6 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Кимберли — уютный маленький городок с населением 100 тыс. человек; жизнь в городке быстро замирает после закрытия мага­зинов в 5 часов пополудни. Его окружают почти ровные степи этой однообразнейшей по ландшафту части Африки. Ближайшие крупные города — Иоганнесбург (470 км) и Кейптаун (1000 км). Однако геологам это место известно очень хорошо, поскольку именно здесь в 1871 г. были найдены те темные «туфы», в которых сидят алмазы; К. Льюис по этому городу назвал их кимберлитами. Кимберлиты слагают четко ограниченные трубкообразные тела, вертикально пронизывающие вмещающие их породы. Они известны не только в Африке, но в других районах земного шара, например в Сибири. Эти «pipes» («трубки») сравнивают с каналами орудий, пронизывающих земную кору наподобие сита (рис. 32.1). Кимбер­литы представляют огромный интерес не только для горняков, но и для геологов.

Многочисленные кимберлитовые трубки в Южной Африке

Многочисленные кимберлитовые трубки в Южной Африке

Их техническая и экономическая эксплуатация — вначале многочисленными вольными старателями, а ныне горнорудными компаниями — осуществлялась и частично производится до на­стоящего времени в открытых карьерах, которые все больше и больше уходят в глубину. Так, на руднике «Кимберли» возникли глубокие ямы, самая большая и внушительная из которых — Биг-Хоул («большая яма»). С 1871 г., когда были найдены первые алмазы, до 1914 г., когда все работы прекратились, здесь было добыто не менее 3 т алмазов. Под конец открытая разработка велась уже на глубине 400 м (главный шахтный ствол, пройденный рядом с кимберлитовой трубкой, достиг глубины 1000 м).
С тех пор карьер Биг-Хоул частично заполнился водой; одна­ко он все еще производит внушительное впечатление, особенно когда стоишь на самом его краю, вблизи небольшого музея (рис. 32.2). Поперечник «кратера» вверху составляет 450, а на глу­бине, на уровне воды, менее 200 м. Впечатление, производимое карьером Биг-Хоул, столь велико потому, что ширина этой круг­лой гигантской воронки по сравнению с ее глубиной невелика; резко ограниченный крутыми стенами карьер виден весь как на ладони (в отличие от глубоких, до 250 м, но раскинувшихся на несколько километров открытых разработок Кёльнского буро-угольного района). Впечатление, производимое на геолога, усу­губляется тем, что он прекрасно понимает, что вскрытая в про­цессе добычи алмазов «трубка» (за исключением верхнего воронко­образного расширения) точно соответствует каналу или жерлу, образовавшемуся в результате взрыва, и воочию убеждается, сколь чудовищны силы, формирующие нашу планету.

"Биг-Хоул" в Кимберли

“Биг-Хоул” в Кимберли

Обнаженный почти 200-метровый вертикальный стратигра­фический разрез (рис. 32.3) представлен (сверху вниз) желто-буры­ми выветренными долеритовыми лавами, серо-голубыми сланцами, слагающими основную часть расширяющейся кверху воронки, и, наконец, твердыми темными лавами в зоне собственно кимберлитовой трубки. Лавы верхней части, разреза мощностью несколько метров из-за выветривания выглядят почти как глинистая осадоч­ная порода. Эти мезозойские лавы внедрились в сланцы и по возра­сту соответствуют лавовым покровам, занимающим обширные площади восточнее, в Драконовых горах Лесото. Подстилающие их темные, иногда углистые сланцы имеют каменноугольный или пермский возраст. В их основании залегает — издали почти не различимый — тонкий слой моренных отложений — тиллиты оле­денения Двайка. Это точно такие же тиллиты, с какими мы встре­тились в Нойтгедахте.

Стратиграфический разрез карьера Биг-Хоул

Стратиграфический разрез карьера Биг-Хоул

Выветрелые лавы в верхней части разреза и прежде всего слан­цы Двайка ведут себя в этом огромном карьере как в естественном обнажении: они образуют пологие склоны, потому что легко размываются дождями. Начинающаяся ниже собственно трубка сложена, напротив, очень твердыми устойчивыми к выветриванию породами основного состава, именуемыми здесь обычно «мелафирами». Они значительно древнее оледенения Двайка и относятся к докембрию (формация Вентерсдорп). Лавы Вентерсдорп выходят на поверхность в районе Нойтгедахта, где они гладко отшлифова­ны ледниками оледенения Двайка. Кимберлит моложе всех этих толщ, поскольку он их прорывает. Предполагают, что кимберлитовые трубки образовались в самом конце мелового периода, 70— 80 млн. лет назад. Теперь легко сопоставить разрезы Нойтгедахта и Биг-Хоула.

