Pırlanta ve Jeoloji

Ham Elmas

Ham Elmas

Bilinen çok sayıda nesil elmasın varlığının farkına varmış ancak 20. Yüzyılda bilim adamları ve mühendisler kendi formasyonlarını oluşturmak adına proseslerin somut kanıtlarını elde ederek geliştirmeyi başarmışlardır. Geçtiğimiz 50 yıl içerisinde çok büyük miktarda bilgi birikimi bir araya getirilmiş ve jeoloji, madencilik, kimya, fizik, mineroloji, okyanus bilimi gibi çeşitli bilimsel disiplinler çerçevesinde katagorize edilmişlerdir ki böylece bize elmasların formasyonu ve yataklanmaları hakkında gerçekçi bir bakış açısı oluşturmuşlardır.

Elmaslar endüstri ve bilimde çok çeşitli aktiviteler için hayati derecede öneme sahiptir. Elmas formasyonu hakkında gelişen bilgi birikimi artı teknolojik yenilikler sayesinde insanoğlu günümüzde sentetik elmas dahi yapabilecek seviyeye ulaşmıştır

Pırlanta ve Jeoloji

Elmas dünyanın birçok yerinde oluşmaktadır ancak keşfedilen alanlar kısıtlıdır ve genellikle ‘kimberlit’ adındaki bir magmatik transfer tabakası içerisinde elde edilebilmektedirler. Nadiren Avustralya’daki Arygle madeninde olduğu gibi elmas, bilindik transfer tabakası lamporit içerisinde de oluşabilmektedir.

Sentetikler üzerine çok sayıda yapılan laboratuvar çalışmaları sayesinde bilim adamları elmasın oluşumu hakkındaki problemleri çözme fırsatı bulmuşlardır. Böylece bilim adamları elmasın, ancak yaklaşık 70 ton/cm² gibi yüksek bir basınçta ve ±1300 – 2000 °C gibi yüksek sıcaklıklarda oluşabileceğini tespit etmişlerdir. Bu şartlar altında bulunan karbon atomları tetrahedral yapı oluşturarak elmas kristallerini oluşturabilmektedir.

Tipik Bir Kimberlit Kanalı Kompozisyonu

Tipik Bir Kimberlit Kanalı Kompozisyonu

Elmasın oluşabileceği en müsait yer dünya yüzeyinin “üst manto” olarak adlandırılan bölgesidir ki bu bölge de yaklaşık olarak yüzeyden 150-200 km derinliğindedir.

Elmas kristalleri dünyanın iç kısmındaki manto bölümünün sıvı kaya basıncı sayesinde şekillenebilmektedirler. Elmaslar formasyonları süresince, dünya yüzeyine kimberlit ve az miktarda lamporit tabakalarının göçü ile taşınmaktadırlar. Burada önem teşkil eden konu elmasların yüzeye sadece genetik olarak bağlantısının olmadığı kimberlit ve lamporit tabakaları ile taşındığının bilinmesidir.

Elmas taşıyan magma dünya yüzeyinde yeterince çok sayıda bulunan çatlaklar ve yarıklardan dışarıya çıkar. 2 km.den az derinliklerde şiddetli oluşum mekanizması basınçta değişikliklere yol açar ve bu durumu ani soğuma takip eder, ani soğuma sayesinde elmas yanmaya karşı korunmuş olur. Patlama kırılmış parçalanmış kimberlit tabakası ile dolu büyük bir krater oluşturur. Yandaki şekilde kimberlit bölgesinin şematik olarak gösterimi bulunmaktadır.

Kimberlit kanalının bulunduğu yerler birincil kaynaklar olarak adlandırılırlar ve yüksek oranda elmas içeriğine sahiptirler. Ayrıca kimberlitin mavi renkte olmasından dolayı ona “mavi toprak” da denmektedir.

Dünyanın Yapısal Kompazisyonu

Dünyanın Yapısal Kompazisyonu

 

Dünyanın Tabaka Yapısı

Dünyanın Tabaka Yapısı

 

 

 

 

 

 

Bu durum tabiî ki bütün elmasların kimberlit yataklarından çıkarıldığı anlamına gelmemektedir. Örneğin Namibya sahillerinde bir kum yığını içerisinde elmas bulunması mümkün olabilmektedir. Dünya yüzeyindeki erozyon bu “mavi toprağın “ sarımsı yumuşak toprak içerisinde dağılmasına neden olabilmektedir ve bu torak “sarı toprak” olarak adlandırılır.

