Ресурсы и добыча алмазов

Для ААП характерно исключительное разнообразие петрографических типов  магматических проявлений: здесь  почти одновременно (по геологическим  меркам) происходили внедрения расплавов  разного состава, при застывании которых образовались вулканические  тела кимберлитов, пикритов, мелилитов, пород промежуточного состава: кимберлитов-пикритов («кимпикритов») и кимберлитов-мелилитов («киммелилитов»), а также толеитовых и субщелочных базальтов. Даже близко расположенные вулканические тела могут сильно различаться по минеральному составу глубинного (мантийного) материала, а по химическим элементам различия исчисляются десятками и даже сотнями [12]. При детальном изучении вулканических пород оказалось, что в каждом из полей Зимнего берега вулканиты от высокоалмазоносных кимберлитов до неалмазоносных мелилититов, пикритов и базальтов занимают определённую часть единого ряда, характеризующегося уменьшением содержания ультраосновных элементов (Mg, Ni, Cr, Co) и увеличением содержания «базальтовых» (Si, Al, Ca, Na, Fe, Sc). Одновременно с уменьшением степени ультраоосновности в вулканических породах уменьшается и содержание глубинного материала (вкрапленников оливина, мантийных ксенолитов и минералов – спутников алмаза), а содержание продуктов кристаллизации расплава в близповерхностных условиях (оливин-2, мелилит и нефелин) увеличивается.

На Зимнем берегу существуют 2 контрастные по присутствию пикроильменита группы кимберлитовых пород: безыльменитовых (глинозёмная серия: кимберлиты – киммелилититы – флогопитовые киммелилититы – беспироксеновые оливиновые мелилититы) и ильменито-вых (железотитанистая серия: кимберлиты – кимпикриты – мелилитовые кимпикриты – мелилитовые пикриты).

Кимберлиты глинозёмной  серии образуют Золотицкий куст, состоящий из 10 трубок. Это (с севера на юг): «Первомайская», «Белая», «Кольцовская», имени Ломоносова, «Поморская», «Пионерская», имени Карпинского 1 и 2, «Архангельская», «Снегурочка», из которых наиболее богатые входят в месторождение алмазов имени Ломоносова (Приложение 12), которое в настоящее время активно разрабатывается. Остальные трубки этой серии не алмазоносны, что соответствует общей закономерности. Алмазы содержатся лишь в 8-10% кимберлитовых трубок [71].

Алмазоносные кимберлиты железотитанистой серии представлены пока одной трубкой месторождения алмазов имени В. Гриба, остальные кимберлиты этой серии убогоалмазоносны. Наиболее ультраосновные кимберлитовые породы образовались за счёт дробления и частичного плавления развитых на глубине 100-150 км мантийных дунитов и перидотитов и по составу приближаются к ним. Эти породы являются и самыми алмазоносными.

Распределение вулканитов разнообразного состава по Зимнему берегу имеет  закономерный (зональный) характер. В  центральной части развиты породы железотитанистой, а по перифирии – глинозёмной серии. Аналогичным образом, вероятно, распределены по площади района на уровне верхней мантии 2 типа глубинного субстрата: в центральной части – обогащенный, по периферии – истощённый. Проявлен и другой тип симметрии – линейный, обусловленный тенденцией уменьшения степени ультраосновности вулканических проявлении в районе с запада на восток от наиболее магнезиальных кимберлитов Золотицкого куста через кимберлиты железотитанистой серии, кимпикриты, киммелилититы к типичным базальтам. Аналогичного типа породы развиты и в других районах ААП.

В Нёнокском районе открыто более 20 трубок, сложенных туффизитами, туфами, туффитами фельдшпатоидных оливиновых мелилититов. Редко встречаются породы эффузивного облика. По соотношению вкрапленников оливина и клинопироксена породы образуют ряд: беспироксеновые оливиновые мелилититы – оливиновые мелилититы – мелилититы. Из глубинного материала присутствуют только редкие зёрна высокоглинозёмистого хромдиопсида и хромшпинелида; пикроильменит и пироп отсутствуют. Породы района неалмазоносны. Первоначальные сведения о находках алмазов и пиропов в трубках взрыва дальнейшими работами не подтвердились [50].