T_8
Применяемое для обозначения кимберлитовых трубок название «трубки прорыва» не совсем удачно, так как речь идет не о «взры­ве», а, видимо, о постепенном внедрении вулканических газов, следовательно, о процессе флюидизации, с которым мы уже позна­комились при рассмотрении мааров Эйфеля.
В Южной Африке наблюдали, что выходящие на поверхность круглые трубки на глубине переходят в жилы (рис. 32.4). Стало быть, подъем газов первоначально осуществлялся вдоль зон трещиноватости, но как только где-нибудь происходил прорыв их на поверхность, газы концентрировались здесь в канале или жерле, который сравнительно скоро приобретал трубкообразную форму. Есть, однако, и такие месторождения кимберлитов, кото­рые представлены исключительно жилами. Нормальных вулканов с кратерами здесь, вероятно, никогда не было, и на поверхности такие залежи почти не выделяются. Некоторые из них, очевидно, еще не открыты. Алмазоносные кимберлиты дают начало речным и прибрежным алмазным россыпям (так, в 1926 — 1927 гг. Г. Меренски открыл крупные россыпные месторождения алмазов к югу от устья реки Оранжевая).

На глубине нескольких километров кимберлитовые трубки частично переходят в жилы

На глубине нескольких километров кимберлитовые трубки частично переходят в жилы

Первооткрыватели алмазов в Южной Африке называли темную породу кимберлитовых трубок просто «blue ground»— «голубая земля», а поскольку она близ поверхности была выветренной и свет­лой, то —«yellow ground»—«желтая земля». Иногда земля заклю­чает обломки боковой породы, происходящие частично из еще сохранившегося обрамления жерловины (докембрийские граниты, отложения Карру и т. д.), частично из давно смытых пород, обрушившихся в жерловину сверху, и частично из пород, выне­сенных с больших глубин, например эклогитов (красно-зеленой породы с гранитом и пироксеном, а иногда даже с алмазами!). Эклогит образуется в условиях высокого давления; возможно, он происходит из «мантии» Земли. Это значит, что источник обра­зования трубок следует искать под земной корой, возможно, на глубинах более 100 км. Кимберлиты, заполняющие трубки,— это ультраосновные (то есть сильно обедненные кремнекислотой) породы, образовавшиеся в основном, вероятно, в процессе флюидизации; следовательно, это не обычная лава, а смесь лавы с боковы­ми породами. Смесь состоит в основном из серпентинизированного оливина, пироксена, граната (ошибочно называемого «капским рубином»), флогопитовой слюды и других минералов, из которых алмаз, конечно, самый редкий, но и самый известный и самый ценный. Разновидности породы, в которой обломки боковых пород присутствуют наряду с кимберлитом, называют «кимберлитовой брекчией» или (что менее удачно) «кимберлитовым туфом».
Трубки района Кимберли — самые известные; к тому же они давно открыты (в 1870 г. первой была открыта трубка Ягерсфонтейн близ Блумфонтейна; четырьмя годами позже открыли рос­сыпные месторождения алмазов на реке Оранжевая). Однако «pipes» широко распространены и в других районах Южной Афри­ки между Хейделбергом (южная часть Капской провинции) и озером Танганьика. Диаметр их разный — от 15 до 1000 м. Лишь в немногих из них встречаются алмазы и только 25 разраба­тываются или разрабатывались.
Основную массу южноафриканских алмазов поставляет сейчас оборудованный по последнему слову техники рудник «Премьер-Майн» у Претории. Открытые разработки (являющие собой также весьма внушительную картину) по площади больше, чем карьер Биг-Хоул, а по глубине меньше (размеры кимберлитовой трубки «Премьер» 850 X 520 м). Подошва разреза находится на глубине 200 м. Ныне добыча ведется и подземным способом. Современны­ми планами эксплуатации предусматривается полная отработка «синей земли» до глубины (на первом этапе) 240 м.
