом, кимберлитовые диатремы рассматривались как вулканические жерла, эксплозивно извергающиеся с глубины до 2 км. Считалось, что извержение произошло в результате сильного взрывного выделения сильно сжатых паров и газов магматического происхождения. Уровень, на котором это произошло, теперь отмечен переходом от питающей дайки к диатреме.

Считается, что кимберлитовая магма поднимается из недр мантии по трещинам и трещинам. Считается, что магма содержит недостаточно летучих веществ, чтобы обеспечить прямое взрывное извержение, и поэтому ее подъем останавливается, когда достигается некоторый непроницаемый уровень. Объединение образует магматические очаги на относительно небольшой глубине, называемые промежуточными очагами. Кристаллизация в этих камерах приводит к накоплению летучих веществ. В конечном итоге создается достаточное давление, чтобы вызвать деформацию и разрушение кровли. Затем следует эксплозивное извержение кимберлита с сопутствующим брекчированием канала до тех пор, пока избыточное давление не снизится. Повторение процесса может объяснить многократное внедрение в одном жерле или возникновение близко расположенных диатрем, если трещина кровли происходит в немного разных точках над магматическим очагом.

Благодаря тщательному анализу стало ясно, что эта теория несостоятельна. Основные аргументы против этой гипотезы, как в ее первоначальном виде (Вагнер, 1914), так и в модифицированном, следующие:

1) Нет свидетельств насильственного внедрения, отсутствует восходящая концентрическая трещиноватость; 2) очаги взрыва на глубине отсутствуют как в основании диатрем, так и в прикорневых зонах; 3) глубинная разработка промежуточных камер также не выявила; 4) бурение взрывом не согласуется с приуроченностью брекчий к внутренней части каналов, некоторые из которых никогда не достигали поверхности. 5) зональное расположение ксенолитов; опускание ксенолитов; и сохранение ранее существовавшей стратиграфии вмещающих пород в комплексе мегаксенолитов не согласуется с расчисткой эксплозивных жерл; 6) Обнаружены выступы вмещающих пород в диатрему, которые не выдержали взрывной деятельности.

Теория псевдоожижения
Доусон (1962, 1967a, 1971, 1980) был основным сторонником внедрения кимберлитовых диатрем в псевдоожиженном состоянии. Он считает, что распределение, окатанность и исчерченность включений, сближение ксенолитов, происходящих с разных глубин, окружение и частичная отслойка блоков вмещающих пород, отсутствие апдоуминга и отсутствие термометаморфических эффектов могут быть объяснены только этим процессом. Таким образом, Доусон предполагает, что кимберлитовая магма, наполненная газом, поднимается из верхней мантии через систему разломов. В подходящих местах ослабления земной коры прорыв на поверхность происходит с глубины 2-3 км. Адиабатическое расширение магматических газов (преимущественно CO ₂ ), и жерло взрыва увеличивается и заполняется псевдоожиженным обломочным кимберлитом, бурением вверх с эффектом пескоструйной обработки и по основным системам трещин. В некоторых диатремах более поздние выбросы газа образуют отчетливые столбы туфа, в то время как полости в жерлах могут быть заполнены магмой, которая консолидируется в виде массивного кимберлита или включает обломки, образующие кимберлитовую брекчию.

Образование диатрем в результате флюидизации признается не всеми вулканологами и отвергается, в частности, теми, кто считает, что диатремы образуются в результате гидровулканических процессов. Основные аргументы, выдвигаемые против псевдоожижения, следующие:

Очень маловероятно, что из медленно остывающей магмы глубоко в земной коре будут выделяться газы с высоким давлением паров и большие объемы газов. Быстрая везикуляция может происходить только на небольшой глубине, к тому же эти интрузии настолько малы по объему, что сомнительно, чтобы они могли продуцировать достаточное количество летучих, чтобы поддерживать псевдоожиженный слой длиной 2 км. Не уточняется, почему газовая фаза должна выделяться сразу и разрушать магму на пирокласты или почему другие партии кимберлита не выделяют газы таким же образом. Автолитовые обломки в кимберлитах диатремовой фации не везикулярные и не осколочные; обычно они угловатые и трещиноватые и не имеют признаков абразии, ожидаемых как следствие вовлечения в газотуфовые потоки. Большинство обломков ксенолитов имеют угловатую форму и, следовательно, не подвергались длительным периодам совокупного бурлящего псевдоожижения. Концентрация ксенолитов на определенных горизонтах и ​​сохранение грубой стратиграфии в мегаксенолитовой свите не согласуется с длительными периодами бурлящего флюидизации. Наличие ксенолитов не совместимо с требуемым более ранним периодом эрозионного расширения трубки высокоскоростным газотуфовым потоком.

