Кроме россыпей перечисленных генетических типов, существуют россыпи смешанного происхождения, которые обладают переходными особенностями соответствующих генетических типов.
Теперь мы уже имеем некоторое представление о том, что такое месторождение алмазов, а также знаем, как их искали раньше. Как же ищут их сейчас?
XX век — век науки и техники. И это отразилось, конечно, в геологии. Если раньше поисками алмазов занимались старатели — люди, накопившие практический опыт такой работы или которым передавался опыт по наследству, то сейчас алмазы стали искать на базе научных разработок с помощью высокоточных инструментов на земле, с воздуха, а в последнее время и из космоса. Разработаны целые научно обоснованные поисковые комплексы для районов с различной геологической обстановкой.
Всю премудрость предсказания открытия алмазных месторождений наука вложила в так называемые поисковые критерии и поисковые признаки.
Сначала, как уже отмечалось, выделяют платформенные области. Затем в пределах платформ выбираются локальные площади и регионы, внутри которых прогнозируется наличие кимберлитовых трубок, это прежде всего зоны глубинных разломов в земной коре, достигающих мантии. Такие зоны образуются на стыке участков земли, испытывающих соответственно поднятие и опускание.
Надо сказать, что в пределах зон разломов кимберлитовые трубки располагаются обычно группами, образуя кимберлитовые поля. В каждом поле находится от единиц до нескольких десятков кимберлитовых трубок. Предполагается, что отдельные кимберлитовые поля связаны с обособленными глубинными магматическими очагами.
После выделения перспективных участков наступает пора специализированных геолого-поисковых работ, которые начинаются с маршрутов. Маршруты намечаются после тщательного анализа предыдущих геологоразведочных работ; в ходе маршрута ведется поиск кимберлитов и минералов — спутников алмаза: пиропа, пикроильменита (ильменита с повышенным содержанием Mg) и хромдиопсида, а также, естественно, и самих алмазов. Маршруты прокладываются в первую очередь по долинам рек, где обычно вскрываются породы и где можно увидеть все особенности их строения, есть возможность провести опробование. Поскольку по рекам алмазы концентрируются в гравийногалечных образованиях, поэтому сначала ищут последние, а затем уже опробуют эти образования на алмазы. Как правило, алмазов больше там, где концентрируется наиболее грубообломочный материал.
Для констатации алмазов необходимо отбирать пробы больших размеров — массой от нескольких до десятков тонн. И если в 1 т есть одно-два зерна алмазов, это удача. Но как выделить это зерно среди миллионов других? Для этого существует специальная методика. Установлено, что наиболее часто встречаются алмазы размером от 1 до 4 мм. Поэтому всю породу (гравийно-галечно-песчаный материал) просеивают на ситах с ячейками 1, 2 и 4 мм. Полученные фракции (от 1 до 4 мм) оставляют для дальнейшей обработки, остальные выбрасывают. Таким образом, уже на первой стадии опробования исследуемый материал сокращается более чем наполовину. Затем оставшуюся часть пробы разделяют по плотности. Так как для алмаза она равна 3,5 г/см3, то делят эту часть пробы на две неравные части: в одну попадают минералы с плотностью больше 3,5, в другую — с меньшей. На этой стадии объем пробы сокращается в сотни и тысячи раз. Оставшийся так называемый концентрат пробы имеет массу, измеряемую килограммами. И все же количество зерен минералов и пород, среди которых есть единичные кристаллы алмазов, в концентрате очень велико. Визуально обнаружить эти алмазы очень трудно. Для этого используется специальная аппаратура, основанная на таких свойствах алмазов, как свечение в рентгеновских лучах, а также способность прилипания к определенным видам жиров.
Из описанного выше можно видеть, что по находкам алмазов искать алмазные месторождения — дело очень трудоемкое. Специалисты стараются ускорить и облегчить процесс поисков. Для этого используют шлиховое опробование[2]. Оно предназначено для поисков не самих алмазов, а их минералов-спутников: чтобы по «дорожкам», указанным этими минералами, приходить к месторождениям. В Советском Союзе первые такие дорожки наметили ленинградские ученые Н. Н. Сарсадских и Л. А. Попугаева. Как мы уже писали, в Якутии ими были встречены характерные для кимберлитов минералы пироп и пикроильменит, которые указали им путь к первой открытой в СССР кимберлитовой трубке «Зарница».
