К поискам кимберлитов в этом районе подключился специальный отряд Центральной экспедиции Всесоюзного геологического института (ВСЕГЕИ, Ленинград). В состав отряда входили две женщины: начальник отряда Н. Н. Сарсадских и геолог Л. А. Попугаева. В течение полевого сезона 1953 г. отряд работал в верховьях р. Мархи. Из речных отложений были отмыты десятки проб. Алмазов не было (точнее, был найден лишь один кристалл), но практически во всех пробах устанавливалось заметное количество гранатов специфического кроваво-красного цвета.
Специалисты-минералоги изучили все свойства граната, установили его название — пироп и на этом остановились. Часть гранатов попала к профессору А. А. Кухаренко. Сравнительное изучение показало: пиропы из Южной Африки и пиропы из Сибири — близнецы. А раз так, то там, где есть пиропы, надо искать и кимберлиты. Именно с таким заданием — искать кимберлиты по пиропам — летом 1954 г. приступил к работе на р. Далдын (где предыдущее опробование показало максимальное содержание пиропа) отряд во главе с Л. А. Попугаевой.
Настойчиво сквозь дикую тайгу двигался отряд вверх по реке, отбирая через каждые 500 м из речных наносов пробу и анализируя в ней содержание пиропа (рис. 8).
Рис. 8. Казалось бы, надежно укрыла якутская тайга свои алмазные клади…
Опробовались также и все впадавшие в Далдын притоки. И вот однажды, поднимаясь по небольшому левому притоку, Л. А. Попугаева обнаружила небольшой кусочек темно-зеленой пятнистой породы с вкраплениями ярко-красного граната. Это был кимберлит. Но кимберлит — порода довольно рыхлая, легко разрушаемая водой, она не могла быть принесена издалека. Отряд двинулся дальше вверх. Кусочки кимберлита попадались постоянно, а потом вдруг исчезли. Это могло означать только одно — кимберлитовое тело осталось ниже по течению реки, на одном из бортов речной долины. Поиски на склонах ничего не дали. Тогда геологи поднялись на плоскую вершину водораздела. Сначала под слоем мха обнаруживались лишь плиты известняка. Но вот сделана очередная «закопушка» ближе к центру водораздела, и в руках геологов оказались первые образцы кимберлита с первого советского коренного месторождения алмазов! Кимберлитовая трубка получила название «Зарница».
Поисками охватывались все новые притоки Вилюя. В августе 1953 г. был найден первый алмаз на р. Малая Ботуобия, а на следующий год крупнообъемное опробование показало, что аллювий реки содержит алмазы в количестве, до сих пор в нашей стране неизвестном. Имеющиеся данные указывали, что кимберлитовая трубка, скорее всего, должна находиться на р. Ирелях, левом притоке Малой Ботуобии. И вот 13 июня 1955 г. геолог Ю. И. Хабардин, идя по пироповой «дорожке», открыл кимберлитовую трубку, которая в честь проходившего тогда Конгресса сторонников мира была названа «Мир». В управление экспедиции пошла историческая телеграмма: «Закурили трубку мира; табак отличный» (рис. 9).
Рис. 9. Вот они, сокровища далекой Якутии!
Осенью того же года на берегу Иреляха появился небольшой поселок геологов и горняков, а уже в апреле 1959 г. Президиум Верховного Совета СССР принял Указ о преобразовании рабочего поселка Мирный в город республиканского подчинения.
Родина высоко оценила подвиг геологов. 22 апреля 1957 г. была присуждена Ленинская премия геологам, внесшим наибольший вклад в дело открытия алмазных месторождений Якутии: A. П. Бурову, Р. К. Юркевичу, В. В. Белову, Г. X. Файнштейну, B. И. Щукину, Ю. И. Хабардину. Большая группа работников Амакинской экспедиции была награждена орденами и медалями.
ДОЛГИЙ ПУТЬ ПРЕВРАЩЕНИЯ
Алмазные месторождения и методы их поисков
В последние два десятилетия кимберлиты привлекли к себе повышенное внимание ученых-геологов всего мира. И дело тут не только в том, что эта порода является единственным источником алмазов. Кимберлит представляет исключительный интерес и сам по себе как редкостная горная порода.