Таким образом, хотя гипотеза флюидизации была широко признана как механизм образования диатрем, она не играет существенной роли в формировании кимберлитовых диатрем.

Теория гидровулканизма
Гидровулканизм относится к вулканическим явлениям, возникающим в результате взаимодействия магмы или магматического тепла с внешним источником воды, таким как поверхность тела или водоносный горизонт. Основным сторонником этой теории является Лоренц (1999). Лоренц предполагает, что диатремы и маары образуются в гидравлически активных зонах структурной слабости, таких как разломы или линеаменты. Магма, поднимающаяся по дайке, входит в трещину и контактирует с циркулирующими грунтовыми водами; в результате гидровулканического взрыва фрагменты и охлаждение магмы и брекчирование вмещающей породы. Гидрокластические обломки могут быть выброшены в виде туфового кольца, окружающего маар. Продолжающаяся активность приводит к расширению трещины за счет дальнейшего брекчирования вмещающих пород и выкрашивания породы в трещину вследствие перепада давления между вмещающими породами и образовавшейся взрывной камерой, где взаимодействуют вода и магма.

Гипотеза образования диатрем Лоренца привлекательна тем, что может быть объяснена следующая особенность кимберлитовых диатрем: Диатремы (и маары), в общем, явно связаны с линейными особенностями. Видно, что многие кимберлитовые диатремы на нижних уровнях располагаются на пересечении даек и разломов. Питающие дайки, по-видимому, поднялись в ранее существовавшие системы разломов. Все эти слабые зоны могут быть гидравлически активными. Диатремы обычно развиты в мощных толщах осадочных и вулканических пород с высокой пористостью и проницаемостью. Диатремы реже встречаются в породах с низкой проницаемостью, таких как гранито-гнейсовые ландшафты. Кимберлитовые диатремы встречаются группами. Современные маары и третичные диатремы также встречаются группами, и их тесная географическая связь, по-видимому, связана с местным гидрологическим режимом. Мега-ксенолиты (плавучие рифы) интерпретируются как элементы разломов и/или проседаний. Наличие эпикластического кимберлита указывает на то, что кратер над диатремой временами заполнялся водой. Присутствие блоков этих кимберлитов на глубине в диатреме указывает на то, что кратерное озеро может быть нарушено более поздними извержениями. Дренаж, очевидно, будет способствовать гидровулканическим извержениям нижележащих диатрем.

Эмбриональная теория трубок
Признавая сложность кимберлитовых трубок, Клемент (1979, 1982) считает, что ни один процесс не может объяснить их разнообразные геологические и петрографические характеристики. В его модели корневые зоны интерпретируются как зародышевые трубки, которые модифицируются флюидизацией после поверхностного прорыва в диатремы.

В соответствии с этой теорией считается, что кимберлитовые магматические дайки, поднимающиеся из глубины, образуют прекурсорную летучую фазу из-за выделения CO ₂ высвобождается в результате падения давления. Эта летучая фаза под высоким давлением проникает в трещины и трещины вмещающих пород выше и по краям интрузии. За продвигающимся фронтом контактной брекчии следует магма, которая проникает в брекчию и любые присутствующие трещины или трещины. Образуются интрузивные брекчии и вмещающие породы вклиниваются в канал. Путь продвигающейся магмы контролируется ранее существовавшими структурами. Переход от заполнения трещин к развитию корневой зоны может быть связан с увеличением выделения летучих веществ по мере падения давления при всплытии, пересечении дамбы с трещиной, которую можно использовать или которая содержит грунтовые воды.

Предполагается, что этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока магма не достигнет уровня, при котором возможен взрывной прорыв на поверхность. Клемент (1979, 1982) считает, что это происходит на глубине 300-400 м и может быть вызвано взаимодействием подземных вод и магмы. Считается, что в результате прорыва и сброса давления магма в корневой зоне быстро дегазируется и образует псевдоожиженную систему пар-жидкость-твердое тело.

