Как ищут алмазы

Содержание алмазов даже в наиболее обогащенных ими горных породах не превышает стотысячных долей процента. Как же геологам удается находить место­рождения этого минерала на бескрайних просторах Земли?

Алмазы распространены не повсеместно, и поэто­му очень важно правильно выбрать районы, где  пла­нируются поиски новых месторождений. Давно изве­стно, что месторождения алмазов размещаются на территориях, характеризующихся спокойным, почти горизонтальным залеганием пластов горных пород, и не встречаются на тех площадях, где земные слои перемяты и собраны в крутые складки. Регионы пер­вого типа по геологической терминологии называются платформами, а регионы второго типа — складчаты­ми или геосинклинальными областями.

Для обнаружения месторождений алмаза в пред­варительно намеченном районе платформенной  обла­сти используют различные способы, которые приме­няются обычно не поодиночке, а по нескольку сразу. Комплекс дополняющих друг друга поисковых мето­дов выбирается с учетом особенностей геологического строения района и результатов ранее проведен­ных на его территории геологоразведочных работ.

Арсенал разработанных к настоящему времени  способов  обнаружения алмазных  месторождений  до­статочно разнообразен, но все они распадаются  на три основные группы. К первой группе относятся ме­тоды поисков, которые могут быть охарактеризованы как собственно геологические, ко второй — геофизи­ческие, к третьей — геохимические.

Наиболее эффективны и широко применяются гео­логические и геофизические методы.

Среди геологических методов поисков алмазных месторождений ведущая роль принадлежит шлихово­му и мелкообъемному опробованию, которым под­вергаются речные отложения, а также рыхлые массы выветрелых пород, слагающих склоны речных долин и гор. Рассмотрим вкратце основные принципы, преи­мущества и недостатки каждого из этих методов.

Шлиховое опробование производится с целью из­влечения из рыхлых отложений (песков, глины и т. п.) шлиха: минералов, обладающих высокой плот­ностью и значительной механической прочностью. Этот старинный поисковый метод, применявшийся еще во времена землепроходцев, не требует сложного оборудования и дает хорошие результаты при ис­пользовании простейших приспособлений: шлихового лотка или специального  ковша и обычной лопаты. Заменителем шлихового лотка может служить алю­миниевая миска или тазик, с помощью которых каж­дый турист, краевед или любитель природы может без особого труда узнать, какие руды, благородные металлы и драгоценные камни содержатся в проте­кающей поблизости речке.

Техника взятия шлиховой пробы очень проста. Сначала выбирают удобное место на берегу реки — песчано-галечную косу, отлогий незаросший участок берега.  Лопатой снимают верхний слой речных  отло­жений до глубины примерно 0,2м. При дальнейшем углублении образовавшейся лунки песок, глину и мелкие камешки складывают в шлиховой лоток. На­полненный рыхлым материалом лоток погружают в воду, где сначала  отмучивают глинистые  и илистые  частицы, а затем с помощью колебательных и враща­тельных движений лотка добиваются смыва легких и проседания тяжелых минералов.

По истечении нескольких минут, когда почти все легкие частицы будут смыты, при наклоне лотка в его приподнятой части отчетливо выделяются и хо­рошо различаются невооруженным глазом разно­цветные полоски, сложенные различными тяжелыми минералами. Непосредственно к желто-серой песча­ной массе не смытых до конца легких частиц обычно примыкает красновато-розовая (иногда бледно-розо­вая) кайма мелких зерен граната. За гранатовой ча­ще всего располагается черная до иссиня-черной полоса, сложенная мельчайшими частицами рудных минералов, среди которых преобладают магнетит (FеFе2O4) и ильменит (FеТiOз). Если речные отло­жения на данном участке содержат золото, то поза­ди черной полосы рудных минералов внимательный наблюдатель заметит нитевидную кайму или отдель­ные блестки мелких золотинок.

В каждом шлихе присутствуют и другие минера­лы. Среди них могут оказаться такие, присутствие которых говорит о наличии в бассейне реки коренных месторождений редких или цветных металлов, а также  минералы,  способные образовывать крупные россыпные месторождения. Точное определение мине­ралогического состава шлиха требует специальных знаний и опыта.

Алмаз в шлиховых  пробах встречается исключи­тельно редко, поскольку объем одной такой пробы со­ставляет всего 5—10 л зернистого материала, а да­леко не каждый кубический метр среднеалмазонос­ных речных отложений или выветрелого кимберлита содержит хотя бы один кристаллик алмаза. Значит, как коренные, так и россыпные месторождения алма­за искать по появлению кристаллов этого минерала в шлихах практически  невозможно. И  вот здесь на  по­мощь геологам  приходят  уже  упоминавшиеся  мине­ралы-спутники алмаза: кроваво-красный пироп, смо­ляно-черный ильменит и изумрудно-зеленый пирок­сен (хромдиопсид).

