Текст
                    А.В. КОЗЛОВ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ
ТИПЫ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
АЛМАЗОВ

Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (технический университет) А.В.Козлов ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЛМАЗОВ Учебное пособие САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2002
УДК 553.81 (075.80) ББК 26.342 К592 Рассмотрены важнейшие свойства алмаза и области его применения в ювелирной промышленности и технике. На основе современных исследований дана характеристика ведущих типов коренных и россыпных месторождений технических и ювелирных алмазов. Описаны основные алмазоносные провинции России и рас- смотрены перспективы выявления новых алмазоносных площадей. Приведен обзор существующих представлений о генезисе месторождений алмазов различных типов. Рассмотрены особенности сырьевой базы и основные черты алмазобриллиантового рынка. Пособие предназначено для студентов-геологов специальности 080100 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых» специализации 080104 «Геология и разведка месторождений благородных металлов и алмазов» и специальности 080600 «Прикладная геохимия, петрология, минерало- гия» специализаций 080601 «Поисковая геохимия, минералогия и петрология» и 080603 «Минералогия месторождений кампесамоцветного и поделочного сырья». Кроме того, пособие может быть использовано для занятий по курсу «Промышлен- ные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых» студентами других специализаций специальностей 080600, 080100, а также при подготовке ба- калаврских работ, магистерских и кандидатских диссертаций, в которых затрагива- ется соответствующая тематика. Рецензенты: кафедра минералогии Санкт-Петербургского ун-та, доктор геол.-мин. наук В.ТПодвысоцкий (геологический отдел Санкт-Петербургского представительства ЛК «АЛРОСА»). Козлов Л.В. К592. Промышленные типы месторождений алмазов: Учеб, пособие / Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический универси- тет). СПб, 2002. 78 с. + 5 вклеек. ISBN 5-94211-089-1. УДК 553.81 (075.80) ББК 26.342 ISBN 5-94211-089-1 © Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В.Плеханова, 2002 г.
ВВЕДЕНИЕ Алмазы, благодаря своим удивительным свойствам, издавна привлекали внимание людей. К настоящему времени существует ог- ромное количество литературных источников, посвященных этому ми- нералу. Ежегодно публикуется более 1000 статей и монографий, в ко- торых рассматриваются свойства алмазов, геология, условия образова- ния и особенности размещения их месторождений, конъюнктура рынка сырых алмазов и бриллиантов. В последние годы вышли крупные обобщающие работы: «Кимберлиты и лампроиты Западной Австра- лии» [7], «История алмаза» [17], «Коренные месторождения алмазов мира» [18], «Алмазоносные импактиты Попигайской астроблемы» [2], «Новый генетический тип алмазных месторождений» [15], «Алмаз- ные месторождений России и мира» [4], «Архангельская алмазонос- ная провинция (геология, петрография, геохимия и минералогия)» [3], «Мировая добыча алмазов» [14], «Мировой алмазный рынок» [10], в которых отражены наиболее важные особенности месторождений алмазов основных промышленных типов, современное состояние конъюнктуры алмазобриллиантового рынка, основные тенденции его развития. Значительный объем этих монографий и ограниченная дос- тупность затрудняют их использование в учебном процессе. В настоящем учебном пособии, которое отражает содержание второй части учебной дисциплины «Промышленные типы месторож- дений благородных металлов и алмазов», сделана подытка краткой систематизированной сводки опубликованных материалов по свойст- вам алмазов*, особенностям их использования, конъюнктуре рынка, геологии и промышленным типам алмазоносных месторождений. Оно предназначено, в первую очередь, для студентов-геологов. При подготовке учебного пособия были учтены последние изменения в структуре алмазобриллиантового комплекса мира, свя- занные с появлением новых крупных продуцентов алмазов (Канада, Архангельская область) и с ликвидацией монополии «Де Бирс» на сбыт сырых алмазов. * По первой части курса см. Сендек С.В. Геология промышленных место- рождений золота: Конспект лекций / Санкт-Петербургский горный ин-т. СПб, 1999. 63 с. 3
1. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЛМАЗОВ Алмазы - уникальный вид минерального сырья. В них соче- таются свойства, незаменимые как в технике, так и в ювелирном де- ле. Для ювелирных целей используются прозрачные кристаллы ал- маза размером более 1 мм. Меньшие по размеру или непрозрачные камни применяют в технике. Однако в последнее время выделена группа мелких, но прозрачных околоювелирных алмазов «Near Gem», которые также начали использовать для огранки. В 1987 г. в Амстердаме мастерами гранильной фабрики «Друккерт» был изго- товлен самый маленький в мире бриллиант диаметром 0,22 мм, мас- са которого составила 0,0001 карата. В настоящее время огранкой мелких алмазов занимаются преимущественно индийские специалисты, в связи с чем сорт мел- ких околоювелирных алмазов называют «Indian» или «Бомбей». Практически вручную около 1,5 млн индийских огранщиков обраба- тывают в год около 750 млн бриллиантов из 100 млн карат сырья при средней массе ограненных камней около 0,023 карата. В три раза более низкая зарплата индийских огранщиков, по сравнению с израильскими (Израиль — второй после Бельгии важнейший мировой центр по производству бриллиантов), ставит Индию вне конкурен- ции по огранке околоювелирного сырья. Ведущий по производству бриллиантов и крупнейший мировой центр по алмазной торговле - Бельгия. Через Антверпен проходит до 80 % мировых поставок ал- мазного сырья и около 40 % торгового оборота бриллиантов. Основ- ными же потребителями бриллиантов являются США и Япония. До начала XV11I в. алмазы добывали только в Индии, они были весьма редкими камнями, что в совокупности с уникальными свойствами определяло их очень высокую цену. Документальные данные о находке первых алмазов, как и многих других полезных ископаемых, используемых человечеством с глубокой древности, отсутствуют. В течение нескольких тысячелетий единственным в мире поставщиком алмазов являлась Индия, где их добывали из рос- сыпей района Голконда. Значительно позже алмазоносные россыпи были обнаружены в Индонезии и Бразилии, а в XX в. и на всех дру- гих континентах, кроме Антарктиды. 4
До недавнего времени было принято считать, что первые ко- ренные месторождения алмазов были выявлены в Южной Африке. Однако задолго до открытия южно-африканских кимберлитов при разработке алмазоносных россыпей около г.Панна в индийском шта- те Мадхья-Прадеш горные выработки достигли «зеленой грязи», ко- торая значительно позже (в 1930 г.) была определена К.П.Синором как кора выветривания кимберлитов. В настоящее время доказано, что источником алмазов древних и современных россыпей этого района являются кимберлитовые трубки Маджгаван и другие, верх- ние выветрелые части которых начали разрабатывать задолго до от- крытия южно-африканских кимберлитов. После открытия алмазоносных россыпей в Бразилии (1725 г.) круг алмазоносных территорий начал расширяться. Приток алмазов из Бразилии привел к существенному снижению цены этого юве- лирного камня. В 1867 г. были обнаружены первые алмазы в Южной Африке, а в 1870 г. и первое коренное месторождение - кимберли- товая трубка Ягерсфонтейн. Это открытие повлекло за собой выяв- ление целой серии кимберлитовых тел (трубок, даек, силлов) в Юж- ной Африке, часть из которых оказалась промышленно алмазонос- ной. В течение 1870-1871 годов были открыты еще четыре алмазо- носные трубки: Дютойтспейн, Булфонтейн, Де Бирс и Колесбергская копь. Позднее Колесбергскую копь переименовали в Нью-Раш, а в 1873 г. в честь статс-секретаря и министра по делам колоний лорда Кимберли назвали Кимберли. В 1887 г. известный исследователь южно-африканских алмазных месторождений Карвил Льюис пред- ложил называть породу, слагающую коренные алмазоносные тела, кимберлитом. Позднее коренная и россыпная алмазоносность была выявлена и в других районах африканского континента, а на его ат- лантическом побережье в пределах территории ЮАР и Намибии были обнаружены богатые прибрежно-морские россыпи. Почти через 100 лет после обнаружения коренной алмазо- носной минерализации в Южной Африке целенаправленное геоло- гическое изучение территории России привело к открытию в 1954 г. первой кимберлитовой трубки Зарница на Сибирской платформе. С этого момента началось интенсивное исследование этой территории, которая является в настоящее время основным алмазодобывающим районом России. 5
Из крупных открытий XX в. можно также отметить выявле- ние в 1979 г. уникального но запасам месторождения алмазов в Ав- стралии - лампроитовой трубки Аргайл. По случайному совпадению первые коренные месторождения, найденные в 70-х годах в Австра- лии, размещались в районе, также носящем имя лорда Кимберли, - в провинции Кимберли. Крупнейшее в мире по запасам технических алмазов месторождение было открыто в начале 70-х годов в Попи- гайской импактной структуре на севере Сибирской платформы. Нельзя обойти вниманием открытие в 1980 г. уникального по со- держанию алмазов микронных размеров Кумдыкольского месторо- ждения в метаморфических породах Кокчетавской глыбы (Казах- стан). В конце XX в. были выявлены новые алмазоносные районы на северо-востоке Китая, в пределах Северо-Западных территорий Ка- нады, в Архангельской области России. В последнее время круг ал- мазоносных территорий расширяется: перспективные на обнаруже- ние алмазоносных объектов районы выявлены в Финляндии, в Ле- нинградской, Псковской и Новгородской областях, центральных районах европейской части России. Существенно расширился и круг генетических типов месторождений алмаза. Кроме природных алмазов в настоящее время человечество широко использует синтетические преимущественно технические алмазы. Объем их производства существенно превысил объем добы- чи природного сырья. В последнее время начали выращивать синте- тические алмазы ювелирного качества массой до 20 карат. Появи- лись сведения о получении синтетических алмазов и большей мас- сы - до 40 карат. Основными производителями синтетических алма- зов являются компании «General Electric» (США) и «Де Бирс». Вы- ращивают алмазы и в России. 2. СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛМАЗОВ Алмаз является одной из полиморфных модификаций угле- рода, обладающей совокупностью важных для практического ис- пользования свойств. Многие из них определяются спецификой термодинамических условий образования алмаза, которые характе- 6
ризуются высокими зна- чениями температуры и давления (рис.1). Типич- ной структурной приме- сью в алмазах является азот. По содержанию и сочетанию азотных цен- тров все алмазы подраз- деляются на 12 типов [6], из которых наиболее широко распространены кристаллы алмазов толь- ко трех типов, осталь- ные встречаются доста- Рис. 1. Области устойчивости полиморфных модификаций углерода. В скобках - плотность в граммах на кубический сантиметр (по [11]) точно редко. Высокая ценность алмазов связана с сочетанием в нем уни- кальных свойств, определяющих широкий круг областей использо- вания этого минерала (табл.1). Твердость - является одним из важнейших свойств алмаза. По этому параметру он существенно превосходит все другие мине- ралы (рис.2). Высокая твердость характерна не только для алмаза, но и для другой полиморфной модификации углерода - лонсдейлита. Лонсдейлит отличается от алмаза плотнейшей гексагональ- ной упаковкой атомов углерода. Довольно часто вЪмпактных алма- зах две эти фазы выявляются при рентгеновском исследовании в пределах единого минерального зерна. Высокая твердость алмаза в существенной мере определяет его применение в технике и игра- ет важную роль при использовании в ювелирных целях. В сово- купности с химической инертностью алмаза эти свойства дали осно- вание для провозглашения компанией «Де Бирс» девиза для рек- ламы изделий с бриллиантами - «Алмаз навеки!-». Несмотря на при- надлежность кристаллов алмаза к кубической сингонии, для них характерна определенная анизотропия твердости. Максимальная твердость характерна для граней октаэдра, минимальная - для гра- ней куба. 7
Таблица 1
120001 Рис.2. Сравнительная характеристика твердости алмаза Заметно отличаются по твердости алмазы, добытые в различ- ных частях земного шара. Повышенной твердостью обладают алмазы австралийских россыпей. Это привело в XIX в. в период отработки этих россыпей к временной невостребованности добываемых юве- лирных алмазов в связи с трудностью их огранки, рта проблема была преодолена путем использования для огранки шлифовальных порош- ков, изготовленных из обломков аналогичных алмазов. Спайность алмаза по октаэдру {111} - довольно совершен- ная и приводит к его повышенной хрупкости. Эта особенность, с одной стороны, отрицательно влияет на прочностные характеристи- ки при использовании алмазов в технике - алмаз плохо переносит ударные нагрузки. С другой стороны, хрупкость алмаза широко ис- пользуется в ювелирном деле при раскройке ювелирных алмазов перед их огранкой. Из обломков и кристаллов алмазов неправильной формы можно выколоть по плоскостям спайности удобные для ог- ранки фрагменты, что гораздо легче, чем распиловка с помощью ал- мазных дисков. Именно таким образом подготавливались для огран- ки наиболее крупные алмазы, например Куллинан, масса которого 9
составляла 3106 карат. В результате раскалывания по плоскостям спайности из него было получено 105 осколков, которые были огра- нены в бриллианты общей массой 1063,65 карат, что составило 34,25 % от массы необработанного камня. После огранки два наибо- лее крупных фрагмента массой 530,2 и 317,4 карата стали известны соответственно как «Куллинан 1» (Звезда Африки) и «Куллинан II». Показатель преломления алмаза достаточно высок и состав- ляет 2,42 (для желтого цвета), что особенно важно при использова- нии алмазов в ювелирных целях. Благодаря высокому показателю преломления алмаз имеет малый угол (7. - 24,5°) полного внутрен- него отражения (рис.З на вклейке), что определяет геометрию брил- лиантовой огранки (рис.4 на вклейке). Именно с этим свойством связана световая игра бриллиантов. Высокий показатель преломления позволяет использовать алмаз в медицине в качестве материала для изготовления искусст- венных хрусталиков. Такой хрусталик имеет меньшую толщину и, как следствие, - в полтора раза меньшую массу по сравнению с ши- роко используемыми для имплантации искусственными хрустали- ками из лейкосапфира. Алмазный хрусталик обладает также заметно большей оптической силой (табл.2). Человек с алмазным хрустали- ком может иметь остроту зрения более 200 линий на миллиметр, то- гда как с естественным хрусталиком - 120 линий на миллиметр. Дисперсия показателя преломления - второе важное для ал- маза оптическое свойство. Она составляет 0,063, что в четыре раза выше, чем у кварца. Высокая дисперсия определяет цветовую игру Рис.З. Эффект полного внутреннего отражения при выходе луча света из алмаза в воздушную среду X - угол полного внутреннего отражения, X - 24,5° Рис.4. Геометрия бриллиантовой огранки и присущие ей оптические эффекты (по (21])-. а-в~ ход световых лучей: а - в правильно ограненном бриллианте; б - в бриллианте с завышенным углом схождения нижних граней; в-в бриллианте с заниженным углом схождения нижних граней; г - разложение белого света при прохождении через бриллиант; д - цветовая игра бриллианта, ограненного из бесцветного алмаза, определяемая высокой дисперсией показателя преломления алмаза - бриллиант «Centenary», 273,85 карата с 247 гранями 10
