Доктор геолого-минералогическихнаук, профессор А. ПОРТНОВ. Только из кимберлитовых трубок (не считаяроссыпных месторождений) на Земле ежегодно добывают до 20 тонн техническихи ювелирных алмазов - на сумму 6-7 миллиардов долларов. Жизнь десятковмиллионов людей так или иначе связана с поиском, добычей, обработкой, продажейалмазов. Алмазы (бриллианты) - это не только драгоценные ювелирные изделия.Использование алмазных инструментов более чем вдвое повышает экономическийпотенциал любой развитой страны. Добывают алмазы уже многие столетия.А на простой вопрос: как они образуются в природе? - ответа до сих порнет. Принято считать, что алмазы кристаллизовались глубоко в недрах Земли- в мантии, а так называемые кимберлитовые "трубки взрыва" выносят их кповерхности планеты. В таком объяснении почти все непонятно: и механизмобразования алмазов, и причины возникновения кимберлитовых трубок, уходящихкорнями в неведомые глубины Земли. Предлагаемая здесь гипотеза основываетсяна фактах, накопленных современной геологией, и раскрывает новые пути крешению этих вопросов .
Три загадки кимберлитов Алмазам и алмазоносным породам мантии -кимберлитам - посвящены тысячи научных статей. Но они не дают ответа натри главные загадки коренных алмазных месторождений. Первая: почему кимберлитовыетрубки расположены только на древних щитах и платформах - самых устойчивыхи стабильных блоках земной коры? Какие чудовищные силы могли заставитьтяжелые породы мантии Земли, казалось бы, вопреки закону Архимеда, рванутьсявверх и пробить слой толщиной в десятки километров более легких пород -базальтов, гранитов, осадочных? И почему кимберлитовые трубки "прокалывают"именно мощную 40-километровую земную кору платформ, а не гораздо болеетонкую 10-километровую кору океанического дна или переходной зоны - награнице континентов с океанами, там, где на глубинных разломах расположилисьсотни дымящихся вулканов и лава свободно изливается на поверхность? Ответана этот вопрос у геологов нет.Следующая загадка - удивительная формакимберлитовых трубок. Ведь на самом-то деле они похожи не на "трубки",а, скорее, на бокалы для шампанского: конус на тонкой ножке, уходящей наогромную глубину. Геологи вот уже сто лет привычно называют их "трубкамивзрыва", не задумываясь над тем, как нелепо это словосочетание. Ведь взрывыв однородной среде формируют вовсе не трубки, а сферы. Сейчас разбуренымногочисленные так называемые "камуфлетные камеры" - пустоты, остающиесяпосле мощных подземных ядерных взрывов. Все эти камеры имеют сферическуюформу. Но кимберлитовые трубки-конусы тоже существуют! И,по всей видимости, с их образованием связана тайна рождения алмазов. Какони возникли? Ответа на этот вопрос пока нет.Третья загадка касается необычной формызерен минералов в кимберлитовых породах. Известно, что минералы, которыепервыми кристаллизуются из расплавленной магмы, всегда образуют хорошоограненные кристаллы. Это апатит, гранат, циркон, оливин, ильменит. Онишироко распространены и в кимберлитах, но тут у них почему-то нет кристаллическихграней, зерна округлены и по форме напоминают окатанную речную гальку.Геологи пытаются объяснить эту загадочную особенность тем, что минералыбыли оплавлены раскаленной магмой. Но плавление, как известно, ведет кпревращению кристаллических минералов в аморфное стекло, лишенное кристаллическойструктуры. Однако никаких следов "остеклования" и потери кристаллическойструктуры в этих округлых зернах никому обнаружить не удалось.Вместе с тем кристаллы алмаза, которые,по существующим ныне понятиям, возникли в мантии и были вынесены уже вготовом виде вместе с кимберлитовой магмой с глубины от 150 до 600 километров,представлены на обогатительных фабриках целыми горами сверкающих, идеальнойформы октаэдров с острыми ребрами, которыми так удобно резать стекло! Этиострые ребра сохранились, несмотря на хрупкость алмазных кристаллов и ихспособность легко раскалываться по определенным плоскостям. Выходит, чтокристаллы алмаза, пройдя длинный и тернистый путь вместе с расплавленноймагмой, выглядят так, будто только что сошли с заводского конвейера. Акристаллы циркона, апатита и других минералов (считается, что они выделилисьиз расплава непосредственно в трубке) лишились своих граней. Как объяснитьтакой парадокс? Кимберлитовые трубки - "дымоходы" мантии Обширный аналитический и экспериментальныйматериал позволил автору построить новую модель образования кимберлитовыхтрубок и алмазов. Она объясняет многие геологические загадки, связанныес этими сверхглубинными образованиями. В основе модели - обширная информацияо газовом, преимущественно водородно-метановом "выдохе" мантии, а возможно,и ядра Земли.