Считается, что поверхность испарения быстро мигрирует вниз вследствие расширения и дальнейшего сброса давления ( Рис.5 ). В этот период псевдоожижения ранее существовавшие гипабиссальные кимберлиты корневой зоны, высокоуровневая контактная брекчия и дегазирующая магма тщательно перемешиваются. Отсутствие окатанности обломков вмещающих пород указывает на то, что псевдоожиженная система существовала недолго. Повторение всего процесса приведет к образованию диатрем, содержащих несколько различных разновидностей кимберлитов диатремовой фации и очень сложных корневых зон.

Рис.5: Развитие эмбриональной трубки. Фронт контактной брекчии выделен красным. Модифицировано из Mitchell, R.H. (1991).

Рис. 6: Стадии развития диатремы, как ее представлял Клемент (1982). За периодом эмбрионального развития трубки следует либо псевдоожижение (А), либо гидровулканизм (Б). Модифицировано из Mitchell, R.H. (1991).

Сложная структура кимберлитовых трубок указывает на то, что за их образование не отвечает ни один процесс. Развитие трубок инициируется подповерхностными процессами брекчирования, которые приводят к образованию сложной корневой зоны над питающей дайкой. Поверхностный прорыв является результатом не взрывного бурения, а постепенного подъема комплекса корневой зоны до уровней, где может происходить образование кратеров в результате гидровулканического взрыва. Диатремы, по-видимому, являются вторичными структурами, образованными последующей модификацией нижележащей корневой зоны или зародышевой трубки в результате флюидизации или гидровулканизма, мигрирующего вниз.

Петрогенезис

Несмотря на обширные исследования, происхождение кимберлитов остается спорным, в частности, в отношении природы и глубины области их происхождения. Кимберлиты обычно связаны с набором основных и ультраосновных ксенолитов, минералогия которых указывает на происхождение в верхней мантии. Такие ксенолиты представляют собой фрагменты вмещающей породы канала, оторвавшиеся от кимберлитовой магмы во время ее быстрого подъема через литосферу, и они накладывают полезные ограничения на то, где и при каких условиях образовался кимберлитовый расплав. Считается, что кимберлитовые магмы образуются в результате частичного плавления глубоко в мантии.

Кимберлиты, как и карбонатиты, редки, но обнаружены почти на каждом континенте, а также являются основным переносчиком различных ксенолитов из глубин земной коры и мантии. Важно отметить, что эти принесенные кимберлитами мантийные ксенолиты являются первоисточником информации о характере физико-химических процессов в мантии, и тем более в континентальной мантии (Pearson et al. , 2004). Кимберлиты составляют часть спектра недонасыщенных кремнеземом пород, которые сильно различаются по составу и включают такие типы пород, как мелилититы, лампрофиры и нефелиниты (9).0054 Рис. 7 ). Однако петрогенезис кимберлитов вызывает споры из-за разногласий по поводу природы и глубины области источника, того, являются ли они первичными по происхождению, и причиной плавления (например, плюм против флюса летучих) (Кешавет и др., 2005) .

В отношении генезиса кимберлитов долгое время рассматривались три основных типа гипотез:

1. Кимберлиты представляют собой механическую смесь богатой водой анкеритовой магмы и гранитной нижней коры (Dawson, 1967).
2. Кимберлиты образуются непосредственно в результате частичного плавления при высоких давлениях основной мантии в ультраосновную (Вагнер, 1929; Холмс, 1936).
3. Кимберлиты образуются в результате дифференциации основной магмы (протокимберлита) под высоким давлением в процессе продолжающейся фракционной кристаллизации (Williams, 1932; O’Hara, 1968).

Геологическая ассоциация кимберлитов с конкретными свитами ксенолитов и сопоставление с экспериментальными данными подтверждают последнюю гипотезу (п.3), ранее предложенную рядом других авторов (MacGregor, 1970). Предполагается, что исходный расплав или протокимберлит (Каменецкий и др., 2008) представляет собой хлоридно-карбонатный флюид с очень низким содержанием SiO ₂ . По мере продвижения к поверхности его состав становится более похожим на состав кимберлитовой магмы, так как он взаимодействует с вмещающими породами мантии: ассимиляция оливина и других мантийных минералов увеличивает содержание кремнезема во флюиде, приближая его к флюиду с низким содержанием SiO _{. 2} , высокомагнезиальный состав, характерный для кимберлитов. Однако, несмотря на значительные успехи петрологии и геохимии кимберлитового магматизма, определение составов кимберлитовых расплавов как в гипабиссальной фации, так и в мантии остается дискуссионной проблемой [Каменецкий и др., 2009]. ;Рассел и др., 2012 г.; Спаркс и др. 2009 г.; Песиков и др., 2015).

