Геология, генезис и локализация месторождений ювелирных камней

Строение Земли

Земля – это третья планета Солнечной системы. Как показывает изучение записей спектров сейсмических волн, исходящих от землетрясений, структурно планета земля состоит из центрального ядра, мантии и земной коры (рис. 2.1). Ядро имеет диаметр около 7000 км (4300 миль) и, как полагают учёные, состоит из двух частей. Внешнее ядро имеет толщину около 2100 км (1300 миль) и, по-видимому, состоит из весьма пластичного субстрата (полностью или частично расплавленного) – «магмы». Ещё глубже расположено внутреннее ядро, диаметр которого составляет около 2700 км (1700 миль), представленное твёрдой фазой, и предположительно состоящее на 80 % из железа и различных количеств никеля, кремния и кобальта.

Рисунок 2.1. Упрощенная схема, демонстрирующая внутреннее строение земли (включающую ядро, мантию и кору).

Между ядром, и внешней оболочкой («корой»), находится промежуточная зона («мантия») частично пластичного субстрата, имеющая толщину около 2900 км (1800 миль). Над мантией расположена твёрдая земная кора. Мощность земной коры по геофизическим данным оценивается от 5 км (3 мили) под океанами до 72 километров в «корнях» наиболее высоких горных массивов. Из этих трёх структурных зон для геммологов наибольший интерес представляет земная кора, так как в ней образуются все месторождения драгоценных камней, а её геология – ключ к получению информации о них.

Стр. 12

Минералы и горные породы

Прежде всего, необходимо дать точное определение тому, что понимается с научной точки зрения под терминами «минерал» и «горная порода». Минерал – это вещество, образованное в недрах Земли в результате природных процессов неорганической (т.е. неживой) природы. Минерал характеризуется однородностью свойств, определённым химическим составом и атомной структурой, а также имеет комплекс оптических и иных физических характеристик, которые одинаковы для всего его объёма.

В минералогии насчитывают несколько тысяч минеральных видов, но только несколько десятков (около ста) из них обладают необходимыми качествами – красотой, редкостью и долговечностью, для того чтобы признать их пригодными для использования в качестве ювелирных материалов. В этой избранной группе есть несколько минералов, представленных металлами. К ним относят: золото, серебро, платину и металлы платиновой группы – палладий, родий и иридий (родий используется в качестве декоративно-защитного покрытия на золоте, серебре и платине, а иридий часто применяется как важный компонент ювелирных сплавов с золотом или платиной). Эти «благородные» металлы, а также алмаз относятся к классу самородных элементов (понятия химических элементов и их соединений будет рассмотрено более подробно в главе 3).

Самоцветы добываются из недр земли вместе с другими минералами, которые находятся с ними в ассоциации. Основная часть добытого материала (руды) состоит из смеси минералов, образующей агрегаты в различных комбинациях минерального состава и текстурно-структурных характеристик. Такие смеси или агрегаты принято называть горными породами. Так, например, гранит состоит из смеси полевых шпатов и кварца, а также может содержать примесь слюды или иных сопутствующих минералов. За небольшим исключением, примером которому могут служить лазурит (а именно лазуритовая метасоматическая порода – «ляпис-лазурь») или нефрит, являющиеся метасоматическими горными породами, большинство драгоценных камней являются самостоятельными минеральными видами или минералами – членами рядов изоморфной смесимости.

Образование горных пород в земной коре

Осадочные горные породы

Возвращаясь к рассмотрению структуры строения внутренних оболочек Земли, можно отметить чётко различимое трёхслойное строение земной коры (рис. 2.2). Самая верхняя и она же самая тонкая оболочка состоит, в основном, из осадочного материала (в основном обломочного, например: гравия, песка, глины и т.д.). Этот осадочный материал образовался под действием факторов эрозии (например: дождя, ветра, текущих вод) в процессе разрушения существовавших ранее горных пород средней оболочки земной коры, а позже подвергся литификации с образованием осадочных горных пород (например: печаника и известняка). В виду осадочного механизма образования таких горных пород их называют осадочными (sedimentary).