По моему мнению, кимберлитовые трубки - этоследы "прокола" литосферы огромными газовыми пузырями, поднимающимися измантии. Такой пузырь, стремящийся вырваться на поверхность Земли, пробиваетсебе тонкий, "игольный" выход сквозь твердые кристаллические породы фундаментаплатформы, а уже затем в мягких осадочных породах формируется расширение- "бокал". Глубинный газ раздвигает их страшным давлением в десятки тысячатмосфер, передающимся из мантии в верхнюю часть земной коры. Газ, идущийпо "игольному" проколу, срабатывает примерно так, как давление, передаваемоепо трубкам масляных гидравлических приводов автомобиля.Приуроченность кимберлитов именно к платформамобъясняется тем, что они почти газонепроницаемы. Поэтому под ними скапливаютсярассеянные в породах мельчайшие пузырьки газа, которые соединяются в крупныепузыри водородно-метанового состава. При определенном критическом объеметакой пузырь начинает постепенно "всплывать", то есть внедряться в структуруплатформы и подниматься к поверхности планеты.Платформы похожи на блюдца, плавающие ваквариуме, со дна которого поднимаются пузырьки воздуха. Пузырьки обтекают"блюдце", но часть газа скапливается под его дном. Газ поднимается из мантии,об этом свидетельствует тот факт, что гелий здесь резко обогащен легкимглубинным изотопом гелия. Но в подземных газах платформ такого гелия втысячу раз меньше, чем в газах вулканов. Следовательно, платформы - плотная"заглушка" для газов мантии.В большие пузыри рассеянный мантийный газсобирается из-за мощного воздействия так называемых горячих точек (об ихсуществовании геологи узнали сравнительно недавно) - глубинных "форсунок",прожигающих изнутри литосферу. Например, одна из таких современных горячихточек прожгла насквозь тонкую земную кору в Тихом океане, и тогда возникливулканы Гавайских островов. Эта же "форсунка" работала на том же самомместе еще 70 миллионов лет назад и тоже оставила свой след на дне океана- "шов" из застывшей базальтовой лавы, гигантский подводный Императорскийхребет, тянущийся от Алеутских островов к Гавайским.Вулканы - это как бы действующие "дымоходы"Земли. Они работают исправно, если на пути газов, выбрасываемых ими, невстают "заслонки". Чаще всего такими преградами становятся движущиеся платформы.Они обычно настолько мощны, что у горячей точки не хватает энергии ее прожечь.Но достаточно, чтобы расплавить породы на глубине и собрать рассеянныев них газы в огромные пузыри.Как известно, крохотные капельки жира вмолоке не всплывают до тех пор, пока энергия маслобойки не слепит достаточнобольшой комок масла. Так и здесь. Когда под платформами сформируются крупныегазовые пузыри, в силу вступает закон Архимеда. Плотность газовой смеси(водород-метан) даже при давлении мантии будет меньше плотности воды. Авот плотность самой мантии превышает плотность воды более чем в три раза.Значит, подъемная сила пузыря объемом в 1 кубический километр составит2,5 миллиарда тонн! И к тому же этот газ раскален до 600-800оС.