В кимберлите все эти минералы находятся в виде крупных (часто до 1 см и более) выделений. Они почти не изменяются при выветривании породы, а, оказавшись в реке, постепенно раскалываются и истираются. Следовательно, на сравнительно небольшом (порядка 10 км) удалении от кимберлитовой трубки шлихи наряду с тонкозернистой минеральной массой будут содержать достаточно крупные (1—5 мм) угловатые зерна пиропа и ильменита. Хромдиопсид значительно уступает по механической прочности двум предыдущим минералам-спутникам и поэтому появляется в шлихах, отмытых вблизи (менее 1—2 км) от выхода кимберлита.

Поиски кимберлитовых трубок с помощью шлихо­вого опробования по ореолам рассеяния минералов- спутников алмаза в принципе не представляют осо­бых трудностей. Сначала проводится систематичес­кое шлиховое опробование рек в пределах террито­рии, которая по комплексу геологических данных оценивается как перспективная. Шлиховые пробы бе­рут с  интервалом  около  1 км. Опробование, как пра­вило, ведут в направлении от устья к истокам рек. Продвигаясь от устья к верховьям реки, геолог улав­ливает сначала  редкие мелкие, а затем  все  более многочисленные  и крупные зерна пиропа и ильме­нита.

Но вот «кровавый след» обрывается: очередная и следующие за ней пробы оказываются пустыми, и даже  при самом  внимательном изучении  в них   не уда­ется обнаружить минералов-спутников алмаза. Зна­чит, источник этих минералов остался на склоне до­лины или в русле реки ниже по течению. Тогда в про­межутке между последней шлиховой пробой, содер­жащей минералы-спутники, и первой пустой пробой отмывают еще один шлих. В  зависимости от получен­ных  результатов следующую  шлиховую пробу промы­вают выше или ниже предыдущей. Таким образом ус­танавливается верхняя (по течению) точка поступле­ния минералов-спутников алмаза в русловые отложе­ния реки.

Здесь шлиховые пробы отбирают с обоих склонов долины. На том склоне, где обнаруживаются минера­лы-спутники, проводится систематическое шлиховое опробование для определения местонахождения ким­берлитовой трубки. С этой целью шлиховые пробы отбирают по нескольким линиям, каждая из которых параллельна склону и выше предыдущей.

Если выход рудного тела имеет округлую или близкую к изометричной форму, то площадь (ореол) рассеяния  обломков  руды  расширяется  вниз по скло­ну, напоминая по очертаниям вытянутый остроуголь­ный треугольник, в вершине которого находится ко­ренной источник рудных минералов. Проследив ореол рассеяния пиропа и ильменита в рыхлых отложениях на склоне речной долины, геологи безошибочно уста­навливают местоположение кимберлитовой трубки или дайки.

Ввиду того что кимберлиты далеко не каждой трубки алмазоносны, а объем шлиховой пробы слишком мал для улавливания хотя бы одного кристалла алмаза даже в обогащенных этим минералом осад­ках, поиски алмазных месторождений не ограничи­ваются промывкой шлиховых проб, но обязательно сопровождаются еще и мелкообъемным опробовани­ем. Мелкообъемным это опробование называется в известной мере условно, поскольку объем каждой пробы составляет 1—3 м3.

Промывка даже  мелкообъемных проб достаточно трудоемка. Песчано-галечный материал при этом за­гружают в специальное приспособление, состоящее из набора металлических сит. Сита располагаются одно над  другим. Сверху  находится  сито с  крупными ячеями,  внизу — с самыми мелкими. Агрегат приво­дится в колебательное движение, а сверху на него направляют поток воды, благодаря чему зернистый материал перемещается вниз и разделяется на не­сколько классов (по размерам частиц). Глинистые, пылевидные и тонкие песчаные частицы проходят сквозь нижнее сито и уносятся водой.

Следующая операция имеет целью обогащение разделенного на классы зернистого материала. Для этого применяется агрегат, в котором под действием пульсирующих колебаний воды происходит просадка тяжелых минералов на дно специальных камер. Об­ломки горных пород и минералов с плотностью ме­нее 2,9 г/см 3 скапливаются в верхних частях камер и удаляются. Получающийся в итоге обогащения концентрат не превышает нескольких процентов от объе­ма исходного материала и пригоден для извлечения из него алмазов.