Вспомним, что средний радиус земного шара составляет 6370 км. Тысячи километров! В то же время проходка скважины глубиной даже 4–5 км является весьма трудным и дорогостоящим делом. Рекордсмен в этом отношении — известная Кольская сверхглубокая скважина (собственно, это не привычная буровая вышка, а целый завод), проектная глубина которой составляет 15 км. Таким образом, непосредственному изучению доступна лишь тончайшая «пленка» на поверхности Земли. Но уже установлено наукой, что процессы, вызывающие землетрясения, извержения вулканов, воздымание и опускание громадных территорий, формирование различных пород и месторождений полезных ископаемых, т. е. процессы, формирующие лик нашей Земли как геологического тела, зарождаются на глубинах в сотни километров, в пределах так называемой мантии Земли.
Увидеть непосредственно то, что происходит в мантии, мы не можем. Остается уповать на косвенные методы, на поиск и изучение пород, формирование которых непосредственно связано с глубинными, мантийными, процессами. Ученые установили, что светлые, богатые кварцем граниты (точнее, силикатные расплавы — магмы, при остывании которых вблизи поверхности земли возникали граниты) образовывались на глубинах в первые десятки километров. Еще более глубинными являются плотные темные базальты. Ну, а самая-самая глубинная порода — это кимберлит; его источник расположен ниже отметки 150 км. Кроме того, поднимаясь к поверхности, кимберлитовая магма захватывает по дороге и образцы мантийных пород (так называемые ксенолиты), которые мы потом находим в кимберлитовых трубках. Таким образом, кимберлит является практически уникальным источником информации о наиболее глубинных (а потому и наиболее важных) процессах, протекающих в недрах нашей планеты.
Кимберлитам посвящены тысячи статей и книг, регулярно собираются по их поводу международные научные конференции. Однако до сих пор мы не можем сказать, что знаем все о том, как же образовывались кимберлиты и находящиеся в них алмазы. Некоторые ключевые закономерности все же установлены достаточно твердо (на научном языке это означает, что данные положения разделяются подавляющим большинством исследователей и позволяют делать надежные прогнозы).
С геологической точки зрения вся территория континентов земного шара подразделяется на платформенные и складчатые области. Складчатые области — это горные сооружения, где широко проявлены землетрясения, магматизм, горообразовательные процессы, словом, это области, где геологическая жизнь протекает наиболее бурно. Платформы, наоборот, представляют собой равнинные территории, живущие в геологическом плане намного спокойнее. Для них характерно как бы двухэтажное строение. Нижний этаж называется кристаллическим фундаментом и сложен массивными кристаллическими породами. Верхний этаж мощностью до нескольких километров — это осадочный чехол, он сложен горизонтально залегающими песчаниками, алевролитами, глинами, известняками. Магматические проявления здесь немногочисленны и связаны с крупными трещинами — разломами, проникающими до глубин верхней мантии.
Кимберлиты приурочены только к районам платформ. Большинство ученых сходится на том, что алмазоносная, чрезвычайно богатая летучими компонентами (водой и углекислотой) кимберлитовая магма зарождается в мантии под платформами на глубине свыше 150 км и затем поднимается к поверхности, используя более проницаемые зоны глубинных разломов в качестве каналов. По мере подъема проницаемость земной коры уменьшается, и на глубине около 2 км, вблизи границы кристаллического фундамента и осадочного чехла, магма останавливается, будучи не в силах пробить «крышку» из плотных массивных пород. Но снизу продолжается подток магматического материала и газов. Давление в герметически замкнутой камере постепенно нарастает, и в конце концов происходит то же, что и с паровым котлом, когда давление пара превышает допустимые пределы, — он взрывается. Могучая газовая струя мгновенно пробивает массивную «крышку», просверливая в ней вертикальную трубообразную полость. Затем полость заполняется поднимающейся магмой. Магма застывает, и возникает то, что мы называем кимберлитовой трубкой, или диатремой. Кимберлиты же, заполнившие сначала вертикальные трещины, по которым они поднимались, а затем и некоторые горизонтальные трещины, образуют протяженные плитообразные тела, которые называются соответственно дайками и силлами (рис. 10).