Рисунок 2.2. Схема, показывающая взаимное расположение осадочных, магматических и метаморфических пород в земной коре.

Магматические горные породы

Вторая оболочка образуется в результате метаморфизма осадочных пород или остывания расплавленной магмы. Она состоит из горных пород, которые описываются как метаморфические (metamorphic) и магматические (igneous), наиболее известным примером которых, является гранит. Её верхняя часть носит наименование «гранитного» слоя.

Стр. 13

Нижнюю часть этой оболочки земной коры составляют магматические горные породы, которые, как правило, в целом темнее и плотнее пород в вышележащем «гранитном» слое и представлены, в основной массе, основными и ультраосновными горными породами с низким содержанием кремнезёма и высоким – железа и магния. Магматические породы, которые раскристаллизовались из магмы, не излившейся на поверхность земли, называются плутоническими (plutonic), а извергнувшиеся на поверхность – вулканическими (volcanic), частично излившиеся – экструзивными (extrusive). Породы, остывание которых происходило в глубинных условиях, глубже 3-4 км от поверхности земли, называют абиссальными (abyssal), а те, остывание которых происходило в приповерхностных условиях – гипабиссальными. Магматические породы, которые кристаллизовались из магмы после внедрения в толщи уже образовавшихся горных пород, носят название – интрузивные (intrusive).

Метаморфические горные породы

Некоторые магматические и осадочные горные породы, находящиеся в различных слоях земной коры, испытывают изменения в результате воздействия повышенных температур и давлений, такие породы называют метаморфическими (metamorphic). Например, всем известный мрамор – это метаморфическая горная порода, которая образовалась из известняка или доломита под воздействием высоких температур и давлений. Иными примерами процессов метаморфизма являются случаи контактовых изменений вмещающих горных пород при взаимодействии с внедрившейся магмой или в стрессовых условиях динамометаморфизма при крупномасштабных тектонических процессах.

Группы минералов, минеральные виды и разновидности

В настоящее время систематический раздел минералогии насчитывает более 4000 минеральных видов (species). Для целей классификации все они подразделяются на классы, подклассы, семейства и группы (groups). Каждая группа содержит минералы, имеющие сходный химический состав и структурные характеристики. Геммология, хотя и оперирует более ограниченным количеством минералов, имеющим применение в качестве ювелирных и декоративных камней, чётко придерживается всех принципов минералогической систематики.

Так, драгоценные камни чётко классифицируются по минеральным видам, к которым они относятся. Но, тем не менее, в геммологии часто используются и обобщающие минералогические термины, относимые в минералогии к наименованию групп, семейств и надгрупп, такие как: группа и надгруппа граната («гранат»), семейство полевых шпатов («полевой шпат»), надгруппа турмалина («турмалин») и другие. Иногда в результате широкой изоморфной смесимости не удаётся выделить конкретный минеральный вид, тогда оперируют такими терминами как «подгруппа» (широко используются термины уграндиты и пиральспиты для минералов группы гранатов) и «ряд изоморфной смесимости» (например ряды: пироп-альмандин, пироп-спессартин, андрадит-гроссуляр, лондонит-родицит).

В геммологии широко распространено подразделение минеральных видов на разновидности (varieties), например: для сподумена – кунцит и геденит; для корунда – рубин, сапфир, лейкосапфир, цветной сапфир; для берилла – изумруд, аквамарин, гелиодор, биксбит и другие. Как правило, минеральные разновидности отличаются друг от друга внешним видом (что связано с условиями образования минерала или его агрегата, например: халцедоны – оникс и агат) или цветом (что связано с нюансами химического состава или структурных особенностей минерала).

Чтобы несколько упростить работу начинающего геммолога и предотвратить любую путаницу с названиями надгрупп, семейств, групп, минеральных видов и разновидностей, информация по наиболее распространённым ювелирным камням, названия которых фигурируют в наименованиях разных минералогических таксонов, отражена в таблице 2.1.

