Найдена трубка: богатая или бедная?

Найдена трубка: богатая или бедная?

Научно обоснованные прогнозы местонахождения и перспектив алмазоносности новых кимберлитовых провинций и полей призваны помогать при выборе площадей, где следует проводить поиски месторождений. Однако эффективность геологоразведочных работ, в конечном счете, определяется числом открытых месторождений, количеством и качеством содержащихся в них полезных ископаемых.

И действительно, если вновь открытое поле располагается в зоне развития кимберлитов алмазной субфации и оценка по люминесценции и морфологии кристаллов из россыпей свидетельствует о высоком содержании алмазов в коренных источниках, значит ли это, что любая найденная здесь кимберлитовая трубка будет богатой? Конечно, нет! И хотя в полях кимберлитов алмазной субфации все диатремы алмазоносны, однако промышленной концентрацией обладают лишь около 8% трубок. Следовательно, нужно определять содержание алмазов в каждой вновь находимой кимберлитовой трубке. В главе "Как ищут алмазы" рассказывалось, что прямое определение концентрации алмазов в кимберлите проводится путем промывки многих десятков и сотен тонн породы. На протяжении десятилетий и ученые, и геологи-практики настойчиво искали способы косвенных (без опробования) оценок степени алмазоносности кимберлитов. С первых лет изучения коренных месторождений самым обещающим казалось направление исследований по выявлению связи между содержанием алмазов и особенностями его минералов-спутников - пиропового граната, ильменита и некоторых других минералов. Однако десятилетия проходили одно за другим, а конкретные минералогические критерии алмазоносности продолжали оставаться "голубой мечтой" геологов-алмазников.

Лишь к концу 60-х годов были получены первые положительные результаты. Группа новосибирских геологов во главе с Н. В. Соболевым, применив рентгеновский микроанализатор, с высокой точностью определила химический состав минеральных включений из кристаллов алмаза. Оказалось, что включенные в алмаз пиропы и шпинели сильно обогащены хромом по сравнению с большинством содержащихся в кимберлите пиропов и шпинелидов, которые образовались после прекращения кристаллизации алмаза, в условиях меньших давлений и температур.

Оценка степени алмазоносности кимберлитовых трубок с помощью минералогических критериев, по мнению Н. В. Соболева и его коллег, сводится к поискам в кимберлитовом концентрате пиропов и шпинелидов, аналогичных по составу соответствующим минералам - узникам алмаза. Подчеркивается, что необходимы специальные поиски наиболее высокохромистых разновидностей этих минералов путем анализа отдельных зерен с помощью рентгеновского микроанализатора.

Можно восхищаться поистине ювелирной тонкостью исследований новосибирских геологов, изучивших мельчайшие пылинки-включения в алмазе, но трудно согласиться с их выводом о целесообразности использования высокохромистых пиропов и шпинелидов для оценки алмазоносности кимберлитов. Если проведено обогащение кимберлита и получен концентрат тяжелых минералов, то вопрос о его алмазоносности проще и надежней решать непосредственно по наличию или отсутствию алмаза, а не выискивать в концентрате зерна редкостных высокохромистых минералов, для надежного определения которых требуется сложный дорогостоящий микроанализатор. Кроме того, эти минералогические критерии позволяют получать лишь сугубо качественное представление о степени алмазоносности кимберлитов.

Поиски косвенных способов оценки алмазоносности велись также по нескольким другим направлениям. В качестве критериев при этом выдвигались содержания главных и редких химических элементов в кимберлитах, изменчивость термодинамических условий образования пород и т. п. Большинство таких критериев позволяет получать лишь общие заключения о перспективах алмазоносности и непригодно для количественных оценок содержания алмазов в коренных месторождениях.

Наиболее конкретные результаты достигаются при использовании критериев, основанных на математических зависимостях содержания и качества алмазов от химического состава и условий формирования кимберлитов. Эти зависимости явились базой для создания количественных способов прогнозной оценки алмазных месторождений. Два главнейших способа мы сейчас и рассмотрим.

В середине 60-х годов был разработан способ оценки потенциальной алмазоносности кимберлитовых тел по химическому составу пород без проведения опробования. Принцип и применение способа на практике несложны. Согласно уравнению алмазоносности содержание алмазов в коренных месторождениях вычисляется как произведение двух множителей: КПА и ССК (Содержание алмазов в метрических единицах (миллиграммы или караты) получается при перемножении функций КПА и ССК [3]). Морфология кристаллов алмаза в кимберлитах одного поля изменяется сравнительно мало, а, следовательно, невелики колебания и величины ССК. Опыт показывает, что отношение максимального ССК алмазов из трубок к величине ССК, вычисленной по алмазам из россыпей того же района, составляет 1,1-1,2. Для полной надежности ССК алмазов, полученных при поисковом опробовании речных отложений, можно увеличить в 1,3 раза и принять полученную величину в качестве постоянной для прогнозных оценок коренной алмазоносности в пределах бассейна данной реки.