Рис.7: Схематический разрез архейского кратона с вымершим подвижным поясом (когда-то связанным с субдукцией) и молодым рифтом. Низкая кратональная геотерма вызывает подъем графит-алмазного перехода в центральной части. Таким образом, литосферный алмаз встречается только в перидотитах и ​​эклогитах глубокого корня кратона, где они включаются восходящими магмами (в основном кимберлитовыми K). Литосферные оранжеиты (O) и некоторые лампроиты (L) также могут поглотить алмазы. Мелилититы (М) образуются при более обширном частичном плавлении астеносферы; в зависимости от глубины сегрегации они могут содержать алмазы. Нефелиниты (N) и связанные с ними карбонатиты образуются в результате обширного частичного плавления на небольших глубинах в рифтовых областях и не содержат алмазов. Из Митчел 2005.

Алмазы и кимберлиты

Кимберлиты являются важнейшим источником первичных алмазов. Многие кимберлитовые трубки также дают богатые аллювиальные или элювиальные россыпные месторождения алмазов. В мире было обнаружено около 6400 кимберлитовых трубок, из них около 900 были классифицированы как алмазоносные, а из них немногим более 30 оказались достаточно экономически выгодными для добычи алмазов.

Хотя кристаллы алмаза встречаются в кимберлитах и ​​родственных породах, происхождение алмаза ( рис. 7 ) более тесно связан с обломками перидотитов и эклогитов, происходящих из верхней мантии, ниже кратонных (щитовых) областей. Чтобы образовались алмазы, им требуются чрезвычайно высокие давления и температуры, которые можно найти только на этих глубоких уровнях земли. Именно здесь образуется порода эклогит, состоящая из красного пиропа-граната и зеленого клинопироксена; кристаллы алмаза развиваются рядом с кристаллами граната и пироксена. Фрагменты перидотитов (ксенолиты), сложенные гранатом, оливином и ортопироксеном, также содержат алмазы и также происходят из верхней мантии. Однако эти фрагменты обычно распадаются в процессе внедрения, в результате чего образуется матрица, содержащая дезагрегированные минералы оливина, пироксена и алмаза (ксенокристаллы).

Хотя кристаллы алмаза формируются в верхней мантии ниже областей кратона, они могут оставаться стабильными только при таких высоких давлениях и температурах. Ксенолиты мантии и кристаллы алмаза, которые быстро выносятся на поверхность в кимберлитовом магматическом флюиде, способны выживать вблизи поверхности в закаленном или метастабильном состоянии. Если внедрение кимберлита задерживается во время его подъема на поверхность или задерживается в нижних слоях коры, кристаллы алмаза не будут стабильными в P-T среде и превратятся в графит.

Именно под щитовыми зонами или кратонами кристаллы алмаза могут оставаться стабильными на меньших глубинах из-за низкого геотермического градиента, связанного с субкратонным килем под континентальной корой ( рис. 7 ). Эта среда P-T была названа местом хранения алмазов (Kirkley, M.B. et. al., 1991). Район киля является оптимальным источником алмазов, поскольку трещины ниже кратона с большей вероятностью затрагивают эту область и остаются доступными для поверхности.

Богатый карбонатами кимберлит Пейюк с острова Сомерсет, Канада. От Андреа Джулиани.

Кимберлит из Беллсбанка, к северу от Кимберли, Южная Африка. От Джеймса Сент-Джона.

Кимберлит из кимберлитовой трубки Премьер, Куллинан, северо-восток Южной Африки. От Джеймса Сент-Джона.

Гипабиссальный кимберлит. Из Реддита.

Гипабиссальная фация кимберлитов, Мейзонтаун, Пенсильвания. Эта кимберлитовая дайка окружена черным сланцем. Из провинции алмазов и драгоценных камней Вайоминга.

Diatreme facies кимберлитовая брекчия из озера Эллен, Юп, Мичиган. Из провинции алмазов и драгоценных камней Вайоминга.

Туфогенный кимберлит кратерной фации из района Айрон-Маунтин. Из провинции алмазов и драгоценных камней Вайоминга.

Крупный трещиноватый мегакрист хромдиопсида (драгоценный камень хромдиопсид) в кимберлите Слоун из Колорадо. Из провинции алмазов и драгоценных камней Вайоминга.