Кимберлитовая трубка или самая большая дырка в Земле
Далеко не все вообще слышали такое достаточно редкое словосочетание, как ”кимберлитовая трубка”. Даже те, кто скажет, что эти слова им знакомы, все равно не факт, что смогут ответить на вопрос, что это такое. Тем не менее, это то, что стоит у истоков ювелирной промышленности, и того, что мы называем бриллиантами. Эти минералы добываются из огромных ”дыр” в земле, просто смотря на которые уже перестаешь относиться к слову ”трубка”, как к чему-то маленькому и почти игрушечному. История этого словосочетания берет свое начало в Африке, а такой способ добычи алмазов действительно потрясает своими масштабами и тем, сколько человек обеспечивает работу месторождений. Давайте разберемся с тем, что это такое, и почему вокруг таких месторождений часто строят целые города. Поверьте, масштабы вас впечатлят и вам будет, что обсудить с друзьями. А заодно расскажу, что происходит с этими громадинами, когда копать их больше уже нельзя.
Размеры кимберлитовых трубок огромны.
Что такое кимберлитовая трубка
Прежде всего надо понимать, что кимберлитовая трубка — это не какой-то небольшой объект, который лежит в земле или является инструментом геолога, а полноценное геологическое тело. Так принято называть образования в земной коре, которые обладают какими-то конкретными свойствами или представляют научный и коммерческий интерес.
Кимберлитовой трубкой принято называть вертикальное или хотя бы близкое к вертикальному геологическое тело, которое образуется при прорыве магмы сквозь земную кору. Сама трубка заполнена кимберлитом. Логично, да?
Кто такой Талли монстр и кому принадлежат таинственные ископаемые останки?
Именно так порода и сама трубка называется из-за исторических особенностей обнаружение таких геологических тел. Впервые это произошло в Южной Африке рядом с городом Кимберли. С тех пор, где бы не находилась такая трубка, она всегда называется кимберлитовой.
Сейчас так выглядит та самая первая кимберлитовая трубка в Кимберли.
Такое геологическое тело называется именно трубкой из-за того, что оно действительно вытянуто и уходит в землю подобно трубе. Учитывая особенности геологических процессов, ее размеры огромны. Кимберлитовая трубка достигает в диаметре 400-1000 метров. Иногда ее размеры даже переваливают за эти значения. По сути, это канал, по которому в древности проходили газы и расплавленная магма.
Что находится внутри кимберлитовой трубки
Внешне порода, которая находится в кимберлитовой трубке, представляет из себя вулканические обломки, туфообразную массу зеленовато-серого цвета и распределенные по ней минералы. Туфообразная масса в своей основе имеет такие вещества, как ксенолиты, флогопит, оливин, карбонаты, пироп и других минералы.
Могут ли микробы заняться добычей полезных ископаемых на Марсе?
Самым главным, что заставляет заниматься разработками кимберлитовых трубок, являются алмазы. Именно эти небольшие камни стоят того, чтобы карьерными грузовиками перетаскивать с места на место миллионы тонн породы. После обработки алмазов получаются бриллианты. Не так давно я уже рассказывал о том, как добывают алмазы, как их обрабатывают и приводил примеры самых крупных и дорогих из них. Тогда статья нашла большой отклик среди участников нашего Telegram-чата и они просили подробнее рассказать о кимберлитовых трубках.
Куда не брось взгляд, везде трубка. Обратите внимание, что на снимке есть стадион и оцените его размер на фоне этого огромного отверстия.
В мире около 1500 кимберлитовых трубок, но далеко не все из них имеет смысл разрабатывать, так как только десятая часть из них алмазоносная. Большая часть из них нерентабельна, а самые полезные с точки зрения ”выхлопа” находятся в ЮАР, Индии и в Якутии на Среднесибирской платформе.
Интересно, что первая в Якутии кимберлитовая трубка была открыта не бородатым геологом, а женщиной — Ларисой Попугаевой. Произошло это 21 августа 1954 года. Она получила название ”Зарница”.
