Кимберлитовая трубка «Мир» – на пути от крупнейшего алмазного карьера до первого подземного города под куполом.


В последние два десятилетия много говорилось о надвигающемся дисбалансе между спросом и предложением в алмазной промышленности. Огромные рудники, открытые за последние 40 лет, почти выработаны. Но за последние несколько лет добыча алмазов стала довольно стабильной – около 130 миллионов каратов в год. Самые последние крупные открытия на рудниках были сделаны в Канаде, а крупнейшим из них является рудник Гахчо Кью (Gahcho Kue). Производство на этом руднике составит около 5 миллионов каратов в год. Но как это можно сравнить с другими крупными алмазными рудниками в мире?

Давайте выясним это, посмотрев на 10 крупнейших алмазных рудников.

№10

Название: Ботуобинская Где: Россия Оценка запасов: 69,3 млн каратов

Новейшим членом этой элитной группы шахт является шахта «Ботуобинская», расположенная в Накынском кимберлитовом месторождении, примерно в 200 км к северо-западу от г. Нюрба в Якутской области. Добыча на шахте началась в 2015 году, а в 2016 году она достигла 1,5 млн каратов. Шахта расположена всего в трех километрах от трубки «Нюрбинская», которая является основным активом Накынского месторождения.

По состоянию на 1 января 2015 года запасы «Ботуобинской» составляют 69,3 млн каратов, и добыча на ней будет продолжаться более 30 лет. Это первый крупный алмазный рудник, открытый в Якутской области России за последние годы. Управление рудником осуществляет российский горнодобывающий гигант «АЛРОСА».

№9

Название: Венеция Где: Южно-Африканская Республика Оценка запасов: 71,8 млн каратов

Алмазосодержащие породы были обнаружены в районе Венецианского рудника еще в 1903 году. В 1969 году De Beers приступила к реализации проекта по поиску источника этих алмазов, а в 1980 году открыла «Венецию». Строительство началось в 1990 году, а к 1993 году рудник был полностью введен в эксплуатацию. В настоящее время это крупнейший алмазный рудник в ЮАР, расположенный к северо-западу от Национального парка Крюгер недалеко от границы с Зимбабве.

Применение алмазов

После очистки алмазы отправляются в сортировочные центры. Там они распределяются по четырем характеристикам:

  • вес (карат);
  • форма;
  • качество (отсутствие, присутствие дефектов);
  • цвет.

Так как не бывает двух одинаковых алмазов, их можно распределить более чем по 8 тыс. позициям.

По применению алмазы распределяются на две категории:

  • ювелирные;
  • технические.

Ювелирные алмазы составляют 70% от общего количества. Они проходят многоступенчатую обработку: сортировку, сертификацию, разметку, раскалывание, обдирку, огранку. Во время процесса обработки алмаз может потерять до 60% первоначальной массы. Обработанные алмазы называются бриллиантами. И уже их используют в создании ювелирных изделий.

Вторая категория алмазов – технические. У этих алмазов промышленное назначение. Они используются в производстве инструментов камнеобработки, металлообработки, медицинских инструментов, часовой промышленности.

№8

Название: алмазное месторождение им. В. Гриба Где: Россия Оценка запасов: 91,5 млн каратов

Это единственный крупный алмазный рудник в России, который не управляется «АЛРОСА». Месторождение было открыто нефтегазовым гигантом «Лукойл» в ходе поисков природного газа в Архангельской области.

Аналитики ожидают, что «Лукойл» продаст эту шахту. Но она оказалась прибыльной в то время, когда компания была вынуждена списать другие активы в связи с падением мировых цен на нефть. Запасы шахты оцениваются в 91,5 млн каратов, и ожидается, что добыча будет продолжаться в течение 20 лет. Производственные показатели продолжают расти.

№7

Название: Аргайл Где: Австралия Оценка запасов: 93,1 млн каратов

Хотя срок эксплуатации рудника «Аргайл» в Австралии подходит к концу, он является крупнейшим производителем алмазов в истории, и с 1982 года на нем было добыто более 750 млн каратов. После 30 лет добычи открытым способом рудник перешел на полностью подземную эксплуатацию в 2014 году.