Степки алмазной трубки «Премьер» сложены в основном докембрийскими изверженными породами (фельзитами). Однако посре­дине жерловины кимберлита находится огромная (несколько сотен метров длиной) глыба более молодых красных кварцитов Ватерберг — эти породы обнажаются на поверхности лишь в нескольких километрах к северу от трубки. Стало быть, после прорыва ким­берлита значительная по мощности толща пород была смыта.
Алмазный рудник «Премьер» знаменит не только своими разме­рами, но и благодаря одной находке, сделанной через два года после основания рудника, 25 января 1905 г. Однажды вечером, сдавая смену, какой-то рабочий заметил в стенке карьера что-то блестящее, сверкающее в лучах заходящего солнца, и сообщил об этом горному надзору. Оказалось, что это алмаз, причем самый крупный из известных (и до настоящего времени) на земле. Он полу­чил название «Кулливан». С кулак величиной, алмаз весил 3025 ка­ратов, то есть более 600 г. Правительство Трансвааля приобрело «его за 150 тыс. фунтов стерлингов для подарка ко дню рождения английского короля Эдуарда VII. В Амстердаме «Кулливан» разбили на 9 больших и 96 более мелких бриллиантов, самый круп­ный из которых, «Star of Africa» («Звезда Африки»), весом 530 кара­тов, ныне украшает королевский скипетр.
Однако основную добычу рудника (80%) составляют мелкие промышленные алмазы, получаемые из синей земли в процессе обогащения (дробления, грохочения, промывки). Чтобы получить один алмаз, нужно переработать в 14 млн. раз большую массу породы; (то есть из 3 т синей земли добывают один-единственный алмаз весом 0,2 г!). На руднике «Премьер» ежедневно выдают на гора 29 тыс. т синей земли, из которой за месяц намывают около 185 тыс. каратов алмазов. Весь объем добычи Южной Африки составляет в год 4 млн. каратов (более 75% этого количества добывают из кимберлитов, остальные 25% — из россыпей; по стоимости это отношение составляет, правда, 2:1, так как алмазы из россыпей в среднем крупнее и чище, поэтому они значительно более ценные).
В настоящее время на повестке дня стоит не только волнующий вопрос о том, как возникли эти кимберлитовые жерловины, но и проблема их образования на больших глубинах, под земной корой. Спрашивается также, как собственно алмазы оказались в кимберлитах. Алмазы, как и графит,— не что иное, как чистый углерод, что установил французский химик А. Лавуазье почти 200 лет назад; при этом алмаз — самое твердое из вообще суще­ствующих веществ, а графит, напротив, чрезвычайно мягок. Но если соединения углерода в природе встречаются очень часто (например, угли), находки алмазов чрезвычайно редки. Вначале предполагали, что в Южной Африке алмазы образовались в резуль­тате реакции раскаленных кимберлитов с углистыми сланцами Двайка. Однако алмазы найдены и в жерловинах, не контакти­рующих с этими сланцами. Когда же алмазы обнаружили и в экло-гитовых включениях кимберлитовых трубок, было высказано предположение, что они первоначально находились в эклогите, а затем вследствие плавления и дробления эклогита на глубине оказались в кимберлите. Действительно, многие алмазы пред­ставляют собой осколки кристаллов (алмаз, несмотря на твер­дость, легко раскалывается!), но образовались они вначале, все же. видимо, в кимберлите. Об этом свидетельствуют нередко встречающиеся в кимберлите микроскопические алмазики и некоторые другие наблюдения.
Ясно, вероятно, одно, что алмазы образуются на очень больших глубинах — либо под земной корой, на глубине более 30—40 км, либо в глубинных магматических очагах в пределах земной коры (поскольку углерод может превратиться в алмаз только при огромном давлении, что удалось доказать экспериментально). При давлениях в несколько сотен тысяч атмосфер и температурах более 1200—1300° получены искусственные алмазы, правда нека­зистые, используемые только в технических целях (размеры кри­сталликов обычно меньше 1 мм). Единственным местом образова­ния ювелирных алмазов по-прежнему остаются глубины Земли. Среди драгоценных камней алмаз зародился глубже всех и позже всех увидел белый свет, поскольку внедрение кимберлитов про­изошло только в позднемеловое время.