Erozyonun dinamik hareketleri nedeniyle (yağmur, nehir, rüzgar, vs.) bu “sarı toprağın” bir kısmı uzağa taşınır ve bu nedenle içeriği de dağılmaktadır. Elmaslar, nehirler boyunca alüvyal bileşenlerin içerisine dahil olabilir. Elmasça zengin bu kaynaklar “alüvyon” olarak bilinir. Ya da elmaslar depolanmaz ve söz konusu nehir deltaları veya denizler boyunca taşınırlar (deniz tortuları). Her iki durumda da bu kaynaklar ikincil kaynaklar olarak adlandırılır (Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi). Alüvyal ve deniz çökeltileri genellikle kimberlit kaynaklarından daha zengindir. Böylesi kaynaklarda daha hafif çökeltiler ve sarı toprak parçaları uzaklaştırılır ve böylece elmaslar ve daha ağır bileşenler biriktirilmiş olur.

Elmasın birincil ve ikincil kaynakları arasındaki ilişki

Elmasın birincil ve ikincil kaynakları arasındaki ilişki

Alüvyal depozitlere mükemmel bir örnek olarak Namibya ve Güney Afrika sahillerine elmasların taşınmasını sağlayan nehir suları ve denizin sörf bölgeleri verilebilir. Bunlar güçlü Atlantik akıntıları tarafından Oranje nehrinin ağzında depolanmaktadır. Nehrin ters akıntılarının bulunduğu bölgelerde milyonlarca karatlık kaliteli elmasların bulunabildiği eski kimberlit kanallarına dahi rastlanabilmektedir.

Elmasların transferine neden olan erosyon prosesi ayrıca elmasların “kalitelerine göre ayrılmalarını” da sağlamaktadır. Elmasların birbirleriyle çarpışması ve devinimleri mükemmel olmayan elmasların giderilmesine imkan sağladığından sadece iyi kalite elmasların içerikte bulunmasını sağlar.

Tarihsel açıdan çok yüksek derecede dağılıma bağlı olarak ikincil kaynakların keşfedilmesi daha kolaydır. Örneğin Kongo’daki alüvyal depozitler 150.000 km2’lik bir alana yayılmıştır ancak ekonomik açıdan sadece birkaç bölge işlenmeye uygundur. Birincil kaynaklar ise tam aksine daha küçük yüzey alanlarında ortalama 12 hektarlık alanlarda bulunabilmektedirler.

Bu durum alüvyal depozitlerin 2000 yıldır var olduğunun açıklamasını yapmaktadır ama ilk birincil kaynak ancak 1869 yılında Güney Afrika’da Kimberley bölgesinde keşfedilebilmiştir. 1960 yılından sonra Rusya, Botswana ve Avustralya’daki önemli birincil kaynakların keşfedilmesi ardından 1990lı yılların birincil kaynak işletmesi yaklaşık %75 oranında artmıştır. 1000 kimberlit kanalının ve 7 lamporit kanalının bilinmesine rağmen ekonomik açıdan işletmeye uygun olan sadece 50-60 kimberlit ve 1 lamporit (Argyle) kanalı bulunmaktadır.

Madenin bulunduğu bölge

Elmasların yaşı

(my) (2)

Kimberlit kanalının yerinin bulunma yaşı (my)

Kimberley, Güney Afrika

~ 3300

~ 100

Finsch, Güney Afrika

~ 3300

~ 100

Finsch, Güney Afrika

1580

~ 100

Premier, Güney Afrika

1150

1100 – 1200

Argyle, Avustralya

1580

1100 – 1200

Orapa, Avustralya

990

~ 100

elmasların yani pırlantaların büyük bir kısmı dünyanın derinliklerinde 990 milyon yıldan fazla bir zamandan önce oluşmakta ve daha önceki senelerde oluşmuş elmaslar da volkanik transferlerle dünya yüzeyine çıkabilmektedir. Örnek olarak, dünya yüzeyine 100 milyon yıl öncesinde çıktığı bilinen Kimberley kanalının yaklaşık 3200 milyon yıldan yaşlı elmasları barındırması verilebilir     

Elmas Araştırma ve işleme

Birincil veya ikincil yataklardan elmasları işleme metotları çok değişik olabilmektedir. İkincil yataklar daha önce keşfedilmiş ve genellikle kumsal alanları ve graviye nehir yatakları olarak tespit edilmişlerdir. Birincil yataklar ise çok derinliğe sahip kayalık alanlardan oluşmaktadır.

Birincil elmas yataklarından işleme

Elmasın bulunduğu bölgelerin araştırılması (ekonomik açıdan) elmasça zengin kanalın bir kenarından çukur açılarak “açık ocak tipi” madenler elde edilir. İlk önce üst tabakadaki yumuşak sarı toprak uzaklaştırılır; bu işlemi büyük hidrolik makinelerle veya gerekirse patlayıcı ile daha sert olan mavi toprağın kaldırılması takip eder. Yüzeydeki toprak tabakasının uzaklaştırılması ile açık ocak çok derin bir hale gelir ve aşağıya doğru işlem yapmak neredeyse imkansızlaşır. Kimberly madeninin işlemi böyle bir sonuç doğurmuş ve 400m’den derin olan “büyük çukur” meydana gelmiştir.