Хотя запасы рудника все еще оцениваются в 93 млн каратов, уровень добычи в 2021 году составил всего 16,8 млн каратов, и ожидается, что рудник будет полностью истощен к 2022 году. Рудник расположен в очень отдаленном районе Западной Австралии, где температура летом регулярно превышает 40 градусов. Рудник был впервые открыт в 1979 году и является единственным в мире экономически жизнеспособным алмазным рудником с лампроитовыми алмазами.

«Аргайл» является очень крупным и важным источником как низкокачественных алмазов, так и алмазов фантазийного розового и красного цветов. Его окончательное закрытие, несомненно, окажет значительное влияние на алмазную промышленность и изменит облик мирового алмазного предложения.

№6

Название: Мир (Мирный) Где: Россия Оценка запасов: 97,4 млн каратов

Шахта «Мир» – место, вызывающее благоговейный трепет, и сейчас она занимает второе место по величине вырытой скважины на Земле. Она настолько велика, что пролет над шахтой запрещен из-за сообщений о засасывании в шахту воздушных судов из-за отклонений температуры и давления вокруг скважины. Ее диаметр составляет почти 1,2 км, а глубина – более 500 метров. Рудник сыграл очень важную роль в развитии алмазной промышленности.

Впервые рудник был открыт в 1955 году, добыча началась в начале 1960-х годов. Он расположен в одной из самых суровых сред на планете, и, как сообщается, шахтеры использовали реактивные двигатели для оттаивания вечной мерзлоты в этом районе. Являясь открытым карьером, он производил до 10 миллионов каратов в год в течение десятилетий, прежде чем был закрыт в 2001 году. В 2009 году на руднике вновь начались работы по добыче алмазов.

Шахта работает как подземный рудник с 2014 года и производит около 2,2 миллиона каратов в год, с планируемым увеличением до 4 миллионов каратов в год.

Как алмазы поднимаются к поверхности Земли

Допустим, что на глубине 150—200 км в литосфере (верхней части «твердой» Земли) в архейский период сформировался 50-километровый слой алмазоносных пород. А спустя примерно 2 млрд лет у границы земного ядра и нижней мантии образовался плюм (сверхглубинная магма, которая поднимается до подошвы (нижней границы) литосферы). Расплавы, из которых состоит плюм, поднимаются по спирали вертикально к поверхности Земли и даже могут на нее выйти. Плюм, достигший подошвы холодной стабильной литосферы, вызывает частичное плавление вещества в ее нижних уровнях и, как правило, приносит с собой больше кислорода, чем хотелось бы «охотникам за алмазами». Кимберлитовые расплавы

образуются при крайне низких степенях частичного плавления (1,5—3,0 объем. %) истощенных ультраосновных пород литосферной мантии, которые незадолго до плавления были в различной степени обогащены легкоплавкими компонентами. Эти расплавы имеют низкую вязкость, образуют тонкую пленку межзернового пространства, могут просачиваться и формировать сравнительно небольшие очаги кимберлитовой магмы. В период тектонической активизации определенные глубинные разломы кимберлитогенерирующих зон древних платформ, соединяющие такие очаги с земной поверхностью, служат каналами для исключительно быстрого подъема (первые часы) кимберлитовых расплавов на земную поверхность.
Слой пород, обогащенных алмазами, находится на глубине более 150 км. В то же время образование магматических расплавов под континентами в большинстве случаев происходит на меньших глубинах (100 км и менее). Исключение составляют магмы, связанные с мантийными плюмами и суперплюмами, которые поднимаются с огромных глубин, зарождаясь на границе ядра и мантии. Именно с этими явлениям связаны наиболее масштабные вспышки магматизма в истории Земли. Прежде всего, это формирование трапповых провинций – гигантских лавовых плато, – где в течение 1—2 млн лет на земную поверхность изливались миллионы кубометров мантийных лав (чтобы понять масштабы этого явления, скажем лишь, что общий объем всех зданий и сооружений, созданных человечеством за всю историю его существования, не достигает 100 (!) м3)
Большинство (95 %) алмазных месторождений связано с кимберлитовыми расплавами, которые поднимаются по трещинам и «по пути» дробят алмазоносные породы, вынося из мантийных глубин алмазы и обломки пород древней литосферной мантии.

