Кимберлитовые трубки: происхождение и алмазы¶

Кимберлитовые трубки — это вертикальные, воронкообразные геологические тела, образовавшиеся в результате прорыва глубинных магматических расплавов к земной поверхности. Они представляют собой главный промышленный источник алмазов и относятся к типу трубок взрыва, сложенных породой, называемой кимберлитом.

¶Происхождение и механизм формирования

Формирование кимберлитовых трубок связано с процессами, происходящими на глубинах 150–200 километров в мантии Земли, в условиях высокого давления и температуры. Считается, что источником магмы служат обогащённые летучими компонентами (в первую очередь углекислым газом и водой) участки мантии — так называемые метасоматизированные перидотиты.

Подъём кимберлитовой магмы происходит очень быстро — со скоростью от 10 до 30 км/час. Это обусловлено высокой насыщенностью расплава газами, которые при снижении давления образуют огромное количество пузырьков. Магма, подобно газированному напитку, вскипает, что придаёт ей взрывной характер. Прорываясь через литосферу, поток создаёт узкий канал, который у поверхности расширяется в воронку.

Различают два основных механизма формирования трубок:

• Магматический (гипабиссальный) — медленное заполнение трещины охлаждающейся магмой без взрыва. Такие тела имеют форму даек и силлов.
• Фреатомагматический (диатремовый) — взрывной процесс, возникающий при взаимодействии магмы с грунтовыми водами. Именно этот механизм формирует классическую воронкообразную форму трубки с расширяющимся кверху жерлом (диатремой).

¶Строение трубки

Типичная кимберлитовая трубка имеет сложное строение и состоит из нескольких зон:

• Кратерная часть — верхняя воронкообразная чаша, заполненная переотложенным вулканическим материалом (туфами) и осадочными породами. В большинстве случаев эта часть разрушена эрозией.
• Диатрема — основной канал, имеющий форму конуса, сужающегося с глубиной. Сложена кимберлитовой брекчией — породой, состоящей из обломков вмещающих пород и магматического цемента.
• Корневая зона — нижняя часть, переходящая в дайки и жилы. Здесь кимберлит имеет массивную, небрекчированную текстуру.

Породы трубки часто содержат глубинные ксенолиты (обломки мантийных пород) — перидотиты, эклогиты, а также минералы-спутники алмаза: пироп, хромдиопсид, магнезиальный ильменит. Эти минералы используются при геологоразведке для поиска трубок, перекрытых осадочным чехлом.

¶Условия образования алмазов

Алмазы образуются в мантии на глубинах 150–200 км при температуре 900–1300 °C и давлении 45–60 килобар. Кристаллы растят в двух основных типах материнских пород: перидотитах и эклогитах. Возраст большинства алмазов значительно превышает возраст самих кимберлитовых трубок и составляет от 1 до 3,3 миллиарда лет. То есть алмазы являются ксенокристаллами — они были захвачены кимберлитовой магмой уже в готовом виде при её подъёме.

Важнейшее условие сохранности алмазов — скорость подъёма магмы. Если расплав движется медленно, алмазы успевают раствориться или графитизироваться в условиях низкого давления. Поэтому алмазоносными являются только те трубки, где магма поднималась достаточно быстро.

¶Классификация по алмазоносности

По содержанию алмазов трубки делятся на три категории:

• Промышленно алмазоносные — содержание алмазов позволяет вести рентабельную добычу (обычно более 0,5 карата на тонну породы).
• Непромышленные — алмазы присутствуют, но в концентрациях, недостаточных для экономической разработки.
• Пустые — алмазы отсутствуют полностью либо встречаются в единичных кристаллах.

Содержание алмазов в породе крайне низкое: для получения одного карата (0,2 грамма) необходимо переработать в среднем от одной до четырёх тонн кимберлита.

¶География распространения

Кимберлитовые трубки приурочены к древним кратонам — стабильным участкам континентальной коры возрастом более 2,5 миллиардов лет. Наиболее крупные месторождения расположены в России (Якутия, Архангельская область), Ботсване, ЮАР, Анголе, Канаде и Австралии.

В России первая промышленная трубка «Зарница» была открыта в 1954 году, а в 1955 году — трубка «Мир», ставшая одной из крупнейших в мире. Позднее были найдены трубки «Удачная», «Айхал», «Юбилейная» и другие. В Архангельской области с 1980-х годов разрабатывается месторождение имени М. В. Ломоносова, включающее трубки «Архангельская» и «Поморская».

¶Промышленное значение

Кимберлитовые трубки обеспечивают около 60–70 % мировой добычи природных алмазов. Остальной объём приходится на россыпные месторождения и редкие лампроитовые трубки (например, месторождение Аргайл в Австралии). Добыча ведётся как открытым (карьерным), так и подземным способом. Наиболее богатые трубки, такие как «Юбилейная» в Якутии, содержат запасы более 150 миллионов карат.

Помимо ювелирных алмазов, трубки дают значительную долю технических алмазов, используемых в абразивной и буровой промышленности. Поиск новых трубок — сложная задача, так как большинство из них перекрыто осадочными породами и обнаруживается по минералам-спутникам при шлиховом опробовании.