Алмазы

Пнд, 04/28/2014 - 21:04

Посланцы с небес

И все же, помимо вышеперечисленных, имеются еще более экзотические виды алмазоносных пород и алмазов, пусть и не имеющих промышленного значения. Пожалуй, наиболее необычными являются так называемые импактные (от англ. impact — столкновение, удар) алмазы. Импактные процессы сопровождают высокоскоростные столкновения с планетами достаточно больших космических объектов (метеоритов или комет), в результате чего на поверхности планет образуются кратеры.

В настоящее время на Земле известно более 150 таких кратеров разного диаметра — от 100 м до 200 км и более. Один из наиболее крупных кратеров — астроблема Чикскулуб на п-ове Юкатан в Мексике — имеет диаметр 170 км и возраст около
65 млн лет. Предположительно, именно в это время, на рубеже мелового и палеогенового периодов, произошло грандиозное вымирание организмов, в том числе динозавров.

Возраст другого крупнейшего кратера — Попигайской астроблемы диаметром около 100 км у п-ова Таймыр — насчитывает около 35 млн лет. Планетарный катаклизм, вызвавший образование этого кратера, связывают с еще одним крупным вымиранием биоты в позднем эоцене.
Среди относительно «молодых» кратеров — Пучеж-Катунская астроблема недалеко от Нижнего Новгорода (80 км, 183 млн лет). Вообще, чем древнее кратер, тем сложнее доказать его космогенное происхождение, однако для некоторых подобных структур это сделано. Среди последних можно упомянуть астроблему Вредефорт в Южной Африке (1,97 млрд лет) и Садбери в Канаде (1,84 млрд лет).

Глубокое преобразование вещества мишени при импактных процессах — ударный метаморфизм — обеспечивается главным образом за счет действия ударных волн, создающихся при высокоскоростном столкновении. Эти процессы характеризуются экстремальными параметрами, включая импульсные давления до 3 тыс. ГПа и более, а также остаточными постударными температурами до 30 тыс. градусов! В таких условиях из углеродистых веществ (графит, уголь) и рождаются специфические импактные алмазы.
Первые такие алмазы (их природа была установлена позже) обнаружили в 1888 г. в метеорите Новый Урей русские исследователи М. В. Ерофеев и П. А. Лачинов. Позднее импактные алмазы нашли и в обломках железного метеорита Аризонского кратера.

Первая находка импактных алмазов непосредственно в породе самого метеоритного кратера (Попигайской астроблемы) была сделана почти сто лет спустя также нашим соотечественником, геологом Л. Масайтисом. Впоследствии импактные кристаллы обнаружили и в ряде других кратеров, а также в осадочных породах за пределами кратеров, куда алмазы попадают в результате выброса породы в момент столкновения.
Импактные алмазы, представляющие собой параморфозы по исходному углеродистому веществу, наследуют некоторые особенности последнего, в частности морфологию графитовых частиц и изотопный состав углерода.

Что касается структуры, то это поликристаллические тонкозернистые агрегаты с размерами кристаллитов от нескольких нанометров до микрон. Сами зерна тоже невелики: например, в Попигайской астроблеме их размер колеблется в пределах
0,1-0,5 мм, очень редко достигая 10 мм (Вишневский и др., 1997).

Важнейшей особенностью импактных алмазов является присутствие в них лонсдейлитовой фазы — особой гексагональной модификации алмаза, характерной только для ударно-метаморфических процессов. Последняя неустойчива и при высокой температуре отжигается в кубическую. Имеются сведения, что эта модификация алмаза по прочности может значительно превышать обычную.

Энергетика такого импактного события, как, например, Попигайское, чрезвычайно высока. Так называемые якутиты — крупная фракция импактных алмазов размером до 1 см — обнаружены на расстоянии более 500 км от кратера. Чтобы пролететь такое расстояние, выбросы из кратера должны были иметь начальную скорость 2,2-2,4 км/с при углах наклона траектории 40-60°. А часть испаренного при столкновении вещества предположительно имела в вертикальной струе скорость до 14,6 км/с! Таким образом, мельчайшее вещество, включая импактные алмазы, могло разнестись воздушными потоками на огромные расстояния (Вишневский и др., 1997).

