Поиск месторождений и добыча алмазов – затратный процесс, требующий дорогостоящего оборудования и современных технологий. Но эти самородки стоят того, так как являются самыми драгоценными камнями в мире.
Особенности расположения алмазов
Алмаз – это минерал, представляющий собой разновидность чистого углерода, структура которого имеет очень плотную атомную упаковку. Такая уникальность строения обеспечивается воздействием экстремальных факторов: температура – 1100-1300ºС, давление – 30-50 Кбар. В земных условиях такое воздействие в природной среде достигается только на глубине более 100 км в течение длительного срока.
Минерал образует кристалл в форме правильного октаэдра (шестигранника) с гладкими блестящими сторонами; в редких случаях – в виде куба. Главное физическое свойство – твердость, превосходящая твердость всех известных натуральных веществ. В то же время камень можно достаточно просто расколоть в направлении, параллельном кристаллическим граням.
Главная ювелирная характеристика алмаза – прозрачность; в этом случае его называют камнем «чистой воды». При этом качественный алмаз, погруженный в воду, будет совершенно незаметен. Желтый и серый цвет создает мутность кристалла, и такой самоцвет относится к камням «нечистой воды».
Ценность алмаза повышают голубой и красный оттенки, а к наиболее редким относятся золотистые и пурпурно-красные экземпляры. Настоящий ювелирный бриллиант получается после огранки драгоценного камня.
Образование алмазов происходит на огромной глубине в течение миллионов лет, а затем они выносятся на поверхность или на уровне, близком к поверхности, за счет вулканических или тектонических процессов, а также при прорыве газовой струи.
В зоне досягаемости для человека минерал оказывается в составе различных горных пород. Порой, содержание драгоценного вещества составляет менее 1 карата на тонну породы.
Алмазы могут находиться в следующих видах:
- Россыпь: распределенное на обширной территории скопление обломочного материала различного состава, в который вкраплены алмазные зерна разной величины. Такие россыпи появляются вследствие длительного разрушения основной (коренной) массы горной породы.
- Кимберлитовая трубка: коренная горная порода – кимберлит, которая представляет собой огромный вертикальный столб застывшей магматической породы, поднятой из глубины при вулканическом процессе или за счет прорыва газа. В такой трубке содержится значительное количество кристаллов алмаза разного размера. Кимберлит считается основным источником драгоценного минерала.
- Лампроитовые дайки или трубки: небольшие по объему скопления минералов (вертикального или горизонтального расположения) на основе кальция, алюминия и натрия, в которые в виде рассеянного компонента может входить алмаз.
- Эклогиты: горная порода на основе пироксена с содержанием омфацита и граната, а также кварца и рутила. В таких породах могут (в редких случаях) располагаться алмазные зерна.
- Базальты – горная порода магматического типа, которая (очень редко) может иметь алмазные вкрапления.
Принципы поиска алмазов
Прежде всего, проводится теоретический анализ различных районов для определения наиболее перспективного. Алмазы могут проявиться только на территориях, относящихся к геологическим платформам — горизонтальное расположение пластов горных пород, спокойный рельеф; и никогда не присутствуют на складчатых земных поверхностях.
При выборе района следует учитывать следующие реальные признаки:
- нашел ли кто-нибудь здесь хотя бы один алмаз;
- наличие алмазных приисков в прежние времена;
- наличие минерала пироп (минерал класса гранатов);
- присутствие базальтовых выходов.
На следующем этапе решения вопроса проводится практическая оценка района поиска с определением конкретного участка. С этой целью используются простые геологические, геофизические и геохимические методы поиска. При первичном анализе для сужения зоны работ находят основные сопроводительные признаки.
Шлиховое опробование
Первейшим и самым простым способом геологического анализа является способ шлихового опробования. Для реализации способа необходимы лоток, лопата и совок. Вначале выбирается примечательное место на берегу речки или широкого ручья – отлогий участок песчано-галечного типа.
С помощью лопаты снимается верхний слой на глубину около 20 см. Затем совком почва насыпается в лоток и его погружают в воду для размягчения глинистых компонентов.
Методом колебательных и вращательных движений промывается лоток для избавления от легких веществ. В лотке остаются более тяжелые минералы, которые легко различимы в песочном остатке. Проводится визуальный анализ собранных камней, не следует сразу искать алмазы; необходимо выявить сопутствующие минералы, которых гораздо больше в количественном составе россыпи.