Происхождение драгоценных камней

Условия образования (origin) драгоценных камней определяются местом их формирования в земной коре или мантии Земли. Осадочные породы, не затронутые вторичными изменениями, как правило, не являются благоприятной средой для формирования первичных проявлений камнесамоцветного материала. Исключения составляют залежи некоторых ископаемых смол, аммолита, ископаемого морёного дерева. Такие самоцветы, имеют первично осадочное происхождение и окончательно формируются на стадии седиментогенеза, включающей перенос, накопление и захоронение осадков, до проявления процессов литогенеза. Некоторые авторы с определённым допуском в этот список добавляют гагат, но, по нашему мнению, формирование бурых углей с гагатом или преобразование сапропелевых илов, богатых органическим материалом, в гагатоподобные угли происходит как результат процессов литогенеза – диагенеза и катагенеза.

Так на стадии диагенеза в осадочных породах происходит перенос вещества, вынос отдельных химических элементов из состава осадков или минерализация под действием обогащенных минеральных веществами водных растворов. Арагонит осадков может изменяться до кальцита, а опал до халцедона. В полостях выщелачивания из водных растворов может осаждаться опал с дальнейшим преобразованием в халцедон или откладываться арагонит-кальцитовый агрегат в виде мраморного оникса. На стадии катагенеза происходит литификация рыхлых и пластичных осадков, углефикация и минерализация органических остатков, также из водных растворов может образовываться опал, кристаллизоваться кальцит, кварц, и другие минералы, могут проходить процессы не только структурного, но и химического преобразования минералов, например процессы метасоматоза.

Тем не менее, в процессе формирования первично-осадочных пород создаются условия для обогащения камнесамоцветного материала из продуктов эрозии по принципам гравитационной (образование россыпей шпинели, циркона, корунда, алмаза) и химической сепарации (образование элювиальных россыпей и слоёв, обогащенных химически устойчивыми минералами, такими как гранат, кварц, турмалин). Как результат неравномерность прочностных свойств в зёрнах и кристаллах драгоценных камней. В процессе выветривания и переноса происходит их обогащение из-за раскалывания и истирания ослабленных участков, связанных с наличием трещин и внутренних включений. Таким образом, в россыпях самоцветы представлены зёрнами или обломками, имеющими различную степень окатанности, в размере от гравия до гальки, реже валунов.

Формирование большей части месторождений наиболее значимых ювелирных камней, таких как кварц, полевой шпат, берилл, топаз, турмалин, циркон и другие, напрямую или косвенно связано с массивами магматических или иных глубинных горных пород и процессов, сопровождающих их образование. Низкие градиенты перепада температур, низкие скорости циркуляции растворов и высокие давления способствуют росту крупных кристаллов в «полостях» или исходном субстрате (рис. 2.3).

В процессе медленного остывания магмы в соответствии с последовательностью, известной как реакционно-кристаллизационный ряд Боуэна, в первую очередь кристаллизуются минералы с низким содержанием кремнезёма. Таким образом, горные породы, содержащие большое количество кремнезёма и летучих компонентов, способствующих образованию значительной части самоцветов, как правило, представлены грейзенами и гранитоидами, обогащенными дифференцированными обособлениями, в том полостными (миароловыми) пегматитами с камнесамоцветной минерализацией. Скопление газов и в любой иной по составу магме при её застывании, как правило, приводит к образованию полостей, впоследствии часто выполняющихся самоцветной минерализацией (рис. 2.4).

Перепады давления и высокие температуры при внедрении магмы, наряду с водными растворами вмещающих пород способствовали мобилизации минеральных компонентов и последующим процессам метасоматоза, перекристаллизации или кристаллизации в полостях.

Стр. 14

Примерами этого являются гранат, андалузит, серпентин, нефрит и жадеит.

Такие минералы как изумруд, александрит, рубин и сапфир часто генетически связаны с постмагматическими растворами и химическими реакциями ими вызванными. А такие самоцветы как некоторые гранаты, андалузит, жадеит, серпентин и частично нефритообразующие амфиболы, чаще всего обязаны своим происхождением факторам регионального метаморфизма или динамометаморфизма.

Таблица 2.1.

Стр. 15

Рисунок 2.3. Слева направо, сверху вниз: отдельные кристаллы полевого шпата, кварца, турмалина, берилла, циркона и топаза, образованные в интрузивных или плутонических породах.