Можно сказать, что кимберлитовые трубки – это древние вулканы, которые играют роль транспортеров, выносящих мантийные породы и минералы, в том числе алмазы, на земную поверхность. Вспомните, как вода несет различные обломки, мелкие чешуйки золота, которые вымываются из берегов. В рассматриваемой нами ситуации «ручей» течет не по поверхности, а из земных глубин субвертикально к поверхности Земли. Это магма, которая стремительно поднимается под большим давлением. Вязкость кимберлитового расплава сравнима с вязкостью масла, которое заливается в двигатель автомобиля. И скорость ее подъема вверх под давлением также сравнима со скоростью движения автомобиля (примерно 60—70 км/ч). За два-три часа она проходит всю дистанцию от места образования расплава до земной поверхности. В этом случае алмаз не успевает графитизироваться.

Происхождение кимберлитов различных генетических типов (границы между оболочками Земли показаны без учета масштаба)

Если расплав будет двигаться медленно, с остановками на мантийных глубинах, но уже в области термодинамической стабильности графита (т. е. на глубинах менее 140 км), то алмаз сможет перестроить свою кристаллическую решетку и превратится в графит, а в случае сравнительно высокого потенциала кислорода в расплаве – попросту сгорит.

На глубине 4—5 км от поверхности земли кимберлитовая магма, содержащая много летучих компонентов (СО2 и Н2О), начинает вскипать. Для примера обратимся к принципу работы скороварки. В ней большое давление, и поэтому температура, при которой в закрытой скороварке кипит вода, может быть не 100 °С, а 120—140 °С, и даже выше. Однако, если открыть крышку, то пар резко уйдет (это будет похоже на взрыв) и температура очень быстро упадет до 100 °С (это температура кипения воды при 1 атм.).

При вскипании кимберлитовой магмы (и не только кимберлитовой) тоже происходит взрыв и образуются трубки взрыва, которые моментально заполняются магмой; температура при этом очень быстро падает. На Севере в брекчиях жерловых частей кимберлитовых трубок можно обнаружить обломки мезозойской древесины, которая не сгорела, потому что температура понизилась очень быстро; этой мезозойской древесиной можно топить костер.

Итак, если быстро поднимающийся поток кимберлитовой магмы пересечет слой алмазоносных пород, то образуется алмазоносная трубка.

Если же поток магмы пересечет сравнительно малоглубинные уровни мантии, где давления отвечают области стабильности графита, то сформируется трубка, вообще не содержащая алмазов.

Для того чтобы понять, как находят алмазы, необходимо «снаружи» посмотреть на процесс выноса алмазов на поверхность. По каким признакам геологи, выбравшие потенциально алмазоносный район, определяют, что поиски стоит продолжать? Как именно осуществляется поиск алмазов ?

После того как карта показала предположительно перспективную площадь и аэромагнитная съемка выявила структуры с магнитными аномалиями, начинается этап более детальных поисков. Геологи проводят шлиховое опробование русловых отложений речной системы, если таковая имеется. Для поисковых районов севера Канады чаще опробованию подвергаются ледниковые отложения. На этом этапе важно обнаружить в пробах индикаторные минералы кимберлитов: пиропы, пикроильмениты, хромиты, хромдиопсиды и, если сильно повезет, алмазы. Присутствие этих минералов в пробах является прямым свидетельством наличия в регионе кимберлитов и, если в пробах есть алмазы, – алмазоносных кимберлитов. Для поиска индикаторных минералов в Сибири традиционно используется лоток. Если на дне лотка геологи увидят индикаторные минералы, а возможно, и кристаллики алмазов, значит, начальная стадия работы увенчалась успехом. После этого начинается этап уже более детальных, трудоемких и на порядок более дорогостоящих поисков с использованием комплекса геофизических методов, включающих проведение как воздушных, так и наземных съемок, заверку полученных геофизических аномалий плотным шлиховым опробованием с последующим разбуриванием наиболее перспективных из них.

