Геолого-генетические модели алмазных россыпей Африки (Намибия и Конго) и России (западного склона Урала)

1. Прибрежно-морские алмазные россыпи Южной Африки являются россыпями дальнего сноса и переотложения. Источниками питания этих россыпей являются, в основном, глубоко эродированные меловые кимберлитовые тела центральной части Южной Африки, а так же, более древние трубки и ледниково-осадочные отложения различного возраста. Алмазы транспортировались к западному побережью реками, и вдоль него, направленными на север морскими течениями и ветрами. Благоприятное сочетание транспортных потоков алмазов, геоморфологических и структурных ловушек сформировало экономически значимые концентрации алмазов на разновозрастных террасах океанского побережья.

Алмазы в россыпях Намибии известны с 1908 г, тогда же начато освоение россыпей в прибрежных террасах и в подводных морских отложениях шельфа вдоль побережья. Потенциал россыпей Намибии приблизительно оценивается в 1,5 млрд. карат, почти 120 млн. карат извлечено за 100 лет алмазной добычи на западном побережье Южной Африки.

Несмотря на многолетнюю историю эксплуатации россыпей провинции, сравнительно мало число публикаций, содержащих данные о характеристиках этих уникальных алмазных россыпей, доступных для широкого круга отечественных исследователей.

Общая характеристика россыпей. 1500-километровую полосу вдоль западного побережья Южной Африки от залива Святой Елены в ЮАР до залива Консепшен в Намибии называют алмазным берегом (рис. 1). Перемыв морских и наземных отложений в течении четвертичных ледниковых и межледниковых колебаний уровня океана сформировал промышленные концентрации алмаза. В результате локальных и региональных процессов транспортировки за последние 80 млн. лет алмазы распределились вдоль побережья.

Россыпи обладают высокой степени сортировки алмазов. Такая контрастная степень гранулометрической сортировки возникла вследствие аллювиальных процессов переноса; алмазы поступили на побережье из глубины континента. Морские и эоловые процессы транспортировки перераспределили и концентрировали наиболее прочные и высококачественные алмазы вдоль побережья, разрушая дефектные и хрупкие камни.

Алмазы поступали на побережье через дельту р. Оранжевой, отложения которой систематически перемывались направленными на север течениями при воздействии южных ветров. Изучение распределения среднего веса алмазов показывает постепенное уменьшение размеров алмазов на север вдоль побережья от устья р. Оранжевой.

Источники алмазов морских россыпей. Существует две точки зрения на природу источников алмазов в морских россыпях на побережье Намибии. Первая предлагает в качестве первоисточников древние флювиогляциальные отложения. Согласно второй, алмазы морских россыпей происходят из кимберлитовых трубок мелового возраста, образовавшихся во внутренней части африканского континента. В ходе мощного континентального поднятия трубки были эродированы, а алмазы снесены реками на побережье. Каждая из этих точек зрения подтверждена серьезными обоснованиями.

Тиллиты свиты Двайка, а так же другие ледниковые отложения кембрий-ордовикского возраста (серии Гариеп, Тэйбл Маунтэйн и Нама). Часть содержащих алмазы диатрем имеет достаточно древний возраст (Куруман 1650, Премьер 1250 и трубки группы Венеция - 530 млн. лет). Принимая во внимание глубокую денудацию этих трубок, предполагается, что при срезе порядка 1500 м только трубки Премьер и Венеция могли высвободить до 150 млн. карат алмазов каждая. Затем алмазы были захоронены в тиллитах серии Двайка. Необходимо отметить, что сходные по возрасту и генезису алмазоносные образования серии Итараре широко развиты в Бразилии. В период максимального оледенения ледники двигались вдоль долин на запад, транспортируя рыхлые осадки в районы, пространственно соседствующие с современным южно-африканским побережьем Атлантического океана.