Рис. 10. Схематичная объемная модель кимберлитовой трубки: 1 — кимберлитовые брекчии, 2 — массивные кимберлиты.
В момент взрыва выброшенные из трубки куски пород образуют вокруг нее кольцевой насыпной вал. Понижение в рельефе постепенно заполняется водой — формируется кратерное озеро, в котором накапливаются тонкослоистые озерные отложения, перекрывающие кимберлиты. Вертикальный разрез такой идеализированной кимберлитовой трубки приведен на рис. 11.
Рис. 11. Обобщенный разрез алмазоносной кимберлитовой трубки Южной Африки: 1 — отложения кольцевого вала; 2 — осадки кратерного озера; 3 — обломки различных осадочных и магматических пород, прорываемых трубкой; 4 — различные типы кимберлитов, слагающих трубку. Справа указаны уровни эрозионного среза для некоторых кимберлитовых трубок Южной Африки.
Обнаружение целиком сохранившейся кимберлитовой трубки — большая редкость. Трубки под влиянием таких действующих на поверхности природных агентов, как перепад температур, ветер, вода, подвергаются эрозии, т. е. попросту разрушаются. Их верхние части как бы срезаются, уничтожаются. Величина уничтоженной части трубки (размер эрозионного среза) варьирует в очень широких пределах. Понятно, что чем она больше, тем меньший интерес представляет трубка в качестве коренного месторождения алмазов. Однако при этом возрастает количество алмазов, высвобождаемых из разрушаемых кимберлитов, и увеличивается вероятность образования алмазных россыпей в окрестностях трубки.
Трубки сложены кимберлитом — тонко зернистой породой, окрашенной в самые разнообразные цвета. На сравнительно однородном фоне четко выделяются блестящие крупные (до 1 см и больше) включения так называемых минералов — спутников алмаза: смоляно-черного ильменита, кроваво-красного пиропа, реже светло-зеленого оливина и изумрудно-зеленого хромдиопсида. Часто кимберлиты содержат множество обломков вмещающих пород и в таком случае называются кимберлитовыми брекчиями. В кимберлитах находятся и алмазы. Однако даже в самых богатых кимберлитовых трубках Южной Африки содержание алмазов не превышает 1 карата на 1 т породы. А это означает, что алмазы составляют менее 0,0001 % объема породы. В геологии минералы, входящие в состав породы в количестве менее 1 %, называются акцессорными, т. е. примесными. С этой точки зрения алмаз можно смело называть ультраакцессорием!
Кимберлиты, как уже говорилось, размываются реками, ручьями, временными водотоками, разрушаются ветрами, дождями, при резких перепадах температур, а в былые времена и ледниками. В результате алмазы высвобождаются из кимберлитов, попадают в глинистые, песчаные и валунно-галечные отложения и, скапливаясь где-то, образуют месторождения, которые называются россыпными. В зависимости от того, на какое расстояние и каким образом алмазы переместились из кимберлитов в россыпи, последние разделяют на элювиальные, пролювиальные, аллювиальные, делювиальные, прибрежно-морские, дельтовые, эоловые.
Те алмазы, которые остались непосредственно на поверхности кимберлитовых тел, образуют россыпи, которые называются элювиальными. Алмазы, находящиеся в нижележащих кимберлитах, включены в породу, и их трудно оттуда отобрать, в элювиальной же россыпи они находятся в свободном состоянии и извлекаются без больших усилий. Обычно мощность элювиальной россыпи на кимберлитах составляет несколько метров, хотя есть случаи, когда кимберлиты находятся на плоских равнинах и россыпи достигают мощности 10 м и более.