Кимберлитовая трубка — это такой большой столб, который расширяется около поверхности и сужается на глубине. По сути это отголоски древних вулканов. На данный момент их верхняя часть разрушена из-за эрозионных процессов, но основание и кимберлитовые трубки сохранились. То есть много миллионов лет назад в этих местах было не так тихо и мирно. Зато именно тогда Земля поделилась с нами алмазами, которые образуются только на огромной глубине под давлением в тысячи раз превышающим атмосферное. Теперь нам остается только собрать их. Конечно, если слово ”только” применимо к такому титаническому объему работы.
Вот такая объемная модель.
Если у вас дома есть бриллианты, посмотрите на них и осознайте, что они были на глубине десятков километров от поверхности Земли, находились под давлением в тысячи атмосфер и провели в таком состоянии десятки и сотни миллионов лет. Теперь они используются в украшениях. Это настоящие посланцы из прошлого, которые прошли огромный путь до кольца, сережки или ожерелья. Это куда круче, чем метеориты.
Техногенные раны Земли
Кимберлитовая трубка «Мир», Якутия
Самый большой в мире карьер по добыче алмазов находится в якутском городе Мирный. Эта кимберлитовая трубка, имеющая более 500 метров в глубину и более километра в диаметре претендует на звание чуда света.
Значение сооружения сложно переоценить: в свое время трубка была первым советским опытом сооружения алмазоносных шахт. Именно в честь нее был назван выросший рядом населенный пункт. «В таежной глуши появился поселок, которого еще нет на карте, но пользуется он большой известностью. Это поселок Мирный. Драгоценные камни здесь будут добывать и в шахтах и в россыпях. Теперь Советский Союз займет первое место в мире по добыче алмазов», — повествуют черно-белые кинохроники тех лет.
Действительно, спустя некоторое время о якутском месторождении узнал весь мир: по количеству найденных здесь драгоценных камней «Мир» не уступал африканским приискам. Южноафриканские специалисты были так обеспокоены появлением гигантского месторождения в СССР, что начали скупать советские алмазы, чтобы контролировать цены на мировом рынке. А в 1976 прибыли в страну, чтобы лично убедиться в масштабах алмазной добычи. На осмотр карьера делегации выделили от силы минут 20. Но даже этого времени хватило, чтобы впечатлить африканских коллег.
Самые большие алмазы России — родом именно отсюда. Так, 23 декабря 1980 года на руднике был найден крупнейший из когда-либо добывавшихся в России: он весит 342,5 карата (более 68 граммов) и получил традиционное для своего времени имя «XXVI съезд КПСС». Сейчас этот алмаз размером с голубиное яйцо желто-лимонного цвета находится в Алмазном фонде в Москве.
Возраст геологического чуда — 350 миллионов лет. А чтобы извлечь алмазы, людям понадобилось всего полвека. Из карьера вывезли более 70 миллионов тонн руды, добыто 200 миллионов карат алмазов.
Как и любое другое место, столь популярное и посещаемое людьми, якутский алмазный карьер стал поводом для появления легенд, говорят, что у человека, находящегося внизу, начинает кружиться голова, а по мере того, как он поднимается выше, приходит странное чувство эйфории. Карьер гипнотизирует: и хотя местные жители привыкли к его величию, любого приезжего первым делом везут сюда — похвастаться промышленным чудом.
Водосток в резервуаре плотины Monticello, США
Самый большой гидрослив в мире находится в Северной Калифорнии.
Дыра, в которую низвергаются тонны воды, выглядит устрашающе и заставляет усомниться в реальности сооружения. Однако отверстие существует и его даже можно увидеть из космоса.
Дыра Славы — как иногда называют этот гигантский слив — используется, когда объем озера достигает порядка 2 миллионов кубических метров и излишки воды необходимо слить из бассейна. Слив имеет в верхней части гигантскую бетонную воронку диаметром 21,6 метров, которая книзу сужается до 8,4 метра. Этот гидрослив «потребляет» 1370 кубометров воды в секунду. Вода, попадающая в дыру, выходит ниже по дамбе.