Количество алмазов, которые можно обнаружить в астроблемах, очень различается. Что касается перспектив промышленной разработки подобных месторождений, то, например, отдельные блоки той же Попигайской астроблемы могли бы стать источником высококачественных технических алмазов. Однако удаленность и высокая себестоимость делают пока их добычу нерентабельной.

Пористые, но волокнистые

Выше мы рассмотрели ряд более или менее изученных алмазоносных коренных источников. Однако в россыпях присутствуют и такие экзоты, чье происхождение до сих пор остается загадкой.

В первую очередь это уже упоминавшиеся карбонадо (от лат. carbo — уголь), которые добывались в россыпях Бразилии в первой половине XIX в. наряду с обычными алмазами. Помимо Бразилии карбонадо встречаются и на западе Африки; подобный ареал, очевидно, связан с распавшимся в мезозое праматериком Гондвана, где Африка и Южная Америка составляли одно целое.

«Угольные» алмазы представляют собой микрополикристаллические образования неправильной формы, часто сильно окатанные, черного, коричневого, бурого и серого цветов. Карбонадо насыщены посторонними силикатными и окисными минералами, которые с течением времени выщелачиваются, в результате чего алмаз становится пористым. Специфическая форма карбонадо заставляет предположить, что все они представляют собой фрагменты (обломки) одного крупного тела.

Существует много гипотез относительно образования этих алмазов. Возможно, блок земной коры с массивным высокоуглеродистым телом типа шунгита (древнего метаморфизованного каменного угля) погрузился в мантию в раннем протерозое, где подвергся действию глубинных факторов, а затем вновь поднялся на поверхность. Это, теперь уже «алмазное», тело подверглось эрозии, и его фрагменты отложились в россыпях.
Есть много сообщений о находках карбонадо в районах за пределами указанного, однако при этом используется лишь один критерий сходства — поликристаллическое строение, что явно недостаточно для надежной диагностики.

Не менее экзотические, чем карбонадо, алмазы были найдены в россыпях северо-востока Сибирской платформы (междуречье Анабара и Лены). Это довольно крупные (3-8 мм и более) кристаллы октаэдрического или додекаэдрического габитуса, переполненные черными включениями. Кристаллы имеют легкий изотопный состав углерода, указывающий на его коровое происхождение. Алмазы часто сильно окатаны, что косвенно указывает на древний (докембрийский) возраст их коренного источника.

Перечисление необычных разновидностей алмаза можно было бы продолжить. Но и уже сказанного достаточно, чтобы оценить все его природное разнообразие как по минералогическим особенностям, так и по происхождению.

Изотопный состав углерода значительной части алмазов свидетельствует о том, что их источником могли быть коровые породы, погруженные в мантию в процессе субдукции — поддвигания тонкой океанической коры под мощную континентальную литосферу.
Для алмазов, чей углерод имеет мантийное происхождение, пока нет четких представлений о механизмах их кристаллизации. Сегодня обсуждается и возможность кристаллизации природных алмазов в метастабильных условиях (в частности, для Кокчетавского массива), т. е. в условиях, когда они могут находиться в неизменном состоянии длительное время без перехода в графит. Но эта гипотеза требует привлечения слишком большого числа дополнительных условий, что делает ее практически нереальной.

Даже этот неполный обзор показывает, что геологи вынуждены выйти за рамки кимберлитовой парадигмы в отношении алмаза. И хотя взамен мы имеем пока только идею полигенности, логика научного поиска неизбежно приведет нас к новому пониманию происхождения и новым методам поиска этого не перестающего нас удивлять кристаллического углерода.

***

Коренное алмазное месторождение значительно перспективнее для эксплуатации, нежели россыпное. Поэтому, обнаружив россыпь, геологи сразу пытаются определить тип и местоположение коренного источника. И в этом смысле старателю, не обремененному научным багажом, проще: его метод — это метод «тыка», или «дикой кошки», т. е. тотальный поиск на местности в расчете натолкнуться на коренное месторождение или богатый участок россыпи.