Рисунок 2.4. Распиленная пополам и отполированная кварцево-агатовая жеода. Быстрое охлаждение в периферийной части жеоды привело к образованию толстого внешнего слоя микрокристаллического агрегата агата, а более медленное падение температуры и более низкая концентрация раствора привели к формированию более крупных кристаллов кварца в центральной части.

Одной из отличительных особенностей алмазов (рис. 2.5) от остальных драгоценных камней являются их условия формирования, соответствующие глубинам не менее самых нижних слоёв земной коры, граничащих с верхней мантией, в области переходной зоны в основании земной коры известной как граница Мохоровичича (Mohorovičić Discontinuity) или Мохо (рис. 2.1 и 2.2). Эта тектоническая граница была названа в честь открывшего её в 1909 году приват-доцента из Загребского университета (Австро-Венгрия, ныне Хорватия), а в дальнейшем профессора – Андрия Мохоровичича (хорв. Andrija Mohorovičić, 1857-1936). По современным представлениям формирование алмазов происходило на глубине не менее 120 км (70 миль) от поверхности Земли из углерода или углеродсодержащих соединений (например: в виде углекислого газа или метана) при очень высоких температурах и давлениях. Содержащая алмазы магма в процессе вулканических процессов была транспортирована к поверхности земли, что часто сопровождалось взрывным (эксплозивным) извержением и приводило к образованию конусообразных сопок и гор. Вулканические жерла после извержения были заполнены остывшей магмой, а также её обломками и обломками вмещающих пород. Образовавшиеся таким образом кимберлитовые трубки дают основную часть мировой добычи алмазов.

Со временем верхние части кимберлитовых тел на поверхности Земли были разрушены под действием процессов выветривания, главным из которых являлась эрозия водными потоками.

Стр. 16

Рисунок 2.5. Необработанные алмазы, основные морфологические типы алмазного сырья. Слева направо: треугольный двойник «мэкл» («macle»), искаженный октаэдр «шэйп» («shape»), октаэдр «стоун» («stone») и обломок кристалла «кливаж» («cleavage»). (Фото предоставлено «De Beers»)

В течении многих миллионов лет на месте гор и сопок образовались невысокие холмы, называемые в Южной Африке «копи» («kopjes»). Алмазы из эродированных верхних частей кимберлитовых тел были переотложены с образованием аллювиальных (широко распространённых в юго-западной Африке) и морских россыпей (например, россыпей морских террас побережья Намибии).

Таким образом, образование драгоценных камней в природе связано как с физико-химическими условиями осадочных, магматических и метаморфических процессов в целом, так и с химическим составом расплавов, газов и гидротермальных растворов в частности.

Местонахождения драгоценных камней

Местом нахождения (occurrence) драгоценного камня являются горные породы, в которых он был найден или добыт (например: гравий, содержащий драгоценные камни; жилы различного происхождения или магматические породы). Многие драгоценные камни могут быть найдены на месте своего формирования. Этот тип месторождений называется первичными, он представляет для исследователя-минералога особый интерес, так как содержит информацию об условиях формирования драгоценных камней. В россыпях, делювиальных, эоловых, чаще всего представленных аллювиальными (alluvial) отложениями, драгоценные камни были перенесены с мест своего образования такими факторами выветривания как ветер, временные водные потоки или реки. О расстояниях, преодолённых драгоценными камнями из аллювиальных отложений, можно судить по степени износа их поверхностей (например: окатанная топазовая галька и округлый профиль кристаллов алмаза из россыпей Намибийского побережья). Иногда драгоценные камни, которые были высвобождены из горной породы в результате процессов выветривания, откладываются без какой-либо транспортировки прямо на месте расположения исходных пород. Такие остаточные отложения и россыпи называются элювиальными (eluvial).