Индикаторные минералы: пироп (а), пикроильменит (б)

Предположим, что кимберлит найден. Цель следующего этапа поисков – очертить контуры трубки. Для этого потребуется пройти еще несколько шурфов либо пробурить по телу трубки несколько скважин и сопоставить полученные данные с конфигурацией геофизических аномалий. Затем надо ответить на главный вопрос: является ли обнаруженная трубка алмазоносной? Этот вопрос далеко не праздный, если учесть, что почти из тысячи кимберлитовых трубок Якутской алмазоносной провинции менее пятидесяти имеют повышенную алмазоносность и лишь пятнадцать из них – промышленные содержания алмазов.

В конце 60-х — начале 70-х гг. XX в. выдающийся российский минералог (ныне академик РАН) Николай Владимирович Соболев, проведя сравнительный анализ результатов выполненного им исследования состава кристаллических включений в природных алмазах, впервые в мировой практике разработал минералогические критерии алмазоносности кимберлитов. На основе этих критериев возглавляемый им коллектив сибирских геологов создал комплекс принципиально новых минералогических методов, которые на ранних стадиях поисковых работ позволяют оценивать потенциальную алмазоносность еще не обнаруженных кимберлитов по особенностям состава индикаторных минералов, в первую очередь пиропов и хромитов.

Далеко не всегда можно добыть представительное количество (первые сотни зерен) индикаторных минералов и по их составу оценить потенциальную алмазоносность прогнозируемой трубки, поскольку кимберлиты бывают совершенно разными.

Например, в трубке Мир в 1 т кимберлита содержится около 20 кг индикаторных минералов, в том числе более 5 кг хромсодержащих пиропов. Подобные кимберлитовые трубки дают мощный шлейф, позволяющий обнаружить саму трубку. Двигаясь вдоль реки, геолог может все время видеть «под ногами» пиропы и, «идя по следу», выйти к трубке. В отличие от этой ситуации, в аномальных кимберлитах трубок Накынского поля (Якутия) и дайкового комплекса

Снэп Лейк (Канада) содержание индикаторных минералов на 1 т вещества почти в 100 раз меньше (то есть составляет 200—300 г/т), хотя эти кимберлиты отличаются очень высокой алмазоносностью.

При поиске трубки можно столкнуться и с другими проблемами. Трубки, кимберлиты которых содержат повышенное количество магнитных минералов (магнетит, титаномагнетит и др.), фиксируются геофизическими методами, потому что дают магнитную аномалию. Однако существуют кимберлиты, которые содержат очень мало магнитных минералов, и для их обнаружения одной магнитной съемки недостаточно.

№5

Название: Удачный Где: Россия Оценка запасов: 108 млн каратов

«Удачный» был самым богатым рудником в истории России и мог считаться близнецом «Мира». Он имеет глубину 640 метров и настолько крут в некоторых местах, что представляет собой риск для транспорта. Открытый карьер эксплуатируется с 1971 года, на нем добыто $80 млрд алмазов из 340 млн тонн руды. Как и «Мир», «Удачный» перешел на полностью подземный рудник, план разработки которого составляет более $800 млн. В настоящее время ведется разработка.

Подземная добыча может продлить срок эксплуатации рудника «Удачный» более чем на 50 лет, и он, скорее всего, будет оставаться одним из самых важных источников алмазов в мире в течение десятилетий. План рудника предусматривает максимальную глубину подземной разработки 1,4 км ниже поверхности земли.

№4

Название: Катока Где: Ангола Оценка запасов: 110 млн каратов

«Катока» является крупнейшим из алмазных рудников Анголы, на долю которого приходится 70% производства страны. Впервые он был открыт в 1965 году. Шахта была разработана в 1994 году и находится в собственности и под управлением совместного предприятия Sociedade Mineira de Catoca, в состав которого входят, в частности, государственная горнодобывающая компания ENDIAMA и российский . Шахта начала производство в 1997 году, а в 2005 году был реализован масштабный проект по расширению шахты.