Тот факт, что кимберлитовые трубки на глубинесужены в тонкую ножку, говорит о том, что вся огромная подъемная сила газабыла приложена к очень малой площади. При этом десятки километров горныхпород были словно проколоты гигантской иглой. Так образовался тонкий каналдлиной 100-150 километров. Газовый пузырь выжимался по нему вверх, покане внедрился в мягкие породы осадочного чехла платформы. Можно сказать,что мантия как бы "вставляет клизму" мощной земной коре: мягкие осадочныепороды раздвигаются, образуя конус кимберлитовой трубки.Всплывая вверх, газовый пузырь создаетв своей хвостовой части зону низкого давления. Перекристаллизованные поддействием газа мантийные породы дробятся и устремляются в эту зону, в тонкийпробой. Газ тащит за собой породы мантии. Словно в гигантской пескоструйноймашине, зерна минералов мчатся в адских конвекционных потоках газовой смеси,которую геологи называют флюидом. При этом кристаллы обдираются, теряюткристаллические грани и превращаются в глубинную гальку газового потока,почти не отличимую от обычной речной гальки.Но отличия все же есть - они хорошо видныпод микроскопом. Под воздействием раскаленных газовых струй создается особаяповерхность минералов кимберлитов. Специалисты называют ее "шагрень". Приувеличении в тысячи раз видно, что она похожа на микропористую коррозионнуюструктуру. Примерно такой же бывает поверхность метеоритов или лопатокгазовых турбин. Алмазы - "сажа" мантии Но почему же так прекрасно огранены кристаллыалмазов, которые добывают в кимберлитовых трубках? Ведь считается, чтомагма вытащила их из "каменных пещер" мантии и волокла более сотни километров!..Конечно, алмаз - самый твердый минерал, но даже это не может его спасти.Ведь известно, что алмазы в россыпях окатаны и оббиты, поскольку минералэтот довольно хрупкий.В бесчисленных учебниках приведены диаграммыравновесия алмаз-графит и написано, что алмаз возникает из графита. Нопочему-то никто не задался вопросом: откуда же в мантии графит?.. Ведьон там нестабилен, и его называют "запрещенным" минералом для условий мантии.Иное дело карбиды. Они здесь устойчивы: карбиды железа, фосфора, кремния,азота, водорода. Карбид водорода - это газ, обычный метан, он подвижени легко концентрируется в глубинном флюиде.В свое время геологи не придали значениязамечательному открытию советского физика Б. Дерягина, который еще в 1969году синтезировал алмаз из метана и, что очень важно, при давлении дажениже атмосферного. Это открытие уже тогда должно было бы в корне изменитьсуществовавшие представления об алмазе как о минерале, кристаллизующемсяобязательно из расплавов и при высоких давлениях. Данные Б. Дерягина позволилимне рассмотреть возможность кристаллизации алмаза из флюида, газовой смесив системе С-Н-О.Оказывается, что в таком флюиде кислородпри сверхвысоком давлении мантии теряет свои окислительные свойства и неокисляет даже водород. Но при подъеме газа вверх, при образовании кимберлитовойтрубки, давление падает. Достаточно уменьшить давление в 10 раз - от 50до 5 килобар, чтобы активность кислорода возросла в миллион раз. И тогдаон мгновенно соединяется с водородом и метаном. Проще говоря, газ самовоспламеняется- в подземной трубе вспыхивает яростный огонь.Последствия такого подземного "пожара"зависят от соотношения углерода, водорода и кислорода во флюиде. Если кислородане слишком много, он вырвет из молекулы метана (СН₄)лишь водород. Возникшие при этом пары воды будут поглощены минеральнойпылью и образуют серпентинит - характернейший минерал кимберлитов. Углерод,оставшись "одиноким", при давлении в тысячи атмосфер и температуре около1000оС замкнется ненасыщенными валентными связями "сам на себя"и образует гигантскую молекулу чистого углерода - алмаз! На практике такаяблагоприятная комбинация компонентов в газовой смеси встречается редко:лишь пять процентов кимберлитовых трубок бывают алмазоносными.Чаще случается так, что кислорода или слишкоммного для образования алмаза, или недостаточно. В первом случае углеродсгорит и превратится в газы - оксиды: СО или СО₂.Тогда возникают безрудные кимберлиты. Они отличаются повышенной магнитностью,потому что в них появился оксид железа - магнетит. Кислорода было много,и он "вырвал" железо из состава силикатов. При дефиците кислорода или метанавозникнут лишь пары воды, и они будут поглощены серпентинитом.Выходит, что алмаз возникает как продукт самопроизвольного подземного горенияуглеродистого флюида. Алмазы - аналоги золы или сажи, осевшей в "дымоходах"мантии!Горение метана увеличивает активность кислородаи отражается на изотопном составе углерода и азота, входящих в состав алмазов,поскольку в окислительной среде концентрируются тяжелые изотопы.Растущие кристаллы алмаза захватывают изгаза многочисленные включения пыли - мельчайшие зерна минералов окружающихпород. Возраст этих минеральных включений иногда совпадает с геологическимвозрастом кимберлитовых трубок, но чаще включения оказываются гораздо болеедревними. Так, например, в алмазах знаменитой трубки "Кимберли" (ЮжнаяАфрика), внедрившейся в окружающие породы 85 миллионов лет назад,возраст включений гранатов-пиропов (определен самарий-неодимиевым методом)- 3200 миллионов лет. В якутской трубке "Удачная", прорвавшей окружающиеее породы 425 миллионов лет назад, возраст включений минерала клинопироксена(определен калий-аргоновым методом) - 1149 миллионов лет.