Рис.З Рис.4
ограненного алмаза (рис.4 г, д), которая в совокупности со световой игрой придают бриллианту неповторимые ювелирные свойства. Таблица 2 Сравнительная характеристика естественного хрусталика глаза и искусственных хрусталиков из лейкосапфира и алмаза (по |1]) Оптико-физические характеристики Материал хрусталика естественный лейкосапфир алмаз Коэффициент преломления света 1,37 1,76 2,41 Плотность, г/см3 1,15 4,0 3,5 Диаметр линзы, мм 9-10 5 5 Толщина линзы, мм 3,5-4,5 0,42 0,29 Масса линзы в воздухе, мг -НО 24,2 16,7 Масса линзы в глазной среде, мг 15-20 18 12 Объем линзы, мм3 -95 6,1 4,8 Диаметр пятна квадратичной аберрации, мкм <10 20 4,5 Максимальная оптическая сила линзы, диоптрий 50 80 Прозрачность - также важное свойство алмазов. Только прозрачные камни можно использовать для ювелирных целей. Од- нако алмаз прозрачен не только в видимой области спектра. Он об- ладает высоким коэффициентом пропускания в широком диапазоне: от гамма- и рентгеновского излучения до ультрафиолетового. Про- зрачность для ювелирных алмазов играет важную роль при их ис- пользовании в технике - из алмаза изготовляют оптические окна для электронно-оптических приборов, работающих в широком спек- тральном диапазоне. Люминесцентные свойства алмаза широко используют при обогащении. Почти все разновидности алмазов обладают способно- стью люминесцировать под воздействием катодного и рентгенов- ского излучения. Широкое использование рентгенолюминесценции для диагностики алмазов на первых этапах исследования алмазонос- ности Якутской провинции во многом определило высокую их ре- зультативность. Первоначально отбор люминесцирующих кристал- 11
Рис.5. Схема обогащения алмазов, основанно- го на явлении рентгенолюминесценции 1 - бункер для приемки алмазов; 2 - оптиче- ский приемник люминесцентного свечения алмаза; 3 - источник рентгеновского излуче- ния; 4 - конвейер; 5 - алмазосодержащий концентрат; 6 - бункер для подачи концентра- та; 7 - вибратор; 8 - электронный блок, син- хронизирующий сигнал от оптического при- емника 2 с подачей сжатого воздуха в сопло 9; 10 - бункер для сбора хвостов от обогащения; 11 - алмаз лов осуществлялся вручную, но потом этот процесс был автоматизирован (рис.5). Свечение, вызванное воздействием на алмаз рент- геновского излучения, улав- ливается фотоэлектронным элементом. Световой сигнал преобразуется в электриче- ский импульс, который от- крывает сопло со сжатым воздухом (9 на рис.5), и све- тящееся зерно сдувается в приемный бункер. Окраска алмаза весьма разнообразна (рис.6 на вклейке). Наиболее ши- роко распространены алмазы желтоватых и коричневых оттенков. Их обычно ценят ниже, чем бесцветные кам- ни. Гораздо реже встречают- ся алмазы с так называемыми «фантазийными» окрасками: яркой оранжевой, красной, розовой, синей или зеленой. Бриллианты из Рис.6. Бриллианты, ограненные из бесцветного, желтого и синего природных алмазов Рис.7. Розовый бриллиант, ограненный из алмаза трубки Аргайл массой 0,95 карата, находящийся в коллекции султана Брунея Рис.8. Капля воды, не растекающаяся по поверхности площадки бриллианта благодаря гидрофобным свойствам алмаза Рис.9. Октаэдрический плоскогранный кристалл алмаза Рис. 10. Октаэдрический кристалл алмаза с растворенными вершинами и ребрами Рис.11. Октаэдрический кристалл алмаза с полицентрическим груболаминарным строением граней Рис. 12. Кристалл алмаза ромбодолекаэдрического габитуса 12
Рис.6 Рис.7 Рис. 8 Рис.9 Рис. 10 Рис. 12 Рис. 11
ярко окрашенных алмазов редки, и их цена может существенно пре- вышать цену бесцветных бриллиантов аналогичной массы. Напри- мер, розовый бриллиант массой 0,95 карата, полученный из добыто- го в лампроитовой трубке Аргайл алмаза (рис.7 на вклейке), был продан на аукционе Кристи в 1987 г. за 836 тыс. долларов. В по- следнее время все шире используют различные методы модифика- ции цвета алмазов с использованием нейтронного и других видов облучения в комбинации с их отжигом. В частности, таким путем достигается прекрасный голубой цвет изначально желтых алмазов или густой желтый цвет первоначально бледно-желтых алмазов. Алмаз обладает своеобразными поверхностными свойства- ми. Он гидрофобен, не смачивается водой (рис.8 на вклейке), но хо- рошо прилипает к различным жирам. Эта способность алмаза издав- на использовалась для обогащения. Алмазсодержащую пульпу про- пускали по слабонаклоненному настилу, покрытому жиром. Алмазы прилипали к настилу, а зерна породообразующих минералов скаты- вались с него. Затем жир соскребали, растапливали и выделяли за- хваченные им алмазы. В современном исполнении жировой слой наносится на барабан, на который поступает алмазсодержащая пульпа. Однако свойство прилипать к жировым смесям теряется алма- зом в результате возникновения на поверхности его зерен тончайших пленок вторичных минералов, что особенно характерно для алмазов из прибрежно-морских россыпей, которые длительнее время находи- лись в соприкосновении с поверхностными водами. Для восстановле- ния способности алмазов прилипать к жирам их приходится предва- рительно подвергать механической и химической очистке. Алмаз обладает высокой теплопроводностью, у некоторых разновидностей алмазов она в несколько раз превышает теплопро- водность металлов. Это свойство широко используется для диагно- стики алмазов, поскольку позволяет осуществлять эту процедуру непосредственно в ювелирном изделии, без извлечения бриллианта из оправы. Высокая теплопроводность способствует интенсивному отводу тепла при применении технических алмазов в породоразру- шающем инструменте. Наибольших значений (около 20 Вт/(см-К)) коэффициент теплопроводности достигает в малоазотных алмазах. 13
Это позволяет использовать алмазы данного типа в качестве пассив- ных элементов электроники (теплоотводов). Малоазотные алмазы обладают также уникальными полупро- водниковыми свойствами. С учетом высокого коэффициента про- пускания в ультрафиолетовой области спектра полупроводниковые свойства позволяют использовать алмаз при изготовлении чувстви- тельных индикаторов ультрафиолетового излучения для мониторин- га состояния озонового слоя и производства других активных эле- ментов оптоэлектроники. Алмаз обладает низким коэффициентом трения, что улуч- шает технологические характеристики породоразрушающего инст- румента и оказывает положительное влияние при использовании алмаза как материала для изготовления фильеров, с помощью кото- рых можно получать тончайшую металлическую проволоку. Кроме перечисленных выше свойств, следует отметить хими- ческую инертность алмаза. При температуре до 600 °C он практиче- ски не реагирует даже с самыми сильными кислотами и щелочами. Морфологические свойства. Природный алмаз встречается в виде плоскогранных, кривогранных, скелетных монокристаллов, их фрагментов, двойниковых сростков и разнообразных агрегатов: зер- нистых, радиально-лучистых, пористых в срастании с графитом. Кристаллы алмаза часто имеют зональное строение. По мере их рос- та отмечается смена габитусных форм. В ядре кристалла обычно Рис. 13. Кубический эмалевидный кристалл алмаза Рис. 14. Двойниковый сросток по шпинелевому закону двух кубических эмалевидных кристаллов алмаза Рис. 15. Карбонадо - пористый микрокристаллический агрегат алмаза с примесью графита Рис. 16. Пористое строение карбонадо, отчетливо наблюдаемое на сколе Рис. 17. Синтетические кристаллы алмаза ювелирного качества различной окраски массой от 1 до 3 карат Рис. 18. Синтетические алмазы, полученные в экспериментальной лаборатории компании «General Electric» и изготовленные из них бриллианты. Самый крупный кристалл массой 0,73 карата 14
Рис. 17 Рис. 18
преобладает зональность, параллельная граням куба, которые ближе к периферии сменяются октаэдрическими. Значительная часть алма- зов несет на поверхности следы растворения, что придает кристал- лам округлый кривогранный облик. Кривогранные алмазы более характерны для россыпей из кимберлитовых источников докем- брийского возраста, но встречаются и в фанерозойских кимберлито- вых трубках. Наиболее типичные формы кристаллов алмаза показа- ны на рис.9-14 (см. на вклейке). По совокупности морфологических и анатомических харак- теристик, физических свойств, типов окраски и ряда других особен- ностей среди алмазов выделяется 11 разновидностей [6]. Существенное влияние на физические свойства алмазов большинства разновидностей оказывает примесь азота, содержание которого может достигать 4-1020 атом/см3. Исключением являются кристаллы октаэдрического габитуса, среди которых достаточно ред- ко встречаются безазотные или малоазотные алмазы. Алмазы этого типа обладают рядом уникальных свойств, благодаря которым в СССР они были выделены в группу «алмазов с особыми свойствами» и отбирались для нужд оборонной промышленности. Коммерчески рентабельным вариантом использования малоазотных якутских алма- зов считается производство из них активных элементов электроники: сенсоров, датчиков и других электронных приборов [1]. Среди природных технических алмазов выделяется ряд раз- новидностей, представляющих преимущественно мелкие кристаллы, их обломки и разнообразные по структурным особенностям мине- ральные агрегаты. Борт — это агрегат, состоящий из сростков мелких кристал- ликов алмаза и других (до 20 %) минералов. В кимберлитах трубки Удачная был обнаружен агрегат, сложенный черным алмазом со- вместно с пиропом и хромдиопсидом, массой 2,5 кг. С учетом пре- обладания алмаза в данном агрегате было предложено такую породу называть «алмазит». Особая разновидность борта, имеющая сфери- ческую форму, называется шорт-борт. Баллас - также агрегат зерен алмаза, но находящихся пре- имущественно в циклическом двойниковом срастании с образовани- ем сферолитов практически идеально шаровидной формы. 15
Карбонадо - пористый агрегат микрокристаллов алмаза (0,5-20 мкм) черного цвета обычно в срастании с графитом (рис. 15, 16 на вклейке). Все микрозернистые агрегаты алмаза отличаются повышен- ной прочностью за счет уменьшения хрупкости, связанной с прояв- лением спайности в монокристаллах. Для них характерны и мень- шие механические напряжения, возникающие при тепловых нагруз- ках, благодаря компенсации микродеформаций в агрегате, состоя- щем из многочисленных разноориентированных мелких зерен. Это определяет их высокую стойкость к ударным и тепловым нагрузкам, что является существенным преимуществом агрегатных алмазов при использовании в породоразрушающем инструменте. Специфические агрегаты в виде алмаз-лонсдейлитовых псевдоморфоз по углефицированным растительным остаткам описа- ны в пределах Попигайской астроблемы [2]. Скелетные и шарооб- разные кристаллы алмаза микроскопического размера (обычно ме- нее 50 мкм) выявлены в метаморфических породах на Кумдыколь- ском месторождении в северном Казахстане. Их морфологические особенности более подробно будут рассмотрены в разделах, посвя- щенных соответствующим генетическим типам месторождений ал- мазов. Для ювелирных целей используют только монокристальные прозрачные алмазы массой обычно не менее 0,05 карата, а осталь- ные разности находят применение в технике. Использование алма- зов ювелирного качества в технике (табл.З) невелико в связи с высо- Рис.19. Октаэдрический кристалл алмаза в кимберлите Рис.20. Разновидности кимберлитовых брекчий: а - автолитовая брекчия; б- ксенобрекчия; в - ксенолит кристаллических пород фундамента Сибирской платформы в кимберлитовой брекчии; г - ксенолит эклогита в кимберлитовой брекчии Рис.27. Флогопитовый лампроит (трубка Аргайл, Австралия) Рис.33. Микрокристаллы алмаза Кумдыкольского месторождения: а - в биотите (фотография прозрачного шлифа); 6 - сфероидальный скелетный кубоид (вверху) и кривогранный (внизу) в растровом электронном микроскопе 16
Рис. 19 Рис.20, а Рис 27 Рис.33, а Рис.33, б
кой стоимостью. Например, оптическое окно, установленное ранее на спусковом зонде спутника Венеры «Пионер», после 1991 г. стало сто- ить 250 тыс. долларов, что делает невозможным дальнейшее приме- нение крупных природных алмазов в любых, даже крупных межна- циональных проектах. Считается оправданным использование юве- лирных алмазов для технических целей при соотношении цены сырья к цене изготовленного на его основе прибора примерно 1:100 [1]. Таблица 3 Области использования алмазов в технике Область использования Доля алмазов, используемая в данной области, % Средняя масса алмазов, карат Средняя стои- мость алмазов, доллары/карат Наконечники и бойки для 3-5 0,6-0,8 150-260 приборов измерения твердости Фильеры 8-10 0,08-4 70-750 Резцы 20 (среднее 0,21) Более 0,11 (до 7) 100-790 Сверла 10 - 55-170 Опоры для хронометров и 10 2,1 100-150 компенсаторов зубошлифо- вальных станков Стеклорезы и контактные на- 10 0,02-0,2 » 40-110 конечники Измерительные приборы, гра- 5-8 0,16 10-75 вировальные иглы Инструмент для правки шли- 7-10 0,05-3 20-2000 фовальных кругов Буровой и камнерезный инет- 24 200-500 мкм 1 румент 0,05-0,34 карата 20-45 Электроника 3-5 100-6500 В 1954 г. фирма «Дженерал электрик» начала промышлен- ный синтез алмазов. В СССР первая промышленная партия алмазов была изготовлена в 1961 г. К настоящему моменту синтетические алмазы для технического использования получают в большинстве 17