В 2021 году «Катока» произвела около 6,5 млн каратов алмазов, что делает ее одним из крупнейших алмазодобывающих рудников в мире. Текущие запасы алмазов на руднике оцениваются в 110 миллионов каратов, а прогнозируемый срок эксплуатации рудника – до 2034 года, после чего глубина рудника составит 600 метров. Затем он перейдет на подземную добычу еще на 6-8 лет.

№3

Название: Юбилейный Где: Россия Оценка запасов: 125,4 млн каратов

Рудник «Юбилейный» был крупнейшим алмазным рудником в мире в течение многих лет, но он опустился на четвертое место из-за высоких темпов производства на других рудниках в течение последних нескольких лет. Производство на руднике в 2015 году оценивается в 9 миллионов каратов. Однако с добавлением недоказанных подземных запасов он все еще может оказаться крупнейшим алмазным месторождением на планете.

Рудник «Юбилейный» был открыт в Якутском регионе на севере России, добыча ведется с 1986 года. Он продолжает оставаться самым плодородным месторождением в России, его производительность и доходы более чем в два раза превышают доходы рудника им. В. Гриба.

Технология добычи алмазов

Существует две технологии разработки алмазных рудников. Открытая и закрытая. Открытая технология заключается в раскапывании карьера на месте нахождения кимберлитовой трубки. Для этого по территории карьера ведутся взрывные работы. Буровой установкой создаются скважины, в которые помещается взрывной компонент. После взрыва алмазоносную руду вывозят на переработку в обогатительные фабрики. Там руда проходит процедуры дробления и многоуровневого процесса отделения алмазов от руды. Полученные алмазы отправляются на сортировку и обработку.

Самым большим карьером открытого типа является кимберлитовая трубка «Мир», которая находится в России. Его глубина составляет 525 метров, а диаметр 1200 метров. После 44 лет работы добыча алмазов открытым типом на карьере остановлена. Из соображений экономии и безопасности ведется разработка закрытого типа.

Закрытый тип подразумевает выкапывание шахт, которые уходят вглубь трубки. Таким образом, на карьере «Мир» планируется добывать руду еще 34 года. После доставки руды на поверхность, проводятся процедуры переработки.

Поскольку основные месторождения алмазов России сконцентрированы в Якутии, которая отличается достаточно суровыми погодными условиями, то строительство шахт здесь имеет свои особенности.

Во-первых, большое скопление подземных вод сильно затрудняют строительство, их приходится постоянно откачивать.

Воды здесь имеют повышенную минерализацию и способны растворять даже автомобильные шины. Процесс откачки подземных вод продолжается постоянно в ходе эксплуатации шахты с помощью насосов.

Во-вторых, земная кора на 400 метров находится в зоне вечной мерзлоты, что затрудняет изъятие пластов пустой породы при строительстве шахт.

В-третьих, плохие погодные условия негативно сказываются на применении ручного труда, шахтеры и строители могут работать лишь по 2 – 3 часа, а для обеспечения нормального производственного процесса необходим большой штат сотрудников. Более 70% населения города Мирный, который расположен вблизи одноименного рудника, являются сотрудниками алмазодобывающего предприятия «АЛРОСА».

Добыча алмазов в шахте осуществляется по стандартной схеме, схожей с добычей каменного угля или других полезных ископаемых – комбайной проходкой. Подземные машины оснащены мощными насадками, имеющими металлические шипы, которые врезаются в горную породу и дробят ее. Затем руда собирается ковшами экскаваторов и грузится в подземный лифт, который представляет собой клеть с подъемником. Добытая таким способом алмазная руда направляется на дальнейшую переработку.

Все этапы добычи алмазов

№2

Название: Джваненг Где: Ботсвана Оценка запасов: 149,1 млн каратов

Неудивительно, что самый высокопроизводительный по стоимости алмазный рудник в мире также является одним из самых крупных. Рудник «Джваненг» расположен в 160 километрах к юго-западу от Габороне на юге Ботсваны. «Джваненг» означает «место мелких камней».