Методика отбора шлихов такова. У реки или ручья зачерпывается исходный материал объемом 10–20 л и очень осторожно промывается на лотках или ковшах. Осторожность и тщательность промывки необходимы для того, чтобы избежать потерь минералов-спутников. Шлихи отбираются на тех участках русла рек, которые благоприятны для максимальной концентрации минералов — спутников алмаза. Обычно это окончания плёсовых участков на сопряжении с перекатами. В поперечном сечении русла повышенные содержания этих минералов наблюдаются в пристержневой части потока, где отлагается более крупный аллювий. На галечных косах рекомендуется отбирать шлих в головных частях. Известно также, что маломощный аллювий обогащен минералами — спутниками алмазов больше, чем аллювий значительной мощности. Большое влияние на концентрацию алмазов и их минералов-спутников оказывает характер ложа русла.
Днище с провалами, ребристостью и другими неровностями способствует их «улавливанию». Все это необходимо учитывать при выборе места для отбора шлиховой пробы.
Шлихи отбираются последовательно, обычно снизу вверх по реке. При этом опробуется аллювий как основной реки, так и всех ее притоков. Шлихи тут же на маршруте просматриваются, и в случае, если «пироповая дорожка» ведет по одному из притоков, ее прослеживают до конца.
Детальное изучение минералов-спутников показало, что по характеру их механического износа, в частности степени окатанности, можно примерно определить, на каком расстоянии находится кимберлитовая трубка. Дальность переноса пиропа и пикроильменита может достигать 150–200 км, а оливин и хромдиопсид измельчаются и исчезают в шлихах уже на первом десятке километров переноса. Поэтому присутствие в шлихах оливина и хромдиопсида может быть признаком близости кимберлитовой трубки. Об этом же свидетельствует и сохранность на зернах пиропа специфической так называемой келифитовой каймы. Эта кайма крайне неустойчива и исчезает в процессе переноса очень быстро.
Поиски кимберлитов проводятся также обломочно-речным методом, заключающимся в обнаружении и прослеживании обломков кимберлитов. Дело в том, что кимберлиты являются нестойкими породами, они разрушаются уже на поверхности и склонах самих кимберлитовых трубок. В руслах рек обломки кимберлитов встречаются на расстоянии не более 5—10 км от трубок. Обычно обломки малочисленны и обнаруживаются с большим трудом. Однако если на склоне или в русле реки найден обломок кимберлита, то это значит, что кимберлитовая трубка близко.
В описанном выше виде шлиховой метод поисков кимберлитов по минералам — спутникам алмаза эффективен лишь в районах со сравнительно простым геологическим строением, когда кимберлитовые трубки, размываемые водой, непосредственно выходят на поверхность земли.
Но район исследования может иметь и более сложную историю геологического развития. Например, представим, что возникшие сотни миллионов лет назад на каком-то участке кимберлитовые трубки размывались древними водотоками с образованием россыпей. Затем земная поверхность опустилась и была залита морем. В водном бассейне отложились различные осадочные породы (песчаники, глины, известняки), захоронившие под собой все, что было раньше, в том числе кимберлиты и россыпи. Затем под влиянием внутренних сил Земли море отступило и этот участок снова поднялся и превратился в сушу. Возникает новая речная сеть. Вода размывает все породы и добирается, наконец, до кимберлитов и россыпей. Образуются новые россыпи, в которых присутствуют как минералы-спутники из коренных кимберлитов, так и из древних россыпей, которые в данном случае выступают как бы в качестве промежуточного накопителя минералов-спутников (они и называются промежуточными коллекторами). Такой процесс может повторяться неоднократно, и в результате возникает целый набор разновозрастных россыпей и промежуточных коллекторов.
