Кимберлитовая трубка

Кимберлитовая трубка — это вертикальное или крутопадающее геологическое тело, образовавшееся в результате прорыва глубинных магматических расплавов к поверхности Земли. Кимберлитовые трубки являются основным промышленным источником алмазов, а также содержат другие минералы-индикаторы глубинных пород. Они относятся к классу трубок взрыва (диатрем) и сложены специфической горной породой — кимберлитом.

Происхождение и геологическая история

Образование кимберлитовых трубок связано с глубинными магматическими процессами, происходящими на мантийных глубинах (150–200 км и более). В зонах тектонической активности, как правило, на древних стабильных участках земной коры — кратонах (например, Сибирская и Африканская платформы), происходит частичное плавление мантийного вещества, обогащённого летучими компонентами (вода, углекислота, хлор, фтор). Образующийся расплав, насыщенный газами, обладает высокой подвижностью и прорывается вверх по ослабленным зонам — разломам и трещинам.

При приближении к поверхности давление резко падает, растворённые газы переходят в газовую фазу, что приводит к фреатическому взрыву. В результате образуется воронкообразное расширение — жерло трубки. Магма, заполняющая канал, кристаллизуется с образованием кимберлита. Время формирования одной трубки оценивается в несколько часов — первые сутки, что делает этот процесс одним из самых быстрых в геологии магматизма.

Возраст большинства известных кимберлитовых трубок составляет от нескольких десятков до сотен миллионов лет. Наиболее древние трубки известны на территории ЮАР (возраст около 1,2 млрд лет), а самые молодые — в Танзании (около 30 млн лет). В России основная масса трубок на Сибирской платформе имеет возраст от 360 до 250 млн лет (средний палеозой — ранний мезозой).

Строение и морфология

Типичная кимберлитовая трубка имеет сложное строение, включающее три основные части:

1. Жерло (кратерная часть) — верхнее расширение, часто имеющее форму воронки или чаши. Диаметр жерла может достигать 1–2 км (например, трубка «Мвадуи» в Танзании — около 1,5 км). Внутренняя часть жерла заполнена кимберлитовой брекчией — породой, состоящей из обломков кимберлита и вмещающих пород, сцементированных кимберлитовым материалом.
2. Ствол (канал) — цилиндрическая или конусообразная часть, уходящая вниз. Диаметр ствола обычно уменьшается с глубиной, составляя от нескольких десятков до 300–500 метров. Угол падения ствола близок к вертикальному (80–90°).
3. Подводящий канал (дайка) — узкая трещина, по которой магма поднималась из мантии. На глубине нескольких километров трубка переходит в дайку — плоское интрузивное тело.

На поверхности трубка часто не выражена рельефом, так как кимберлит разрушается быстрее вмещающих пород, образуя впадину. Однако в некоторых случаях (например, в Якутии) трубки могут быть перекрыты толщей осадочных пород и не выходят на дневную поверхность.

Минеральный состав и алмазоносность

Кимберлит — ультраосновная порода, состоящая в основном из оливина, пироксенов, флогопита, кальцита, серпентина и других минералов. Характерной особенностью является наличие ксенолитов — обломков глубинных пород (перидотитов, эклогитов), захваченных магмой при подъёме. Именно в этих ксенолитах часто содержатся алмазы.

Алмазы в кимберлитовых трубках встречаются в виде кристаллов размером от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Крупные алмазы (массой более 10 карат) встречаются редко. Содержание алмазов в промышленных трубках колеблется от 0,5 до 10 карат на тонну породы (в среднем 1–2 карата/т). Трубки с содержанием менее 0,5 карата/т считаются непромышленными.

Помимо алмазов, в кимберлитах присутствуют минералы-спутники, по которым геологи обнаруживают трубки: пироп (красный гранат), хромдиопсид, хромшпинелиды, оливин. Эти минералы устойчивы к выветриванию и образуют ореолы рассеяния вокруг трубок, что используется при поисковых работах.

Классификация

Кимберлитовые трубки классифицируют по нескольким признакам:

По алмазоносности

• Промышленные — содержат алмазы в количестве, достаточном для рентабельной разработки (обычно более 0,5 карата/т).
• Непромышленные — алмазы присутствуют, но в низких концентрациях или низкого качества.
• Пустые — алмазы отсутствуют или встречаются единично.

По составу кимберлита

• Кимберлиты I типа (базальтоидные) — содержат много кальцита и серпентина, часто богаты алмазами.
• Кимберлиты II типа (микацеозные) — обогащены флогопитом, алмазоносность ниже.