К таким минералам смело можно отнести пироп кроваво-красного цвета, ильменит смолянисто-черного цвета и пироксен изумрудно-зеленого цвета. Эти сопутствующие вещества легко откалываются от основной породы и разносятся водным потоком.
Размер их может составлять от 1 до 5 мм. Однако следует учитывать, что вынос пиропа и ильменита от алмазного скопления может составлять до 10 км, а отдаление пироксена – до 2 км от кимберлита.
Отбор шлиховой пробы берется через каждые 800-1000 м, начиная с устья речки и направляясь к ее истоку. Если размер сопутствующих минералов стабильно увеличивается, то кимберлит можно найти с большой вероятностью.
В случае когда минералы неожиданно прекращают проявление, выход кимберлита следует искать в промежутке между точками взятия пробы, но в стороне от русла речки.
Во многом аналогичен шлиховой пробе мелкообъемный способ. Он ведется с применением объемного шлихового лотка, а размер одной пробы составляет 2-3 м³ почвы. Такой способ позволяет заглубить уровень отбора шлихта. Чаще всего для промывания грунта используется система из двух сит: верхнее – с крупной ячейкой, нижнее – с мелкими отверстиями.
Геофизические методы
Основной геофизический способ поиска алмазов основан на том, что над алмазной трубкой возникает повышенная напряженность магнитного поля. Алмазные выходы находят с помощью магнитометров. Сама магнитная разведка осуществляется путем захвата наибольшего количества точек, в т.ч. желательно на максимальной высоте рельефа.
Сложность способа повышается при определении возмущения магнитного поля на глубине – в этом случае для уточнения источника магнитной аномалии приходится копать шурф, который вполне может оказаться случайным. В заболоченных местах проблему создают молодые илистые образования, которые вызывают магнитные помехи.
Геохимический способ
Самый простой геохимический способ основан на том, что кимберлитовая порода содержит повышенное количество вкраплений никеля, хрома, кобальта, марганца и цинка (почти в 50 раз выше, чем в обычных осадочных породах).
При разрушении кимберлита его осколочные элементы распространяются на расстояние до 1 км, что и дает возможность взятия проб для химического анализа во многих местах. Такая проба берется в объеме около 100 г грунта; проводится исследование на выявление интересующих веществ.
Месторождение алмазов
Алмаз – это самый твердый минерал, основой химического состава которого является углерод. Алмаз является хорошим диэлектриком, обладает высокой износостойкостью и способностью к свечению. Чаще всего минералы встречаются желтого или коричневого цвета, однако в природе есть розовые, зеленые, голубые и красные самородки.
Эти загадочные и чудесные камни образуются в результате большого давления и температуры в недрах земли на глубине около 400 м. На поверхность драгоценные частицы попадают вместе с извергаемой магмой при извержении вулканов. Таким образом получаются первичные месторождения ценных минералов, которые называют кимберлитовыми трубами.
Вторичные месторождения камней – это россыпи, которые образуются при эрозии почв. При этом камни вымываются из первичных месторождений и попадают на прибрежное дно рек и морей.
Впервые самородки были обнаружены в 9 веке до н.э. в Индии. Добыча камней производилась в этой стране до 18 века, пока алмазные залежи полностью не истощились. Сейчас лидирующие позиции в добыче драгоценностей занимают Бразилия и месторождения алмазов в странах Южной Африки.
Крупнейшие страны, которые участвуют в мировой добыче алмазов:
- Ботсвана;
- Ангола;
- Россия;
- Конго;
- Намибия;
- Гвинея;
- Гана;
- Южно-Африканская Республика.
Небольшое скопление кимберлитовых пород встречается в области полярного круга, пустыни Сахара, в Австралии, Канаде и странах Дальнего Востока. Всего насчитывают около 35 стран, которые занимаются добычей драгоценностей.
По итогам 2007-2008 гг. Россия занимала первое место по объему добычи минералов. Первые самородки были найдены в 1829 году на Урале, однако промышленная добыча ведется в нашей стране с 1954 года. Кимберлитовая трубка «Зарница» – первое коренное месторождение в СССР. В настоящее время добыча алмазов широко ведется в регионах Республика Саха, Пермская и Архангельская области.
До конца 19 века добыча алмазов велась открытым способом. Карьеры на кимберлитовых трубках достигали очень большой глубины, что представляло опасность самого процесса. Позже кимберлитовые трубки стали разрабатывать комбинированным способом: верхнюю часть безопасной глубины – открытым способом; а нижнюю часть – подземным способом. Подземный метод более сложный.