Кимберлитовые трубки мелового возраста распространены на площади, дренируемой речными системами Южной Атлантики. Подавляющее большинство кимберлитовых тел имеют меловой возраст от 65 до 120 млн. лет. Эрозионный срез для трубок различного возраста оценивается 700-1500 м, при этом было высвобождено значительное количество алмазов. После разлома Гондваны начала формироваться речная система, транспортировавшая разрушенный материал в сторону современного морского побережья. Предполагается, что в меловом периоде одновременно существовали две главных речные системы, текущих на запад: палеорека Карру впадала в Атлантический океан через современное устье р. Олифант; палеорека Калахари достигала побережье в районе нынешнего устья р. Оранжевой. За счет асимметричного тектонического поднятия восточной и южной частей Южной Африки в миоцене и плиоцене произошел перехват верховий палеореки Карру бассейном палеореки Калахари, при этом сформировалась современная речная система региона

Факторы, контролирующие транспортировку и концентрации алмазов. Прибрежно-морские россыпи Намибии сформировались под влиянием трех доминирующих, устойчивых во времени факторов: прибрежно-морской транспортировки, дефляционных процессов и аллювиального переноса.

Прибрежно-морская транспортировка является основным фактором переноса алмазов вдоль побережья и формирования прибрежно-морских россыпей. Аридный климат, сменивший тропический 11 - 14 млн. лет назад, уверенно датируется с момента установления холодного, направленного к экватору течения Бенгуела вдоль западного побережья Южной Африки (средняя скорость 17 см/сек). Перемещение обломочного материала вдоль побережья осуществляется главным образом прибрежными течениями, которые образуются под влиянием мощной деятельности волн, набегающих с юго-запада, вдоль субмеридионально ориентированного побережья.

Тектонические движения, а так же наступления и таяния ледников в Северном полушарии приводили к колебаниям уровня океана и развитию серии морских террас вдоль побережья (рис. 2). Уровни древних террас, развитые в период трансгрессии, хорошо распознаются на разных глубинах внутреннего континентального шельфа по данным батиметрии в виде пологих площадок. В целом для региона определяются подводные террасовые уровни на глубинах: 20 - 25, 30 - 35, 40 - 45, 50 - 55, 65 - 70, 75 - 80, 85 - 90, 90 - 100, 100 - 105 м.

Эоловые процессы существенно влияли на концентрацию алмазов внутри отдельных дефляционных бассейнов побережья Намибии. В результате ветровых процессов были сформированы алмазные россыпи с аномально высокими содержаниями на днищах дефляционных ванн. Дефляционные бассейны начинаются на север от залива Чамейс и представляют собой расчлененную поверхность, состоящую из хребтов и впадин, которые совпадают с субмеридиональной ориентировкой различных пород докембрийского фундамента. Образование россыпей, связанных с ветровыми процессами, происходит в <основном> дефляционном поясе шириной до 15 км. К нему приурочены дефляционные ванны и депрессии, глубиной до 120 м. Депрессионные формы рельефа образовались за счет эрозии докембрийского фундамента, состоящего из сланцев и гнейсов с резко различной эрозионной устойчивостью. Депрессии параллельны направлениям господствующих южных и юго-восточных ветров.

При благоприятной позиции геоморфологических форм рельефа относительно направления ветра образуются ветровые <коридоры> с активными динамическими условиями. Подобные дефляционные <коридоры> имеют вытянутые линейные формы, ширину 1 - 2 км и фиксируются по цепочке барханов. Во время бурь частицы до 2 мм в диаметре начинают скачкообразно передвигаться по ложбинам в скальной поверхности. Скорость миграции обломочных частиц через ветровые <коридоры> весьма существенна и интенсивность перемещения барханов достигает 30 - 60 м в год. В рамках геологического времени это представляет собой очень эффективный транспортный механизм, который действует и в настоящее время.

Главные реки и временные русла сухих водотоков важны как при транспортировке алмазов из внутренних районов материка, так и при перераспределении кристаллов из промежуточных коллекторов, в том числе из находящихся в настоящее время выше уровня океана древних пляжных россыпей. Распределение алмазов вдоль западного побережья, количество кристаллов, и их средний размер хорошо увязывается с позицией речных дельт.

Реки Оранжевая и Олифантс - основные каналы, по которым алмазы поступали на побережье из внутренних частей континента. Реки Холгат, Буффелс, Споег и Гроен, а так же Каукаусиб, Коихаб и Хуаб также могли снабжать россыпи значительным количеством алмазов, перемывая отложения из приподнятых террас и вынося алмазы на более низкие отметки базиса эрозии. Древние и современные речные системы смывали обломочный материал высоких морских террас, сгружая его на побережье, что приводило к формированию приустьевых пляжных россыпей на более низких уровнях базиса эрозии.

