В Якутии найден уникальный фрагмент породы, набитый алмазными кристаллами

Официальное сообщение о необычном образце ученые сделали в конце декабря

Алмаз – минерал, замечательный не только своими свойствами, красотой и стоимостью, но и редкостью на поверхности Земли. Руда, содержащая 1 карат (0,2 г) на тонну, считается весьма богатой и перспективной для разработки.

Тем удивительнее недавняя находка российских геологов, обнаруживших фрагмент породы, содержащий более 30 тыс. мелких алмазных кристаллов – в пересчете на тонну это будет около 500 тыс. карат.

Официальное сообщение о необычном образце российские ученые и их американские коллеги сделали в конце декабря, на прошедшем в Сан-Франциско ежегодном конгрессе Американского геофизического союза. А в январе–феврале ему будет посвящена одна из ключевых статей специального выпуска журнала «Геология и геофизика». Об этом STRF рассказал главный редактор издания, главный научный сотрудник Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, академик Николай Соболев, изучающий месторождения алмазов, в том числе и знаменитую кимберлитовую трубку Удачная, где была сделана находка.

Кимберлитовая трубка образуется при прорыве сквозь земную кору газов и расплавов, скопившихся на большой глубине. Это длинный и узкий (обычно диаметром порядка сотен метров) канал, заполненный зеленовато-серым кимберлитом. В толще этого конусообразного «застывшего вулкана» обнаруживаются и другие минералы, вынесенные взрывом с невероятной глубины, в том числе и алмазы.

Одна из крупнейших и богатейших в мире кимберлитовая трубка Удачная была открыта в Якутии в 1955 г. и разрабатывается открытым образом с 1971 г. Здесь обнаружены несколько уникальных крупных образцов, хранящихся в Алмазном Фонде. Сегодня расположенное у самого полярного круга месторождение и соседний обогатительный комбинат принадлежат компании АЛРОСА.

– Наша кимберлитовая трубка Удачная содержит алмазов примерно 1,5 карата (0,3 г – ред.) на тонну – это очень богатое месторождение, за время разработки давшее миллионы карат. Наша группа занимается исследованиями на ней уже не один десяток лет, – сказал Николай Соболев. – Конечной целью этих работ является глубокое понимание того, как же образуются алмазы в природе, и как оптимизировать технологии их искусственного синтеза.

В самом деле, однозначных представлений об условиях формирования и возрасте алмазов в геологии нет до сих пор. Большинство существующих теорий указывают на огромное давление (десятки тысяч атмосфер) и температуру, при которых на большой глубине расплавы и флюиды, содержащие углерод, переформируются с образованием алмазной кристаллической решетки.

Косвенно на это указывают и успехи советских исследователей из Института геологии и минералогии СО РАН, которые еще четверть века назад разработали первую в мире технологию получения достаточно крупных синтезированных алмазов ювелирного качества, масса которых превышает 1 карат. Метод требует очень высоких давлений, сохраняющихся длительное время.

Так, для получения алмазов весом 6–10 карат необходимо в лабораторных условиях, непрерывно, в течение более 2-х недель поддерживать очень высокие давления и температуру.

Исследования кимберлитов и алмазов в Институте геологии и минералогии СО РАН были начаты в 1960-х годах Владимиром Степановичем Соболевым, имя которого институт носит сегодня. Еще в начале 1940-х, будучи 30-летним профессором ленинградского Горного института, Соболев обосновал научный прогноз о наличии в северной части Якутии, в частности, на реке Вилюй, где находится трубка Мир, кимберлитов и алмазов. 15 лет спустя догадка блестяще подтвердилась.

– Алмаз может образоваться только в том случае, если имеются очень высокие давления и температуры, – подчеркивает Николай Соболев. – Такие, которые могут существовать на глубине не менее 120–150 км, а скорее всего, и больше. Именно с такой глубины «древние вулканы» кимберлитовых трубок поднимают алмазы вместе с другими минералами. Все это перемешивается с материалом с малой глубины, поэтому алмазы, и без того будучи достаточно редкими, оказываются рассеяны еще сильнее.

Помимо собственно крупных кристаллов, в трубке обнаруживаются породы, заключающие в себе множество мелких кристаллов. Поисками таких образцов геологи и минералоги занимаются специально: они могут дать бесценную новую информацию о недрах, в которых идет образование алмазов. Как правило, они содержат не так много алмазов – несколько десятков. Но недавно в этом ряду появилось примечательное исключение.

– Находку сделал я сам, перебирая образцы, собранные еще несколько лет назад и остававшиеся в хранилищах компании АЛРОСА, – добавляет Николай Соболев. – И хотя кристаллы в нем действительно мелкие, те, которые мы зовем микрокристаллами, их очень много, до 10%. И мы, конечно, тут же взялись за его исследование – в том числе, с помощью рентгеновской томографии, которая позволяет заглянуть внутрь образца, не разрушая его. Эта работа была проделана совместно с нашими американскими коллегами, с которыми мы сотрудничаем уже больше 20-ти лет (из Университета штата Теннесси в Ноксвилле. – Ред.).

Крошечные размеры алмазных кристаллов не слишком расстраивают ученых: «Нам неважно, что они мелкие, главное – это настоящие алмазы», – говорит Николай Соболев. Столь мелкие алмазы (от 0,7 мм и вплоть до 10 микрон) сами по себе уже большая редкость.

Кроме того, некоторые из них содержат включения, в которых, как в «капсулах времени», заключены химические вещества, соседствовавшие с кристаллом в ходе его образования, сколько бы миллионов лет назад это ни происходило. Содержимое таких включений представляет для специалистов особенный интерес. Остальную часть образца составляют пироп, пироксен – классические минералы-спутники алмазов. Уникальная находка обещает дополнить картину нашего понимания механизмов формирования этих драгоценных камней новыми важными штрихами.

– Поэтому неудивительно, что сейчас мы активно готовим специальный выпуск нашего журнала «Геология и геофизика», который на Западе представляет компания Elsevier. Одна из ведущих статей в нём посвящена этой находке – рассказывает Николай Соболев.

- Мы уже договорились с издателем о том, что выпуск будет полностью и бесплатно открыт всем желающим – и специалистам, и просто интересующимся.

Интересующихся должно найтись предостаточно: о процессах, происходящих на глубине в недрах нашей родной планеты мы до сих пор знаем куда меньше, чем о том, что происходит на поверхности далекой Луны. Чтобы разобраться во всех деталях, требуются долгие годы – но это как раз тот случай, когда неспешная, дорогостоящая фундаментальная наука рано или поздно приносит весьма весомые дивиденды, значение которых может быть измерено – каратами.

Автор: Фишман Роман