Условия локализации основных ювелирных камней

Регион местонахождения драгоценных камней – это страна или географический район, в котором добывают или находят драгоценные камни. Некоторые регионы в виду особенностей геологического строения оказались более благоприятны для формирования залежей драгоценных камней. Такие регионы представляют из себя ограниченные участки суши, территориям государств Республика Шри-Ланка (остров Шри-Ланка, бывший Цейлон) и Малагасийская Республика (остров Мадагаскар) особенно повезло. В Шри-Ланке расположены множество месторождений и проявлений ювелирных камней, включая рубин, сапфиры, разновидности граната, хризоберилл (в том числе александрит), разновидности кварца, «лунный камень», различные шпинели, топазы, цирконы, турмалины, андалузит и сингалит. Основные драгоценные камни, отсутствующие на Шри-Ланке – это изумруд и алмаз. В Малагасийской Республике есть аквамарин, изумруд и розовая разновидность берилла (морганит, воробьевит), многие разновидности кварца и граната, а также топаз, турмалин, калиевый полевой шпат (ортоклаз) и сподумен (кунцит).

Стр. 17

Недалеко от Шри-Ланки находятся богатые месторождения сапфиров и рубинов в Республике Мьянме (бывшая Бирма) и Королевстве Таиланд (бывший Сиам). Далее на юго-востоке, на обширном континенте Австралии находятся месторождения алмазов, сапфиров и опалов, которые являются одними из основных источников этих камней. В Южной Америке, в Колумбии и Бразилии, расположены знаменитые месторождения изумрудов. Кроме того, Бразилия является богатым источником аметиста, турмалина, аквамарина и топаза. На Североамериканском континенте, содержатся значительные запасы турмалина и алмаза. На обширных пространствах России впервые был найден александрит, здесь сосредоточены исторически значимые месторождения малахита и турмалина-эльбаита. До сих пор отрабатываются месторождения демантоида – зелёной хромсодержащей разновидности граната-андрадита. Также на территории России добываются алмазы, многие разновидности кварца (горный хрусталь, цитрин, аметист, дымчатый кварц, морион), берилла (гелиодор, аквамарин, изумруд) и другие ювелирные и ювелирно-поделочные камни.

Коммерчески важные месторождения изумруда разрабатываются в Индии, Пакистане, Зимбабве и Южно-Африканской Республике. Последняя хорошо известна такой разновидностью кварца, как «тигровый глаз» и является одним из основных источников алмаза. Среди самых известных алмазных рудников – такие исторически значимые, как Кимберли (знаменитая «Большая Дыра», близ города Кимберли) и Премьер (ныне Куллинан, близ города Претория). Рудник Куллинан, расположенный в 32 километрах (20 милях) от города Претория, знаменит находкой самого крупного алмаза в мире – «Звезда Африки» (он же известен под названием «Куллинан») весом в 3106 карат. Алмаз был найден в Главной шахте рудника. В южной части Африканского континента (включая Намибию, Ботсвану и Анголу) имеются и другие значительные месторождения (рис. 2.6). Заметную роль играют месторождения алмазов Австралии. Весьма значительны по запасам и объёмам добычи месторождения Сибирской платформы в России. Новые месторождения алмазов осваиваются в таких странах как Китай и Канада. И хотя исторически первым и важнейшим источником алмаза была Индия, а за ней следовала Бразилия, в настоящее время эти страны занимают незначительные позиции по объёму добычи алмазов.

Рисунок 2.6. Основные алмазные рудники Намибии, Ботсваны и Южной Африки.

Условные обозначения: 1 – Объединённые Алмазные Рудники (Consolidated Diamond Mines); 2 – Порт Дрейерс (Dreyers Port); 3 – Лэнгхуджи (Langhoogie); 4 – Коинджэсса (Koingassa); 5 – Финш (Finsch); 6 – Буйтфонтейн (Buitfontein), Де Бирс (De Beers), Дютоитспан (Dutoitspan), Вессэлтон (Wessalton); 7 – Коффифонтейн (Koffiefontein); 8 – Джвинериг (Jwenerig); 9 – Куллинан, бывш. Премьер (Cullinan, before Premier); 10 – Винития (Venetia); 11 – Лезеджкан (Lethejkane); 12 – Орапа (Orapa).