развитых стран, но более 75 % их мирового производства приходит- ся на компании «Дженерал электрик» и «Де Бирс». В мировом про- мышленном потреблении технических алмазов доля синтетических и природных алмазов составила соответственно 90 и 10 %. При использовании в камнерезном и буровом инструменте синтетические алмазы уступают природным разновидностям. Это связано с меньшей прочностью синтетических кристаллов, которые обычно содержат многочисленные включения. Кроме того, до не- давнего времени синтезировали только монокристальные техниче- ские алмазы, а, как уже упоминалось, технологические характери- стики наиболее высоки у природных агрегатных алмазов. В настоя- щее время разработана технология получения и искусственных агре- гатных алмазов, что приближает их по эффективности использова- ния в алмазном инструменте к природному сырью. В последние годы начали синтезировать довольно крупные алмазы ювелирного качества, размер которых достигает 4 карат и более (рис.17, 18 на вклейке). 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЛМАЗОВ 3.1. Типизация месторождений алмазов До недавнего времени практически все коренные месторож- дения алмазов относились к единственному кимберлитовому типу. В 70-х годах на севере Сибирской платформы была детально изучена Попигайская астроблема (Попигайский метеоритный кратер), в пре- делах которой были проведены поисково-разведочные работы и по промышленным категориям подсчитаны запасы технических алма- зов, размер которых позволяет отнести этот объект к уникальным по запасам месторождениям алмазов. Позднее была установлена алма- зоносность и ряда других астроблем - Карской, Пучеж-Катункской, Седбери (Канада). В 80-х годах в северном Казахстане была установлена алма- зоносность метаморфических толщ Кокчетавской глыбы и разведано 18
уникальное по содержанию алмазов Кумдыкольское месторождение. Продуктивная минерализация представлена в нем микроалмазами, размер которых обычно не превышает 50 мкм. Это месторождение детально разведано, но не разрабатывается. Алмазоносность данного типа отмечается и на других участках этого района. После открытия в начале 80-х годов в Австралии месторож- дения Аргайл, которое в 1985 г. дало половину мировой добычи алмазов, был выделен новый, лампроитовый, тип промышленной алмазоносной минерализации. Позднее алмазоносные лампроиты были выявлены и в других районах земного шара, в том числе и в России, но промышленных месторождений среди них пока не обна- ружено. Многолетние исследования россыпной алмазоносности за- падного склона Урала позволили наметить возможные коренные источники алмазов. Рядом исследователей в качестве материнских алмазоносных пород рассматриваются туффизиты [19] и выделяется туффизитовый тип коренных месторождений алмазов, что не нашло поддержки у большинства специалистов, занимающихся алмазами. Поисковые работы, проведенные на основе «туффизитовой» модели, ни на одном из алмазоносных участков не дали положительного ре- зультата. Этот вопрос еще требует серьезного изучения, что не по- зволяет в предлагаемой классификации выделять «туффизитовый» тип в одном ряду с уже известными промышленными типами место- рождений алмазов. На настоящий момент все известные коренные месторожде- ния алмазов принято делить на следующие геолого-промышленные типы. I. В магматических породах 1. В кимберлитовых породах • трубках • дайках • силлах 2. В лампроитовых породах • трубках • дайках II. В импактитах Ill. В метаморфических породах 19
Из выделенных в классификации типов коренной алмазонос- ности ведущим является кимберлитовый. В настоящее время отра- батывается только одно лампроитовое месторождение - трубка Ар- гайл (Австралия), а коренные месторождения остальных типов не предполагается отрабатывать в ближайшем будущем, поскольку они содержат только технические алмазы. Низкая стоимость техниче- ских алмазов (около 1 доллара/карат) позволяет добывать их только попутно из месторождений с достаточно высокой долей ювелирных разностей, определяющих высокую среднюю цену добываемых ал- мазов. Алмазоносные россыпи также широко распространены во всех алмазоносных провинциях мира. В некоторых из них, на- пример Бразильской, это единственный промышленный тип место- рождений алмазов. В настоящее время из россыпей добывается по- рядка 21-22 % алмазов. В России доля добываемых из россыпей ал- мазов невелика и не превышает 5 %. Среди генетических типов рос- сыпей можно выделить следующие: I. Элювиально-делювиальные II. Пролювиальные III. Аллювиальные IV. Озерные V. Морские VI Карстовые VII. Ледниковые VIII. Эоловые Алмазоносные россыпи могут быть современными и древ- ними. Наиболее широко распространены современные аллювиаль- ные и прибрежно-морские россыпи. Установлена алмазоносность и древних россыпей, но алмазы в них добывают преимущественно по- путно с другими более ценными компонентами. Примером таких россыпей протерозойского возраста является крупнейшее в мире золоторудное месторождение Витватерсранд (ЮАР), из золотонос- ных конгломератов которого попутно добывают и алмазы. Общая характеристика основных геолого-промышленных типов месторождений алмазов дана В.И.Вагановым (табл.4). 20
Продолжение табл.4 Тип, примеры месторождений Характеристика месторождений Морфология, масштаб и характер залегания Запасы алмазов, млн карат Алмазонос- ность, карат/т, (для россыпей, карат/м3) Качество алмазов Размер алмазов Выход ювелирных сортов, % Лампроитовый Трубки Аргайл, Эллендейл (Ав- стралия) То же, что и для кимберлитового типа Уникальная (> 5); высокая (2-5); средняя (1-2); низкая (< 1) Алмазы всех классов крупности Высокий (> 15); средний (5-15); низкий (<5) Метаморфогенный Линейно вытянутые зоны алмазонос- Уникальные Уникальная Весьма мелкие Только Кумдыколь (Ка- захстан) ных пород протяженностью до не- скольких километров при мощности десятки и сотни метров (> 1000) (> 100) и высокая (10-100) (10-100 мкм) технические сорта Импактный (взрывной) Попигайское, Кар- ское (Россия) Кольцевые структуры от нескольких до 100 км в диаметре. Характерно лучевое распределение участков по- вышенной концентрации алмазов и их приуроченность к пластовым те- лам тагамитов и зювитов То же Высокая и средняя (10-50) Мелкие и весьма мелкие (0,05-2 мм) В россыпях до 10 мм То же Продолжение табл.4 Тип. примеры месторождений Характеристика месторождений Морфология, масштаб и характер залегания Запасы алмазов, млн карат Алмазонос- ность, карат/т, (для россыпей, карат/м^) Качество алмазов Размер алмазов Выход ювелирных сортов, % Россыпные месторождения Аллювиальный Линейно вытянутые лентовидные Россыпь р.Молодо (Россия), россы- пи бассейна р.Вааль (ЮАР), россыпи бассейна р.Биррим (Гана) залежи алмазоносных пород протя- женностью от нескольких десятков километров, шириной первые десятки метров при мощности 0,5-3 м Делювиально- пролювиальный Водораздельные галечники (Яку- тия) Вытянутые и субизометричные «лин- зовидные» и плащеобразные залежи площадью в несколько квадратных километров, мощностью от 1 до 30 м f Уникальные Уникальная По доминирую- Уникальный (>20); (>3), щему классу (> 60); крупные высокая крупности, мм: высокий (5-20): (1-3), -8+4 - крупные; (30-60); средние средняя -4+2 - средние; средний (1-5): (0,3-1) < 2 мм - мелкие; (15-30); мелкие и низкая очень мелкие - низкий (<1) (< 0,3) технические (< 15) Преимуще- От уникальной Всех классов Преобладает ственно до низкой крупности из низкий средние в зависимости кимберлитовых и средний и мелкие от количества и лампроитовых (15-30) (1-5) алмазов источников в коренном Очень мелкие Нет источнике технические алмазы из мета- морфогенных и импактных источников
к О S X гмазов Преобладает высокий и весьма высокий (30-60) Преобладает низкий )S £ 1 S Качество ал —. г os х S Ч „ i , « S , Ъ СО 8 Й a n s и в « о & t и § £ g Я 8 н g ° g S P&S i Ь « § РШ iiS £|SgS ! Ss 5 g s ® Ж X X о * О с & Алмазонос- ность, карат/т, (для россыпей, карат/м’) ё | « ° >s Й 1 ’5 з g 5 th 3 s = > ’ о & 5 В = 1 ° 8- S ж <L> К Гз X ° С в cl E ® _ о S cd S & S сх о Заласы алмазов, млн карат и ° й о <l> « is « й X 4" S X S In >< x x £ f- £ * x 2 « Я 5 <5 S 5s S ffl o x о ё-t is о § C ® W Q. СЗ сх cd X Морфология, масштаб и характер залегания Линейно вытянутые, линзовидные залежи протяженностью от несколь- ких десятков километров, шириной первые десятки метров при мощности 0,2-2 м Карстовые воронки и эрозионно- । карстовые полости различит и размера Линейно вытянутые, линзовидные и плащеобразные залежи площадью до нескольких квадратных километров Тип, примеры месторождений Прибрежно- морской Атлантическое по- бережье Африки (Намибия, ЮАР) Карстовый Россыпи Эбелях- ского, Накынско- го районов (Яку- тия), район Бак- ванга (Заир) Депрессионный 3.2. Месторождения алмазов в кимберлитах Кимберлитовый тип месторождений алмазов наиболее ши- роко распространен в природе. Обычно к кимберлитам относят суб- щелочные разновидност и ультраосновных пород, обогащенные ле- тучими компонентами (СО2, Н2О), калием (1,25 % по сравнению с 0,05 % в обычных гипербазитах) и другими некогерентными эле- ментами (Zr, Nb, Sr, U, Th, Li, P) [5]. Они представляют собой гиб- ридные породы, в состав которых входят четыре основных компо- нента: 1) минералы основной массы; 2) ксенолиты пород верхней мантии и продукты их дезинтеграции; 3) фрагменты вмещающих пород; 4) вторичные минералы. Выделить в чистом виде какой-либо из этих компонентов трудно, что усложняет использование петро- химических подходов при типизации кимберлитов. Для кимберли- тов широко распространены классификации, основанные на их ми- неральном составе и структурно-текстурных особенностях. По составу основной массы выделяют низкослюдистые и слюдяные кимберлиты, в которых в заметных количествах (более 5-10%) содержится флогопит. Основными минералами кимберлитов являются: оливин, флогопит, перовскит, шпинелиды, монтичеллит, апатит, кальцит, серпентин. Кальцит в кимберлитах может иметь магматическое происхождение. В акцессорных количествах в ким- берлитах присутствуют алмаз (рис. 19 на вклейке), циркон, пироп, хромдиопсид, пикроильменит. Три последних минерала и хромшпи- нелиды рассматриваются как минералы-спутники алмаза. Породы, слагающие кимберлитовые трубки, часто представ- лены различными брекчиями (рис.20 на вклейке): автолитовыми, в которых в качестве обломков присутствуют кимберлиты ранних фаз внедрения (рис.20, а), ксенобрекчиями, в которых среди обломков преобладают вмещающие породы (рис.20, б). Среди ксенолитов встречаются фрагменты кристаллических пород фундамента (рис.20, в) и мантийных пород (рис.20, г). Кимберлиты образуют тела, представленные преимущест- венно дайками, силлами, трубками или различными их комбинация- ми (рис.21). При образовании кимберлитовых тел в порядке от пер- вого морфологического типа к последнему возрастает 25
Рис. 21. Морфологические типы кимберлитовых тел 1 - силлово-дайковая система; 2 - штокверк; 3 - «слепая» трубка; 4 - конусообразная трубка «carrot type»; 5 — трубка с аномальным раструбом «champagne glass type»; 6 - маар интенсивность эксплозивных процессов, фокус эксплозий смещает- ся к поверхности и уменьшается роль ювенильной газовой состав- ляющей параллельно с возрастанием роли фреатомагматизма. Значительная глубина разведки и отработки ряда Рис. 22. Изменение формы и размеров горизонтального сечения трубки Мир с глубиной. Контуры трубки: 1 - на поверхности, 2 - в нижней части раструба, 3 - в нижней части канала, 4 - сопровождающая трубку кимберлитовая дайка кимберлитовых трубок ЮАР и Якутии позволила просле- дить изменение морфологиче- ских особенностей кимберли- товых тел в вертикальном на- правлении. Наиболее харак- терной чертой морфологии является постепенный пере- ход с глубиной трубообразно- го тела в дайку (рис.22, 23). Глубина этого перехода для неэродированных трубок со- ставляет порядка 1,5-2 км. Для слабо эродированных тел характерен раструб в верхней части, заполненный осадоч- ными отложениями кратерно- го озера. На некоторых слабо эродированных трубках, на- пример Орапа (Ботсвана), сохранились даже поро- ды закратерного выброса, представленные слоистой вулканогенно-осадочной тол- щей. Форма кимберлитовых трубок в плане округлая, овальная, с различной сте- пенью удлиненности вплоть до перехода к линей- ным дайкообразным телам. Часто встречаются сопря- женные системы двух или более трубок, связан- ных на глубине с единой дайкой. Диаметр кимберли- товых трубок весьма разно- образен: от нескольких метров до километра и бо- лее. Наибольшие размеры в плане имеют слабо эроди- рованные трубки, у кото- рых сохранилась кратерная часть. Крупнейшие из них - трубки Орапа (Ботсвана) - 1670 x1210 м и Мвадуи (Танзания) - 1525 х 1068 м, площадь выхода которых на поверхность составляет со- ответственно 113 и 146 га. Однако с глубиной площадь слабо эродированных тру- бок быстро уменьшается. Например, трубка Орапа на глубине 150 м имеет пло- щадь поперечного сечения Рис. 23. Модель алмазоносной трубки Якутии (по [4]) 1 - перекрывающие осадки пермско- каменноугольного возраста; 2-4 - осадочно- вулканогенные образования кратерной фации: 2 - мергелеподобные, 3 - песчаникоподобные, 4 - гравелитоподобные; 5-10 - вмещающие породы: 5 - известняки, 6 - мергели, 7 - доломиты, 8 - доломит-ангидритовые породы, 9 - соли; 10 - аргиллиты; 11 - кри- сталлические породы фундамента; 12 - массивные кимберлиты; 13 - эруптивные кимберлитовые брекчии; 14 - траппы; 15 - ксенолиты вмещающих пород 26 27
84 га, что на 25 % меньше площади ее выхода на современной по- верхности. Кимберлитовые трубки выполнены разнообразными по со- ставу и структурно-текстурным особенностям породами. Наиболее общая закономерность проявляется в преобладании на глубоких го- ризонтах массивных порфировых кимберлитов, которые на средних уровнях сменяются разнообразными кимберлитовыми брекчиями, переходящими в приповерхностных зонах в туфы и туфобрекчии. В кратерной части отмечаются осадочные породы, которые образо- вались в кратерном озере за счет размыва туфогенных и вмещающих кимберлитовую трубку пород. По результатам изучения африкан- ских месторождений получена обобщенная схема строения кимбер- литовых тел (рис.24). В общем случае кимберлитовая трубка слагается кимберли- тами нескольких фаз внедрения, которые отличаются петрохимиче- скими и структурно-текстурными особенностями. Большое значение для понимания условий генерации кимберлитовой магмы и ее алма- зоносное™ имеют ксенолиты мантийных пород, которые представ- лены преимущественно эклогитами и перидотитами. В кимберлитах широко представлены и продукты их дезинтеграции: отдельные зер- на и сростки магнезиального ильменита, пиропа, хромсодержащего клинопироксена, оливина, флогопита, энстатита, малотитанистого хромшпинелида. Наиболее часто встречаются ксенолиты эклогито- вого состава, хотя в алмазах в виде включений чаще присутствуют минералы перидотитового парагенезиса. Мантийные ксенолиты, особенно эклогитового состава, вы- деляются повышенной алмазоносностью. Например, из одного экло- гитового ксенолита массой 943 г было выделено 49 алмазов общей массой 3,3 карата. Оказалось, что содержание алмазов в этом ксено- лите почти в 10000 раз превышает содержание алмазов во вмещаю- щем ксенолит кимберлите. Наиболее крупный алмаз, обнаруженный в эклогите трубки Робертс Виктор, имел массу 5,75 карата. Высокой алмазоносностью отличаются и ксенолиты перидотитового состава, но они встречаются существенно реже. Наибольшее количество очень крупных кристаллов алмазов - 46 и 53 содержали два ксено-, литы, обнаруженные в трубке Финш (ЮАР) [8]. 28