На Терском берегу (Кольский полуостров) известно около 60 трубообразных, дайкообразных и штокообразных тел, сложенных мелилититами, редко слюдяными кимберлитами. Преобладают породы эффузивного облика, реже встречаются вулканокластические породы (туффизиты, ксенотуфы). Размер тел от 10 до 200 м, форма удлинённая, сильно удлинённая, очень редко близкая к изометричной. Породы Терского берега образуют петрографический ряд: слюдяные кимберлиты – кимпикриты – беспироксеновые оливиновые мелилититы – оливиновые мелилититы – мелилититы. Из глубинного материала в кимберлитах присутствуют оливин, отдельные зёрна хромшпинелида, пиропа, хромдиопсида и алмаза. В мелилититах – только редкие зёрна хромшпинелида и хромдиопсида. Две трубки убогоалмазоносны [50].

Геохимические характеристики пород весьма разнообразны, они находятся  в соответствии с петрографическим составом пород, в значительной части  сходны у кимберлитов и мелилититов. В целом для ААП характерна тесная пространственно-временная и генетическая связь кимберлитового (в т.ч. и продуктивного) вулканизма с мелилитовым и даже базальтовым магматизмом. Следствие этого – присутствие близкорасположенных вулканических объектов с резко отличающимися признаками (в т.ч. и продуктивностью). Родственные кимберлитам породы – беспироксеновые оливиновые мелилититы и беспироксеновые щелочные пикриты – имеют поисковое значение: могут быть индикаторами присутствия в одном с ними районе генетически с ними связанных алмазоносных кимберлитов [58, 59].

Месторождение алмазов имени  Ломоносова, первое в мире коренное месторождение округлых алмазов  и единственное в Европе коренное месторождение алмазов. Находится  на Зимнем берегу, в 90 км на северо-северо-восток от Архангельска, в пределах Золотицкого поля кимберлитовых трубок Архангельской алмазоносной провинции [50]. В месторождение входят 5 кимберлитовых трубок с промышленными запасами алмазов: Ломоносова имени трубка взрыва, «Пионерская», Карпинского имени трубки взрыва 1 и 2, «Архангельская» и одна с забалансовыми запасами – «Поморская». Приурочено к северо-западной окраине Русской плиты в зоне её сочленения с Балтийским щитом и расположено в пределах Товского выступа Зимнегорского авлакогена. Глубина залегания кристаллического фундамента около 1 км (Приложение 12, рис.9б). Вмещающие породы песчано-глинистые слаболитофицированные валдайской серии венда, а перекрывающие – рыхлые четвертичные образования или терригенно-карбонатные отложения среднего карбона мощностью 30-60 м. Площади трубок под ними варьируют от 6 до 37 га. По этому показателю «Пионерская» относится к весьма крупным, «Поморская» – к средним, а остальные – к крупным.

Трубки изучены на глубине  до 1 км. Кимберлитовые тела представлены типичными трубками взрыва. Разведано  скважинами колонкового бурения, на «Поморской», имени Карпинского 1 и 2 и «Архангельской» пройдены подземные  горные выработки. Запасы алмазов по промышленным категориям подсчитаны до глубины около 500 м от поверхности, прогнозные ресурсы определены до глубины 1 км. Разведанных запасов достаточно для работы крупного горно-обогатительного  предприятия на десятки лет. В  процессе разведки добыто несколько  десятков тысяч карат алмазов  для их изучения и стоимостной  оценки.

