Откуда берутся алмазы и почему они не везде

Адская кухня внутри Земли

Алмаз состоит из чистейшего углерода. Тот же самый химический элемент образует мягкий графит в обычном карандаше или обыкновенную сажу в печной трубе. Разница заключается только в том, как именно атомы углерода связаны между собой в кристаллической решетке. В графите атомы лежат слоями, которые легко соскальзывают друг с друга при малейшем нажатии. В алмазе атомы упакованы в прочный трехмерный каркас, где каждая частица намертво связана с четырьмя соседними.

Чтобы заставить углерод перестроиться в такую плотную структуру, требуются экстремальные условия. В земной коре подобных параметров попросту нет. Подходящая среда начинается глубже ста пятидесяти километров, в верхней мантии нашей планеты. Температура там держится в районе от 1100 до 1300 градусов Цельсия, а давление превышает сорок тысяч атмосфер. Минералоги называют эту зону областью термодинамической стабильности алмаза. Углерод проводит в таком состоянии сотни миллионов и даже миллиарды лет, постепенно кристаллизуясь в октаэдры и кубы.

Скоростной экспресс на поверхность

Родиться на глубине — лишь половина дела. Если алмаз начнет медленно подниматься наверх вместе с обычными геологическими пластами, он неизбежно превратится в графит. Падение давления при сохранении высокой температуры разрушает алмазную решетку. Чтобы драгоценный кристалл уцелел, ему нужен мгновенный транспорт, который охладит его и доставит к поверхности буквально за считанные часы.

Этим транспортом выступает особая магма, богатая газами и водой. Она зарождается еще глубже зоны кристаллизации алмазов и с бешеной силой устремляется вверх через трещины в коре. По пути магма захватывает куски мантийных пород вместе с готовыми кристаллами. Скорость подъема достигает нескольких сотен километров в час. Ближе к поверхности сжатые газы расширяются, происходит мощнейший взрыв, и на месте выхода магмы образуется воронкообразная трубка. Породу, застывшую в этой воронке, называют кимберлитом — в честь южноафриканского города Кимберли, где ее впервые подробно описали ученые в конце девятнадцатого века.

Почему алмазы залегают только в определенных точках планеты

Главная географическая причина неравномерного распределения месторождений связана со строением земной коры. Кимберлитовые магмы способны пробить насквозь только самые толстые, холодные и прочные части материков. Геологи называют их древними платформами или кратонами. Корни таких кратонов уходят глубоко в мантию, формируя своеобразный жесткий киль, который защищает поднимающиеся кристаллы от расплавления в горячих мантийных потоках.

Молодая океаническая кора или зоны активного движения плит для этого непригодны. Там температура мантии на малых глубинах слишком высока, а структура коры постоянно деформируется, разрушая любые попытки кристаллизации углерода. По этой причине алмазные карьеры привязаны к геологически спокойным ядрам материков, чей возраст превышает полтора-два миллиарда лет. Крупнейшие скопления кимберлитовых трубок обнаружены в Якутии и Архангельской области в России, на юге Африки в Ботсване, ЮАР и Анголе, а также на севере Канады и в западной части Австралии.

Два типа месторождений полезного ископаемого

Горняки находят ценные минералы в двух принципиально разных геологических обстановках. Понимание этой разницы определяет способ добычи и затраты техники.

• Коренные месторождения представляют собой сами кимберлитовые или лампроитовые трубки, уходящие вглубь планеты на километры. Чтобы извлечь породу, геологи строят гигантские ступенчатые карьеры диаметром до километра, а когда открытая добыча становится опасной, переходят на подземные шахты.
• Россыпные месторождения образуются естественным путем в результате выветривания. Ветер, дожди и реки веками разрушают верхнюю часть коренной трубки. Водные потоки подхватывают кристаллы, смывают их в русла рек и уносят за десятки километров, где тяжелые и прочные алмазы оседают в донном песке и гравии.

До середины девятнадцатого века человечество знало исключительно россыпи в речных долинах Индии и Бразилии. Лишь южноафриканская алмазная лихорадка 1870-х годов показала геологам, что искать источник нужно внутри твердых пород кимберлитовых жерл.