Воронкообразный «клапан» соорудили примерно в 1957 году, и по сей день он исправно функционирует. Кстати, слив помимо утилитарной функции играет и роль туристической достопримечательности и места, где любят пощекотать себе и окружающим нервы любители экстремального отдыха. По очевидным причинам плавать около «Дыры Славы» запрещено, на некотором расстоянии от гидрослива через всю ширину озера установлены специальные бакены, ограждающие доступ лодочникам и пловцам к опасной зоне. Кроме того «Дыра Славы» надежно отгорожена от берега, рядом с которым она находится. Однако, во время сухих летних месяцев, когда уровень воды в озере значительно ниже входного отверстия «Дыры Славы», некоторые скейтбордисты, роллеры и велосипедисты используют другой горизонтальный выход гидрослива в качестве трубы для своих тренировок. Отчаянные любители адреналина добираются туда вплавь и на плотах.
Кимберлитовая трубка «Большая дыра», ЮАР
Наибольший карьер, разработанный без применения техники, фактически вручную, находится в африканском городе Кимберли.
Этот огромный — 1097 метров в глубину — недействующий ныне алмазный рудник является главной достопримечательностью города.
В период с 1866 года по 1914 год, когда работы на карьере были прекращены, только с помощью кирок и лопат здесь было добыто порядка 2,722 тонн (14,5 миллионов карат) алмазов. Трудились на шахте порядка 50 тысяч рабочих. Они извлекли на поверхность 22,5 миллиона тонн грунта.
В «Большой дыре» были обнаружены несколько алмазов, снискавших славу уникальных. Так, 12 февраля 1880 года на участке мистера Портер-Родса был найден голубовато-белый алмаз, названный по имени владельца участка. Он весил 153,5 метрического карата и представлял собой редкий экземпляр алмаза не только из-за своих размеров, но и благодаря своим качествам. Подобного алмаза до того времени в Южной Африке не находили (зачастую попадались желтоватые или белые алмазы). В 1937 году алмаз перешел в частное владение, был увезен в Индию и переогранен в бриллиант весом 56,6 карат.
Приблизительно в 1878 году на руднике Кимберли нашли кристалл весом в 287,4 метрического карата. Из него получился прекрасный оранжево-желтый камень весом 128,5 карата. Алмаз принадлежал нью-йоркской ювелирной : он был выставлен для обозрения в витрине. Привлекает внимание необычная огранка камня: четырехугольная со скругленными углами.
Сейчас месторождение у Кимберли исчерпано, шахта постепенно заполняется водой. Кстати, раньше на этом месте находилось жерло вулкана — около 70-130 миллионов лет назад. Сейчас полузатопленный рудник служит туристической достопримечательностью, и, говорят, создает определенные проблемы: существует вероятность обрушения стен самой шахты и близлежащих к ней дорог. Дорожные службы ЮАР ранее запретили проезд в этих местах тяжелого грузового транспорта, сейчас и легковым машинам рекомендуется избегать проезда в районе «Большой дыры».
Кольская сверхглубокая скважина, Мурманская область
Легендарная Кольская скважина, которую начали бурить еще в 1970 году, по сей день остается непревзойденной по своей глубине: 12262 метра. Буровая высотой с двадцатиэтажный дом представляет сегодня своеобразный памятник достигнутому рекорду.
Кольская сверхглубокая, в отличие от других аналогичных промышленных сооружений, не преследовала цели извлечь из-под земли полезные ископаемые, она строилась исключительно ради изучения недр планеты.
Научный проект ставил перед собой задачу доказать (или опровергнуть — в зависимости от результатов) теорию о «слоеном пироге», который будто бы представляет собой кора Земли.
«Место бурения было выбрано не случайно — Балтийский щит в районе Кольского полуострова. Здесь на поверхность выходят древнейшие изверженные породы возрастом около 3 миллиардов лет (а Земле всего-то 4,5 миллиарда лет). Бурить именно в древнейших изверженных породах было интересно, потому что толщи осадочных пород до глубины 8 километров уже неплохо изучены при добыче нефти», — рассказывает кандидат технических наук Александр Осадчий.