На руднике Аргайл в Западной Австралии вмещающие породы имеют иной состав, чем кимберлит (kimberlite) южной Африки, и называются лампроитом (lamproite). Ещё один относительно новый регион добычи алмазов – канадские арктические территории в районе Лак-де-Гра (Lac de Gras). В этом районе было найдено множество кимберлитовых трубок, часть из которых расположены под озёрами. В 1998 году был запущен алмазодобывающий рудник «Экати» (Ekarti). В Анголе, в конце 1990-х годов, при финансовом участии алмазодобывающей компании «Алроса», также начал работу новый рудник – «Катока» (Catoca).

Стр. 18

С дополнительной информацией о местонахождении основных месторождений органических и неорганических драгоценных камней можно ознакомиться в приложениях В и С.

Способы добычи самоцветов

Добыча драгоценных камней из недр может производиться различными по уровню организации методами – от простейшей ручной добычи и разборки, до высокоорганизованных по степени разделения труда и механизации производств. Разработка россыпных месторождений в Мьянме (бывшая Бирма), Шри-Ланке, Таиланде и Бразилии заключается в заложении шурфов или небольших карьеров глубиной около 15 метров (50 футов) до подсечения рудоносных пластов с гравием, содержащим драгоценные камни (рис 2.7 слева). Гравий, содержащий ювелирные камни (называемый в Мьянме – «байон», а в Шри-Ланке – «иллам»), поднимают на поверхность, где подвергают грохочению и промывке. Грохочение осуществляют на грохотах или ручных ситах, промывка производится на шлюзах или вручную лотками, но чаще – специальными плетёнными не глубокими корзинами (рис. 2.7 справа). Песок, ил и частицы слишком мелкой размерности отсеиваются на сите при грохочении, а лёгкие минералы выносятся через края корзин и лотков при промывке в результате тока воды при вращательных движениях и потрясывании. Ювелирные же камни, как правило, являющиеся более тяжёлыми минералами, остаются в корзине. Этот концентрат (называемый в Шри-Ланке – «дуллам»), со дна промывочных ёмкостей, извлекается и подвергается ручной разборке для извлечения драгоценных камней.

Рисунок 2.7. Добыча драгоценных камней близ Ратнапуры (Шри-Ланка).

Слева – шурф, заложенный для извлечения гравия, содержащего драгоценные камни, из аллювиальных россыпей. Справа – использование плетёной корзины для промывки с целью получения концентрата драгоценных камней.

Самоцветоносные аллювиальные отложения часто залегают в поймах или в руслах рек (в том числе высохших). В тех случаях, когда пласты и линзы с самоцветоносным гравием находят в русловых отложениях современных водотоков неглубоко от поверхности, для получения доступа к ним используют методы углубления русла или огораживания продуктивных участков дамбой плотины. Там, где в реке есть меандровые изгибы, потоки воды на внутренних частях таких изгибов замедляются и более тяжёлые минералы, включая драгоценные камни и металлы, осаждаются на дно, образуя россыпные залежи (рис. 2.8). В том случае, когда река меандрирует, образуя изгибы в форме «бычье ярмо», могут быть возведён комплекс каналов и дамб, спрямляющих русло реки, для целей осушения интересующего меандра с россыпями самоцветов (рис. 2.9).

Там, где месторождения драгоценных камней находятся вблизи поверхности и занимают большие по площади участки, как в случае некоторых месторождений топазов в Бразилии, используется механизированная добыча с использованием самоходной техники. Обширные участки пустых пород поверхностного слоя удаляются экскаваторами-драглайнами и бульдозерами, которые затем также используется для снятия продуктивного гравия, содержащего драгоценные камни (рис. 2.10). Ил, глинистые минералы, и мелкие фракции удаляются с помощью сит при промывке струями воды под высоким давлением из гидромониторов (рис. 2.11), а кристаллы топаза извлекаются из гравия вручную.

Стр. 19

Рисунок 2.8. Минералы с повышенным удельным весом откладываются там, где речная вода замедляется внутри изгиба, образуя продуктивные россыпи.

Рисунок 2.9. Извлечение гравия драгоценных камней из меандра реки типа «бычье ярмо».

