Поиск - новости науки и техники

Кимберлитовый парадокс. Изучение алмазов приводит к неожиданным открытиям.

“Не счесть алмазов в каменных пещерах”, – поет герой одной известной оперы. Действительно, во времена Садко и даже позже, в конце XIX века, когда была написана эта опера, люди еще не обладали теми знаниями и методами, которые используют сегодня ученые Института геологии алмаза и благородных металлов (ИГАБМ) СО РАН, расположенного в Республике Саха (Якутия). Его специалисты могут не только оценить запасы полезных ископаемых в подземных кладовых (“каменных пещерах”), но и выявить интересные и порой неожиданные закономерности их происхождения. О том, как они это делают, рассказывает директор ИГАБМ, доктор геолого-минералогических наук, профессор Александр СМЕЛОВ.

– У работ, которые мы ведем, как и у самого института, есть своя предыстория, о которой следует сказать, – говорит Александр Павлович. – В 1951 году в план научных исследований Якутского филиала АН СССР включили восемь тем, предусматривающих изучение отдельных видов минерального сырья и геологического строения территории республики. А в 1957-м, когда эти исследования получили развитие, в составе филиала был создан Институт геологии СО РАН. Объектом его исследований стали уникальные геологические структуры с комплексом гигантских и дефицитных месторождений полезных ископаемых, в первую очередь алмазов, золота, углеводородного сырья. Учреждение впоследствии неоднократно меняло название, и в 2000 году было реорганизовано в Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН.
Главное его предназначение – детальное изучение месторождений алмаза и благородных металлов, научный прогноз новых ресурсов. Решение таких задач под силу только коллективам со сложившимися научными школами, обладающими обширными контактами в стране и за рубежом, а также современной аналитической базой.
Изучение геологии месторождений алмазов – одно из главных научных направлений института в течение многих лет. Изначально его возглавлял член-корреспондент АН СССР Виталий Ковальский, основатель якутской научной школы, которая воспитала плеяду выдающихся “алмазных” геологов. Их исследования отличал комплексный подход: это геология и тектоника алмазоносных провинций, петрология, минералогия, геохимия и геохронология кимберлитов и пород верхней мантии, кристаллография и минералогия алмаза. Полученные научные результаты до сих пор остаются основополагающими для геологов не только России, но и всего мира.
– Что же ведет к образованию алмазов?
– Подавляющее их большинство формируется из углерода в результате сложных химических реакций при температуре около 1000°С и давлении более 40 тысяч атмосфер. Такие условия существуют на глубине 130-300 км, в верхней мантии Земли. Напомню, что мантия – часть Земли, расположенная непосредственно под корой. С появлением высокоточных методов определения возраста алмазов было установлено, что они стали формироваться в верхней мантии 3,5 миллиарда лет назад.
В процессе роста алмаз захватывает глубинные минералы, изменяя свой микрохимический состав и внутреннюю структуру. Основная цель современных исследований – расшифровка уникальных данных, заключенных в редком и дорогом “носителе”. Это требует объединения усилий ученых, российских и зарубежных: только благодаря этому можно получить неожиданные и интересные фундаментальные результаты. И они уже есть. Наше совместное с канадцами, англичанами, голландцами тщательное, всестороннее изучение только одного кристалла алмаза из кимберлитовой трубки “Мир” показало его сложную и длительную историю роста, связанную с эволюцией Земли на протяжении одного миллиарда лет. Мы доказали, что центральная часть кристалла образовалась около двух миллиардов лет назад, а краевая – 0,9 миллиарда лет. Ранняя стадия создания алмаза была сопряжена с образованием одного из древнейших суперконтинентов – Колумбии, а заключительная – с его распадом. Именно с процессами становления и разрушения материков связано формирование таких полезных ископаемых, как золото, платина, медь, никель. Алмазы находят на всех континентах, следовательно, они содержат информацию о многих, еще непознанных явлениях на нашей планете.
– Что представляют собой кимберлиты?
– Практически все промышленно значимые месторождения алмазов связаны с трубками взрыва: каналами, образующимися при прорыве газов и расплавленной магмы через пласты земной коры. Такие трубки формируются кимберлитовыми брекчиями (горными породами, состоящими из обломков разных пород), поэтому они и называются “кимберлитовыми трубками”. Они относятся к породам мантийного происхождения и образуются на больших глубинах в результате сложного процесса частичного плавления пород. Подымаясь вверх, расплавы разрушают алмазоносные породы и выносят драгоценные кристаллы и обломки мантийных веществ на поверхность. Кимберлитовые трубки – это, можно сказать, древние вулканы, которые играют роль транспортеров. На поверхности земной коры их форма напоминает перевернутый конус. Трубки, как правило, моложе извлекаемых из них алмазов. Возраст кимберлитов в различных районах мира (Африка, Австралия, Северная и Южная Америка, Индия, Якутия) изменяется в пределах 2,4- 0,03 миллиарда лет.
Открыты тысячи кимберлитовых тел, однако трубки с промышленным содержанием алмазов составляют всего 1%. Например, на территории Якутии выявлено около 1100 трубок, и только 12 из них представляют собой месторождения алмазов. Они, кстати, дают более 20% мировой добычи. Их возраст – 340-450 миллионов лет. Однако часто другие кимберлиты-ровесники, расположенные в непосредственной близости от месторождения, вообще не содержат алмазов. Причины столь странного явления не совсем пока понятны.