Уважающий же себя геолог попытается дать научно обоснованный прогноз, опираясь на накопленные знания и прецеденты. К сожалению, знаний и опыта иногда не хватает, и тогда тот же геолог, воровато озираясь, запускает «дикую кошку» под видом научного прогноза и ведет бурение, проверяя все геофизические аномалии или зондируя определенный участок в надежде попасть в месторождение. Не стоит осуждать его за это, ведь найти кимберлитовую трубку диаметром 100 м на абсолютно дикой территории в десятки тысяч квадратных километров якутской тайги либо песков Калахари, либо джунглей Гвинеи — задача очень непростая.

Тем не менее, несмотря на все трудности, геологам удалось сформировать достаточно мощный комплекс методов прогноза и поиска месторождений алмазов, главным образом кимберлитового типа, который успешно используется в самых сложных условиях. Загвоздка состоит в том, что зачастую идентифицировать найденные в россыпи кристаллы с алмазами из известных коренных источников (например, того же кимберлита) не удается, и тогда прогноз и поиск вожделенного месторождения становится задачей нетривиальной. Конечно, россыпь представляет собой «след» коренного месторождения, но ведь даже собака может взять зверя только по свежему следу. И геолог без труда выйдет на коренной источник по «дорожке» из индикаторных минералов и алмазов, если этот источник дает современный поток рассеяния, т. е. молодую россыпь. Но что делать, если россыпь древняя, как след динозавра на окаменевшей мезозойской глине? Кроме того, подобная поисковая задача может быть не только неразрешимой, но и неактуальной. Например, поиск коренного месторождения карбонадо — специфических технических алмазов из бразильских россыпей — сам по себе очень интересен для геолога, но при этом и непомерно дорог, учитывая невысокую стоимость самих кристаллов. К тому же может оказаться, что коренной источник давно разрушен процессами эрозии.

***

Мантийные алмазоносные породы делятся на две основные группы — перидотиты и эклогиты, что обусловлено глобальной дифференциацией самого вещества Земли. Группы различаются по содержанию окиси кремния: первая по сравнению со второй недонасыщена кремнеземом SiO2, который идет преимущественно на образование силикатных минералов — пиропов, пироксенов, оливинов. Алмазы, связанные с этими типами пород (тип Р — перидотитовые, тип Е — эклогитовые), также различаются по ряду показателей, в частности по набору минеральных включений, соответствующих составу материнских пород. В целом алмазы Р-типа представляют собой значительно более однородную группу, чем Е-типа. При этом различия между группами обусловлены не только разным характером материнской среды, но также источником углерода и условиями роста, отраженными в характере внутреннего строения и распределении размеров кристаллов. Для алмазов типа Р характерен узкий диапазон колебаний изотопного состава углерода, что соответствует мантийному резервуару углерода; преимущественно послойный механизм роста и октаэдр как основная форма. Алмазы этого типа, как правило, крупные (более 0,5 мм) и обладают совершенной кристаллической структурой. Для алмазов типа Е характерен, в первую очередь, широкий диапазон изотопного состава углерода, что соответствует углероду коры: от обогащенных тяжелым изотопом морских карбонатов до органического углерода. Морфологически они удивительно разнообразны, при этом встречается много кристаллов с дефектной кристаллической структурой, сростков и т. п. В основном такие алмазы представляют собой микрокристаллы и встречаются в породах в огромном количестве; вместе с тем среди них могут попадаться и крупные кристаллы высокого качества