Кимберлитовые породы характеризуются  низким и средним уровнями алмазоносности при неравномерном распределении алмазов как в горизонтальном, так и в вертикальном сечениях. В целом трубки относятся к телам с крупными алмазами, выход ювелирных камней составляет около 45%. Количество округлых (кривогранных) алмазов в трубках достигает 70%. Ранее подобные алмазы находили только в россыпях. По морфологии преобладают кристаллы додекаэдрического габитуса, в меньших количествах присутствуют ромбододекаэдры и кубы. По окраске до 90% алмазов бесцветные или со слабым нацветом, устойчиво содержание кристаллов с жёлтой и зелёной окраской (до 3%), количество розовых и фиолетовых камней достигает 0,2%, остальная часть приходится на коричневые и серые, в одной из трубок встречены чёрные алмазы. Прозрачность кристаллов высокая или средняя, количество непрозрачных не превышает 3%. Запасы алмазов утверждены ГКЗ 19.6.1987. Постановлением Правительства РФ от 20.3.1992 № 180 одобрено создание АО «Поморалмаз» (в дальнейшем ОАО «Севералмаз») по добыче, сортировке, гранению алмазов и изготовлению алмазного инструмента с алмазным напылением на режущих кромках. В 1997 г. «Севералмаз» завершило на трубке имени Ломоносова испытание метода скважинной гидродобычи кимберлитов. На трубке имени Карпинского-1 к 1998 г. закончено бурение скважины диаметром 4 м. На трубке «Архангельская» начата проходка карьера для открытой разработки. Методы скважинной гидродобычи и выбуривание кимберлитов скважинами сверхбольшого диаметра признаны нецелесообразными для промышленной отработки месторождения.

Месторождение алмазов имени  Владимира Гриба, второе коренное месторождение  алмазов Архангельской алмазоносной провинции. Расположено на Зимнем берегу, приурочено к одноимённой кимберлитовой  трубке, открытой 19.2.1996 при поисковых  работах МОАО «Алмазный берег». Месторождение  находится на западе Мезенского района вблизи оз. Волчье, в 115 км к северо-северо-востоку от Архангельска, в 25 км к северо-востоку от месторождения алмазов имени Ломоносова. К концу 2005 г. завершены разведочные работы. Площадь 16,4 га, макс. глубина вскрытия скважинами 1024 м. Промышленные запасы алмазов категорий Cj+Cj утверждены ГКЗ 24.8.2005 до глубины 1010 м от дневной поверхности. Прогнозные ресурсы оценены до глубины 1210 м. В плане трубка имеет ромбовидно-округлую, незначительно вытянутую в северо-восточном направлении форму. Характеризуется хорошо выраженным раструбом и юго-западным склонением диатремовой части под углом 80-85°. Прорывает слаболитифицированные терригенные отложения венда, а перекрывается карбонатно-терригенными осадками верхнего и среднего карбона и рыхлыми четвертичными образованиями общей мощностью 66 м. Имеет классическое для слабоэродированных кимберлитовых трубок геологическое строение: чётко выделяются кратерная и жерловая части. Мощная (до 110 м) кратерная часть сложена субгоризонтальными слоями и пачками разнообразных вулканокластических, вулканокластоосадочных и просто осадочных пород – от кварцевых глинистых песчаников и брекчий осадочных пород до туффитов и туфов кимберлитов, в нижней части с маломощными инъекциями кимберлитов.

Жерло трубки выполнено породами двух фаз внедрения. Породы первой фазы представлены туфо- и ксенотуфобрекчиями, второй – кимберлитами. Верхняя часть жерла полностью сложена кимберлитами, с глубиной доля пород первой фазы внедрения в объёме трубки увеличивается. Характерная черта кимберлитов трубки – высокая насыщенность их включениями глубинных пород. Размеры включений от 1-2 до 20 см. Преобладают включения эклогитоподобных пород и гранулитов (47%), в значительных количествах присутствуют пироповые (30%) и ильменитовые (3%) ультрабазиты, разнообразные метасоматизированные флогопитовые породы и эклогиты (15%). По особенностям вещественного состава кимберлиты являются аналогом алмазоносных кимберлитов Якутии. Возраст кимберлитов по изотопному датированию оценивается в 372 ±8 млн. лет (поздний девон). Алмазы средней крупности, по форме преобладают додекаэдроиды и октаэдры. Разработку месторождения предполагается проводить подземным способом. Основные преимущества данного варианта разработки – полное извлечение запасов алмазов из недр и значительно меньшее негативное воздействие разработки на окружающую среду [11, 21].