I Рис. 24. Обобщенная модель алмазоносной кимберлитовой трубки Аф- рики (по Дж. Хоуторну) I-V - породы трубки: I - туфы вулканического конуса и кратера, II - тонко- и грубозернистые осадочные породы кратера, III - агломераты и туфы, IV — кимберлитовые интрузивные брекчии, V - интрузивные массивные кимберлиты; 1-14- вмещающие породы: 1 - древние грани- тогнейсы и сланцы, 2-5 - система Винтерсдорп (2 - конгломераты р.Вааль, 3 - кварцевые порфиры, 4 - кварциты, 5 - андези товые лавы); 6-14-система Карру (6- сланцы Двайка, 7,9,10-долериты Карру, 8 - сланцы Экка, 11 - свита Бофорт, 12 - «красные» слои, 13 - «пещеристый» песчаник, 14 — сланцы Стормберг)
Первичные минералы кимберлитов практически всегда пре- образованы син- и постмагматическими флюидными процессами, что проявляется в повсеместно проявленном замещении оливина серпентином, широком развитии вторичного флогопита, брусита, кальцита, кварца и ряда других минералов. Довольно часто в кимберлиты внедряются секущие тела траппов. При пересечении кимберлитовых трубок недифференциро- ванными телами траппов приконтактовые изменения незначитель- ны. Существенные ореолы преобразования кимберлитов характерны для экзоконтактовых зон расслоенных трапповых интрузий, секу- щих трубки (рис.25). В кимберлитах трубки Краснопресненской в висячем боку дифференцированного траппового силла средней мощностью 90 м ширина ореола видимых изменений достигает 100 м, в лежачем боку - экзоконтактовые изменения незначительны. Непосредственно над силлом кимберлиты превращены в метасома- титы, сложенные кальцитом, хлоритом, серпентином, диопсидом. Интенсивные преобразования вплоть до почти полного растворения в ближнем экзоконтакте силла претерпевает и алмаз [9]. Столь зна- чительные преобразования кимберлитов вблизи контакта с диффе- ренцированными интрузиями траппов и их отсутствие вблизи не- дифференцированных тел свидетельствуют о важной роли флюид- ных процессов в дифференциации базальтоидных расплавов. Алмазоносные кимберлитовые трубки широко распростра- нены в пределах континентальной земной коры. Выявлены опреде- ленные закономерности распределения месторождений алмазов в геологическом пространстве и во времени. Давно известно, что ко- ренные месторождения алмазов в кимберлитах приурочены к древ- ним платформам. Этот факт и сходство геологического строения Сибирской и Южно-Африканской платформ легли в основу прогно- за алмазоносное™ Сибирской платформы, сделанного А.П.Буровым и В.С.Соболевым в 30-х годах XX в. В 1996 г. эта закономерность была уточнена Т.Клиффордом, который сформулировал вывод о том, что алмазоносные кимберлиты приурочены к платформенным областям, имеющим возраст кристаллического фундамента свыше 1,5 млрд лет (по его мнению, архейского). Позднее вывод ученого был назван «правилом Клиффорда». 30
Рис.25. Поперечный геологический разрез трубки Краснопресненской (по (9]) 1 — туфы основного состава; 2 — алевролиты; 3 — песчаники; 4-6 — известняки: 4 - мономинеральные, 5 - глинистые, 6 - песчанистые; 7 - мергели; 8 - доломиты; 9-11 - карбонатно-терригенные отложения кратерного озера: 9 - аргиллиты, 10 - алевролиты, 11 - песчаники; 12 - долериты и габбро-долернты дифферен- цированной интрузии траппов; 13 — кимберлитовые ксенотуфобрекчии; 14 — автолитовая кимберлитовая брекчия; 15 — ксенолиты вмещающих пород; 16- зона экзоконтактовых мегасоматитов Открытие алмазоносных лампроитов в Австралии в структу- рах с протерозойским фундаментом дало основание для некоторого уточнения этой закономерности. По А.Дженсу, по возрасту кратони- зации выделяются три группы территорий: 31
• архоны - с архейским фундаментом и возрастом кратони- зации более 2,5 млрд лет; • протоны - с возрастом кратонизации 2,5-1,6 млрд лет; • тектоны - с позднепротерозойским возрастом кратониза- ции (1,6-0,8 млрд лет). По представлениям А.Дженса, в пределах архонов возможно обнаружение коренных месторождений алмазов всех типов, в пре- делах протонов - только месторождений лампроитового типа; тек- тоны в этом отношении вообще бесперспективны. Справедливость правила Клиффорда была подтверждена на многих алмазоносных территориях. Определенные сложности его практического использования возникают при установлении досто- верного возраста кратонизации фундамента. Дело в том, что правило Клиффорда определяет условия потенциальной алмазоносноети структур фундамента платформ. Что касается осадочного чехла, то большинство исследователей считают, что алмазоносные кимберли- ты приурочены преимущественно к положительным структурам, ' сформировавшимся в результате восходящих движений: склонам крупных сводовых поднятий, щитов, антеклиз, флексурных переги- бов, а внутри них - к зонам региональных разломов, рассекающих эти структуры (рис.26). Возрастной диапазон кимберлитового магматизма оценива- j ется более чем в 1,5 млрд лет. К наиболее древним (возраст свыше > 1 млрд лет) относят алмазоносные трубки Премьер (ЮАР), Маджга- ван (Индия), Аргайл (Австралия). Алмазы встречены еще в бо- лее древних породах (2,2 млрд лет) - конгломератах золоторудного месторождения Витватерсранд (ЮАР). Возраст основной час- ти алмазоносных кимберлитов Якутии и Архангельской области ; 330-440 млн лет. Самые молодые алмазоносные породы (около । 18 млн лет) слагают лампроитовые трубки в районе Эллендейл в Ав- стралии. При значительном разбросе возраста проявлений кимбер- литового магматизма содержащиеся в них мантийные ксенолиты и алмазы имеют существенно более древний, преимущественно ар- хейский возраст (табл.5). Это может указывать на ксеногенность ал- мазов по отношению к вмещающим их кимберлитам. 32
Рис.26. Геолого-структурная схема Алакит-Оленекской зоны скрытых алмазокоптролирующих глубинных разломов (по [41) 1 - зона скрытых глубинных разломов; 2 - разломы; 3 - изогипсы поверх- ности фундамента; 4 - геологические границы; 5 - юра (песчаники); 6 - пермь - триас (траппы); 7 - нижний палеозой (известняки, доломиты); 8 - верхний протерозой (песчаники, алевролиты); 9 - архей (метаморфиче- ские породы фундамента); 10 - дайки долеритов на поверхности (а) и погребенные (б); 11 - кимберлитовые трубки; 12 — кимберлитовые дайки;13 - купола
Таблица 5 Сравнительный возраст алмазов, мантийных ксенолитов и вмещающих их кимберлитов, млн лет Минерал, по- рода Месторождение Результаты изотопно-геохронологического датирования алмаза (породы) кимберлита Алмаз Кимберли 3400 90 н 2800 90 Финш 3300 90 it 3200 90 Перидотиты Мацоку 2500 90 Эклогиты Робертс Виктор 2500 127 Приведенные в табл.5 данные подтверждают широко рас- пространенные представления о некимберлитовой природе алмазов. В соответствии с этой моделью, алмазы образовались в верхней мантии в архейское время, а в более поздние периоды алмазоносные мантийные породы (пироповые перидотиты, эклогиты) частично плавились с образованием кимберлитового расплава, который выносил алмазы и ксенолиты мантийных пород к поверхности земли, формируя кимберлитовые трубки. 3.3. Месторождения алмазов в лампроитах Лампроитовый тип месторождений прочно вошел в число важнейших промышленных типов месторождений алмазов после открытия в Австралии в 1979 г. алмазоносной лампроитовой трубки Аргайл (АК-1) [7]. В 1985 г. на ней было добыто 25 млн карат алма- зов, что составило более половины добываемых в мире до начала эксплуатации трубки Аргайл алмазов (43 млн карат в 1980 г.). До сих пор по объему добычи трубка Аргайл занимает ведущее место в мире, но в связи с низкой средней ценой алмазов (порядка 7 долларов/карат) имеет только пятое место по стоимости добывае- мого сырья. 34
Лампроиты — родственные кимберлитам ультраосновные породы, состоящие из оливина, диопсида, флогопита, лейцита, ще- лочного амфибола рихтерита, ортопироксена, санидина (рис.27 на вклейке). В качестве акцессорных минералов присутствуют: алмаз, прайдерит, апатит, ильменит, перовскит, шпинель. В геохимическом отношении они, как и кимберлиты, характеризуются повышенным содержанием некогерентных элементов (Rb, Cs, Ba, Ti, Zr, Nb, Pb, Th, U, TR). От кимберлитов их отличают еще более высокое содер- жание калия (2-12 % К2О, среднее - 8 %), повышенное содержание кремнезема, существенно титанистая, а не хромистая специализа- ция, отсутствие первичного магматического карбоната, нали- чие вулканического стекла и типичных для эффузивных пород минералов - лейцита, санидина. Эти особенности лампроитов ука- зывают на их преимущественно приповерхностное субвулканиче- ское образование. Об этом свидетельствуют и морфологические особенности лампроитовых тел, которые, как и кимберлиты, часто представлены трубками, но с более резким расширением в верхней части (рис.28). В кратерной части лампроитовых трубок довольно широко представле- ны туфогенные по- роды. На месторож- дении Аргайл песча- нистые туфы наибо- лее богаты алмазами. В массивных лам- проитах содержание алмазов обычно не превышает 1 карат/т, а в песчанистых ту- фах среднее содер- жание достигает 8 карат/т. Трубочная зона Силл Лайковая зона Кратерная зона 4 Аргайл Птеролус Скерринг Вандаги Мауди-Крик Дак-Крик Боу-Хилл Хадфилдс Рис.28. Схема строения лампроитовой трубки 1 - переотложенные туфогенные породы; 2 - лампрои- товый туф; 3 - песчаный лампроитовый туф; 4 - маг- матический лампроит. Названия лампроитовых трубок соответствуют уровню их эрозионного среза Эллендейл Калвиньярдах Основание вулканическогго кратера 35
Кристаллы алмазов месторождения Аргайл обычно непра- вильной формы, реже представлены двойниками и сростками. Су- щественная часть камней в морфологическом отношении относится к сильно резорбированным додекаэдроидам или к кристаллам ком- бинированной октаэдр-додекаэдрической формы. Большая часть кристаллов имеет коричневую окраску и только около 20 % бес- цветны или окрашены в бледно-желтый цвет. Среди алмазов месторождения Аргайл преобладают техни- ческие камни (55 %) и околоювелирные разности (40 %). Ювелир- ные камни составляют в общем балансе не более 5 %. Несмотря на общую низкую цену австралийских алмазов (6-7 долларов/карат) среди них иногда встречаются очень ценные ярко-розовые кристал- лы. Бриллианты, ограненные из таких кристаллов, пользуются большим спросом. Как уже отмечалось, один из таких бриллиантов массой 0,95 карата был продан на аукционе Кристи в 1987 г. за 836 тыс. долларов. При проведении поисковых работ на алмазы в Австралии было выявлено много лампроитовых трубок, в том числе и алмазо- носных. Однако промышленной алмазоносностью обладает только трубка Аргайл, которая в настоящее время интенсивно эксплуатиру- ется и дает основную часть околоювелирных алмазов, огранка кото- рых производится преимущественно в Индии. Лампроитовые трубки впоследствии были выявлены и в дру- гих странах. В России лампроиты найдены в карьере Костомукшско- го железорудного месторождения, его окрестностях и ряде других мест, но промышленно-алмазоносных лампроитовых тел в нашей стране пока не выявлено. По механизму образования кимберлитовые и лампроитовые трубки близки. Процесс их формирования можно разделить на три основных этапа (рис.29). Поскольку лампроитовая и кимберлитовая магмы обладают высокой газонасыщенностью и поднимаются с больших глубин, где растворенный газ находился в них под большим давлением, в при- поверхностной зоне земной коры на глубине 1-2 км от палеоповерх- ности происходит существенное и достаточно резкое падение давле- ния и начинается дегазация магмы. Выделяющийся под большим 36
давлением газ, прорываясь вверх, разрабатывает полый трубообразный канал, а в непосредственной близости от земной поверхности за счет очень высокого пере- пада давлений его движение приобретает взрывной ха- рактер и формируется кра- тер. На этом этапе сущест- венная часть кратера и тру- бообразного канала пред- ставляет собой полое про- странство, куда могли об- рушаться вмещающие по- роды [13]. Во многих ким- берлитовых трубках, про- рывающих фаунистически охарактеризованные оса- дочные породы, установле- но значительное (на сотни метров вниз) перемещение крупных блоков вмещаю- щих пород относительно их первоначального залегания. На втором этапе, в связи с падением градиента давления, скорость газово- го потока уменьшается и происходит формирование туфогенных пород, которые заполняют кратер и верх- нюю часть вулканического канала. Рис. 29. Этапы образование лампроитовых трубок: а - разработка трубообразного канала; б — эксплозивный этап (образование туфогенных пород); в - интрузия лампроитовой магмы I - песчанистые лампроитовые туфы; 2 - лампроитовые туфы; 3 - магматический лампроит 37
Эксплозивный этап сменяется эффузивным, что выражается в заполнении вулканического канала лампроитовой или кимберли- товой магмой, которая цементирует обломки вмещающих пород, туфов и ранних магматитов с образованием характерных кимберли- товых или лампроитовых брекчий. Газовые пузырьки, возникающие в процессе дегазации маг- мы, могут способствовать выносу из нее алмазов и мантийных ксе- нолитов, находящихся в виде твердой фазы в жидком расплаве, по флотационному механизму. В эксплозивный этап фрагменты вме- щающих пород и алмазы могут одновременно с пепловыми частич- ками выбрасываться в атмосферу и при осаждении накапливаться в кратере вулканической постройки. Вероятно, таков механизм кон- центрирования алмазов в песчанистых туфах трубки Аргайл, содер- жание алмазов в которых в 5 раз и более превышает содержание ал- мазов в интрузивных лампроитах. В зависимости от уровня эрозионного среза на земной по- верхности вскрывается кратерная, канальная или дайковая часть ал- мазоносного кимберлитового тела. Отработка алмазоносных кимбер- литовых тел Южной Африки и других районов показала, что с глуби- ной трубки переходят в дайки. Глубина этого перехода с поправкой на эродированную часть трубки обычно составляет 1,5-2 км. Для лампроитовых трубок, изученность которых пока еще существенно ниже кимберлитовых тел, предполагается переход в дайковое тело на меньшей глубине. 3.4. Месторождения алмазов в метаморфических породах Алмазы в метаморфических породах Северного Казахстана были обнаружены в 1980 г. Наиболее крупное из разведанных к на- стоящему времени — Кумдыкольское месторождение и другие алма- зопроявления сосредоточены в пределах зоны влияния Красномай- ского глубинного разлома (рис.30), которая в вещественном отно- шении представлена весьма неоднородными по составу породами зерендинской серии (PR|). 38