«Джваненг» принадлежит и управляется компанией Debswana, совместным предприятием De Beers и правительства Ботсваны. Рудник был открыт в 1972 году. В 2010 году на руднике было добыто более 22 миллионов каратов, и, как ожидается, он будет продолжать добывать от 12 до 15 миллионов каратов в год.

Промышленная обработка алмазной руды

На следующем этапе измельченную пору сортируют с помощью вибросита, оно состоит из нескольких ярусов, каждый последующий имеет более мелкие фракции. С помощью пульсирующих струй воды пустую породу отделяют от алмазных соединений. Этот способ применяется к камням большой и средней фракции.

Для мелкофракционного материала применяют пневмофлорацию – использование химических реактивов, взаимодействуя с водой, они образуют пену, к которой прилипают частички алмазов.

Эти способы вместе с алмазами пропускают и частички руды, поэтому применяется еще один способ очистки с помощью рентгеновских лучей.

Конвейер доставляет сырье в специально оборудованные контейнеры, где осуществляется облучение руды, алмазы при попадании на них луча люминесцируют, на что реагируют воздухоподающие установки, которые выдувают камень из общей массы. Это самый эффективный способ очистки, но и он, к сожалению, не избавляет камни от примесей.

Поэтому на обогатительных комбинатах высока доля ручного труда. Каждый камень после промышленной обработки проходит еще как минимум трех специалистов, которые избавляют его от лишних примесей, сортируют по размерам и степени чистоты.

№1

Название: Орапа Где: Ботсвана Оценка запасов: 151,4 млн каратов

По данным De Beers, на руднике «Орапа» в 2015 году произошло значительное увеличение запасов, после того как дополнительное бурение на глубине позволило компании поднять прогнозные ресурсы в резервную базу рудника. Это помогло поднять «Орапа» на первое место по запасам алмазов на руднике на Земле.

Рудник в Ботсване расположен примерно в 500 км к северо-западу от столицы Габороне в центральной части Ботсваны. «Орапа», что означает «место отдыха львов», был открыт в 1960-х годах вскоре после получения Ботсваной независимости от Британии. Рудник начал производство в 1971 году и является одним из самых высокопроизводительных в мире с тех пор, как достиг пика производства в 17,3 миллиона каратов в 2006 году.

На этих 10 плодородных рудниках в 2015 году было добыто, по оценкам, 66 млн каратов алмазов, или около 50% мирового предложения. В совокупности на них приходится почти 1 миллиард каратов алмазов в недрах. Хотя многие небольшие рудники закрыты, передовые технологии и методы подземной добычи продлили срок службы некоторых рудников сверх того, что прогнозировали синоптики, и даже вернули в производство ранее закрытые рудники.

С более подробной информацией можно ознакомиться на сайте https://www.ehudlaniado.com/home/index.php/news/entry/top-10-largest-diamond-mines-by-diamond-reserve

Планы на будущее

На будущее существуют планы, которые выглядят следующим образом:

  • С целью фиксации стен требуется сделать на них укрепляющую конструкцию. В итоге им не только предастся прочность, но и произойдет их внутренняя распорка. В качестве материала должен быть использован бетон с проложенной арматурой.
  • Сверху планируется изготовление прозрачного купола с установленными по бокам солнечными батареями.

Несмотря на то, что плюсовая температура здесь держится только 3 месяца, а зимний световой день составляет меньше 6 ч, мощности батарей должно хватить на выработку 200 МВт энергии. Согласно расчетам, даже при температуре -60°С, под куполом, на глубине 150 м, уже будет положительная температура.

Алмазный карьер г.Мирный Якутия. Фото, вид из космоса, размеры, история

Таким образом, сформируется подземный город, состоящий из 3 ярусов:

ЯрусОписание
Нижняя частьЗдесь, ввиду отсутствия мороза, планируется создание полей, для выращивания сельскохозяйственной продукции
Средняя частьБудет состоять из парков
Верхняя частьПланируется для постоянного проживания людей. Здесь, кроме офисов, будут построены развлекательные комплексы и другие заведения
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: