бизнес требования к сайту

Происхождение алмаза

Происхождение алмаза

Из всех драгоценных камней алмазы наиболее широко распространены в природе. Алмазоносные площади занимают обширные области в Африке, и алмазы редко, но равномерно рассеяны в материале, заполняющем «бездонные» ^керла в земной коре на юге этого континента. Они найдены также в Азии, Индии, Южной Америке и в других районах земного шара. Более того, на тех континентах, где алмазы уже найдены, остаются еще значительные пространства,, сулящие новые открытия. Поэтому то обстоятельство, что алмаз сохраняет свое значение в мире ювелирных изделий, может показаться несообразным, так как он нарушает одно из существенных требований, предъявляемых к драгоценному, камню, — редкость. Однако объясняется это весьма просто: добыча алмазов тщательно контролируется, так что уровень цен не подвержен резким колебаниям, а в соответствии с уникальной твердостью и необходимыми затратами труда на его обработку ограненный алмаз не может не быть относительно дорогим.
На аллювиальных алмазоносных площадях мира галечники, конгломераты, песчаники, метаморфические сланцы или другие горные породы, из которых извлекают алмазы, как бы разнообразны они ни были, имеют тем не менее одну общую черту — ни одна из этих пород не является материнской для этого драгоценного минерала. В перечисленных примерах в осадок входят алмазы, перенесенные водой, обычно реками или другими потоками, но, возможно, также и морем, и сам этот осадок является продуктом дезинтеграции еще более древних размытых горных пород. Весьма вероятно, что некоторые минералы, ассоциирующиеся с алмазами, имеют общий с ними источник и сопровождали их на всем пути их богатого приключениями путешествия. Несмотря на необычайную твердость, алмазы иногда явно окатаны, что указывает на их перенос на огромное расстояние.
Алмазоносные трубки района Кимберли и других районов имеют совсем другой характер и, помимо их значительной промышленной ценности, представляют исключительный научный интерес, так как они проливают свет на происхождение алмазов — проблему, которая долгое время ставила в тупик научный мир.
Типичная трубка имеет воронкообразную форму, более или менее овальное поперечное сечение и суживается с глубиной (рис. 119). Площадь поперечного сечения трубки на современной поверхности земли зависит, таким образом, от мощности эродиро.
ванных пород. Трубка на руднике «Вильямсон» имеет площадь (на поверхности) 1500x1170 м, а трубка на руднике «Кимберли», до того как обвалы вмещающих пород значительно расширили котлован, имела площадь 260x200 м. Небольшие трубки могут иметь
Рис. 119, Схематический разрез типичной алмазоносной трубки в районе.
Кимберли.
в диаметре лишь несколько десятков метров; часть таких трубок располагается иногда вдоль трещин или даек. Синяя земля, за-» полняющая трубки и трещины, явно была привнесена в них с больших глубин, поскольку она не обнаруживает никакой связи с окружающими породами. Глубина выработок на руднике Кимберли достигла почти 1200м, но никаких признаков истощения синей земли пока не отмечено. Однако следует принять во внимание, что эта глубина, как бы велика она нам ни казалась, весьма.
мала но сравнению со средним диаметром Земли (около 12 720 км) и представляет лишь маленький «прокол» в поверхностных слоях.
Сама синяя земля являлась первоначально изверженной горной породой, богатой оливином (перидотом) и родственной горной породе, известной под названием перидотита, но она подвергалась интенсивному гидротермальному изменению, при котором большая часть оливина превратилась в серпентин. Порода часто испытывала также значительное механическое напряжение и дробилась, так что нередко ее можно описать как серпентиновую брекчию. Карвил Льюис
, впервые изучивший синюю землю, назвал ее кимберлитом по названию места, где она была впервые обнаружена. Вкрапленный в кимберлит алмаз показан на цветном фото I. Синий цвет кимберлита указывает на то, что эта порода богата железом; с окислением железа связана желтая окраска кимберлита близ поверхности земли.
