Алмазы из чего образовались

АЛМАЗ

АЛМАЗ, минерал, единственный драгоценный камень, состоящий из одного элемента. Название, возможно, происходит от греч. «адамас» (непобедимый, непреодолимый) или от арабского «ал-мас» (персидское «элма») – очень твердый. Алмаз – это кристаллический углерод. Углерод существует в нескольких твердых аллотропных модификациях, т.е. в различных формах, имеющих разные физические свойства. Алмаз – одна из аллотропных модификаций углерода и самое твердое из известных веществ (твердость 10 по шкале Мооса). Другая аллотропная модификация углерода – графит – одно из самых мягких веществ. Исключительно высокая твердость алмаза имеет большое и важное практическое значение. Он широко используется в промышленности как абразив, а также в режущих инструментах и в буровых коронках.

Алмаз кристаллизуется в кубической (изометрической) сингонии и обычно встречается в виде октаэдров или кристаллов близкой формы. При обкалывании алмаза от материнской массы отщепляются обломки минерала. Это становится возможным благодаря совершенной спайности. Цвет разнообразный. Обычно алмазы бесцветные или желтоватые, но известны также голубые, зеленые, ярко-желтые, розово-лиловые, дымчато-вишневые, красные камни; встречаются и черные алмазы. Алмаз прозрачен, иногда просвечивает, бывает и непрозрачным. Черты алмаз не дает; порошок его белый или бесцветный.

Откуда появились алмазы

Плотность алмаза – 3,5. Показатель преломления 2,42, самый высокий среди обычных драгоценных камней. Поскольку критический угол полного внутреннего отражения у этого минерала составляет всего 24,5°, фасеты ограненного алмаза отражают больше света, чем другие камни с аналогичной огранкой, но с меньшим показателем преломления. Алмаз обладает очень сильной оптической дисперсией (0,044), вследствие чего отраженный свет разлагается на спектральные цвета. Эти оптические свойства в сочетании с необыкновенной чистотой и прозрачностью минерала придают алмазу яркий блеск, сверкание и игру.

Алмазы обычно люминесцируют в рентгеновских и ультрафиолетовых лучах. У некоторых разностей алмаза люминесценция выражена очень резко. Алмазы прозрачны для рентгеновских лучей. Это облегчает идентификацию алмаза, так как некоторые стекла и бесцветные минералы, например циркон, подчас внешне похожие на него, непрозрачны для рентгеновских лучей той же длины волны и интенсивности. Люминесценция алмаза обусловлена присутствием в нем примеси азота. Примерно 2% алмазов не содержат азота и не флуоресцируют; обычно это мелкие камни. Исключение составляет «Куллинан» – самый большой ювелирный алмаз в мире.

Главные производители алмазов – Австралия, Россия, ЮАР и Демократическая Республика Конго, на которые в совокупности приходится более 3/5 мировой добычи алмаза. Другие крупные производители – Ботсвана, Ангола и Намибия. Индия, бывшая единственным источником алмазов до 18 в., в настоящее время добывает их сравнительно немного.

откуда берутся бриллианты?

Алмазы ювелирного качества встречаются в ЮАР и в Республике Саха (Якутия, Россия) в кимберлитах – темных зернистых ультраосновных вулканических породах, сложенных преимущественно оливином и серпентином. Кимберлиты залегают в форме трубчатых тел («трубок взрыва») и обычно имеют брекчиевидное строение. Из нескольких тонн добытого кимберлита извлекают доли карата высококачественного алмаза. Алмазы добывают также из аллювиальных (речных) и прибрежно-морских галечных россыпей, куда они выносились в результате разрушения алмазосодержащей кимберлитовой вулканической брекчии. В таких условиях ювелирные камни обычно приобретают шероховатую поверхность. Часто они являются лучшими ограночными камнями, так как противостояли разрушительному действию ударов о камни при переносе водотоками или морскими волнами в зоне прибоя, и поэтому должны представлять прочную крепкую массу, относительно свободную от внутренних напряжений. Известны случаи, когда алмазы, добытые из кимберлитовых трубок, взрывались, что свидетельствует о колоссальном напряжении внутри камня. Это явление дает ключ к пониманию того, что кристаллизация алмазов должна была протекать в условиях громадных давлений. Большинство ограненных алмазов при исследовании в поляризованном свете обнаруживает наличие внутренних напряжений. Полагают, что алмазы образовались на больших глубинах в мантии Земли, а затем не менее чем 3 млрд. лет назад мощными взрывами были вынесены на поверхность. Алмазы обнаружены также в метеоритах.