По возрасту

• Древние (палеозойские и старше) — часто сильно изменены вторичными процессами.
• Молодые (мезозойские и кайнозойские) — лучше сохранились, чаще содержат крупные алмазы.

География распространения

Кимберлитовые трубки известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Основные алмазоносные провинции:

• Россия — Сибирская платформа (Якутия, Архангельская область). Крупнейшие трубки: «Мир» (открыта в 1955 г., разрабатывалась до 2001 г.), «Удачная», «Айхал», «Юбилейная». В Архангельской области — трубка имени Ломоносова.
• ЮАР — трубки «Кимберли» (давшая название породе), «Де Бирс», «Премьер» (ныне «Каллинан»). В ЮАР находится трубка «Венеция» — одна из крупнейших по площади.
• Ботсвана — трубки «Орапа», «Джваненг» (крупнейшая в мире по запасам алмазов).
• Ангола — трубки «Катока», «Луло».
• Канада — трубки «Экати», «Диавик» (провинция Альберта).
• Австралия — трубка «Аргайл» (известна розовыми алмазами, закрыта в 2020 г.).
• Танзания — трубка «Мвадуи» (одна из крупнейших по диаметру).

История открытия и разработки

Первая кимберлитовая трубка была обнаружена в 1870 году в Южной Африке (район Кимберли), что положило начало «алмазной лихорадке». Трубка «Кимберли» разрабатывалась открытым способом до 1914 года, её глубина достигла 240 метров.

В России поиски алмазов начались в XIX веке, но систематические работы развернулись после Великой Отечественной войны. В 1954 году геолог Лариса Попугаева открыла первую в СССР кимберлитовую трубку «Зарница» в Якутии. В 1955 году были найдены трубки «Мир» и «Удачная». Разработка трубки «Мир» началась в 1957 году и велась открытым способом до 2001 года. К 2010-м годам Россия вышла на первое место в мире по добыче алмазов в каратах (около 30% мирового объёма).

Промышленное освоение

Разработка кимберлитовых трубок ведётся двумя основными способами:

1. Открытый (карьерный) — применяется для трубок, выходящих на поверхность или залегающих на небольшой глубине (до 500–600 м). Карьер представляет собой гигантскую воронку с уступами. Крупнейший карьер — трубка «Мир» (диаметр 1,2 км, глубина 525 м).
2. Подземный (шахтный) — используется для трубок, залегающих на глубине более 500–600 м. Строятся вертикальные стволы и горизонтальные выработки. Например, трубка «Удачная» разрабатывается подземным способом с 2014 года.

После добычи руда дробится, обогащается с использованием гравитационных, флотационных и рентгенолюминесцентных методов. Алмазы извлекаются на специальных фабриках.

Экологические аспекты

Разработка кимберлитовых трубок оказывает значительное воздействие на окружающую среду:

• Нарушение земель — карьеры и отвалы занимают большие площади (до нескольких квадратных километров).
• Пылевое загрязнение — при взрывных работах и транспортировке руды.
• Водопотребление — обогатительные фабрики требуют больших объёмов воды.
• Изменение гидрогеологического режима — осушение карьеров и шахт приводит к понижению уровня грунтовых вод.

В России и других странах применяются меры рекультивации: засыпка карьеров, озеленение отвалов, очистка сточных вод. В Якутии, вблизи города Мирный, ведётся рекультивация карьера трубки «Мир» с созданием искусственного водоёма.

Культурное и научное значение

Кимберлитовые трубки являются уникальными «окнами» в мантию Земли. Изучение ксенолитов глубинных пород позволяет учёным понять состав и процессы, происходящие на глубинах 150–200 км. Алмазы, заключённые в кимберлитах, нередко содержат включения минералов, которые дают информацию о древних геологических эпохах.

Некоторые трубки стали туристическими объектами. Например, карьер трубки «Кимберли» в ЮАР (т. н. «Большая дыра») — одна из главных достопримечательностей страны. В России посещение карьера трубки «Мир» доступно для организованных туристических групп.

Источники

1. Геология и геохимия кимберлитовых пород. — М.: Недра, 1985.
2. Алмазные месторождения России. Под ред. В.И. Ваганова. — М.: Наука, 1999.
3. Кимберлиты и алмазы: поиски, разведка, разработка. — Новосибирск: СО РАН, 2003.
4. Минерально-сырьевая база алмазов России. — М.: ВИМС, 2007.
5. Материалы научно-практической конференции «Алмазы: геология, добыча, переработка» (Якутск, 2015).