Вмещающие кимберлит породы изучены до значительных глубин в шахтах, из которых проходились штреки для разработки кимберлита. На руднике «Кимберли» измененные железистые базальты мощностью 60—75 м залегают на черных глинистых сланцах. Ниже вскрыта серия горизонтально залегающих слоев, представленных конгломератами и кварцитами и чередующимися с ними покровами изверженных пород; на глубине около 750 м ниже поверхности выработки вошли в граниты, слагающие кристаллический фундамент. На руднике «Де Бирс» фундамент располагается на меньшей глубине. На этих рудниках, так же как и на многих других рудниках Южной Африки, слои залегают почти горизонтально и не загибаются вверх вблизи трубок. Однако в ряде случаев по мере приближения к стенкам трубки слои могут наклоняться в стороны от нее и в конце концов залегать почти верти-KajfbHO или с обратным наклоном, так что у стенок трубки они могут падать по направлению к последней. Трубки нельзя рассматривать как типичные вулканические пекки, так как, несмотря на многочисленные признаки влияния огромного давления, отсутствуют какие-либо данные о высоких температурах, вызывающих термальный метаморфизм пород, слагающих стенки трубок.
Характерной чертой кимберлитов являются включения многочисленных обломков чужеродных пород (ксенолитов), достигаю* щие объема многих тысяч кубических футов. Многие мз них сход* ны с вмещающими трубку породами. Например, на руднике «Кимберли» на ранних стадиях разработки в синей земле находили многочисленные обломки черных углистых сланцев. Была выдвинута теория, согласно которой алмазы образовались при воздействии кимберлитовой магмы на эти обломки, и возникло опасение, что когда выработки пройдут горизонт сланцев, алмазы в них иссякнут. Эта идея вскоре была опровергнута, так как добыча алмазов не прекратилась, а в ряде случаев даже возросла, когда выработки углубились ниже горизонта сланцев; многие трубки оказались пустыми, а на рудниках, где были вскрыты лишь более древнпе породы, лишенные прослоя черных сланцев, добыча не прекращалась. Из большого числа обнаруженных трубок только 1—2% оказались алмазоносными; при этом, содержание алмазов в кимберлите в продуктивных трубках ничтожно — одна часть на несколько миллионов даже на богатых рудниках. Весьма вероятно, что кимберлит в трубках не является тем веществом, в котором росли алмазы, а представляет собой лишь среду, которая транспортировала алмазы к поверхности земли после того, как они кристаллизовались на больших глубинах. Крукс уже давно предположил, что движущим агентом являлась газообразная форма воды — пар, и именно он способствовал перемещению материала, выполняющего трубки, вверх. Характерной чертой продукции^ добываемой из многих трубок как в Южной Африке, так и в Якутии, является высокое содержание расколотых кристаллов и трещиноватых обломков.
Естественные кристаллы алмаза часто содержат включения; Полагая, что эти включения могут пролить.свет на генезис алмазов, ученые подвергали их различным исследованиям. Раньше, когда пользовались только оптическими Методами, многие мелкие кристаллические включения описывались как «углистые пятна», так как из-за полного отражения света они кажутся совершенно черными. С помощью рентгеноструктурного анализа и методов электронной микроскопии удалось получить более точные данные; Включения в технических алмазах выделяют для дальнейших исследований, сжигая алмаз. Особый интерес представляют сии-генетичные включения, заключенные в алмаз одновременно с ростом его кристаллов. В алмаз часто включены оливин, богатый форстернтовой составляющей, гранат (пироп или альмандин), хромовая шпинель, энстатит, диопсид, рутил, магнетит. Некоторые включения оливина обнаруживают, по-видимому, признаки плавления, что указывает на образование алмаза в области высокого давления и высокой температуры. Эти значения давления и температуры превышают значения, характерные для стабильного состояния существовавшего ранее оливинаВесь комплекс минералов заставляет предполагать, что в том случае, если эти минералы кристаллизовались из той же магмы, из которой формировались алмазы, материнской алмазоносной породой должна быть разновидность гранатового перидотита или эклогита (гранат-пи^.
роксеновая порода с высоким удельным весом, которая, как полагают, слагает глубокие горизонты земной коры или внешние части мантии). Ксенолиты таких пород действительно встречаются в кимберлите, и очень редко в них присутствуют алмазы. Глубина образования алмазоносного эклогита оценивается в 190—555 км. Бесцветные октаэдры алмазов находили в окатанных обломках эклогитов из южноафриканских рудников в начале нынешнего столетия; находки такого рода отмечались и в дальнейшем как в Южной Африке, так и в Якутии.