Кольская сверхглубокая обогатила отечественную и мировую науку невероятными открытиями. Скважина доказала, что многие теории о строении земной коры не соответствуют действительности. Геологи утверждали, что существуют молодые породы, граниты, базальты, мантия и ядро. Однако во время бурения лишь первые 4 километра практика следовала теории: граниты начались на 3 километра ниже предполагаемой глубины, следом должны были появиться базальты, но их не оказалось вовсе. Кольская сверхглубокая все 12262 метра бурила гранитные слои. Открытие означало, что все наши представления о залегании в земной коре тех или иных полезных ископаемых пора пересматривать.
Другое сенсационное открытие Кольской сверхглубокой касалось теории происхождения жизни на Земле: на глубинах, возраст которых превышал 2,8 миллиарда лет, были обнаружены окаменелые микроорганизмы. Это означает, что жизнь на планете возникла на 1,5 миллиарда лет раньше, чем считалось.
Шахта Тау-Тона, ЮАР
В 70 километрах от Иоханнесбурга находится глубочайший золотой рудник TauTonaMine — стволы шахты уходят вглубь Земли на 5 тысяч метров. Название переводится с одного и африканских языков как «великий лев». Звучит поэтично, но работать здесь невероятно тяжело и опасно.
Тысячи людей по 40 человек за раз спускаются вниз. На глубине в 4 километра начинается лабиринт тоннелей в тысячу километров длиной — целый подземный город. Поезда развозят рабочих на километры вглубь. Хотя подъемные машины работают с приличной скоростью 16 метров в секунду, время, которое нужно для того чтобы добраться до разработки, может достигать целого часа: на спуск уходит 35 минут, и еще 25 нужно для пересадок с основного ствола шахты на слепые.
В наиболее глубоких местах влажность — 100 процентов, а температура достигает 40 градусов Цельсия и выше. Система охлаждения в шахте устроена необычно: на промплощадке рудника функционируют 4 цеха по производству льда. Полученный лед транспортируют по трубопроводам в шахту, по пути он испаряется и понижает температуру воздуха до приемлемых 28 градусов. Такие условия работы — привычны, «рутина», как шутят шахтеры. А вот в случае ЧП все может оказаться гораздо хуже: тоннель могут наполнить ядовитые газы, при избыточном давлении порода взрывается, и здесь не редки землетрясения. Каждый год в самой глубокой в мире шахте гибнет как минимум 5 человек.
Тем не менее, риски и затраты того стоят: содержание золота в здешней руде довольно высокое — 9,8 грамма на тонну (минимально допустимое промышленное содержание драгметалла в руде колеблется от 0,1 до 5 граммов на тонну). В настоящее время месторождение вскрыто до глубины 3,9 километра, добыча ведется в пределах 2,3-3,6 километра. За полвека работы на Тау-Тона было добыто примерно 1200 тонн золота.
Медный рудник Сибай, Башкирия
Один из самых глубоких в мире медных рудников — глубиной более 500 метров и диаметром в 2 километра — находится в республике Башкортостан, в нескольких километрах от границы с Челябинской областью. Стоя на краю, не видно дна колоссальной воронки. Как водится, именно масштабное медное месторождение стало толчком к появлению на стыке Европы и Азии города, который сегодня носит неофициальный статус столицы Башкирского Зауралья.
По легенде, месторождение меди обнаружил охотник из деревни Старый Сибай. Он раскапывал нору животного и нашел красную глину, сопутствующую медной руде. Несколько кусков глины попали к специалистам по горному делу, и анализ показал, что глина является бурым железняком со значительным содержанием золота и серебра. Шурф, пробитый на указанном местными жителями месте, вскрыл медную руду. В 1915 году здесь пробили первую шахту глубиной около 40 метров.
Писатель и публицист Рамиль Хакимов, посетивший Сибай, писал: «Дорога в Сибайский карьер напоминает круги Дантова ада. Исполинские кольца спирали ввинчиваются вглубь Земли так неотвратимо, что кажется, они не остановятся, пока не доберутся до самой ее сердцевины. Пока спускаешься — все время ощущаешь нарастающее давление на перепонки. Словно в самолете, идущем на посадку».