Başarılı bir şekilde çalışmak için kimberlit tabakasının altına ve etrafına düşey şaftlar kazılır. Bu şaftlara dikey tüneller açılarak içeride çalışabilmesi için tavanlar yapılır. Bu çöktürme ve kazma gerektiren prosedür bir hayli mekanik çalışılmaktadır ve “mağara bloke etme”  yöntemi olarak da bilinmektedir.

Güney Afrika'daki Finsch madeni

Güney Afrika’daki Finsch madeni

Sibirya'daki MIR madeni

Sibirya’daki MIR madeni

 

 

 

 

 

 

Elmasın Alüvyal yataklarında işlemesi 

Yumuşak bir malzeme içerisinden yeterli derecede verim alabilmek için eleme, pikler ve yıkama kapları gibi eski usuller kullanılmaktadır. Sediment litrelerce su ile türbülanslı olarak yıkanmaktadır. Çünkü elmas diğer bütün minerallerden ağırdır ve bu nedenle yıkama kaplarının dibine çöker su ile diğer gereksiz mineraller temizlenebilir.

Daha büyük işleme operasyonlarında mekanik kaplar kullanılmaktadır ancak prensipte bir değişiklik yoktur.

Alüvyal yataklardaki elmas miktarı genellikle küçük yönlenmelere sahip oldukları için çabuk bir şekilde tükenmektedir. Sadece Kongo’daki bazı yataklar veya Namibya’daki deniz kaynakları gibi büyük, istisnai derecede üretim için kullanılabilecek kaynakları işlemek için buldozerler ve ağır makineler kullanılmaktadır.

Maden cevherini işlemleme

Prosesin ilk basamağında kaya elmaslara zarar getirilmemeye çalışılarak mekanik olarak kırılarak küçük parçalarına ayrılır. Ham taşları toz boyutuna kırılmış kayalardan ayırt edebilmek için elmasın özel fiziksel karakteristikleri hesaba katılır. En eski ve halen en yaygın olarak kullanılan metot yüksek yoğunluk özelliğine dayanmaktadır. Bunun işin “yıkama kabı” olarak adlandırılan kaplar kullanılır. Ağır olan elmas kabın dibine çökerek diğer minerallerden ayrım gerçekleştirilmiş olur. Daha modern bir yöntem olan “koniler ve siklon”ların kullanımı ağırlığa göre ayırma yöntemlerinden daha elverişlidir . Bu yöntemde elmas içeren konsantre neredeyse elmasla aynı yoğunluğa sahip sıvı ile karıştırılır.

Elmasların alüvyal ,işlemleri için halen eski yöntemler kullanılmaktadır

Elmasların alüvyal ,işlemleri için halen eski yöntemler kullanılmaktadır

 

 

 

 

 

 

 

 

Minerallarin ayrılması için kullanılan siklonlar

Minerallarin ayrılması için kullanılan siklonlar

Türbülans hareketi ile daha hafif olan mineraller akıtılıp giderilecektir. Elmas ve diğer ağır mineraller dibe çökerek yüksek oranda elmas içeren bir konsantre elde edilecektir. Bu yıkama işlemi ardından işe yaramaz minerallerin %99’u giderilir. Daha sonra ayırma işlemi yağlanmış bir tabla ile veya X-ışını ile gerçekleştirilebilir.

İlk prosedür ıslak graviye yağlanmış tabla üzerinde yıkama işlemidir. Elmasın üst yüzeyi bunun içerisinde tutunmayarak suyu reddeder ancak yağa karşı tepki gösterir ve su içerisinde yüzen diğer minerallerin aksine yağlanmış tablaya yapışarak ayırma işlemi gerçekleştirilmiş olur. İşlemi idare eder operatör yağın üst tabakasını sık sık sıyırarak elmasları erimiş minerallerden ayırır.

X-ışını kullanarak ayırma işleminde konsantre parçalarından ince bir akıntı X-ışınına maruz bırakılır. Floresanlanma gösteren elmas bir ışık hücresini aktive eder ve bu ünite de hava jetini çalıştırır. Elmaslar bu işlem ardından toplama kabında biriktirilir. Zirkon gibi diğer floresanlanma gösteren mineraller daha sonra el ile ayrılır.

 

 

 

 

Cevapla

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Required fields are marked *

*

Şu HTML etiketlerini ve özelliklerini kullanabilirsiniz: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>