Рис. 30. Геологическая схема алмазоносного района (по [15]) I - западный блок; II - центральный блок; III - восточный блок 1-2 - зерепдинская серия (PR,): 1 - эклогин-гнейсовая толща с кальцифирами (кумдыкольская свита); 2 - силлиманит-сланцевая толща (берлыкская свита); 3 — боровская серия (R|); 4 - электинская серия (R2.3); 5 - кремнисто-вулканогенный комплекс (G-O); 6 - моласса (D); 7 - эклогиты: 8 - амфиболиты; 9 - щелочно-упьтраосновной Первомайский комплекс (RrG); 10 - дунит-перидотнт-габбровый Щучинский комплекс (€ J; 11 - гранитный Зерендинский комплекс (PZ(.2); 12 - глубинные разломы; 13 - прочие разломы; 14 - площадь Кумдыкольского месторождения; 5 - Барчинская алмазоносная площадь; 16 - алмазопроявление Большой Шат Месторождение Кумдыколь расположено на южном берегу озера Кумды-Коль в 30 км к западу от г.Кокшетау [15]. Алмазная минерализация приурочена к породам Кумдыкольского комплекса, который сложен (снизу-вверх): • гранатовыми плагиогнейсами, гранат-биотитовыми гней- сами, плагиомигматитами, гранат-мусковитовыми сланцами; • гранат-мусковитовыми лейкократовыми гранитами и гней- согранитами; 39
• гранат-биотитовыми и биотитовыми гнейсами, кварцевыми микрогнейсами с прослоями кальцифиров, будинами эклогитов, те- лами гранат-пироксеновых пород; • гранатовыми мигматитами и плагиогнейсами; • гранат-мусковитовыми, мусковит-биотитовыми и мускови- товыми сланцами; • эклогитами и амфиболовыми эклогитами. Породы круто (60-80°) падают на юго-восток и имеют об- щую мощность около 1000 м. Площадь Кумдыкольского месторождения представляет со- бой узкую клиновидную полосу протяженностью более 1 км, су- жающуюся в юго-западном направлении (рис.31). Рудная зона ме- сторождения была выделена по содержанию алмазов в разведанных до глубины 300 м блоках пород. Бортовое содержание составляло 8 карат/т. Основная часть алмазоносных пород представлена мета- соматически переработанными сланцами и гнейсами (I тип) - 89,6 %, на остальные типы руд приходится чуть более 10 %. Коэф- фициент вариации, отражающий степень изменчивости оруденения, очень высок и достигает 134 %. Рассмотрим основные особенности распределения алмазов в пределах рудной зоны (рис.32). Ореол алмазоносности не имеет четких геологических гра- ниц; алмазы встречаются почти во всех разновидностях пород, но наиболее продуктивные породы имеют ряд особенностей: • высокая степень гидротермально-метасоматической пере- работки с почти полным замещением биотита хлоритом, полевого шпата - серицитом, граната - хлорит-серицитовым агрегатом; • широкое развитие графита как в основной массе, так и в трещинах порфиробластов; • интенсивный поздний катаклаз пород; • повышенные содержания углерода, серы, воды, окисного железа, редкоземельных элементов. Главная масса алмазов на Кумдыкольском месторождении содержится в гранате, меньше их в биотите, реже встречаются- в амфиболе, кварце, цоизите, мусковите, кальците (рис.33, а на вклейке). 40
Рис.31. Схема геологического строения Кумдыкольского месторождения (по [15]) 1 - гранат-мусковитовые лейкократовые граниты; 2 - породьГИнъекционной зоны; 3 - мигматиты; 4 - гранат-биотитовые гнейсы и их метасоматически переработанные разности (I тип руд); 5 - биотит-, пироксен- и амфибол- кварцевые породы (II тип руд); 6 - флогопит-пироксен-карбонатные и другие карбонатные породы (III тип руд); 7 - пироксеновые и гранат-пироксеновые породы (IV тип руд); 8 - породы сложного минерального состава (V тип руд); 9 - эклогиты; 10 - разрывные нарушения; 11 - границы рудной зоны; 12 - линии разрезов Спецификой алмазов Кумдыкольского месторождения явля- ется их микроскопический размер: 85 % кристаллов имеют размер менее 50 мкм. На отдельных участках месторождения установлены сравнительно крупные кристаллы: в эклогитах - 0,5-0,65 мм, в гра- нат-пироксеновых породах - более 1 мм. В песках озера Кумды- Коль обнаружены обломки алмаза размером 2,95 мм. 41
Рис.32. Распределение содержания алмазов в пределах рудной зоны, караты/т: 1 - более 50; 2 - 25-50; 3 - 8-25; 4 - менее 8 Алмазы Кумдыкольского месторождения отличаются от кимберлитовых и лампроитовых не только мелкими размерами, но и морфологическими особенностями. Здесь реже встречаются октаэд- ры, гораздо более характерны кубические, сфероидальные кристал- лы и кристаллы со скелетными и антискелетными формами (рис.33, б на вклейке). У кубических кристаллов окраска алмазов желто-зеленая, сфероиды окрашены в бледно-желтый цвет, реже встречающиеся октаэдры прозрачны и бесцветны. Большинство алмазов не обладает люминесценцией. Для них характерно повышенное содержание примесей: Na, Al, Sb, As, Au (на порядок больше, чем в кимберлито- вых), К, Cr, Мп, TR (на два порядка больше, чем в кимберлитовых). В отличие от большинства кимберлитовых месторождений для алмазопроявлений в метаморфических породах не характерны 42
типичные минералы-спутники алмаза. Обычными минералами для алмазоносных метаморфических пород являются гранаты пироп- альмандинового и пироп-гроссулярового ряда, пироксены (омфацит, диопсид), графит, рутил, сфен, дистен, глаукофан, железисто- магнезиальные слюды, актинолит, тремолит, ортит. Основная часть алмазов находится в метасоматически преобразованных гнейсах, которые в пределах Кумдыкольского месторождения характеризу- ются высокой тектонической переработкой и повышенным содер- жанием графита. На генезис месторождений данного типа имеется, по крайней мере, две точки зрения. Согласно одной из них, алмазы связаны с исходно мантийными породами - эклогитами, ультрабазитами, которые были в результате проявления тектонических процессов перемещены в земную кору и в дальнейшем претерпели гранитиза- цию и другие метаморфические и метасоматические преобразова- ния. В соответствии с данной моделью, микроалмазы являются ре- зультатом преобразования исходных мантийных алмазов при нало- жении тектонических, метаморфических и метасоматических про- цессов. Вторая модель формирования алмазов Кумдыкольского ме- сторождения предполагает их коровую кристаллизацию. Алмазооб- разование происходило в зонах интенсивной тектонической перера- ботки пород при умеренной температуре в участках локального по- вышения давления в среде, пересыщенной углеродом за счет потока глубинного восстановленного флюида. Алмазы при этом кристалли- зовались преимущественно из газовой фазы в условиях неустойчи- вого равновесия, которое часто смещалось в сторону образования графита, содержание которого в продуктивных породах в 1 000 раз превосходит содержание алмазов. Имеется положительная корреля- ционная связь между содержанием алмаза и графита в алмазоносных породах. Существуют модели, в которых предполагается кристалли- зация алмазов из газовой фазы вне области его устойчивости при достаточно низких значениях температуры и давления. Запасы алмазов Кумдыкольского месторождения составляют около 3 млрд карат (600 т), что выводит его в ранг уникальных по этому параметру месторождений. Несмотря на высокое содержание 43
алмазов в метаморфических породах, превышающее содержание алмазов в кимберлитах в десятки и сотни раз, и уникальные запасы отработка Кумдыкольского месторождения на настоящий момент не рентабельна. Это определяется микроскопическим размером кри- сталлов, сложностью их извлечения из алмазосодержащих пород и низкой ценой на технические алмазы. Кроме Кумдыкольского месторождения в рассматриваемом районе известна близкая по геологическому строению Барчинская алмазоносная площадь (см. рис.30) и ряд более мелких проявлений. Алмазы в метаморфитах были выявлены и в других районах: в Шу- михинском метаморфическом комплексе Среднего Урала, в графи- тистых сланцах Либерии, гнейсах Норвегии, массиве Дабе-Шан (КНР). Однако единственным на настоящий момент месторождени- ем микроалмазов, запасы которых подсчитаны по промышленным категориям, является Кумдыкольское месторождение в Казахстане. * 3.5. Месторождения алмазов в импактитах В 1970-1985 годах в России впервые было проведено деталь- ное изучение Попигайской астроблемы [2] с целью оценки ее алма- зоносное™. Это одна из крупнейших в мире структур данного типа, которая имеет диаметр более 100 км (рис.34, 35 на вклейке). По об- щему объему продуктов застывания импактного расплава она усту- пает лишь протерозойской импактной структуре Садбери в Канаде. В пределах астроблемы было пробурено более 400 колонковых скважин с опробованием керна на алмазы, и доказана высокая алма- зоносность импактитов [2]. Они представлены преимущественно та- гамитами и зювитими, которые являются продуктами частичного или полного переплавления кристаллических пород. Содержащиеся в них обычно поликристаллические алмазы образовались за счет графита кристаллических пород (рис.36 на вклейке) или углефицированных растительных остатков осадочных пород, обычно содержат в различ- ных количествах лонсдейлитовую фазу. В большинстве случаев алма- зоносные тела тагамитов и зювитов имеют пластообразную форму, 44
5 0 5 10 15 20 км U.....1., I — . I......... Рис.34. Схематическая геологическая карта Попигайской астроблемы 1-3 - цокольный комплекс: 1 - кристаллические породы архея, 2 - осадочные породы верхнего протерозоя и нижнего палеозоя. 3 - осадочные, вулканогенно- осадочные и изверженные породы верхнего палеозоя и мезозоя; 4-7 - коптоген- ный комплекс: 4 - тагамиты, 5 - зювиты, 6 - коптокластиты, 7 - аллогенные брекчии; 8 - ось кольцевого поднятия; 9 - надвиги и сбросы; 10 - другие разломы; 11 - геометрический центр астроблемы
Зювит 4n 3n 2n n Рис.37. Распределение алмазов в пластовом теле тагамитов 1 - гнейсы кольцевого поднятия; 2 - направление от центра Попигайской структуры. Плотность штриховки отражает относительные концентрации алмазов в тагамитах
Рис.38. Схема формирования алмазоносных импактитов (по |2]) Гр - графит, Ал - алмаз
субгоризонтальное залегание (рис.37) и характеризуются устойчи- вым содержанием алмазов по простиранию и на глубину. В.Л.Масайтис рассматривает Попигайскую и другие астроблемы как метеоритные кратеры (рис.38), в которых алмазы возникли в резуль- тате проявления импактных процессов, вызванных падением на Землю крупного космического тела. Существует мнение о возник- новении импактных структур в результате взрыва глубинных га- зов [11]. Запасы наиболее крупных месторождений в пределах Попи- гайской астроблемы (Скальное, Ударное) значительно превосходят запасы алмазов известных месторождений традиционных генетиче- ских типов. Импактные алмазы встречены в россыпях алмазов кимберлитового типа (россыпи бассейна р.Эбелях), отстоящих на 100-150 км к юго-востоку от Попигайской структуры. Установле- на алмазоносность импактитов и в пределах других астроблем на территории России: Карской, Пучеж-Катункской. Однако, несмотря на уникальность этих месторождений по запасам и содержанию ал- мазов, их разработка в настоящее время нерентабельна из-за низкой цены на встречающиеся в них исключительно технические алмазы. Рис.35. Схематический разрез Попигайской астроблемы [2] 1-3 - породы коптогенного комплекса палеогенового возраста: 1 -тагамиты, 2 - зювиты, 3 - аллогенная брекчия; 4 - нерасчлененные преимущественно карбонатные отложения кембрийской системы; 5 - нерасчлененные преимущест- венно терригенные породы среднего-верхнего протерозоя; 6 - метаморфические породы верхнего архея (гнейсы, кристаллические сланцы); 7 - апогнсйсовая аутигенная брекчия Рис.36. Импактный алмаз - алмаз-лонсдейлитовая псевдморфоза по гексагональным кристаллам графита Рис.39. Зоны, выделяемые в профиле коры выветривания кимберлитовых тел (трубка Кимберли). Породы: I - коренного кимберлита; II - «синей земли»; III - «желтой земли» Рис.40. Окатанные зерна пиропа из якутских россыпей алмазов 48
Рис. 35 Рис. 39 Рис.40
3.6. Россыпные месторождения алмазов Россыпи длительное время являлись единственным генети- ческим типом разрабатываемых месторождений алмазов в мире. От- работка коренных месторождений впервые началась только после открытия кимберлитовых трубок в Южной Африке, добыча алмазов в которых также первоначально проводилась из их верхней вывет- релой части, которая в генетическом отношении соответствует элю- виальной россыпи. До сих пор россыпи играют важную роль в до- быче алмазов ряда африканских стран, а в Бразилии в течение более чем 275 лет это единственный разрабатываемый источник алмазов. Алмазы найдены в отложениях широкого возрастного диапа- зона. Древнейшими породами, в которых выявлены и добываются алмазы, являются конгломераты верхнего отдела системы Витватер- сранд в Южной Африке (PRi). Их добыча осуществляется попутно при отработке золоторудных тел крупнейшего в мире месторожде- ния золота Витватерсранд. Аналогичные древние метаморфизован- ные россыпи известны в Гане, Бразилии, но их отработка только на алмазы нерентабельна. Чаще древние алмазоносные породы являют- ся промежуточными коллекторами, поставляющими алмазы в отно- сительно молодые или современные россыпи. Россыпные месторождения алмазов весьма разнообразны по условиям формирования, что нашло отражение в их генетической классификации (табл.6). Такое разнообразие во многом связано с исключительными свойствами алмазов, совокупность которых оп- ределяет высокую устойчивость этого минерала в россыпях. Алмаз, в отличие от минералов, которые являются его спутниками (пиропа, хромдиопсида, пикроильменита, хризолита), может неоднократно переотлагаться и накапливаться в промежуточных коллекторах. В современных россыпях, питаемых из таких промежуточных коллек- торов, он находится в ассоциации с минералами, не парагенными ему. Элювиальные россыпи формируются в процессе выветри- вания коренных тел кимберлитов или древних алмазоносных россы- пей. Наиболее широко распространены элювиальные россыпи на кимберлитах. В условиях латеритного выветривания кимберлиты подвергаются интенсивным химическим преобразованиям с выно- 49
сом значительной части слагающего их вещества. В латеритном профиле по кимберлитам в вертикальном разрезе отчетливо выде- ляются три зоны: на коренном кимберлите с постепенным перехо- дом залегает горизонт «синей земли» - слабо выветрелого кимбер- лита, который ближе к поверхности сменяется зоной «желтой зем- ли», представляющей собой конечный продукт окисления и гидра- тации кимберлита (рис.39 на вклейке). Таблица б Генетические типы алмазных россыпей (по [6]) Генетические типы Генетические подтипы Морфологические типы Примеры месторождений Элювиальный Элювиальный на кимберлитах Плащевидный Россыпи трубок Премьер, Удачная Элювиальный на древних промежу- точных коллекторах н Россыпи Тортья (Кот Д' Ивуар) Делювиальный Собственно делювиальный Шлейфовый Россыпи трубок Де Бирс (ЮАР), Бакванга(Заир) Солифлюкционный Плащевидный Россыпи Сибири Пролювиальный — Плащевидный, шлейфовый Россыпи «сухих рек» (ЮАР) Аллювиальный Очень крупных транзитных рек Россыпи рек Ганга (Индия), Оранжевой и Конго (Африка) Крупных рек Русловый, косовый Россыпи площади Касаи (Заир) Рек средних размеров Русловый, пойменный Россыпи рек Касаи, Бонзы, Вааль (Африка) Мелких рек и ручьев Русловый, террасовый Россыпи притоков Касаи (Заир) Озерный __ Линейный, линзо видный, веерообразный Россыпи Африки 50