Если  в мелкообъемных пробах из речных отложе­ний того или иного участка найдены алмазы и геоло­гическая обстановка не исключает наличия здесь зна­чительных по величине россыпных месторождений, то проводится крупнообъемное опробование для оценки содержания полезного ископаемого. Опробо­ванию подвергаются также все вновь находимые ким­берлитовые трубки и дайки.

В середине XXв. разработаны  способы поисков  коренных месторождений  алмазов, при  которых  ис­пользуются физические свойства кимберлитов, такие как магнитность, электропроводность и некоторые другие. Наиболее широко применяются способы, ос­нованные на магнитных свойствах материнских пород алмаза.

Выше, при описании кимберлитов, отмечалось, что напряженность магнитного поля над трубками взры­ва нередко достигает многих десятков, сотен, а в отдельных случаях и нескольких тысяч гамм. Если такие тела залегают среди мощных толщ известняков, доломитов, песчаников и  других практически немаг­нитных пород, то они легко могут быть обнаружены с помощью современных магнитометров. Сконструи­ровано несколько моделей магнитометров, одни из которых предназначены для проведения аэромагнит­ной съемки, а другие для наземной магнитораз­ведки.

Поиски кимберлитовых трубок способом аэромаг­нитной съемки проводят в районах, где по данным шлихового и мелкообъемного  опробования  предпола­гается  наличие коренных месторождений алмаза. Са­молет с установленным на нем аэромагнитометром летает строго параллельными курсами, отстоящими на равные расстояния друг от друга. Чем детальнее проводятся работы, тем меньше расстояние между линиями маршрутов, тем ниже летит самолет  и жест­че требования к соблюдению  постоянства  высоты  по­лета. В гористой местности такой  полет  требует  от  пилота  особого мастерства, поскольку самолет дол­жен буквально «выписывать» профиль гор и долин в непосредственной близости от скал.

Аэромагнитометр непрерывно измеряет напряжен­ность магнитного поля и поэтому улавливает даже небольшие участки, отличающиеся интенсивностью и направленностью намагничения горных пород. Такие участки называются магнитными аномалиями. Каж­дую аномалию наносят на карту и сбрасывают вым­пел, что облегчает поиск этой точки на местности. Важным достоинством аэромагнитного способа яв­ляется высокая производительность, благодаря чему за короткое время удается охватить обширные терри­тории.

Наземная магниторазведка проводится путем из­мерения напряженности магнитного поля в большом числе точек на поверхности земли. Этот способ точ­нее, но значительно менее производителен.

В последние годы для поисков алмазных местосторождений все шире привлекаются и другие способы из арсенала геофизики: сейсморазведка, основанная на изменчивости скоростей распространения упругих колебаний в различных горных породах, всевозмож­ные разновидности электроразведки, использующие неодинаковую электропроводность кимберлитов и вмещающих толщ, радиопросвечивание земных недр и ряд других способов.

Когда, наконец, поиски увенчались успехом и с помощью того или иного способа геологам удалось обнаружить новую кимберлитовую трубку, сразу же встает вопрос о ее ценности. До самого последнего времени оценка коренных месторождений алмазов относилась к числу наиболее сложных, дорогостоя­щих и трудоемких видов геологоразведочных работ.

Большинство трубок с поверхности перекрыто рыхлыми наносами, толщина которых измеряется многими метрами, а в некоторых случаях достигает первых десятков метров. Залегающий под наносами кимберлит, как правило, изменен процессами вывет­ривания и обогащен алмазами по сравнению с невыветрелым  кимберлитом,  слагающим  более  глубо­кие горизонты трубок. Значит, неискаженное содер­жание алмазов в каждой вновь находимой трубке может быть установлено только по таким про­бам, которые отбираются из невыветрелых кимбер­литов.

Для отбора этих проб на каждой трубке прихо­дится выкапывать несколько шурфов глубиной до 20 м. Извлеченный из нижних частей шурфов ким­берлит составляет крупнообъемную пробу, масса ко­торой достигает 100т и более.

Промывка и обогащение крупнообъемных проб достаточно трудоемки и производятся на специально строящихся для этой цели небольших обогатительных фабриках. Каждая фабрика обслуживает поисково-опробовательские работы на обширном участке ал­мазоносной территории, в пределах которого обычно находятся и кимберлитовые трубки,  и россыпи  алма­зов.  Обработка  поступающих на фабрику проб вклю­чает примерно те же операции, что и на алмазодо­бывающих предприятиях.

 

 

Источник: В.А. Милашев «Алмаз. Легенды и действительность»

Как ищут алмазы
Пролистать наверх