Рисунок 2.10. Удаление суглинков верхнего слоя почвы и добыча драгоценных камней на руднике Капо-ду-Лана (Capo do Lana) топазовых копей в Бразилии.

Стр. 20

При разведке изумрудов и опалов жилы, вмещающие драгоценные камни, могут пересекать морфологические формы рельефа, при этом они лучше всего выявляются при прохождении бульдозером ступенчато расположенных горизонтальных канав вдоль склонов. На одном крупном месторождении опала в Австралии добыча камней точно описана местным топонимом «Куберпеди», что дословно означает «человек в яме». В этом жарком и засушливом месте даже жилища шахтёров расположены под землёй. На изумрудных рудниках Колумбии и Южной Африки проходка отдельных подземных горных выработок использовалась для отработки удалённых «карманов» с драгоценными камнями. Чем более механизирована добыча полезных ископаемых, тем более важным является фактор запаса воды, и там, где естественных источников воды недостаточно, приходится обустраивать специальные технологические водные резервуары.

Методы, используемые при добыче алмазов, могут варьировать от самых простых операций в аллювиальных россыпях русел рек (рис. 2.12), как те, что были описаны выше, где камни добывают путём простой промывки, аналогичной промывке золота, до высокомеханизированной шахтной добычи с извлечением на обогатительных фабриках. Многие месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми телами в виде «труб» и на начальном этапе отрабатываются открытым способом. По мере отработки алмазоносной породы уровень добычи опускается вместе с забоем (дном карьера) и при этом растёт объём пород «вскрыши», которые необходимо извлечь, чтобы обеспечить доступ горной техники к рабочему уровню.

Рисунок 2.11. Использование струи воды высокого давления из гидромонитора для отделения кристаллов топаза от смеси минерализованной глины и каолина на руднике Капо-ду-Лана (Capo do Lana) в Бразилии.

Рисунок 2.12. Добыча алмазов на берегу реки Гбобора в Сьерра-Леоне. (Фото предоставлено «De Beers»)

Стр. 21

В конце концов, наступает время, когда экономически более целесообразно пройти вертикальную шахту рядом с «трубкой» и добывать алмазоносную породу из подземных горных выработок. Добытая порода, перед подъёмом на поверхность, часто предварительно дробится. Поскольку алмаз является одним из тяжёлых минералов, то технологии обогащения и получения концентрата основаны на разделении в тяжёлых жидкостях с применением центрифуг.

Алмаз также обладает низкой степенью смачиваемости, из-за чего он хорошо прилипает к жирам. Это его свойство используется на вибростолах или жировых сепараторах при отделении алмаза от остальных минералов разрушенной горной породы. Но самым эффективным методом, используемым в настоящее время, является рентгеновская сепарация, основанная на свойстве рентгено-люминесценции. Этот метод основан на свойстве алмаза светится под воздействием рентгеновского излучения, в то время как большинство сопровождающих его минералов таким свойством не обладают.

Ещё один высокомеханизированный способ добычи алмазов, кардинально отличающийся от вышеописанных, применяется при разработке месторождений в Намибии в прибрежной пустынной полосе к северу от устья реки Оранжевой. Здесь алмазы извлекаются из обогащённых гравийно-галечных отложений, залегающих на древних морских террасах. При вскрытии алмазоносных отложений и их добыче используются мощные экскаваторы-драглайны и большие землеройные машины, необходимые для удаления песчаных отложений вскрыши, достигающих мощности девяти метров (30 футов). Ещё более сложной задачей является извлечение россыпей алмазов, залегающей в литоральной зоне. Во время отлива часть береговой линии перекрывается дамбой, и из участков дна, в обычное время находящихся под водой извлекаются алмазоносные породы. Кроме того, вдоль побережья Намибии ведётся подводная добыча алмазов с использованием земснарядов, подающих алмазосодержащий гравий на транспортные суда.

Рисунок 2.13. Удаление вскрышных песчаных пород для извлечения богатых алмазами гравийных отложений вдоль пустынного побережья Намибии в Юго-Западной Африке. (Фото предоставлено «De Beers»)