Гидродинамический режим магистральных водотоков и локальных <сухих рек> определяется сезонным характером, когда засушливый период года сменяется дождливым. Во время сильных ливней формируются мощные потоки, которые несут большое количество крупных обломков, песка и глины, часто приобретают характер грязекаменного селя. Эти потоки имеют высокую плотность и могут переноситься на относительно далекие расстояния достаточно крупные алмазы.

Алмазы и их гидродинамические спутники в россыпях. Алмазы из морских россыпей Намибии являются одними из наиболее высококачественных камней в мире. В результате специфических условий формирования россыпей сохранились только устойчивые к разрушению камни. Для алмазов прибрежно-морских россыпей характерна высокая степень сортировки.

Экзогенные процессы вовлекают алмазы в транспортировку посредством различных способов переноса (качение, волочение, скачкообразное движение и др.). Эти транспортирующие механизмы селективно воздействуют на тяжелые минералы и алмазы с различной гидродинамической плотностью, поэтому исходная алмазная популяция подверглись природной сортировке, как по крупности, так и по форме. Хотя экзогенные процессы циклично сменяют друг друга на разных этапах геологического развития побережья, перемешивая алмазы между собой, тем не менее, можно условно выделить три наиболее характерных совокупности, а именно: морская, эоловая и аллювиальная популяции.

Минералы-индикаторы кимберлитов в россыпях Намибии. Были изучены тяжелые минералы, извлеченные из морских подводных осадков побережья Намибии.

Из минералов-индикаторов кимберлитов были найдены только сильно окатанные гранаты. По составу эти зерна являются пиропами лерцолитового и гарцбургит-дунитового парагенезиса, при полном отсутствии гранатов алмазного парагенезиса (рис. 3).

Для сопоставления были так же изучены гранаты из кимберлитовых трубок в районе среднего и нижнего течения р. Оранжевой. Эти гранаты так же являются пиропами, так же показывают кимберлитовый парагенезис, но они характеризуются составом, резко отличным от изученных россыпных гранатов. Таким образом, россыпные гранаты не были транспортированы через устье реки Оранжевой, а были напрямую вынесены из близлежащих трубок во внутренней части Центральной Намибии. Это показывает, что алмазы и пиропы попали в прибрежные россыпи из разных источников. В то же время это подтверждает, что алмазы из тиллитов серии Двайка, так же как и пиропы из неалмазоносных трубок, могли быть транспортированы не только р. Оранжевой, но и напрямую к побережью местными реками Каукаусиб, Коихаб и другими. Гранаты показывают следы пребывания в корах выветривания и наложенную последующую механическую абразию как результат речной транспортировки и прибрежно-морской износ, а так же эоловый износ (рис. 4).

Таким образом, можно предложить региональную модель образования морских россыпей побережья Намибии (рис. 5).

Внедрение кимберлитовых трубок в южной части Африканского континента происходило во время ранних этапов тектономагматической активизации в архее и протерозое (1), а также в мезозойский этап (3). Продукты разрушения древних кимберлитовых трубок перемещались первоначально флювиальными системами, а затем ледниковыми и флювиогляциальными процессами на запад (2), транспортируя рыхлые осадки в районы, пространственно соседствующие с современным южно-африканским побережьем Атлантического океана. Во время мезозойской эпохи корообразования (4) происходило интенсивное разрушение тиллитов и кимберлитовых трубок, и при активном вздымании территории в последующие этапы тектонической активности алмазы были высвобождены в древние речные системы (5). Начавшийся около 80 млн. лет назад процесс аллювиального переноса алмазов палеореками к существующему в то время уровню океана (6) продолжается р. Оранжевой (7) и в настоящее время к уровню современного базиса эрозии (9). Дельтовые отложения рек (11) вовлекались в зону действия вдольбереговых течений (8), перенося алмазы на север. В результате колебаний уровня океана морские террасы выводились на поверхность, где ветровая эрозия (10) вовлекала алмазы в эоловый перенос вдоль дефляционных бассейнов в северном направлении.

Цикличное повторение этих экзогенных процессов сформировало уникальные прибрежно-морские алмазные россыпи западного побережья Южной Африки.