– Что можете сказать об “алмазном” будущем страны и работах вашего института в этом направлении?
– В настоящее время реальный прирост алмазных запасов обеспечивается только доразведкой глубоких горизонтов используемых месторождений и разведкой новых месторождений в Западной Якутии и Архангельской области. Но кардинально иных участков, готовых для поисковых работ, в России практически нет. Причина в слабой геологической изученности территорий, недостаточной работе прогнозно-поисковых комплексов, неэффективности геолого-геофизических методов на закрытых территориях, а также в областях с многократным проявлением мантийного магматизма.
Учитывая требования времени, ученые нашего института совместно с коллегами из других учреждений академии, в том числе СО РАН, планируют в ближайшие годы провести исследования геодинамики формирования земной коры Якутской кимберлитовой провинции и прилегающей местности. Это необходимо для разработки регионального научно-обоснованного прогноза новых алмазоносных территорий. Будут использоваться данные по истории формирования земной коры этого района и современные ГИС-технологии.
Также мы планируем разрабатывать методы локального прогноза и поиска алмазных месторождений. Интерес, например, представляет арктическая часть Якутской кимберлитовой провинции, где на фоне многочисленных “пустых” кимберлитовых тел широко представлена россыпная алмазоносность. Кристаллы из россыпей по форме, окраске, дефектности и минеральному составу включений отличаются от драгоценных камней из кимберлитов. Это обстоятельство позволяет предполагать, что у них некимберлитовый источник, как в других алмазоносных районах мира.
Не менее важное направление деятельности ИГАБМ – научное обеспечение для расширения минерально-сырьевой базы благородных металлов. Изучение металлогении Якутии и сопредельных территорий началось в геологическом отделе Якутского филиала АН СССР, затем было продолжено коллективами отдела геологии рудных месторождений нашего института. Основное внимание традиционно уделяется золоторудным залежам. Якутия по прогнозным ресурсам благородного металла и объему золотодобычи относится к важнейшим регионам России. Основу добычи составляют многочисленные россыпи – из-за простоты и доступности их освоения, “изобилия”, быстрой окупаемости вложенных средств.
Однако прогнозный потенциал якутских недр по золоту составляет в той части, что касается россыпей, – 10-15%, а в отношении коренных рудных месторождений – 85-90%. Это говорит об истощении россыпных месторождений, а, значит, необходимости разработки залежей рудного золота. Коренные источники этого металла в Якутии разнообразны по строению, составу, условиям образования. Каждое крупное месторождение сопровождается сотнями мелких рудопроявлений и рудных точек с видимым и невидимым золотом. Большинство из них не имеет научной или практической оценки, поэтому требуется их геологическое изучение.
Золоторудные месторождения обычно совмещены с другими полезными ископаемыми. Например, на территории, непосредственно примыкающей к Нежданинскому золоторудному узлу, найдены залежи серебра, вольфрама, полиметаллов. Комплексными являются и руды Кючусского, Сарылахского, Куранахского месторождений. Поэтому также важно изучать формы источников золота, платины, серебра, свинца, мышьяка в рудах, это позволит повысить рентабельность освоения месторождений.
Главным способом оценки месторождений драгоценного металла, скорее всего, станет геолого-генетическое моделирование крупных комплексных золоторудных месторождений. Актуально выявление важных закономерностей развития рудно-магматических систем восточных регионов России, “теоретическое восстановление” условий образования и специ­фики уникальных месторождений золота, серебра, платины, а также редких и рассеянных элементов.
Промышленные масштабы золотоносности Якутии установлены только в восточной и южной частях, это Яно-Индигирская и Южно-Якутская провинции. До сих пор неясен ресурсный потенциал рудной золотоносности и платиноносности Вилюйской провинции и в целом территории Западной Якутии. Доразведка недостаточно изученных районов – в числе назревших задач, она приведет к интересным открытиям.
Среди главных задач исследований – создание системной классификации рудных объектов, изучение геохронологии процессов в них, разработка комплексной системы критериев по выявлению коренных месторождений золота и сопутствующих металлов, изучение флангов (участков месторождения, на которых еще не была проведена разведка) известных коренных месторождений. Изу­ченность золото-серебряных и золото-сульфидных залежей Западного Верхоянья находится на начальной стадии, а перспективы этой площади высоки, поэтому их изучение и оценка – еще одна из первоочередных задач. Ее можно решить, если всерьез заняться минералогическим изучением руд, выяснением условий их образования, выделением типов месторождений серебра и золота, созданием структурной модели формирования серебряного и золото-серебряного рудных комплексов.
Успешная реализация стоящих перед институтом задач, включая проведение масштабных полевых исследований в арктической части северо-востока Азии стала возможной после сдачи в эксплуатацию 23 сентября 2013 года Научно-исследовательской станции “Остров Самойловский” в дельте реки Лены, построенной по инициативе Владимира Путина. Но продолжает оставаться острой проблема привлечения в науку молодежи, как в академические, так и производственные организации геологического профиля. Ждем и решения вопросов, связанных с созданием благоприятных условий для творческой работы и достойного уровня жизни ученых.

Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото из архива института

Нет комментариев