Алмазные россыпи

Алмазные россыпи

Рельеф земной поверхности в любой точке нашей планеты представляет собой результат взаимодействия двух противоборствующих стихий - горообразовательных процессов и процессов разрушения (денудации). Борьба между ними не затихает ни на минуту, но идет с переменным успехом. В тех областях, где глубинные процессы на протяжении последних миллионов лет протекали с повышенной активностью и сопровождались воздыманием земной коры, мы видим горы. Бурные реки пропиливали в скалах узкие ущелья, но не могли приостановить их рост. Однако стоило восходящим движениям коры приостановиться, как реки брали перевес и размывали горные цепи почти до основания. В итоге на месте могучих гор возникали пологоувалистые и слабохолмистые равнины. Области, под которыми глубинные процессы сопровождались опусканием земной коры, затоплялись морем. В эти моря сносился обломочный материал из находившихся поблизости горных и равнинных областей.

Верным союзником водных потоков в деле разрушения горных пород выступают процессы выветривания. Суточные и сезонные колебания температуры на дневной поверхности вызывают растрескивание и дезинтеграцию горных пород (физическое выветривание). Глубинные минералы здесь оказываются неустойчивыми, вступают в реакции с водой, кислородом, углекислым газом (химическое выветривание) и превращаются в глину, песок, гидроокислы железа и другие вторичные продукты. Физическое выветривание преобладает в полярных и засушливых областях.

Процессы химического выветривания наиболее интенсивно проявляются в условиях влажного тропического климата.

Кимберлитовые трубки в Африке на глубину до нескольких десятков метров сложены бурой глинистой массой - так называемой "желтой землей". Ниже залегает "синяя земля", которая постепенно переходит в обычный кимберлит или кимберлитовую брекчию. Желтая земля представляет собой продукт полного химического выветривания кимберлита. Концентрация алмаза и других химически устойчивых минералов в ней обычно во много раз выше, чем в исходной породе.

По мере того как реки углубляли и расширяли свои долины, в них по склонам окружающих гор и возвышенностей сползали массы щебня, песка и глины, возникшие в ходе выветривания скальных (коренных) пород. Водный поток подхватывал и далеко уносил глину и мелкие песчаники легких минералов, тащил и перекатывал по дну крупные угловатые обломки (дресву, щебень), которые постепенно приобретали округло-овальную форму (гравий, галька, валуны). Зерна тяжелых устойчивых минералов накапливались на дне реки. Такие скопления зерен золота, алмазов, касситерита и других ценных минералов называются аллювиальными (речными) россыпями или аллювиальными россыпными месторождениями соответствующих полезных ископаемых.

Воздымания земной коры носили прерывистый характер, в результате чего периоды подъема чередовались с периодами относительного покоя. Пульсационность движений четко отражалась на строении речных долин: в поперечном разрезе каждой из них наблюдается несколько почти горизонтальных площадок, последовательно возвышающихся над современным уровнем воды. Каждая из таких площадок (террас) соответствует уровню речной долина в прошлые периоды. Древнейшей является наиболее высокая терраса, а самой молодой - низкая пойменная терраса. С учетом сложного строения речных долин среди аллювиальных россыпей выделяют целый ряд разновидностей (рис. 20).

Рис. 20. Схема расположения россыпей различных типов в долине реки (по А. П. Бобричеву и др.). Террасовые россыпи: 1 - террасы 5, 2 - террасы 4, 3 - террасы 3, 4 - террасы 2, 5 - террасы 1. Долинные россыпи: 6 - пойменные, 7 - береговых отмелей, бечевников, 8 - шлейфовые размываемых террасовых останцов, 9 - намывных кос, островов, отмелей, 10 - собственно русловые

Алмазы вместе с другими тяжелыми минералами концентрируются в нижней части рыхлых речных отложений у контакта их с подстилающими скальными породами. Поверхность подстилающих россыпь коренных пород принято называть плотиком россыпи. Эта поверхность бывает достаточно гладкой, бугристой, ребристой и т. п. Наиболее богаты алмазами россыпи, залегающие на плотике с ребристой поверхностью.

В котлообразных углублениях под водопадами и в карстовых воронках на дне рек алмазы скапливаются иногда в огромном количестве. Известны случаи, когда из отдельных "котлов" размером 10X10 или 14X14 м извлекалось алмазов на 100-200 тыс. дол. В карстовых воронках отмечалась концентрация до 300 карат/м³.

Качество алмазов в россыпях обычно выше, чем в коренных месторождениях, благодаря сокращению числа трещиноватых кристаллов, которые не выдерживают переноса и измельчаются.

Высокая твердость алмаза обеспечивает сохранность хороших кристаллов его при переносе реками на многие десятки и сотни километров. На участках, где алмазоносные реки впадают в моря, возникают морские россыпи алмазов, обладающие важными отличительными особенностями по сравнению с аллювиальными россыпями.

В прибрежной полосе моря осадки находятся в непрерывном движении под действием береговых течений и мощного прибоя волн. Набегающие волны прибоя выбрасывают на берег весь обломочный материал. Сила откатывающихся волн меньше, чем набегающих, поэтому они захватывают и уносят в море ил, песок и мелкий гравий. Вынесенные прибоем галька горных пород, а также зерна тяжелых прочных минералов остаются и постепенно накапливаются на берегу.