Окончание табл.6 Генетические типы Генетические подтипы Морфологические типы Примеры месторождений Морской Прибрежно-морской Веерообразный, линейный Россыпи Намак- вамленда (ЮАР), Намибии Дельтовый Веерообразный Юрские россыпи Сибири Открытого шельфа Линейный Современные россыпи атлантиче- ского побережью юга Африки Карстовый — Линзовидный Россыпи Бакванги (Заир) Подземных водотоков Линейный Россыпи Сибири и ЮАР Ледниковый Собственно ледниковый Плащевидный Тиллиты Двайка (Южная Африка), современные россыпи Северной Америки Водно-ледниковый Линейный То же Эоловый Эоловой аккумуляции Гнездо вый, линзовидный Кауказибталь (пустыня Намиб, Намибия) Эоловой дифляции Гнездовью, линзовидный То же В условиях тропического климата мощность «синей земли» достигает 60 м, а «желтой» составляет 15-20 м. Максимальные со- держания алмазов приурочены к верхним горизонтам коры вывет- ривания, из которых был вынесен наибольший объем исходного ве- щества кимберлита при полной инертности алмазов. Так, на трубке Кимберли в «желтой земле» содержание алмазов достигало 3 карат/м3; в Юм ниже - 2,66 карата/м3, а в 40 м ниже - 1,4 карата/м3. В разрезе элювиальных россыпей встречаются участки с ураганным содержанием алмазов. Они приурочены к местам наи- более интенсивного преобразования материала кимберлитов, кото- рые подвергались плоскостному смыву, приводящему к интенсив- 51
ному выносу глинистого материала и относительному обогащению остаточного материала алмазами. Существенно большее площадное распространение имеют элювиальные россыпи, сформировавшиеся на промежуточных кол- лекторах. Этот тип россыпей широко распространен в Африке, где они образовались за счет выветривания преимущественно протеро- зойских алмазоносных конгломератов. В вертикальном разрезе та- ких россыпей выделяются три основные зоны. Непосредственно на конгломератах лежит слой щебеночно-глинистого материала мощ- ностью от 1 до 6 м, который выше переходит в песчано-глинистый горизонт и далее в зону латеритизированных или карбонатизиро- ванных пород. Содержание алмазов в россыпи всегда выше, чем в исходной породе: от 0,31 карата/м3 (Кот Д'Ивуар) до 2,3 карата/м3 (ЮАР). При формировании элювиальных россыпей содержание ал- мазов увеличивается в 2-6 раз по сравнению с коренным источником и возрастает вверх по разрезу. В арктической зоне повышенные со- держания алмазов также приурочены к верхней части элювия, но степень концентрации алмазов существенно ниже, чем в элювии тропических зон. Основными факторами элювиального россыпеоб- разования являются: • тип коренного источника; • алмазоносность исходных пород; • климат; • рельеф; • геодинамический режим данного участка земной коры. Наиболее крупные месторождения возникают в условиях тропического климата на платообразных водораздельных участ- ках, испытывающих в течение длительного времени медленное поднятие. Делювиальные россыпи образуются при разрушении как коренных месторождений, так и промежуточных коллекторов. Наиболее часто встречаются месторождения небольшого масштаба (0,1-0,3 млн карат), но известно и уникальное месторождение Бак- ванга в Республике Заир с запасами около 300 млн карат. В его обра- зовании существенную роль играли карстовые процессы. 52
При разрушении коренных месторождений алмазоносный делювий представлен преимущественно песчано-глинистым мате- риалом с примесью щебня и глыб. Крупные фрагменты кимберлитов встречаются редко из-за их слабой устойчивости при выветривании. Длина россыпи обычно не превышает 2 км при ширине 200-300 м и мощности порядка 2-3 м. Большие по масштабам россыпи могут формироваться за счет разрушения группы близрасположенных кимберлитовых тел - трубок или даек. Широко распространены делювиальные россыпи, возникшие за счет промежуточных коллекторов. Среди них много промышлен- ных месторождений, но подавляющая часть имеет запасы до 0,1 млн карат. В условиях арктического климата делювиальные рос- сыпи образуются только за счет богатых промежуточных коллекторов. Пролювильные россыпи распространены также достаточно широко. В областях с аридным климатом они представлены конусами выноса «сухих рек», а в гумидных зонах - отложениями временных водотоков. Содержание алмазов в пролювиальных россыпях обычно выше, чем в делювиальных, за счет выноса мелкого материала вре- менными водотоками. Распределение алмазов в россыпи неравно- мерное. Обычно повышенное содержание алмазов характерно для участков с меньшей мощностью продуктивного горизонта. Струи с повышенным содержанием алмазов приурочены к участкам, пред- ставленным грубообломочным материалам. Аналогичная ситуация отмечается и в вертикальном разрезе. Существенною повышения содержания алмазов в приплотиковой части обычно не отмечается. Аллювиальные россыпи являются наиболее распростра- ненным типом алмазоносных россыпей. Такая россыпь может воз- никнуть за счет разрушения коренного источника алмазов и в ре- зультате перемыва промежуточных коллекторов. Россыпи, образо- вавшиеся за счет разрушения одной алмазоносной кимберлитовой грубки, обычно имеют небольшую длину (0,5-2 км), а ее ширина и степень алмазоносности определяются содержанием алмазов в ко- ренном источнике, размерами и гидродинамикой водного потока. Даже около богатых трубок содержание алмазов в аллювии умень- шается на порядок при расстоянии переноса 2-4 км. Средняя масса алмазов в россыпях обычно выше, чем в коренном теле. Распределе- 53
ние алмазов струйчатое и определяется особенностями гидродина- мики потока. Ширина таких струй обычно колеблется от 10 до 30 м при длине 0,1-1 км. Более крупные россыпи образуются при размыве промежуточных коллекторов. При формировании россыпи за счет разрушения кимберли- товых тел в аллювий переходят и сопровождают алмазы на дли- тельном интервале переноса минералы-спутники алмаза: пироп (рис.40 на вклейке), хромдиопсид, хромшпинелиды, пикроильменит, хризолит. В направлении уменьшения миграционной способности минералы алмазоносных россыпей образуют следующий ряд: алмаз - хромит - пироп - пикроильменит - оливин - хромдиопсид. Наиболее благоприятны для образования алмазоносных рос- сыпей средние и мелкие реки с длиной русла от 20 до 300 км, у ко- торых в межень ширина русла составляет 10-50 м, скорость течения 0,4-1 м/с на плесах и 1,7-2 м/с на перекатах при общем расходе во- дотока 5-20 м3/с. Наиболее крупные россыпи формируются при раз- мыве промежуточных коллекторов большого площадного распро- странения. Основная масса алмазов концентрируется на участках наиболее интенсивной гидродинамической переработки и сортиров- ки аллювия. Повышенные содержания алмазов наблюдаются вблизи коренных источников или промежуточных коллекторов. В мелких и достаточно коротких водотоках (20-30 км) при благоприятных усло- виях может происходить 2-10-кратное обогащение аллювия алмаза- ми по сравнению с первоисточниками. Общие закономерности распределения алмазов в аллювиаль- ных россыпях сводятся к следующему. Основная часть алмазов сосре- доточена в слоях аллювия небольшой мощности, к ним тяготеют и наиболее крупные алмазы. В реках равнинного типа мощность алмазо- носного аллювия обычно не превышает 1,5 м, в мелких реках - еще меньше. В реках горных районов мощность алмазоносного аллювия возрастает до 4 м. Алмазами обогащена только та часть аллювия, кото- рая ежегодно вовлекается в процесс переноса и концентрации алмазов. Отмечается в целом струйчатое распределение алмазов в россыпях. Некоторые струи отличаются ураганным содержанием алмазов. Они приурочены к участкам аллювия наименьшей мощно- сти пристрежневых зон потоков. Наибольшие содержания алмазов 54
на прямолинейных участках речных русел зафиксированы в боковых частях верховий перекатов и центральных частях плесовых лощин. Большое влияние на распределение алмазов оказывают естествен- ные преграды: острова, отмели, пороги. Обычно перед ними содер- жание алмазов повышается в 5-10 раз по сравнению с их средним содержанием на прямолинейных участках, лишенных преград. В вертикальном разрезе аллювия малой мощности (до 1 м) алмазы распределяются равномерно. В аллювии большой мощности максимально обогащены его приплотиковая и самая верхняя часть мощностью до 0,5 м. Морские россыпи - важный тип месторождений алмазов. Еще первые старатели обратили внимание на удивительную красоту и большой размер добываемых из них алмазов. Средняя масса алма- зов морских россыпей 0,1-1 карат, а средние содержания составляют первые караты на кубический метр. Характерно, что в прибрежно- морских россыпях отсутствуют алмазы размером менее 0,5 мм, а доля алмазов класса <1,9 мм не превышает 0,1 %. Ювелирные камни составляют 95 % добываемых из морских россыпей алмазов, что оп- ределяет их высокую среднюю цену - 200-350 долларов/карат. Как и морские россыпи других полезных ископаемых, алмазоносные рос- сыпи характеризуются узким гранулометрическим диапазоном зерен полезного минерала, но встречаются отдельные крупные камни. Са- мый крупный, найденный в 1936 г. алмаз, имел массу 236 карат. Морские россыпи - единственный генетический тип россы- пей, который мог формироваться за счет не только богатых, но и бедных алмазами и достаточно удаленных коренных источников. В прибрежной зоне морского бассейна создается единственная в своем роде гидродинамическая обстановка, способствующая существен- ной концентрации алмазов, их сортировке и облагораживанию. Вы- сокий выход ювелирных и отсутствие технических камней опреде- ляются интенсивным механическим истиранием технических алма- зов или дефектных частей ювелирных алмазов в процессе их дли- тельного переноса и перемыва в волноприбойной зоне. Для оценки влияния этих факторов в компании «Де Бирс» был проведен эксперимент: в барабан (шаровую мельницу) загрузи- ли шесть ювелирных алмазов из морских россыпей и шесть анало- 55
гичиых по размеру технических камней из месторождений Заира совместно со 120 кг стальных шаров диаметром 25 мм и 1 л гравия. После 7 ч вращения барабана технические алмазы полностью раз- рушились. Потеря ювелирных камней даже после 950 ч работы мель- ницы составила лишь 0,15 мг, или 0,01 % первоначальной массы. Важнейшие в промышленном отношении прибрежно- морские россыпи разрабатываются на атлантическом побережье юга Африки на территории Намибии и ЮАР к северу и югу от устья р.Оранжевой. Наиболее вероятными коренными источниками этих россыпей являются алмазоносные кимберлитовые трубки бассейна р.Оранжевой и ее притоков. Возможно, источником алмазов явля- ются и древние алмазоносные конгломераты юга Африки, для кото- рых характерна высокая доля ювелирных алмазов, преобладание округлых кристаллов ромбододекаэдрического габитуса и наличие пигментированных алмазов. Предполагается, что в последние 90 млн лет высвобождав- шиеся при эрозии кимберлитовых трубок алмазы переносились на расстояние порядка 400 км к устью р.Оранжевой так называемыми «сухими реками», которые в период дождей превращались в мощ- ные грязевые потоки. Здесь алмазы поступали в волноприбойную зону, где испытывали существенную сортировку и облагоражива- ние. Если исходить из современного уровня эрозионного среза, можно предположить, что для мезозойских трубок ЮАР он состав- ляет порядка 1,4 км. С учетом средних содержаний из эродирован- ной части кимберлитовых трубок было высвобождено порядка 400 т алмазов. Если распространить эти подсчеты на более древние алма- зоносные кимберлитовые тела, включая богатейшую протерозой- скую трубку Премьер, то это значение существенно увеличится. Морские россыпи атлантического побережья юга Африки прослеживаются вдоль береговой линии на многие сотни километ- ров, практически от мыса Доброй Надежды до границы с Анголой, но продуктивность россыпей довольно резко падает к югу и северу от устья р.Оранжевой. Общая ширина продуктивных отложений к северу от р.Оранжевой составляет около 20 км, а к югу - 4,5-6 км. На прииске Аухас, который расположен в 50 км севернее устья 56
р.Оранжевой, добывают самые дорогие алмазы в мире, средняя цена которых достигает 510 долларов/карат при содержании 4,4 карат/т. Среди морских россыпей выделяются террасовые, пляжевые, дельтовые и шельфовые. Промышленные концентрации алмазов приурочены к базальным слоям грубообломочного материала мощ- ностью 0,2-1,5 м, залегающего на докембрийских породах или на песчано-гравийных отложениях древних террас. Ширина продук- тивных пластов обычно небольшая и составляег 3-30 м, но может достигать и первых сотен метров. Наиболее высокие содержания алмазов были выявлены в террасовых россыпях. К ним относится знаменитая «устричная линия» Меренского, представляющая собой морскую террасу высотой 22-23 м. Основная масса алмазов была заключена в узкой полосе продуктивных отложений (ширина 3-15 м), содержащих многочисленные раковины крупной ископаемой устри- цы, в которых при мощности продуктивного пласта 0,2-0,9 м содер- жание алмазов достигало 300 карат/м3. Для выделения концессий под промышленную разработку алмазов прибрежная полоса разделена на три зоны: Л, В и С. Зона А включает часть берега и прибрежную полосу шириной 1 км; зона В простирается от границы с зоной Л до 5 км от берега; зона С (самая большая по ширине) - от границы с зоной В до кромки континен- тального шельфа. Россыпи подводной части отрабатывают с исполь- зованием водолазов, которые устанавливают шланги на продуктив- ных частях морского дна, через которые алмазоносный гравий заса- сывается на морское судно и поступает далее на обогащение. Алма- зы подводных месторождений более мелкие, чем в террасовых и пляжевых россыпях (в среднем 0,5 карата), но также имеют пре- имущественно ювелирное качество и высокую среднюю цену (около 200 долларов/карат). Характерной чертой большинства морских россыпей является отсутствие минералов-спутников алмазов, кото- рые, по сравнению с алмазом, имеют существенно меньшую устой- чивость и полностью разрушаются в процессе переноса и длитель- ной переработки в волноприбойной зоне. Большинство алмазов, добываемых на морских террасах, по- крыто гидрофильной пленкой, состоящей из растворимых солей же- леза, хлоридов, сульфатов. Эти пленки не дают возможности обога- 57