Трубки взрыва Зимнего  берега, наиболее крупная часть Архангельской  алмазоносной провинции. В расширенном  понимании геологов территория Зимнего  берега охватывает западную часть Беломорско-Кулойского плато от берега Белого моря на западе и северо-западе до меридиана пос. Кепина и широты Ижмозера. В этих границах расположено большинство трубок взрыва, и лишь несколько обнаружено в басейнах рек Сояна, Полта и Пинега. К 1998 г. открыты около 60 трубок взрыва, мельские силлы кимберлитов и многочисленные силлы и дайки, связанные с трубками. В пределах Зимнего берега выделяется несколько полей трубок взрыва. Первое место среди них по времени открытия и промышленной значимости занимает Золотицкое поле, 6 трубок которого формируют месторождение алмазов имени Ломоносова. Всего в него входит 12 трубок, в т.ч. «Кольцовская» и Шочинские с «рифами» ордовикских отложений. В пределах Верхотинского поля (9 трубок) в 1996 г. открыта алмазоносная кимберлитовая трубка, степень алмазоносности которой оказалась столь высока, что она получила в дальнейшем статус месторождения. Другие трубки в пределах поля убогоалмазоносны [50].

Более 20 трубок и силлов включает Кепинское поле. Ряд трубок слабоалмазоносны, некоторые из них сопровождаются силлами или представлены серией силлов (трубки «Юрасская», 734 и др.). В пределах этого поля находится самая крупная по площади трубка 772 – «Суксома», размеры которой под перекрывающими отложениями составляют 1100х1980 м (170 га). Меньшую площадь 685х320 м (12,7 га) имеет слабоалмазоносная трубка 688 – «Степная». К югу от Золотицкого поля, к востоку и северо-востоку от Ижмозера выделяется Чидвийское поле из 5 трубок, названное по крупнейшей в его пределах – 1820х570 м (76 га) – одноимённой алмазоносной трубке [66].

Палеороссыпное проявление алмазов Зимнего берега открыто в 1978 г. Кулойской геологосъёмочной партией Юрасской геолого-разведочной экспедиции. Из обнажения на ручье Верхний Грубый (левый приток р. Падун), сложенного отложениями урзугской свиты нижнего карбона, Е.М. Веричевым была отобрана проба массой 187 кг. В декабре 1978 г. Тульским отделением Всесоюзного научно-исследовательского геологического института в ней установлено наличие 2 алмазов кимберлитового типа размером 0,1х0,5 и 0,1х0,15 мм – осколков более крупных кристаллов. Эта находка окончательно подтвердила необходимость комплексных геолого-геофизических поисков коренных месторождений алмазов на Зимнем берегу. Ранее Кулойской партией были найдены минералы-спутники алмазов в современных аллювиальных отложениях и доказана кимберлитовая природа пластовых тел на р. Мела. На основе этих поисковых признаков проведены 2 съёмки: аэромагнитная и крупномасштабная геологическая, что привело к открытию (март 1980 г.) первой на Зимнем берегу алмазоносной кимберлитовой трубки «Поморская». В процессе разведки месторождения алмазов имени Ломоносова в отложениях урзугской свиты как в промежуточном коллекторе было найдено ещё около десятка алмазов. В четвертичных отложениях вблизи месторождения установлены лишь единичные находки алмазов [50].