Зона прибоя является своего рода мельницей: находящиеся здесь валуны и галька непрестанно перекатываются, с силой ударяясь друг о друга, в результате чего происходит перемалывание крупных обломков пород и попадающих между ними зерен минералов. На протяжении многих веков здесь "перерабатывалось" огромное количество материала и за счет выноса легких частиц происходило накопление тяжелых прочных минералов. Волны часто набегают под острым углом к линии берега, а скатываются всегда строго перпендикулярно к ней. Благодаря этому в районах, где господствуют ветры какого-либо одного направления, прибой не только окатывает обломочный материал, но и разносит его вдоль берега. В итоге узкая полоса алмазных россыпей протягивается вдоль морского побережья на десятки километров от устья выносящей алмазы реки.

Испытание в волноприбойной зоне морей могли выдержать только кристаллы, лишенные трещин, внутренних напряжений и других дефектов. И не случайно для алмазов в морских россыпях характерно исключительно высокое качество. Так, например, средняя цена за один карат алмазов из россыпей Юго-Западной Африки в три раза выше, чем у алмазов, добываемых из коренных месторождений и аллювиальных россыпей южной части африканского континента.

В отдаленные геологические эпохи знакомых нам рек не существовало, а древняя гидросеть размещалась иначе. Обширные площади современной суши на длительное время затоплялись морем. Россыпи полезных и "бесполезных" минералов возникали на протяжении всей геологической истории Земли. Во многих районах, где на возвышенностях сохранились русла бывших рек и пляжи давно исчезнувших морей, находятся древние аллювиальные и морские россыпи алмазов.

Известны и другие типы россыпей алмаза. Довольно обычны россыпи, возникающие в процессе оползания выветрелого кимберлита на склонах гор (делювиальные россыпи). В знойных пустынях, где сильные ветры дуют почти всегда в одном направлении, встречаются так называемые эоловые россыпи. Они образуются при выносе (выдувании) ветром глинистых и легких песчаных частиц. Тяжелые минералы скапливаются вместе с крупными обломками пород в понижениях (ваннах) каменистого грунта пустыни.

Содержание алмазов в уникально богатых ваннах достигает 50-60 карат/м³, а в других не превышает полкарата на кубический метр гравийной массы.

За последние годы достигнуты несомненные успехи в прогнозировании россыпной алмазоносности. Разработаны способы определения местонахождения повышенных концентраций алмазов как в современных, так и в древних россыпях.

Для прогнозирования древних россыпей требуются тщательные исследования осадков, которые накапливались в реках, озерах и мелководных морях, исчезнувших много миллионов лет назад. Изучается характер и положение поверхностей напластования, ориентировка уплощенных и вытянутых окатанных обломков горных пород в толщах древних осадков, состав, концентрация и площадное распространение устойчивых тяжелых минералов. Все это позволяет определить главнейшие эпохи образования россыпей, древние географические условия и направление сноса обломочного материала в отдаленные времена, реставрировать древний рельеф и в итоге наметить места преимущественного накопления тяжелых устойчивых минералов, к которым относится и алмаз.

Участки возможного нахождения россыпей алмаза в современных реках геологи научились определять еще до выезда на экспедиционные работы, используя лишь геологические, географические карты и аэрофотоснимки местности. Каким же образом на картах и аэрофотоснимках можно увидеть места предпочтительного накапливания алмазов? В основе подобного "ясновидения" лежит тесная зависимость интенсивности накопления тяжелых минералов от продольного профиля долины и поверхности коренного дна (плотика) реки.

Все реки текут от верховьев к устью. Однако характер долины любой реки не остается постоянным на всем ее протяжении. Большинство рек имеет участки, которые могут быть названы теснинами и разливами. В теснинах высокие обрывистые берега вплотную подступают к стремительно бегущему потоку, который в тучах брызг пропиливает свое русло в скальных породах дна. На других участках та же река спокойно течет и причудливо петляет по днищу широкой долины. Дно и берега здесь сложены песком, галькой, глиной, которые принесены рекой и постепенно смещаются вниз по ее течению.

Назовем лишь две главные причины возникновения отмеченных особенностей строения речных долин. Первой из них, безусловно, является неодинаковая интенсивность тектонического воздымания отдельных участков земной коры. На участках интенсивного подъема значительная часть энергии водного потока затрачивается на углубление русла (глубинная эрозия) и река не имеет возможности для расширения долины. Если же на таких участках развиты горные породы большой прочности (граниты, диабазы), то глубинная эрозия здесь еще больше затруднена и долина реки приобретает вид теснины. В тех случаях, когда на охваченной тектоническим воздыманием территории коренные породы имеют небольшую прочность, река наряду с глубинной производит также и боковую эрозию. Долины рек на таких участках по своему строению являются промежуточными между вышеназванными крайними типами.

Кое-где в теснинах встречаются участки ("котлы", "щетки") с высокой концентрацией тяжелых минералов, однако общие запасы рыхлого материала здесь незначительны. В местах расширения речных долин накапливается огромное количество песка и галечников. Общие запасы тяжелых минералов в этих осадках значительны, а концентрация низкая. В долинах промежуточного типа, образовавшихся при оптимальной скорости тектонического воздымания территории и наилучших сочетаниях механических свойств горных пород, возникают россыпи, характеризующиеся большими запасами и высоким содержанием алмаза, золота и других полезных ископаемых, коренные месторождения которых расположены в бассейне данной реки.

Все главнейшие особенности строения долины каждой реки на всем ее протяжении устанавливаются при внимательном рассмотрении геологических и топографических карт и аэрофотоснимков. На выделенных перспективных участках проводится шлиховое и мелкообъемное опробование на алмазы и другие полезные ископаемые.