щать алмазы жировым методом, поскольку не позволяют алмазу реализовать гидрофобные свойства поверхности и прилипать к жи- ровым смесям. Поэтому алмазсодержащий концентрат перед обога- щением приходится предварительно очищать механическим путем и промывкой в мыльном растворе. Карстовые россыпи образуются при размыве расположен- ных в непосредственной близости оз карстовых образований корен- ных источников или промежуточных коллекторов. Наиболее широ- ко известны карстовые россыпи района Бакванги (Заир) - самой крупной и продуктивной в мире алмазоносной площади. Карстовые россыпи приурочены к северной окраине обры- вающегося в сторону впадины Конго высокого плато, сложенного известняками и доломитами серии Бушимайи. Наиболее алмазонос- ны вторичные кимберлитовые брекчии в карстовых полостях, расположенных в радиусе 6-10 км от кимберлитовых трубок. При глубине до 120 м они имеют сечение на поверхности от 75-100 до 274-600 м. Содержание алмазов во вторичных кимберлитовых брек- чиях, которые состоят из песчано-глинистой массы с обломками различных пород размером 1-30 см, составляет 8-9 карат/м3, а запа- сы достигают сотен миллионов карат. По берегам р.Бушимайи широко распространены карстовые полости, содержащие алмазоносный материал, образовавшийся при размыве промежуточного коллектора - верхнемеловой свиты Кван- го. Содержание алмазов в этих россыпях иногда достигает 1000 карат/м3. В целом алмазы района Бакванги мелкие, средняя масса 0,03-0,05 карат; почти 90 % алмазов имеет массу менее 0,1 карата. Доля ювелирных алмазов обычно не превышает 3 %. Продуктивные породы карстовых россыпей могут формиро- ваться за счет пролювиальных отложений. Такие россыпи широко распространены в районе Лихтенбург - Вентерсдорп (ЮАР). Алма- зоносные галечники, сохранившиеся в карстовых полостях, образо- вались при размыве и переотложении в карстовые полости пород «сухих рек» плиоценового возраста. Глубина карстовых воронок составляет в среднем 5-15 м, достигая 45-50 м. Содержание алмазов крайне неустойчиво - от сотых долей карата до сотен карат на куби- ческий метр. Наибольшие содержания отмечаются в базальных и самых верхних частях галечниковых отложений. 58
Эоловые россыпи подразделяются на два подтипа — акку- муляционные и дефляционные. Аккумуляционные россыпи обычно приурочены к краевым частям котловин выдувания и характеризу- ются низкими концентрациями (0,2-0,3 карата/м3) и небольшими запасами (менее 10 тыс. карат) мелких алмазов. Существенно более крупными по запасам алмазов являются дефляционные россыпи, которые известны в пустыне Намиб вблизи побережья Юго-Западной Африки. Они образуются на участках пус- тыни, где благодаря благоприятным чертам рельефа возникают кот- ловины выдувания. Длительное однонаправленное и интенсивное воздействие ветров вдоль этих котловин приводит к выносу тонкого материал, а совместно с крупнообломочной фракцией накапливают- ся алмазы. Длина таких дефляционных ложбин достигает 10 км при ширине 1,5 км и глубине до 100 м. Примером алмазоносной долины пустыни Намиб является «ванна» Кауказибталь. Мощность алмазо- носных отложений в ней составляет 0,15-7,5 м. Алмазы накаплива- ются среди грубообломочного материала, где их содержание может достигать 60 карат/м3, хотя отрабатываются россыпи при содержа- нии алмазов 0,2 карата/м3. Ледниковые россыпи имеют весьма ограниченное про- мышленное значение, но алмазы выявлены как в докембрийских ледниковые образованиях - тиллитах, так и в четвертичных флюви- огляциальных отложениях. Наиболее древними алмазоносными ледниковыми отложениями являются позднедокембрийские конгло- мераты свиты Лаврас в Бразилии. Среди них выделяются две фации ледниковых отложений, обогащенных алмазами: флювиогляциаль- ные конгломераты Сопа; тиллиты и песчано-конгломератовые обра- зования. Мощность алмазоносных отложений составляет около 2 м при содержании алмазов 0,2-0,7 карата/м3. Ледниковые россыпи иногда содержат минералы-спутники алмазов, что позволяет использовать шлиховой метод поисков ко- ренных кимберлитовых источников алмазов по ледниковым отло- жениям. Такой метод был успешно использован при поиске алмазов в пределах Северо-Западных территорий в Канаде, где уже началась эксплуатация коренных месторождений. 59
ей] 1 г ш3 шшш4 в ’ в * m7 [® * те ’ IH10!®" ИЭ12^®]13 ЕЕЗ|1Е*315 DS'6 Рис. 41. Схема распределения продуктов разрушения кимберлитов по В.Т.Подвысоцкому иЕ.Н.Белову [16] 1 - кратерные отложения; 2 - туфы и брекчии кимберлитов, насыщенные ксеноген- ным материалом; 3 - наиболее продуктивные кимберлиты; 4 и 5 - отложения соот- ветственно ранних и поздних этапов аккумуляции; 6 - поверхность пенеплена; 7 - кимберлитовые тела; 8 - ореолы ближнего переноса (первично обогащенные автохтонные россыпи); 9 - аллохтонные морские россыпи; 10 и 11 - смешанные ореолы соответственно ближнего и дальнего переноса; 12 — переотложенные орео- лы; 13 - вторично обогащенные россыпи; 14- береговая линия морского бассейна: а - достоверная; б - предполагаемая; 15 и 16 - прибрежно-морская ассоциация ми- нералов соответственно в морских и континентальных отложениях
Еше меньшее значение имеют озерные россыпи, которые обычно размещаются в непосредственной близости от коренного источника и приурочены к фациям временных водотоков. Исследование алмазоносных россыпей всех генетических типов в пределах Сибирской платформы позволило наметить основ- ные закономерности распределения продуктов разрушения кимбер- литовых тел в осадках различных фациальных типов. По данным В.Т.Подвысоцкого и Е.Н.Белова [16], наиболее интенсивно кимбер- литоносные поднятия эродировались непосредственно после обра- зования кимберлитовых трубок. При их разрушении формирование древних осадочных коллекторов и россыпей алмазов происходило в трех ландшафтно-динамических зонах: открытого прибрежно- морского подвижного мелководья, залив-лагунного мелководья и аллювиально-озерной аккумулятивной равнины (рис.41). Россыпе- образование осуществлялось как на путях миграции терригенного алмазоносного материала, так и в областях аккумуляции. Конечны- ми водоемами стока терригенного материала основного этапа дену- дации служили эпиконтинентальные морские бассейны, окаймляю- щие продуктивную на алмазы территорию. 4. МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЛМАЗОВ РОССИИ Якутская алмазоносная провинция. В ее пределах нахо- дится основная часть коренных месторождений алмазов России. Первая кимберлитовая трубка Зарница была открыта в 1954 г., а к настоящему моменту выявлено более 1000 кимберлитовых тел. От- крытие богатейших коренных месторождений кимберлитового типа в пределах Якутской провинции позволило создать мощную алмазо- добывающую промышленность. В настоящее время в Западной Яку- тии разрабатывается серия коренных месторождений, представлен- ных алмазоносными кимберлитовыми трубками: Мир, Интернацио- нальная, Удачная, Айхал, Июрбинская и Юбилейная, а также рос- сыпные месторождений: Водораздельные галечники, Анабарские 61
россыпи и др. [20]. В пределах Якутской провинции наиболее круп- ными по запасам являются трубки Удачная и Юбилейная, весьма перспективны недавно открытые трубки Нюрбинская и Ботуобин- ская, первая из которых уже отрабатывается. Кимберлитовые трубки группируются в кимберлитовые по- ля, приуроченные к глубинным разломам в зонах сочленения круп- ных положительных и отрицательных структур в областях активи- зации платформ. Связь между расположением кимберлитовых полей и структур осадочного чехла проявлена слабо [12] и отмечается только в том случае, когда тектонические дислокации плитного комплекса отражают положение глубинных разломов фундамента платформы. Размещение наиболее крупных кимберлитовых тел по- казано на рис.42. Преобладающая часть кимберлитовых трубок Якутской провинции имеет площадь менее 3 га при колебаниях в диапазоне 0,05-141 га. Площадь разрабатываемых кимберлитовых тел обычно составляет десятки гектаров. Тела сложены массивными кимберли- тами, разнообразными кимберлитовыми брекчиями, туфобрекчиями и туфами. Преобладают одиночные тела, но встречаются и сдвоен- ные трубки (рис.43). Часто трубки в различных сочетаниях комби- нируются с кимберлитовыми дайками. На Сибирской платформе выделяется несколько этапов про- явления кимберлитового магматизма (табл.7). Таблица 7 Главные этапы кимберлитового магматизма Сибирской платформы Этап Возраст Количество определений Изотопно-геохронологическая датировка U-Pb-методом, млн лет I О3 3 440,2-449,8 П S3 3 402,8-411,5 Ш D3 8 344,0-361,5 IV Р-Т 5 217,4-233,4 V ь 8 145,6-159,3 62
90' 100' 110' 120' 130' Рис.42. Размещение кимберлитовых и кимберлитоподобных пород Сибирской платформы Основные кимберлитовые поля: 1 - Нижнекуонамское, 2- Срсднекуонамскос, 3 - Джюкенское, 4 - Джюкенское-бис, 5 - Лучаканское, 6 - Лукачанское-бис, 7 - Куранахское, 8 - Сенкю, 9 - Куойкско-Беенчимское, 10 - Толуопское, 11 - Куокское-бис, 12 - Хорбусуонское, 13-Тит-Юрегинское, 14 - Молодинское, 15 - Мерчимденское, 16 - Огоньор-Нижнеукукитское, 17 - Куогас-Моторчунское, 18 - Омонос-Суханское, 19 - Омонос-Укукитское, 20 — Чомурдахское, 21 - Верхнемунское, 22 - Далдынское, 23 - Мархинско-Алакитское, 24 - Малоботуобинское, 25 - Накынское 1-3 - кимберлитовые поля: 1 - наиболее изученные, 2 - прочие, 3 - содержащие отрабатываемые кимберлитовые трубки; 4 - Попигайская астроблема
Рис.43. Сдвоенная алмазоносная кимберлитовая трубка Удачная Восточная и Удачная Западная 1 - базальтоидный кимберлит; 2 - голубовато-серая кимберлитовая брекчия; 3 - карбонатизированный желтый кимберлит; 4 - аргиллизированный кимберлит; 5 - палеозойские карбонатные породы; 6 - скважины
Добыча алмазов на коренных месторождениях ведется пре- имущественно открытым способом, но глубина карьеров на круп- нейших трубках (Мир, Интернациональная) уже превысила 400 м, что определило необходимость подготовки их для подземной разра- ботки. В августе 1999 г. впервые в России был введен в строй под- земный рудник по добыче алмазов на трубке Интернациональная. В июне 2001 г. на глубине 525 м были остановлены работы на карь- ере трубки Мир и начато строительство подземного рудника. В 1994 г. в пределах Накынского кимберлитового поля от- крыта новая алмазоносная кимберлитовая трубка Ботуобинская. Двумя годами позже при заверке бурением магнитной аномалии в 3 км к северу в осевой зоне Дьяхтарского разлома обнаружена ким- берлитовая трубка Нюрбинская. Обе трубки находятся в поле разви- тия перекрывающих их юрских отложений и характеризуются высо- кой алмазоносностью. Якутская кимберлитовая провинция, несмотря на значитель- ную степень отработки эксплуатируемых месторождений, имеет хо- рошие перспективы для наращивания или, по крайней мере, под- держания добычи на настоящем уровне. При необходимости в экс- плуатацию могут быть введены давно открытые, но не эксплуати- руемые в настоящее время трубки: Зарница, Комсомольская, Дачная, Краснопресненская и др. Готовятся к отработке алмазоносные труб- ки Ботуобинская и Нюрбинская, для чего в составе компании «Ал- мазы России - Саха» учреждена дочерняя акционерная компания «АЛРОСА-Нюрба» [18]. По примерным оценкам, для ввода в строй рудника по добыче алмазов на одной из этих трубок требуются за- траты порядка 400 млн долларов [Ваганов, Голубев, 1997]. Достаточно широко в пределах провинции представлены ал- лювиальные россыпи практически всех генетических и морфологи- ческих типов. Мощность вскрыши колеблется от 0 до 58 м при мощ- ности продуктивных песков - от 0,5 до 6 м (редко до 15 м). Все экс- плуатируемые россыпи разрабатывают открытым способом. Более 30 лет отрабатывается россыпь Водораздельные галеч- ники, которая имеет сложное многоярусное строение. В ней пустые породы чередуются с алмазоносными пластами мощностью 1,5-15 м. По результатам разведки выделено шесть залежей, одна из которых включает четыре продуктивных горизонта. Добыча алмазов ведется 65
в летний период бульдозерно-гидравлическим способом. Дражная отработка проводилась на россыпях р.Ирелях, протяженность кото- рых превышает 25 км, мощность торфов 4-6 м, песков - 0,5-6 м (в среднем 1,5-2,5 м). В Анабарском районе разведаны крупные за- пасы в русловых россыпях по р.Эбелях (протяженность россыпи бо- лее 100 км), ее притокам, а также р.Биллях. Разработка россыпей осуществляется на трех приисках: «Водораздельные галечники», «Ирелях» и «Анабар». Объем горных работ составляет не более 10 % общего объема горных работ компании «Алмазы России - Саха». В общем объеме добычи россыпные алмазы составляют также не- значительную часть, но за счет высокого содержания алмазов юве- лирных сортов отработка россыпей считается экономически целесо- образной. Перспективные участки на проявление алмазоносного ким- берлитового магматизма известны и на смежных с Якутией террито- риях в пределах Эвенкии в Тычанском районе общей площадью в 40 тыс.км2. Зимнебережный район. В конце 70-х - начале 80-х годов была открыта первая в Европе Архангельская алмазоносная провин- ция [3]. В ее пределах выявлено 44 тела преимущественно трубочно- го типа, представленных кимберлитами или родственными им поро- дами, и 12 трубок щелочных базальтоидов. В пределах Зимнебереж- ного района отмечается отчетливая зональность, проявляющаяся в смене с запада на восток кимберлитов базальтоидами (рис.44), а в пределах площадей развития кимберлитовых трубок в этом направ- лении снижается их алмазоносность [16]. Кимберлитовые трубки рвут вендские отложения и перекры- ваются песчаниками среднего карбона или четвертичными отложе- ниями (рис.45). Время проявления кимберлитового магматизма оце- нивается от позднедевонского (375 млн лет) до сред некарбонового (320 млн лет). Развитие кимберлитового и родственного ему магма- тизма связано с фазой раннегерцинской активизации, проявившейся в девоне-карбоне. Всего в районе Зимнего Берега выделено пять кимберлито- вых полей: Золотицкое, Верхотинское, Кепинское, Мельское, Пол- тозерское (см. рис.44). Кимберлитовые тела Архангельской провин- ции характеризуются следующими особенностями [3]: 66
Рис.44 Схема размещения полей проявления кимберлитового, мелилититового и базальтового магматизма Архангельской области (по [3]): 1-Нёнокское (Онежский п-ов); 2 - Ижмозерское; 3 - Золотицкое; 4 - Верхотинское; 5 - Кепинское; 6 - Турьинкое; 7 - ПолтозСрское; 8 - Мельское Рис.45. Схематический разрез Зимнебережного района Архангельской области [по В.А.Ларченко и др[. Вне масштаба показано положение в разрезе кимберлитовых трубок