И вот геолог работает в алмазоносном районе с таким запутанным геологическим прошлым. Здесь уже известно несколько кимберлитовых трубок, ставится задача — отыскать новую. Из речного аллювия отбирается шлих, а в нем обнаруживается множество минералов-спутников. Казалось бы, все ясно: надо мыть шлихи дальше, идти по «дорожке». Однако на самом деле все оказывается гораздо сложнее. Ведь в этот шлих попали минералы и из уже известных кимберлитовых тел, и из целого ряда разновозрастных промежуточных коллекторов. Геологу необходимо точно сказать: эти гранаты и пикроильмениты из такой-то трубки, эти — из такой-то, а вот те, судя по их особенностям, явно привнесены из промежуточного коллектора. И если после такого анализа остаются минералы, которые не увязываются ни с каким известным источником, только тогда можно предположить, что мы обнаружили звено искомой поисковой «дорожки».
Расшифровка результатов шлихового опробования — дело весьма непростое. Минералы-спутники изучаются разнообразными методами с использованием самой современной точной аппаратуры. Здесь геолог превращается в физика, химика, математика. И все это для того, чтобы точно определить, в каком направлении сделать следующий шаг, где лежит и куда ведет заветная «дорожка».
Широко применяются в последнее время геофизические методы поисков кимберлитов. Они основаны на том, что такие физические свойства кимберлитов и вмещающих их пород, как плотность, намагниченность, электропроводность. «прозрачность» для акустических колебаний и радиоволн, несколько различны и это современными приборами можно уловить. Особо ценны геофизические методы при поисках в так называемых закрытых районах, где кимберлиты не выходят на поверхность и перекрыты более молодыми осадочными породами. В этих случаях приборы фиксируют на фоне геофизического поля изометричную аномалию, так называемую аномалию трубочного типа. Затем эти аномалии проверяют наземными исследованиями с помощью бурения.
Геофизические методы обладают еще одним большим преимуществом: они могут быть применены с воздуха в аэроварианте, когда аппаратура монтируется на самолетах или вертолетах. Это позволяет оперативно и качественно проводить геофизическую съемку крупных и труднодоступных территорий.
В настоящее время значительную часть кимберлитовых трубок находят с помощью геофизических методов. Таковы, например, в Якутии трубки «Электра» и «Аэромагнитная», обнаруженные с помощью соответственно электроразведки и аэромагнитной разведки.
С каждым годом все более разрабатываются геохимические методы поисков. Некоторые химические элементы, которыми особенно богата кимберлитовая магма, различными путями мигрируют во вмещающие породы, образуя вокруг кимберлитовых трубок своеобразные зоны — геохимические ореолы, в которых содержания этих элементов заметно повышены. Современные методы анализа позволяют выявлять эти ореолы. Площадь их в несколько раз превышает площадь кимберлитовых тел. Ясно, что найти такой геохимический ореол легче, чем обнаружить саму кимберлитовую трубку.
Большую помощь в поисках алмазных месторождений оказывают аэрофотосъемка, а в последние годы и космическая съемка. На снимках довольно четко выделяются разломы, к которым приурочены кимберлитовые трубки, а иногда и сами трубки. Чаще, однако, на аэро- и космоснимках дешифрируются фотоаномалии трубочного типа — округлые пятна, отличающиеся цветом, густотой и высотой растительности и т. д. Установление природы фотоаномалий проводится геологами непосредственно в поле (в необходимых случаях с привлечением бурения).
Методы прогноза и поиска алмазных месторождений непрерывно совершенствуются, появляются их модификации. Ученые-геологи стремятся овладеть так называемым локальным прогнозом, при котором можно было бы точно указать небольшой (несколько квадратных километров) участок, в пределах которого расположена алмазоносная кимберлитовая трубка (или россыпное месторождение).
Как же все-таки добываются алмазы?
Ряд способов (зачастую весьма оригинальных) добычи алмазов в древности известен нам из легенд, сказок, преданий, записок очевидцев. При этом, несмотря на явный ореол сказочности, сопровождающий описание некоторых из этих способов, можно видеть, что они основаны на реальных свойствах алмазов, в частности на их способности прилипать к некоторым видам жиров.