Мировое производство минералов возросло с 1980 года в несколько раз, но драгоценные камни по-прежнему считаются дефицитными. Это связано с большой трудоемкостью, дорогостоящим оборудованием и значительными трудовыми и временными ресурсами.
Во всем мире найдено около 12000 алмазных месторождений, из которых только 1% содержит достаточное количество алмазов, чтобы оправдать процесс добычи с экономической стороны.
Чтобы добыть драгоценный минерал весом в 1 карат, необходимо переработать 1 т горной породы.
Как добывают алмазы
Данный процесс состоит из таких главных этапов:
- Разведка.
- Подготовка площадки и необходимого оборудования.
- Строительство фабрики.
- Добыча камней.
Чтобы разведать местонахождение алмазов, уходит не один год и даже не одно десятилетие.
Как только диагностика подтвердила залежи минерала в той или иной местности, специалисты начинают:
- подготавливать площадку, на которой будет производиться обработка камней;
- закупать оборудование;
- разрабатывать инфраструктуру для рабочих и остальных людей, принимающих участие в процессе.
Технологическая оснастка зависит от способа добычи камней. Если кимберлитовая трубка залегает на дне океана, то добыча драгоценных камней будет совершаться с помощью роботов на электронном управлении. Роботы извлекают горные породы, в которых содержатся алмазы, и упаковывают их в контейнеры.
Если кимберлитовая трубка находится под землей, то минералы добывают путем закрытых подземных рудников. Данный способ является дорогим и сложным.
Обустройство фабрики начинают, когда вся инфраструктура готова. На данном заводе извлекают драгоценные камни из горных пород и ведут дальнейшую обработку минералов.
Извлечение алмазов и их обработка имеет определенную технологию:
- Вначале первично размельчают руду до 50-150 мм.
- Просеивают данную смесь и сортируют ее на алмазный кимберлит и другую породу, которая была сопутствующей. Данный процесс совершают еще на самом руднике с помощью специальных установок.
- Далее производят вторичное измельчение руды до 1-32 мм, которое затем просеивают и сортируют на 4 категории. Алмазы в чистом виде сортируют по размеру частиц: 1-4 мм; 4-8 мм; 8-16 мм; 16-32 мм. Сортировка чистого минерала, а также отделение сопутствующих примесей производятся уже на фабрике.
- Завершающей стадией является отправка алмазов в сортировочный цех, где производят окончательный осмотр и отбор камней по размеру, весу и классу.
Обработанные камни отправляют на мировой рынок торговли драгоценностями.
Способы отделения алмазов из горных пород
Добыча мелких алмазных камней из горных пород путем просеивания – неэффективный и трудоемкий процесс. Чтобы понять, как добывают алмазы, нужно рассмотреть несколько технологий, осуществляющих отделение драгоценностей из общей массы пород. Итак, существуют такие методы получения драгоценных частиц:
- Жировые установки. Данное оборудование представляет собой специальные столы, покрытые жиром. На эти поверхности высыпают алмазный кимберлит, разведенный в воде. В результате этого драгоценные камни прилипают к столу, а горная порода вместе с водой уносится прочь. Прилипшие частицы собирают затем вручную. Это считается примитивным методом добычи самородков.
- Рентгеновские установки. Суть способа состоит в том, что горную руду облучают рентгеновскими лучами, при этом алмазные частицы начинают светиться голубым. Автоматически срабатывает пневматический толкатель, который отсекает драгоценные минералы из общей массы.
- Электромагнитное оборудование. Данная технология основана на том, что алмаз практически не притягивается магнитом, в отличие от частиц горной породы, в которой содержатся драгоценности. Поэтому магнит притягивает элементы горной породы, а алмазы сами отсеиваются из нее.
- Суспензионные установки. С помощью этого метода извлекают драгоценные камни из алмазных россыпей путем опускания горной массы в жидкость большой плотности – ферросилиций. В результате этого тяжелые частицы уходят на дно, а легкие фракции алмазов остаются на поверхности.
- Использование пенного флотатора. Этот метод применяют при отделении алмазной пыли, которая образуется в перерабатывающих цехах. Суть метода состоит в том, что алмазные частицы с меньшей твердостью извлекаются установкой с пенным флотатором.
Добыча алмазов распространена по всему миру, спрос на камни постоянно растет.