По таким данным геологи обычно делают вывод,что алмазы кристаллизовались в мантии, может быть, миллиарды лет назад,а затем взрывом их выбросило к поверхности Земли. По моему мнению, включенияв алмазах были захвачены растущими кристаллами из "пыли" окружающего ихгазового потока.В последние годы тонкие методы анализапозволили выявить среди включений в алмазах самородные металлы - железо,никель, хром, серебро, а также сульфиды никеля и железа. Как они попалив алмазы? По моему мнению, все эти металлы восстановлены из минералов глубинныхпород - силикатов с повышенным содержанием железа, никеля, серебра и оксидовс высоким содержанием хрома - такимимощными восстановителями, как водород и СО, а глубинный сероводород превратилнекоторые из этих металлов в сульфиды. Алмазная "броня" сохранила эту неустойчивуюсульфидно-металлическую пыль в кристаллах.Загадкой для геологов длительное времяоставались резкие "сухие" контакты кимберлитовых трубок с окружающими породами.Геологи знают, что вокруг массивов магматических пород всех типов возникаютмощные зоны контактовых изменений за счет перекристаллизации и изменениявмещающих пород. А вот на контакте с кимберлитами изменения осадочных породничтожны. Оказывается, изменения есть, и очень значительные, но они носятнеобычный характер. Вокруг трубок возникают мощнейшие - до полукилометра- ореолы концентрации мелких зерен люминесцирующих минералов.Содержание зерен апатита и циркона - минералов,ярко светящихся в ультрафиолетовых лучах, в десятки и даже сотни раз здесьувеличивается. Причем апатит светится не обычным желтым, а голубоватымсветом, что характерно именно для апатита кимберлитов. Эти люминесцентныеореолы объясняются мощной "продувкой" окружающих пород глубинным мантийнымгазом с восстановительными свойствами и такими характерными элементамикимберлитов, как европий, церий, цирконий.Рождение алмазов не где-то в неведомых"каменных пещерах", как думали раньше, а в самих кимберлитовых трубках,в процессе их формирования, объясняет почти идеальную сохранность алмазныхкристаллов, которые находят рядом с кимберлитовой галькой, состоящей изокатанных, оббитых и лишенных граней глубинных минералов, действительноизвлеченных из мантии.На кристаллизацию алмазов из газа указываеттакже постоянное присутствие в них азота, а иногда - бора. В силикатномрасплаве мантии практически нет ни азота, ни бора, но во флюиде эти элементыконцентрируются, поскольку образуют газообразные соединения с водородом.В какие-то времена во флюиде, видимо, накапливался и радон. Именно радон,сильнейший альфа-излучатель, мог создать загадочные, необычайно красивыезеленые алмазы. Их окраска, безусловно, связана с воздействием альфа-частиц.Современная промышленность ежегодно получаетмиллионы тонн сажи. Она образуется за счет неполного окисления метана.Около 80 процентов этой сажи идет на производство автомобильных шин. Огромноеколичество сажи оседает на стенках бесчисленных труб - печных, фабричных,заводских, и это никого не удивляет. А вот привыкнуть к мысли, что алмаз- это, по существу, тоже сажа, только мантийная, нам как-то трудно. Такаяаналогия сначала кажется просто кощунственной. Чтобы слишком прямая аналогиякимберлитовых трубок с печными трубами не вредила пониманию природногопроцесса, замечу, что кимберлитовые трубки никогда не выходили на поверхностьЗемли и не коптили небо, как, например, трубы Лондона в XIX веке.Мантийный газ "зависал" в верхних слояхземной коры, как повисает в воздухе аэростат с газовой горелкой, когдаон уже израсходовал всю энергию на подъем. Поэтому никому из геологов непосчастливилось найти вулкан посреди платформы, разбрасывающий вокруг себякристаллы алмазов. Найденные кимберлитовые трубки вскрываются лишь процессамиэрозии. Для разведчика это означает, что существует множество "слепых"кимберлитовых трубок, не выходящих на поверхность. Об их присутствии можноузнать по обнаруженным локальным магнитныманомалиям, верхняя кромка которых располагается на глубине в сотни, а еслиповезет - то в десятки метров. Так что успеха вам, геологи-разведчики!

Кимберлитовая трубка "Мир", западная Якутия.Огромный конус, набитый алмазоносной породой, прорвавшейся из мантии черезузкий "прокол" под очень большим давлением раскаленного газа.




Рядом с окатанными глубинными минераламиособо выделяется и обращает на себя внимание идеально правильными формамикристалл алмаза.





Кимберлиты - это породы мантии с многочисленнымивключениями гальки - глубинных минералов, окатанных газовыми потоками

Окатанный мантийными газами минерал апатитвнешне почти ничем не отличается от обычной речной гальки.


У многих видов глубинной гальки, хотя онаочень похожа на обычную, есть особая шероховатая поверхность - "шагрень".На этом снимке - галька титанового минерала ильменита с шагреневой поверхностью.

"Шагрень" характерна и для зерен оливина- одного из основных минералов мантии.



При большом увеличении (в 2000 раз) видно,что "шагрень" - это особая коррозионная поверхность. Она образуется привоздействии раскаленного газа.