В ряде случаев химизм минералов, включенных в алмаз, указывает на происхождение в условиях, отличных от обычных условий земной поверхности; в частности, об этом свидетельствует чрезвычайная обогащенность их хромом. Содержание хрома в богатых форстеритом оливинах выше, чем в оливинах, встреченных в собственно кимберлите. Хромовые шпинели богаче хромом, чем обычный хромит, и напоминают в этом отношении хромит, присутствующий в некоторых метеоритах. Одна из разновидностей граната представлена хромовым пиропом, содержащим 30% Mg
Cr
Si
0
— молекулы, являющейся крайним членом изоморфного ряда
Часто сообщалось о включениях кварца, хотя многие исследователи полагают, что они всегда являются вторичными внедрениями. В то же время недавно с определенностью установили включение в алмазе кремнезема со структурой коэсита — фазы,.
, образующейся в условиях высокого давления и впервые нолучен-/ ной в результате искусственного синтеза. Интерес представляют также находки алмазов в богатых кремнекислотой горных породах в крупных метеоритных кратерах на поверхности земли, где необходимое высокое давление возникало, вероятно, в результате удара метеорита о поверхность. Это давление могло также вызвать кристаллизацию мельчайших кристалликов алмаза, которые обнаружены в нескольких метеоритах. Глубина, на которой коэсит мог бы образоваться за счет кварца, должна составлять около 100 км.
Не только включения, но морфология и внутренние дефекты кристаллов самого алмаза дают ключ к решению проблемы их происхождения, и специалисты в области физики твердого тела уделяют с недавних пор особое внимание этому аспекту исследований. Многие алмазы обнаруживают зональность со слоями, отражающими последовательные стадии роста кристалла и указывающими на изменение условий среды во время этого роста. Отмечаются, например, изменения габитуса кристаллов,/» последовательные зоны могут характеризоваться совершенно различным.
содержанием азота. Франк
доказывал, что образование кристаллов алмаза и их рост происходили в силикатной среде, поднимавшейся с глубины более 120 км и имевшей температуру свыше 1000°С. По-видимому, должно было иметь место значительное перемешивание материала как во время начальной стадии зарождения кристаллов, так и во время более позднего их роста в других
условиях. Затем часто происходило повышение температуры и частичное растворение образовавшихся кристаллов. В течение конечной стадии движения материала вверх по трубкам кристаллы алмазов находились в нестабильном состоянии; имеются указания на то, что скорость движения алмазоносного материала в трубках достигала 100 км/ч.
В связи с проблемой глубины образования алмазов, встречающихся ныне в кимберлитовых трубках, представляет интерес тот хорошо установленный факт, что во многих случаях камни, добытые на различных, даже близрасположенных рудниках, весьма различны. Для южноафриканских рудников эти различия столь отчетливы, что опытные специалисты обычно могут распознать, с какого рудника поступила та или иная партия камней (отдельные камни, конечно, не обладают такими характерными чертами). Исследователи якутских алмазов пришли к выводу, что между типом кимберлита, содержанием в нем алмазов и минералами-спутниками не существует очевидной взаимосвязи.
- В некоторых районах геологические взаимоотношения горных пород позволяют в достаточно узких пределах определить время внедрения кимберлита. В Южной Африке это событие датируется приблизительно 100 млн. лет назад, а в Якутии возраст кимберлитов древнее и достигает 200 млн. лет. Прямое определение радиологическими методами возраста эклогитовых и родственных им ксенолитов и ксенокристаллов, заключенных в синей земле, дает для обоих упомянутых регионов значительно более древний возраст — приблизительно около 650 млн. лет. Тем самым подтверждается вывод о том, что этот материал произошел из глубоко залегавших и давно существовавших горных пород и вынесен кимберлитом вверх во время внедрения. Алмазы широко распространенных и промышленно важных аллювиальных месторождений могли далеко переноситься от мест своего коренного залегания. Перенос осуществляется в течение длительного времени (даже с геологической точки зрения) с того момента, как алмазы достигают земной поверхности. Поэтому нельзя ожидать, что каждая алмазоносная площадь обязательно связана с какой-либо известной трубкой, поскольку те трубки, которые служат коренным.
источником алмазов данной алмазоносной площади, могут быть скрыты последующим осадконакоплением и ныне могут быть, конечно, погребены под более молодыми породами. Помимо южноафриканских и советских месторождений, алмазоносные трубки известны в Конго и Анголе, в Сьерра-Леоне, Танзании и в других районах земного шара, в частности в Индии (Маджгаон) и в США (Мерфисборо). Там, где сами аллювиальные месторождения имеют древний возраст, как, например, вероятные докембрийские месторождения (древнее 600 млн. лет) Бразилии и Ганы, существует еще большая вероятность того, что первичные источники алмазов погребены или уничтожены