• преобладают тела трубчатой формы, широко распростра- нены силлы при исключительно редком проявлении даек; • главную роль играют изометричные слабо удлиненные тела часто с четко проявленным раструбом, для которого характерны кратерные фации туфогенных пород (рис.46); • жерловая часть трубок формировалась преимущественно в две фазы, первая из которых представлена ксенотуфобрекчиями, а вторая - автолитовыми брекчиями; • среди мантийных ксенолитов преобладают гранатовые и безгранатовые оливиниты, а эклогитовые парагенезисы редки; • эрозионный срез трубок незначительный; • специфична вторичная минерализация кимберлитов, для которой характерно вместо обычного преобладания серпентина раз- витие сапонита, талька, глинистых минералов. Наиболее детально изучено Золотицкое поле, в пределах ко- торого разведано месторождение им.Ломоносова, состоящее из шес- ти близко расположенных кимберлитовых трубок (Ломоносовская, Карпинского-1, Карпинского-2, Пионерская, Архангельская, Снегу- рочка). Общие запасы алмазов по месторождению оцениваются в 12 млрд долларов. В соответствии с лицензионным соглашением (лицензия принадлежит ОАО «Севералмаз», в котором АК «АЛРОСА» имеет 72 % акций), в 2002 г. АК «АЛРОСА» начала эксплуатацию место- рождения им.Ломоносова. На первом этапе планируется начать от- работку гидромеханическим способом, затем на наиболее перспек- тивной части месторождения - малым карьером. На последнем этапе предполагается единым карьером отрабатывать несколько трубок месторождения, которые образуют общую линейную зону. Первая очередь проекта рассчитана на 24 года отработки месторождения с производительностью 23 млн м3 по вскрыше и 5 млн т руды из рас- чета на сухую породу. Значительными перспективами обладает и Верхотинское кимберлитовое поле, расположенное северо-восточнее Золотицкого. По предварительным данным, разведанные запасы лишь одной трубки им.Гриба оцениваются примерно в 5 млрд долларов. Экс- пертные оценки суммарных запасов в пределах Верхотинского ким- берлитового поля составляют 5,5-6 млрд долларов. 68
Рис.46. Форма и внутреннее строение кимберлитовых трубок Золотицкого поля [10] Трубки: 1 - Пионерская, II - Поморская, III - Ломоносовская, IV - Кольцовская, V - Снегурочка, VI - Архангельская, VII и VIII - Карпинская-1 и -2 1 -2 - породы диатремовой фации соответственно первой и второй фаз внедрения; 3 - породы кратерной фации; 4 - перекрывающие каменноугольные и четвертичные отложения; 5 - направление на север
Урало-Тиманский регион. В пределах именно этого регио- на в 1829 г. впервые в России были найдены алмазы в современных золотоносных россыпях. К 1937 г. было извлечено около 300 кри- сталлов, 250 из которых были добыты на западном склоне Урала. В 1963 г. алмазы были обнаружены в песчаниках и конгломератах среднего девона, которые большинством исследователей рассматри- ваются в качестве промежуточного коллектора. Промышленная до- быча алмазов осуществляется с 1955 г. и продолжается по настоя- щее время ООО «Прииск «Уралалмаз». Доля добываемых на западном склоне Урала алмазов состав- ляет менее 1 % от общей российской добычи, но эти россыпи харак- теризуются очень высоким выходом ювелирных камней. В россыпях преобладают монокристальные алмазы практически при полном от- сутствии мелких классов. Около 80 % составляют кристаллы разме- ром 5-15 мм. Средняя масса алмазов находится в интервале 100- 240 мг (0,5-1,2 карата). Самый крупный алмаз, извлеченный при эксплуатации Большеколчимского карьера, имел массу 27 карат [19]. Алмазы представлены преимущественно кривогранными окта- эдрами и ромбододекаэдрами, округлыми кристаллами. По морфо- логическим особенностям они заметно отличаются от алмазов ко- ренных месторождений Якутской провинции, но сходны с алмазами ряда россыпей западной части Сибирской платформы. Несмотря на более чем 150-летнюю историю исследования уральских алмазов, их коренные источники не обнаружены и по сей день. В разное время высказывались предположения о связи рос- сыпной минерализации с кимберлитовыми, лампроитовыми или туффизитовыми телами. Последняя модель активно пропагандиру- ется [19], но достаточный для ее обоснования фактический материал пока отсутствует. В Урало-Тиманском регионе алмазы обнаружены в ком- плексной россыпи Ичетью на Среднем Тимане. В качестве перво- очередных площадей на обнаружение алмазоносных инъекционных туффизитов и лампроитовых трубок рекомендуется Сине-Ручейская площадь, расположенная на Вымской гряде, и юго-восточная часть Четласского Камня на Среднем Тимане; Немское и Джежим- Парминское поднятия на Южном Тимане [Макеев и др., 1999]. 70
Другие регионы. В настоящее время перспективные на об- наружение алмазов районы выявлены на всей территории северо- запада России: в Карелии, на Кольском полуострове, Ленинград- ской, Псковской и Новгородской областях. Найдены первые алмазы на Лужской площади Ленинградской области. Работы по перспек- тивной оценке алмазоносности этих территорий проводит АК «АЛРОСА». В России нет промышленных месторождений алмазов лам- проитового типа, но отдельные тела алмазоносных лампроитов из- вестны. Они вскрыты в пределах добычного карьера Костомукшско- го железорудного месторождения и его окрестностях, выявлены в карельской части Ветреного пояса. Уровень изученности алмазо- носных лампроитовых тел пока еще очень низок и не позволяет оце- нить ближайшую перспективу их промышленного освоения. 5. ЗАПАСЫ, ДОБЫЧА И ЦЕНА АЛМАЗОВ Общемировые запасы алмазов оцениваются в 1,6-2 млрд ка- рат (~ 300-400 т), а прогнозные ресурсы - 4,4 млрд карат (~ 800 т). Данный объем запасов обеспечивает достигнутый к 1998 г. уровень добычи примерно на 20 лет. На долю России приходится 37 % ми- ровых ресурсов и 34 % разведанных запасов [Цветков, 1996]. Стои- мость оставшихся в недрах России запасов оцениваете^ 126,5 млрд долларов при условии, что все запасы будут извлечены полностью, а прогнозные ресурсы переведены в запасы с коэффициентами 0,64 для Р|, 0,57 для Р2 и 0,3 для Р3 [Ваганов, Варламов, 1995]. Крупнейшими мировыми производителями алмазов явля- ются три транснациональные горно-добывающие компании: «Де Бирс», «Рио-Тинто» и «Би-Эйч-Пи» (табл.8), на долю которых приходится 79,5 % от мировой добычи (без учета России) в нату- ральном выражении и 68,8 % - в денежном. В то же время по стои- мости добываемых алмазов несомненными лидерами являются «Де Бирс» и «АЛРОСА», среднегодовая добыча которых в денеж- ном выражении за период с 1996 по 2000 г. составила соответствен- но 41,7 и 21,3 % от мировой. 71
Таблица 8 Мировая добыча алмазов крупными компаниями, средними и мелкими производителями (без России) Компания Страна добычи Объем, млн карат Стоимость, млн долларов «Де Бирс» ЮАР, Ботсвана, Намибия, Танзания 32,36 2994,0 «Рио-Тинто» Австралия, Ангола 29,8 326,0 «Би-Эйч-11и» Канада 2,25 280,0 «Катока» Ангола 1,58 120,0 «Намко»* с О ДМ" Намибия 0,43 62,0 «МИБА» Доминиканская Республика Конго (Заир) 7,00 80,0 Мелкие производители Всего Африка, Южная Америка, Азия 18,93 1750,0 5610,0 Namibian Mineral Corporation. Ocean Diamond Mining. В России среди твердых полезных ископаемых алмазы зани- мают одно из ведущих мест. В 1996 г. их добыча в стоимостном вы- ражении достигла 1,4 млрд долларов, что составляет 15,9% от общей стоимости основных видов добываемых в России твердых полезных ископаемых (без учета твердых горючих полезных иско- паемых). Более высокие значения этого показателя в данной группе сырьевых ресурсов имеют только никелевые (1,728 млрд долларов) и железные (1,547 млрд долларов) руды [Ставский, 1998]. В 2001 г. компания «АЛРОСА» добыла алмазов на сумму 1665,4 млн долла- ров и предполагает к 2005 г. выйти на уровень порядка 2 млрд дол- ларов. В России ежегодно добывается около 12-15 млн карат (табл.9). Мировая добыча алмазов в начале 80-х годов составляла порядка 30-40 млн карат и резко выросла после введения в 1985 г. в эксплуатацию крупнейшего в мире по объему добычи месторожде- ния Аргайл (Австралия). 72
Таблица 9 Динамика добычи алмазов в основных алмазодобывающих странах, млн карат Страна Год открытия алмазов Год начала значите ль- ной добычи Год 1970 1980 1986 1987 1990 1993 1997 2000 Всего в мире Из них - - 42,5 43.0 92,1 90,8 101,6 107,9 119,7 110,2 Австралия 1851 1981 — 0,048 29,2 30,3 34,7 41,9 40,2 26,2 Ботсвана 1966 1970 0,464 5,1 13,1 13,2 17,4 14,7 20,1 24,7 Заир 1907 1917 14,1 10,2 23,3 19,4 19,4 15,6 22,2 16,5 Россия 1829 1960 7,85 10,85 12,0 12,0 15,0 11,5 14,5 20,5* ЮАР 1867 1870 14,1 10,2 10.3 8,5 8,3 10,3 10,0 10,6 ’ Добыча ЛК «АЛРОСА». Основная доля (94 %) добычи алмазов приходится на пять стран: Австралию, Заир, Ботсвану, Россию и ЮАР. В 1991 г. миро- вая добыча превысила 100 млн карат и сейчас составляет порядка 110-140 млн карат в год. Сложившиеся к 1995 г. соотношения в доле добываемых ал- мазов между основными странами-продуцентами достаточно ста- бильны и сохранялись до 2000 г. Россия в этом рейтинге занимает четвертое место по объему добычи после Австралии, Заира и Бот- сваны. По доле в суммарной стоимости добываемых алмазов основ- ные алмазодобывающие страны, по данным за 1996 г., распределя- ются в ином порядке: Ботсвана, Россия, Ангола, ЮАР, Австралия, Заир. Перемещение России с четвертого на второе место связано с достаточно высокой долей среди добываемых алмазов ювелирных камней, определяющих высокую среднюю стоимость 1 карата (око- ло 100 долларов). Основным добывающим предприятием в России является АК «АЛРОСА», динамика добычи и реализации алмазов в которой, по [20], следующая, млн долларов: 73
Год 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Добыча алмазов 1115,0 1217,8 1285,6 1383,6 1368,7 1507,6 1521,0 1516,0 Реализация основной продукции 1121,5 1268,7 1350,6 1441,1 1315,5 1424,6 1416,9 1444,0 Прогноз объема добычи алмазов до 2005 г. позволяет пред- положить существенные изменения в структуре суммарной стоимо- сти добываемых в разных странах алмазов. Эти изменения будут связаны, в первую очередь, с началом эксплуатации алмазоносных объектов в пределах двух новых алмазоносных районов: Зимнебе- режного в России и Северо-Западных территорий в Канаде. Темпы прироста разведанных запасов в России за 1980- 1994 годы составили в среднем 4,2 % в год. С 1992 г. ситуация изме- нилась принципиально - текущая добыча уже не компенсируется приростом запасов. Это связано со снижением ассигнований на по- исково-разведочные работы. Если для ведущих алмазодобывающих Рис.47. Динамика мирового потребления технических алмазов 74
компаний мира затраты на геолого-разведочные работы составляют от 5 до 8 % общей стоимости добываемых алмазов, то в России этот показатель снизился сейчас до 1,3 %. В России стоимость запасов алмазов по различным регионам распределяется следующим образом: Якутия - 84,1 %, Пермская и Архангельская области - 25,9 %. В настоящее время в технических целях широко используют синтетические алмазы, доля которых с каждым годом возрастает и в 1992 г. составила 90 % общего количества технических алмазов (рис.47). В России с 1991 по 1998 г. потребление технических алма- зов снизилось почти в 6 раз [Хан, 1999], что связано со спадом про- изводства в основных отраслях промышленности, погребляющих технические алмазы. После распада СССР значительная часть про- изводящих их предприятий оказалась за пределами России (Украи- на, Белоруссия). Поэтому, несмотря на резкий спад потребления, производство технических алмазов в России увеличилось с 6,7 млн карат в 1990 г. до 42,9 млн карат в 1998 г. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Алмазы - ценнейший вид технического и ювелирного сырья, спрос и цены на которое в последние почти 100 лет отличались ста- бильностью. Постоянство цен на алмазы и ликвидность ювелирных алмазов и бриллиантов определили их использование как надежного средства вложения капитала. Данная ситуация во многом поддержи- валась благодаря длительной монополии компании «Де Бирс» на реализацию сырых алмазов. В последние годы «Де Бирс» постепен- но уступает рынок сырых алмазов новым алмазодобывающим ком- паниям Австралии, Канады и ряда других стран. Однако устойчивый спрос на алмазы продолжается и стимулирует поиски и разведку новых месторождений. Это вполне можно отнести и к России, где в последние годы начали осваиваться месторождения Архангельской провинции, продолжаются поиски коренных источников россыпей западного склона Урала, выявлена алмазоносность территорий Во- 75
логодской, Псковской, Новгородской, Ленинградской, Липецкой областей. Компания «АЛРОСА» расширяет сферу своей деятельно- сти и участвует в поисках, разведке и освоении месторождений ал- мазов других стран. Требуется специализированная подготовка гео- логов для решения проблем поисков и разведки месторождений ал- мазов, чему и будет способствовать настоящее учебное пособие. РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Алмаз в технике и электронике / В.К.Баранов, В.В.Журавлев, В.Б.Квасков, Н.А.Колчеманов, СЛи, М.И.Самойлович. М.: Полярон, 1999. 60 с. 2. Алмазоносные импактиты Попигайской астроблемы / В.Л.Масайтис, А.И.Мащак, Т.В.Райхлин, Т.В.Селивановская, Г.И.Шафрановский / ВСЕГЕИ. СПб, 1998. 179 с. 3. Архангельская алмазоносная провинция (геология, петрография, геохи- мия и минералогия) / Под ред. О.А.Богатикова, М.: Изд-во Московского ун-та, 1999. 524 с. 4. Ваганов В. И. Алмазные месторождения России и мира (основы прогно- зирования). М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2000. 371 с. 5. Геология и генезис алмазных месторождений. Книга 1 / ЦНИГРИ. М., 1989.242 с. 6. Геология и генезис алмазных месторождений. Книга 2 / ЦНИГРИ. М., 1989. 424 с. 7. Джейкс А. Кимберлиты и лампроиты Западной Австралии / А. Джейкс, Дж.Луис, К.Смит. М.: Мир, 1989. 8. Доусон Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: Мир, 1983. 9. Зинчук Н.Н. Постмагматические минералы кимберлитов. М.: ООО «Не- дра-Бизнес-центр», 2000. 538 с. 10. Кириллин А.Д. Мировой алмазный рынок / А.Д.Кириллин, О.А.Кириллин, Г.А.Кириллин / АК «АПРОСА». М., 1999. 400 с. 11. Маракушев А.А. Происхождение Земли и природа ее эндогенной ак- тивности. М.: Наука, 1999. 255 с. 12. МилашевВ.А. Структуры кимберлитовых полей. Л.: Недра, 1979. 183 с. 13. Милашев В.А. Трубки взрыва. Л.: Недра, 1984. 268 с. 14. Мировая добыча алмазов. Цифры, факты, события / Под ред. В.А.Штырова. М.: «Восточная литература» РАН, 2000. 270 с. 15. Новый генетический тип алмазоносных месторождений / Л.Д.Лаврова, В.А.Печников, А.М.Плешаков, Е.Д.Надеждина, Ю.А.Шуколюков. М.: Научный мир, 1999. 228 с. {б. Подвысоцкий В.Т. Состав и условия формирования древних осадочных коллекторов и россыпей алмазов / В.Т.Подвысоцкий, Е.Н.Белов. Якут, науч.-исслед. 76
гсологоразв. предприятие ЦНИГРИ. АК «Алмазы России - Саха». Якутск, 1995. 164 с. 17. Харькив А.Д. История алмаза / А.Д.Харькив, Н.Н.Зинчук, В.М.Зуев. М.: Недра, 1997. 601 с. 18. Харькив А.Д. Коренные месторождения алмазов мира / А.Д.Харькив, Н.Н.Зинчук, А.И.Крючков. М.:Недра, 1998. 555 с. 19. Чайковский И. И. Петрология и минералогия интрузивных алмазонос- ных пирокластитов Вишерского Урала. Пермь: Изд-во Пермского ун-та, 2001. 324 с. 20. Штыров В.А. Акционерная компания «АЛРОСА» в алмазобриллиан- товом комплексе России и мира / Санкт-Петербургский горный ин-т. СПб, 2001. 66 с. 21. The Nature of diamonds / Edited by George E. Harlow. Cambridge university press in association with the American Museum of Natural Histoty, 1997. 278 c.