Несмотря на солидный возраст, предприятие и ныне является флагманом промышленности города. Сегодня в Сибайском карьере добывают медно-цинковый и медно-серный колчедан. Добыча в нынешнее время ведется шахтным способом — в стенах карьера видны штольни. Ранее руду поднимали на поверхность машинами — дороги и сейчас вьются по всей внутренней поверхности карьера.
Карьер — главная туристическая достопримечательность города с населением 67 тысяч человек. На краю карьера действует смотровая площадка, правда, по свидетельству путешественников, попасть туда не всегда получается: охрана может не пустить. Но если пустит — виды оттуда откроются невероятные.
Как разрабатывают кимберлитовую трубку
Для разработки кимберлитовой трубки в земле постепенно делается воронкообразное отверстие, глубина которого доходит до 600-700 метров, а диаметр верхней части часто сопоставим с размерами небольшого городка. Когда выработка открытым способом становится невозможной, вокруг ”воронки” бурятся шахты на глубину до километра (а иногда и больше).
Как добывают алмазы и откуда они берутся.
Через эти шахты продолжается добыча до тех пор, пока она остается рентабельной и пока найденные в породе минералы можно продать за бОльшие деньги, чем потратили на добычу. Если тенденция станет обратной, а баланс отрицательным, будут предприняты попытки дополнительного поиска полезных ископаемых в стороне от воронки и постепенно добыча будет прекращена.
Названий шахт и тоннелей вокруг трубки очень много, но они не так важны. Достаточно пространственной структуры, чтобы понимать, что там происходит.
Для обработки породы рядом с местом добычи строится горно-обогатительный комбинат, а для проживания шахтеров строится целый город, в котором будут все объекты инфраструктуры, развлечений и даже аэродром. Часто в такие места можно добраться только по воздуху.
О том, как работают горно-обогатительные комбинаты и как обрабатываются алмазы, я рассказывал в этой статье.
Разработка месторождения часто ведется при помощи взрывов. Это самый надежный, безопасный и недорогой способ, так как даже карьерные экскаваторы не потянут такой объем породы. Взрывчатка закладывается внутрь породы, после чего она обрушивается и вывозится огромными карьерными грузовиками для ”извлечения из нее алмазов”.
На фоне масштаба карьера грузовики кажутся крошечными, а на самом деле они могут раздавить легковой автомобиль или пикап и даже не заметить этого (случаи были)
Самая большая кимберлитовая трубка в России
Самым крупным в России месторождением является Мир, которое находится в Якутии. В нем алмазы добывались с 1957 по 2001 год. Недропользователем является компания Алроса, а объем обработанной за это время руды составил 68 миллионов тонн. Сейчас данная кимберлитовая трубка уже ”не работает” и добыча там прекращена, но именно там еще в советские время были добыты крупнейшие алмазы, которые заслуженно заняли место в рейтинге самых больших.
Кимберлитовая трубка Мир просто огромна.
Несмотря на высокий уровень автоматизации процесса, все равно приходится привлекать к добыче много людей. Возможно, в скором времени для обеспечения работы таких объектов нужна будет пара человек за компьютером, но случится это не скоро, как и едва ли кто-то придумает рабочий способ столь же эффективной добычи, как открытый метод.
Откуда берутся алмазы
То, что в этих жерлах содержится огромное количество алмазов, учёные узнали лишь в середине прошлого века, когда на территории африканского континента было найдено огромное алмазное месторождение, прозванное кимберлитовой трубкой (впоследствии было обнаружено, что в подобных природных образованиях содержится около 90% запасов природных алмазов планеты).
Подобное событие люди оставить без внимания не могли – и по всему миру начались активные поиски подобных месторождений. Некоторым странам, таким как Ботсвана, Россия, Канада, ЮАР, Ангола повезло, и они, обнаружив искомую породу практически сразу начинали разрабатывать перспективные находки, вырывая глубокую яму и создавая огромных размеров воронку.
Впоследствии учёные заметили интересную особенность подобных дыр: летать вертолётам и другим летательным аппаратам над рукотворными кратерами крайне опасно, поскольку огромная дыра буквально всасывает их в себя.