Очевидно, что если один из двух множителей является величиной постоянной, то произведение зависит только от величины второго множителя. Поиски алмазных месторождений в каждом районе начинаются с опробования речных отложений, и сведения о средней морфологии алмазов имеются уже на первом этапе работ. Определив по этим данным ССК, можно с помощью общего уравнения алмазоносности кимберлитов оценить вероятный предел содержания алмазов в любой трубке изучаемого района. При этом не требуется копать глубокие шурфы и канавы для извлечения десятков кубических метров кимберлита из-под чехла рыхлых отложений. Образцы породы для химического анализа легко и быстро извлекаются с глубины 10-20 м и более с помощью самоходных буровых установок.

Минимальное содержание, при котором еще выгодно разрабатывать коренные месторождения, зависит от горно-геологических условий и географического положения района. Изменяются от района к району и фациальные условия образования кимберлитов. Все эти обстоятельства полностью учитываются при оценке потенциальной алмазоносности изложенным способом. Подставив величину оценочного ССК и нижнего предела промышленной концентрации алмазов в уравнение алмазоносности, находим КПА, критический для кимберлитов изучаемого поля. В кимберлитовых трубках с КПА меньше критического содержание алмазов не достигает минимума, обеспечивающего рентабельную разработку месторождений, а в породах с большим КПА оно может достигнуть или превысить указанный предел.

В итоге сопоставления КПА кимберлитов каждой вновь находимой трубки с критической величиной КПА данного поля дается заключение о бесперспективности этой трубки (КПА<КПА_крит) или о необходимости опробования для точного установления количества алмазов в ней (КПА>КПА_крит). Таким способом удается отнести к категории бесперспективных около 90% общего числа слабоалмазоносных и не содержащих алмаза кимберлитовых трубок и даек и добиться многократного сокращения затрат при оценке вновь находимых диатрем. Способ оценки потенциальной алмазоносности кимберлитовых тел по химическому составу пород и морфологии небольшого числа алмазов из речных отложений проверен на сотнях якутских и десятках африканских трубок взрыва.

Однако при 100%-ной надежности и высокой эффективности изложенный способ имеет и существенный недостаток, заключающийся в том, что оценка кимберлитовых тел проводится по содержанию без учета качества кристаллов. А известно, что средняя цена одного карата алмазов из различных месторождений колеблется в широких пределах и поэтому гораздо более обоснованными явились бы оценки алмазных месторождений, выполняемые с учетом сортности камней. Самыми лучшими показателями для предварительного определения значимости каждого нового месторождения следует признать величины прогнозной стоимости алмазов в единице массы или объема кимберлита, а также в полном объеме каждой трубки или дайки.

Комплексный способ оценки кимберлитовых тел, при котором учитывается и количество, и качество алмазов, разработан в начале 70-х годов. Теоретической основой его явились результаты исследований, посвященных выявлению причин и факторов сортности кристаллов в коренных месторождениях. О том, как изменения физико-химических условий образования кимберлитов влияют на качество кристаллов алмаза, рассказывалось в предыдущих главах. Говорилось там и о коэффициенте качества К алмазов - безразмерной величине, от которой легко перейти к средней по месторождению цене одного карата алмазов, выраженной в любых денежных единицах.

Для вычисления коэффициента качества алмазов в кимберлите нужны те же данные, что и для расчета их вероятного содержания. Это очень удобно и благоприятствует широкому использованию новой методики на практике геологоразведочных работ. По результатам химических анализов породы и данным о средней морфологии кристаллов из речных отложений можно рассчитать содержание алмазов и вероятную цену за карат, перемножив которые, мы получим прогнозную стоимость камней в одном кубическом метре кимберлита.

Очертания и площадь в плане каждого выхода кимберлитов устанавливаются в ходе оконтуривания его на поисковом этапе. Форма и размеры на глубине, а также действительный объем трубки или дайки надежно устанавливаются только путем проведения больших горных и буровых работ. Они необходимы для подсчета запасов полезного ископаемого и проводятся на заключительной стадии геологоразведочных работ, перед сдачей месторождения в эксплуатацию. На поисковом этапе такая точность не требуется и поэтому примерный объем кимберлитовых тел может быть установлен по их величине в плане. В главе об алмазных трубах рассказывалось, что большинство трубок взрыва приближается по форме к конусу, угол при вершине которого составляет 10-12°.

Значит, по размеру кимберлитовой трубки на поверхности земли можно приблизительно оценить ее объем. Умножив полученную величину на прогнозную стоимость алмазов, заключенных в одном кубическом метре породы, получим прогнозную оценку валовой стоимости алмазов изучаемого месторождения. Совершенно очевидно, что вычисленная таким способом прогнозная стоимость алмазов не может претендовать на большую точность и является лишь приближенной величиной. Поэтому на трубках с достаточно высокой прогнозной стоимостью необходимо провести крупнообъемное опробование для определения действительного содержания и качества алмазов.

Количество трубок и даек с высокой прогнозной стоимостью алмазов не превышает первых процентов от общего числа кимберлитовых тел, и поэтому, используя метод количественного прогноза ценности коренных месторождений, удается отбраковывать около 95% слабоалмазоносных тел без дорогостоящего опробования.