Элювиальные россыпи характеризуются своеобразным строением и разным содержанием алмазов в определенных горизонтах. Чаще всего верхняя часть разреза представлена глиной желтого цвета, так называемой «желтой землей». В ней сосредоточено наибольшее количество алмазов. Средняя часть россыпи представлена «синей землей», т. е. горизонтом синих глин с редкой щебенкой кимберлитов. Алмазов в этом горизонте меньше в 2–3 раза как за счет присутствия щебенки кимберлитов, так и за счет того, что из этого слоя не происходит выноса глинистого материала, как в верхнем горизонте, иначе говоря, не наблюдается уменьшения объема породы и относительного обогащения алмазами. Третий — нижний — горизонт (структурный элювий) постепенно переходит в неразрушенные кимберлиты. В нем содержание алмазов примерно такое же, как и в кимберлитах.
На склонах возвышенностей формируются делювиальные россыпи. Алмазы в них перемещены от кимберлитов вниз по склону на расстояние до 2–3 км (в зависимости от его крутизны и длины). Обломочный материал слабо отсортирован и по составу соответствует коренному ложу, т. е. неперемещенным породам, в которые «врезано» русло реки и на которых накапливается обломочный материал. Как правило, эти россыпи беднее коренного источника и элювиальных россыпей, поскольку алмазоносный материал разубоживается за счет материала боковых пород. Делювиальные россыпи представляют собой тела плащевидной, конусообразной формы.
Пролювиальные россыпи образуются временно действующими потоками, обусловленными большей частью ливневыми дождями или снеготаянием. Вследствие кратковременности таких потоков отложения этих россыпей плохо отсортированы, алмазы распределены неравномерно.
Аллювиальные россыпи образуются в речных долинах при переносе водой продуктов разрушения алмазоносных пород. Обломочный материал обычно в той или иной степени окатан и относительно хорошо отсортирован. Происходит также некоторая сортировка алмазов как по крупности, так и по приуроченности их к определенным горизонтам аллювия. Основная масса алмазов встречается в грубообломочных отложениях. Содержания алмазов в россыпях весьма различны. Они могут в несколько раз превышать содержания в первоисточниках. Среди аллювиальных россыпей по условиям залегания выделяются русловые, косовые, долинные и террасовые (рис. 12).
Рис. 12. Геоморфологическая схема долины реки в районе россыпи (по А. П. Бобриевичу): Россыпи террасовые: 1 — 5-й террасы, 2 — 4-й террасы. 3 — 3-й террасы. 4 — 2-й террасы, 5 — 1-й террасы; долинные: 6 — пойменные, 7 — береговых отмелей, береговых валов, бечевников, 8 — шлейфовые размытых террасовых останцов, 9 — намывных кос, островов, отмелей, 10 — собственно русловые.
Прибрежно-морские россыпи залегают вдоль береговой линии морей. Образование их связано с привносом алмазов реками с континента либо происходит за счет размыва расположенных на берегу коренных месторождений или древних россыпей. Это довольно редкий вид россыпей. Это связано с тем, что транспортируемые реками алмазы лишь в исключительных случаях достигают побережья. Прибрежно-морские россыпи обычно имеют незначительную ширину (50—300 м), но прослеживаются на значительные расстояния, измеряемые десятками километров. Содержание алмазов и средняя величина кристаллов закономерно убывают по мере удаления от источника размыва или от устья реки, приносившей алмазы. По отношению к уровню воды расположение россыпей бывает различное. Современная россыпь обычно залегает на уровне моря или несколько ниже его.
Более древние россыпи могут быть террасовыми, если уровень моря в последующее время понизился, или погребенными и подводными, если он повысился.
Дельтовые россыпи залегают в дельтах рек при впадении их в моря или лагуны и образованы путем выноса обломочного материала речными потоками. Богатые месторождения этого типа до сих пор не обнаружены. Однако среди дельтовых отложений со слабой алмазоносностью иногда встречаются обогащенные «струи» с промышленными содержаниями алмазов.
Эоловые россыпи развиты в пустынных областях. Они возникают на поверхности «сухих» рек за счет выдувания мелких и легких частиц пород. В результате возникают ложбины выдувания шириной сотни метров, длиной несколько километров и глубиной несколько метров. На дне этих ложбин скапливается крупный и тяжелый материал, а вместе с ним и алмазы. Под влиянием ветров алмазы частично передвигаются вдоль ложбин и концентрируются по их склонам.