Другие материалы рубрики


  • Как утверждают «авторитетные источники», прошедший 2012 год был объявлен древними майя годом конца света. Вскоре после «крайних» новогодних праздников приятель моего сына решил получить по этому вопросу дополнительную информацию и нашел в Интернете хронологическую табличку: список дат предсказанных кем-либо когда-либо апокалипсисов. Как выяснилось, редкий год в ней пропущен. Сладострастное предвкушение собственной гибели — одно из любимейших развлечений человечества. В качестве причины катастрофы может называться пожирание Солнца мифическим волком Фенриром или мифическим псом Гармом, превращение Солнца в сверхновую, свершение Последнего Греха, столкновение Земли с неведомой планетой, ядерная война, глобальное потепление, глобальное оледенение, одновременное извержение всех вулканов, одновременное обнуление всех компьютеров, одновременное сгорание всех трансформаторов, пандемия СПИДа, свиного, куриного или кошачьего гриппа. Некоторые из этих мрачных прогнозов не имеют ничего общего с наукой, другие отчасти основываются на научных фактах. Есть и такие, которые имеют шанс оказаться реальностью, ибо, никуда не денешься, наша планета действительно пылинка в бесконечной Вселенной, игрушка огромных космических сил.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Общие сведения о цунами. Чаще всего цунами возникает в результате подводного землетрясения. Для сильнейших землетрясений в энергию цунами переходит около 1% энергии землетрясения. Интересно, что энергия цунами растет пропорционально квадрату высоты волн [13, 17].
    Длина фронта цунами примерно равна длине очага землетрясения, а длина волны — ширине очага. Высота в очаге не превосходит высоту поднятия пород, т. е. 10-2-10 м для энергии землетрясений около 1014-1020 Дж. Из-за малой высоты и большой длины волны (10-100 км) цунами в океане остается практически незаметным. Высота цунами значительно увеличивается при подходе к берегу, т. е. на мелкой воде. Обычно высота водяного холма не превышает 60-70 м.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ...Итак, кимберлиты и лампроиты позволили нам заглянуть в верхнюю мантию Земли, на глубины 150-200 км. Оказалось, что и на таких глубинах, как и на поверхности, состав Земли неоднороден. Вариации состава мантии вызваны, с одной стороны, многократным выплавлением магматических горных пород (обедненная мантия), с другой — ее обогащением глубинными флюидами и коровым материалом (обогащенная мантия). Эти процессы достаточно сложны и зависят от многих факторов: состава привносимых флюидов и осадков, степени плавления вещества мантии и др. Как правило, они накладываются один на другой, вызывая сложные многостадийные преобразования. А интервалы между этими стадиями могут составлять сотни миллионов лет...



  • Почему возникают землетрясения? Общепринятое объяснение предлагает теория тектоники плит. Согласно этой теории, литосфера, хрупкая твердая оболочка Земли, немонолитна. Она разбита на плиты, которые перемещаются за счет движения расположенной ниже пластичной твердой оболочки — астеносферы. А та, в свою очередь, движется из-за конвективных движений в мантии планеты: горячее вещество поднимается вверх, а остывшее опускается. Почему такого не происходит на других планетах — неясно, а вот для Земли теория тектоники плит считается доказанной с шестидесятых годов XX века. Обнаружилось, что протяженные возвышенности на дне океана — так называемые срединные океанические хребты — сложены самыми молодыми породами, причем их склоны постоянно удаляются друг от друга.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • В 1868 году экспедиция шведского полярного исследователя Нильса Норденшельда на судно «София» подняла со дна Карского моря темные камни, оказавшиеся железомарганцевыми стяжениями (конкрециями). Затем океанографическая экспедиция Великобритании на корвете «Челленджер» (1872-1876) похожие конкреции обнаружила на дне Атлантики в районе Канарских островов. Внимание геологов привлек тот факт, что кроме железа и марганца в них было заметно некоторое количество цветных металлов. Впоследствии подводные фотосъемки показали, что дно иногда напоминает булыжную мостовую: оно сплошь покрыто конкрециями размером 4-5 см. Конкреции выступают из ила или образуют слой толщиной до полуметра в верхней части грунта. Количество руды достигает 200 кг/м2.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...В разработках Гидроэнергопроекта (под руководством М.М. Давыдова) забор воды из Оби и ее переброска в республики Средней Азии предполагались в районе с. Белогорье. Здесь намечалось соорудить плотину высотой 78 м с электростанцией мощностью 5,6 млн кВт. Образованное плотиной водохранилище с площадью зеркала более 250 км² распространялось по Иртышу и Тоболу до водораздела. За водоразделом трасса переброски проходила по южному склону Тургайских ворот по руслам современных и древних рек до Аральского моря. Из него она должна была по Сарыкамышской котловине и Узбою попасть в Каспий. Общая протяженность канала от Белогорья до Каспийского моря равнялась 4000 км, из которых около 1800 км составляли естественные акватории и водохранилища. Переброску воды планировалось осуществить в три этапа: на первом — 25 км³, на втором — 60 км³, на третьем — 75-100 км³, наращивая объемы забора воды из Оби...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • После трагических событий 26 декабря 2004 г. в Юго-Восточной Азии о цунами заговорило едва ли не все население нашей планеты. После водяного вала на нас с вами обрушилось информационное цунами.
    Достаточно было посмотреть заголовки газет-журналов, послушать анонсы теле- и радиопередач или обратиться к Internet. Например, такие. «Козни високосного года». «Цунами — месть Земли за процветающий разврат в странах Юго-Восточной Азии». «Что творится с погодой?». «Что случилось? Насколько это уникально?». «Ураган и наводнение в Европе». «Небывалая оттепель в Москве». Добавим от автора — и в Харькове, и в Украине в целом такая же оттепель в январе 2005 г. «Землетрясение в Донбассе». «Помаранчевая революция и цунами — звенья одной цепи». «Небывалые снегопады в Африке, Америке…». «Цунами — дело рук евреев». Цунами — «результат тайных испытаний атомного оружия США, Израиля и Индии».