В великом античном творении — древнегреческой эпической поэме «Одиссея» рассказывается, как, бродя по одному из островов в поисках источника пресной воды, царь острова Итака Одиссей и его спутники обнаружили глубокую яму. Заглянув в нее, Одиссей уронил туда меч, рукоятка которого была украшена драгоценными камнями. Один из спутников Одиссея вызвался достать меч из ямы. Он спустился в яму на веревке и обнаружил воткнувшийся в землю меч. При этом его поразило, что на дне ямы сверкало множество мелких ярких камешков. Заткнув меч за пояс, воин прихватил горсть этой земли, и в этот момент его ужалила змея. Тут только воин разглядел, что помимо камешков в яме были еще целые клубки ядовитых змей. Он громко закричал от боли и ужаса, и его быстро вытащили наверх.
Перед смертью воин успел сказать Одиссею, что в яме обилие блестящих камешков и много змей. Разжав ладонь умершего, Одиссей узнал в камешках алмазы. Но как достать их из кишащей змеями ямы? Не зря, однако, царь Итаки славился своим умом и носил прозвище «хитроумный Улисс». Он заметал, что в небе парило много орлов и грифов, а на галере еще оставались живые свиньи. Одиссей приказал зарезать несколько свиней, набросать куски мяса возле ямы и в яму, а сам с товарищами спрятался рядом в кустах. Птицы быстро растащили мясо, лежавшее около ямы, и стали нырять за ним в яму. Поднимающихся из ямы с добычей птиц Одиссей приказал подбивать стрелами. Когда затем он вынул куски мяса из когтей хищников, все увидели, что к жиру свинины прилипло множество алмазов.
Аналогичным образом поступали и герои арабской сказки о Синдбаде-мореходе, чтобы добыть алмазы, рассыпанные на дне глубокого ущелья и охраняемые скопищами ядовитых змей. Они тоже бросали на дно ущелья куски сырого жирного мяса, к которым прилипали алмазы. Отовсюду слетались орлы, привлеченные мясным запахом. Они хватали куски мяса и поднимались к своим гнездам. Герои сказки карабкались по кручам, добирались до орлиных гнезд и с боем отнимали у хищников их добычу.
Такого рода легенды были широко распространены. Описания подобного способа добычи алмазов приводятся в сочинениях греческого философа Эпифания Кипрского, русском «Азбуковнике», записках Марко Поло.
Способность алмаза сгорать на воздухе при высоких (850— 1000 °C) температурах также послужила основанием для создания одной из легенд о добыче алмазов. Так, в одной из провинций Южного Китая алмазы добывались будто бы следующим способом: люди ходили в соломенных лаптях по алмазоносному песку, алмазы впивались в солому, после чего лапти сжигались и из пепла извлекались алмазы.
Ясно, однако, что вряд ли упомянутые выше способы были пригодны для промышленной добычи алмазов. Алмазы тем не менее добывались, и в заметных количествах. Как же происходил процесс добычи на самом деле?
Побывавший в Индии англичанин Метгольд писал: «…мы пошли на копи, расположенные в двух милях от города Голконды. На них работало около 30 тысяч человек: одни рыли землю, другие насыпали ее в корзины, третьи вычерпывали воду из ям, четвертые относили землю на сглаженные и утоптанные площадки и разравнивали ее в виде слоя толщиной от четырех до пяти дюймов, для быстрейшего высыхания. На следующий день рабочие тщательно перебирали подсохшую землю и выбирали попадавшиеся камни. Землю рыли в глубину в виде квадратных и прямоугольных ям. Появлявшуюся в них воду вычерпывали ведрами, которые передавали друг другу с большой быстротой…»
В течение многих столетий для добычи алмазов использовался рабский ручной труд. В результате обвалов, болезней, недоедания и по другим причинам (мало ли от чего может умереть раб!) гибли многие тысячи алмазодобытчиков.