Олег Сорохтин, доктор физико-математических наук, сотрудник Института океанологии Российской академии наук.
«Алмаз» по-арабски означает «непобедимый». Этот минерал не поддается руке шлифовальщика, не реагирует на химические реактивы. Алмаз можно обрабатывать только с помощью другого алмаза или приготовленного из него порошка. Не перестаешь удивляться тому, что этот сверхтвердый минерал, представляющий одну из модификаций углерода, - родственник рыхлой саже и мягкому графиту.
Происхождение алмазов долгое время оставалось «тайной за семью печатями». После открытия алмазоносной южноафриканской провинции Кимберли (1870 г.) стало ясно: прекрасные камни образуются на большой глубине, в расплавах весьма специфических пород магматического происхождения - кимберлитах и лампроитах.
На этом фоне возникли гипотезы об образовании алмазов за счет плавления участков земной мантии (твердая оболочка между ядром и корой Земли), обогащенных водой, углекислым газом и разнообразными элементами, входящими в состав земной коры. Самой популярной и доныне остается точка зрения, с которой алмазы рассматриваются как продукт дезинтеграции мантийных пород. Однако это предположение легко уязвимо.
Современное знание говорит о том, что температура, при которой формируются кимберлитовые магмы, сравнительно невысока, 1000 -1250 С, при давлении 45-70 килобар. Температура же плавления мантийного вещества при таком же давлении составляет 1570-1720 С. Ощутимая разница в 500 градусов приводит к неизбежному выводу о том, что кимберлитовые и родственные им массы вообще не могли возникнуть за счет плавления мантийного вещества.
Кроме того, по определениям японского геохимика Я. Мураматсу, содержание многих элементов в кимберлитах в десятки и даже сотни раз выше, чем в материнских породах земной мантии. Различны и данные о содержании углерода и воды в этих двух сферах: кимберлиты в сотни раз ими богаче, чем земная мантия, как богаче они и редкоземельными элементами.
В кристаллах алмазов часто встречаются газово-жидкие включения, сохранившие составы тех жидких растворов, из которых они в свое время кристаллизовались. Если бы кимберлитовый расплав возникал за счет частичного плавления мантийного вещества, то его обогащение летучими элементами было бы не столь значительным и не сопровождалось бы резким снижением концентрации кремнезема.
В Институте океанологии мы создали новую теорию, согласно которой алмазы зародились не в мантии земли, а из донных отложений океана. Рассматривая вопрос о происхождении кимберлитов с позиции тектоники литосферных плит, я и мои коллеги пришли к выводу о том, что кимберлитовые и родственные им магмы сложились за счет переплавления донных океанических осадков, затянутых глубоко под континенты в зонах субдукции (места, где океаническая кора погружается в земную мантию).
Модель, которую мы создали, показывает, что океаническая кора затягивалась, вместе с железистыми осадками, на большую глубину, от 150 -до 250 км. Массовое отложение железистых осадков в истории развития Земли происходило дважды: в конце архея (2,8-2,6 млрд. лет назад) и во второй половине раннего протерозоя (2,2-1,8 млрд. лет назад). Однако в первом случае толщина континентальных плит вместе с корой не превышала 80 км, что явно недостаточно для образования алмазов, и архей пришлось исключить. Так что алмазные породы - дети раннего протерозоя. Именно в этот период развития Земли начала действовать тектоника литосферных плит и возникли первые зоны субдукции.
Обобщая все, можно сказать, что океанические осадки являются «колыбелью» алмазов. Процесс роста их кристаллов исключительно медленный. Об этом говорит тот факт, что за два миллиарда лет существования очагов кимберлитовых масс в них успели сформироваться лишь небольшие кристаллы алмазов. Тяжелые осадки океана прогревались глубинным тепловым потоком, переплавлялись, находясь под большим давлением, и, не остывая, сохранялись столь долгое время.
Когда потребовалось доказать, что океанические донные отложения могут опускаться на большие глубины под континенты, мы исследовали специальный механизм. С его помощью воспроизводился процесс затягивания осадков, образующихся на ложе океана и материковых склонах, - в зоны субдукции. Выяснилось, что свежие, относительно легкие осадки опускаются не более чем на 25-30 км, в то время как тяжелые (железистые) осадки способны «проваливаться» до самой подошвы континентальных литосферных плит.
Исследования состава газово-жидких включений в алмазах показали, что в них содержится от 10 до 60% воды, от 2 до 50% водорода, от 1 до 12% метана. От 2 до 20% углекислого газа. Кроме того, в этом минерале присутствуют окись углерода, азот, радиогенный аргон, этилен и даже этиловый спирт. Весь этот специфический набор однозначно свидетельствует об экзогенном (внешнем) происхождении той флюидной фазы, в которой кристаллизовались алмазы.
Почти все уже выявленные алмазоносные провинции Канады, Южной Африки, Бразилии, Индии, Астралии, России (Якутия) легко укладываются в приведенную схему их образования. Из нашей модели вытекают также и прогнозные критерии поиска алмазных месторождений на поверхности Земли. Очень перспективными алмазными территориями представляются Балтийский щит, Русская платформа с Воронежским щитом, а также Архангельская область на европейском севере России.
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции