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • ...Дело в том, что на побережье государства находится самое большое в мире сообщество птиц (до 30 млн особей), интенсивно производящих лучшее из естественных удобрений, содержащее 9% соединений азота и 13% фосфора. Основными поставщиками этого богатства являются три вида птиц: перуанский баклан, пестрая олуша и пеликан. За многие века они произвели «сугробы» удобрений высотой до 50 м. Чтобы добиться такой производительности, птицам приходится съедать 2,5 млн тонн рыбы в год — 20…25% мирового улова анчоусовых рыб. Благо апвеллинг обеспечивает в этом районе скопление несметных запасов основной птичьей пищи — перуанского анчоуса. В годы Ла-Нинья его количество у берегов Перу так велико, что пищи хватает не только птицам, но и людям. До недавнего времени уловы рыбаков этой относительно небольшой страны достигали 12,5 млн тонн в год — в два раза больше, чем добывают все остальные страны Северной и Центральной Америки. Неудивительно, что доход рыбной промышленности Перу составляет одну треть валового внешнеторгового дохода страны.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Землетрясения, происходящие тихо и медленно, таят в себе опасность. Они могут порождать цунами или сильные толчки, потрясающие земную кору.
    Гигантский оползень, произошедший в результате тихого землетрясения, может вызвать цунами высотой в сотни метров.

    В ноябре 2000 г. на острове Гавайи произошло самое крупное за последние десять лет землетрясение. При магнитуде 5,7 около 2 тыс. куб. км южного склона вулкана Килауэа дало крен в сторону океана. Часть подвижек произошла в том месте, где каждый день останавливаются сотни туристов.
    Каким образом столь знаменательное событие прошло незамеченным? Оказывается, содрогание присуще не всем землетрясениям. Произошедшее на Килауэа было впервые определено как проявление тихого землетрясения — мощного тектонического движения, ставшего известным науке лишь несколько лет назад. Мои коллеги из Гавайской вулканической обсерватории Геологической службы США, проводившие наблюдения за вулканической деятельностью, обнаружили сотрясение. Заметив, что южный склон Килауэа сдвинулся на 10 см вдоль тектонического разлома, я обнаружил, что перемещение масс продолжалось около 36 часов — для обычного землетрясения скорость черепашья. Как правило, противоположные стенки разлома вздымаются за считанные секунды, порождая сейсмические волны, вызывающие гул и сотрясение поверхности.



  • ...Современные морские геоморфологи, развивая концепцию шельфа, пополнили запас географических терминов еще одним, детализирующим прежние представления о подводных «каменных полках» континентов. В рамках шельфов они выделяют береговую зону — участок морского дна, ограниченный со стороны суши линией максимального, ежегодно повторяющегося заплеска прибойного потока, а со стороны моря  — глубиной, соответствующей 1/3 длины наиболее крупной штормовой волны в данном месте. Именно до такой глубины проникает активное волнение в открытом море. Если принять ее за 60 м, то площадь береговой зоны Мирового океана оказывается равной 15 млн км2, или 10% поверхности земной суши.
    Некоторые ученые в последние годы определяют береговую зону как контактную зону механического взаимодействия движущихся масс воды и донного материала между собой и с неподвижным дном. ..

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5