Сверкание и красота алмаза в полной мере раскрываются только после огранки. Долгое время считалось, что Л. ван Беркем из Брюгге в конце 15 в. разработал метод точной симметричной огранки (используемый до сих пор), заключающийся в шлифовке камня на железном круге, на который наносится смесь алмазного порошка и масла. Сейчас существование этого мастера ставится под сомнение. Предполагают, что вышеуказанный метод был разработан в Индии. Ранее полагали также, что бриллиантовую огранку (главный тип огранки округлых алмазов и в настоящее время) изобрел итальянский гранильщик Винченцо Перуцци в конце 17 в., но и это мнение оказалось ошибочным. Бриллиантовая огранка разрабатывалась постепенно на протяжении всего 17 в. Ранее были созданы другие типы симметричной и тщательно спроектированной огранки. Например, огранка розой, когда камни имеют форму капли смолы (т.е. плоское основание и ограненный треугольными фасетами купол), вероятно, появилась в начале 16 в. Однако бриллиантовая огранка, близкая к современной, сложилась лишь в начале 20 в., когда были установлены пропорции и углы, необходимые для придания камню максимального сверкания. Ювелиры называют такую огранку «старой горняцкой». В настоящее время огранка алмаза еще более совершенна.

Любой ограненный камень, включая бриллиант, состоит из двух частей: верхней – коронки и нижней – павильона. Между ними располагается узкий поясок, или рундист (самая широкая часть бриллианта). Обычный круглый бриллиант имеет 58 фасетов, или фасеток (искусственных граней). К ним относятся: 1 восьмиугольная таблица (площадка), венчающая коронку, 8 фасетов звезды, 4 главных фасета коронки, 4 угловых фасета коронки, 16 верхних фасетов рундиста (прилегающих к нему сверху), 16 нижних фасетов рундиста (непосредственно под ним), 4 угловых фасета павильона, 4 главных фасета павильона и 1 фасетка на кончике павильона (калета; теперь наносится очень редко).

Интерес к алмазам объясняется тем романтическим ореолом, который окружает многие знаменитые драгоценные камни. Так, алмаз «Кох-и-нор» («Гора света») найден в копях Голконды (Индия). По преданию, в 1304 султан Ала-ад-Дин Хильджи отобрал его у раджи княжества Мальва, в чьей семье камень находился много поколений. Когда он в 1849 перешел во владение Британии, то представлял собой неправильно ограненный «овальной розой» камень массой 186 каратов (1 кар = 0,2 г). По приказу королевы Виктории его переогранили, после чего масса камня уменьшилась до 108,93 кар.

Самый замечательный алмаз – «Куллинан» – был обнаружен в 1905 в Трансваале (ЮАР). Масса этого великолепного ювелирного камня в сыром (неограненном) виде составляла 3106 кар (621 г). Он был преподнесен в подарок королю Великобритании Эдуарду VII. Из него изготовили бриллиант («Звезда Африки») массой 530,2 кар, еще один бриллиант массой 317,4 кар и семь камней массой от 94,45 до 4,39 кар каждый. Кроме того, из его осколков огранили еще 96 мелких бриллиантов общей массой 7,55 кар. В процессе огранки было потеряно 66% исходной массы камня.

Алмаз «Питт», или «Регент», имел нескольких владельцев, знаменитых и неизвестных, в Восточной Индии, Британии и Франции. Его масса ныне составляет 140,5 кар (первоначально – ок. 410 кар). Другие исторические алмазы – «Орлов», «Санси», «Шах», «Нассак», «Дрезденский зеленый» и «Хоуп». Второй по величине известный ювелирный алмаз после «Куллинана – «Эксельсиор» (995,2 кар), обнаружен в Южной Африке в 1893. Третий по величине алмаз – «Звезда Сьерра-Леоне» (969,8 кар) найден в 1972 в Сьерра-Леоне.

Первые попытки получить искусственные алмазы предпринимались еще в конце 19 в., но все они не имели успеха.

Лишь в декабре 1954 учеными компании «Дженерал электрик» Ф.Банди, Т.Холлом, Г.М.Стронгом и Р.Х.Уэнторфом были синтезированы алмазы на аппаратуре, сконструированной П.У.Бриджменом из Гарвардского университета. Под давлением 126 600 кг/см 2 и при температуре 2430° С этим ученым удалось получить из графита мелкие технические алмазы. В СССР искусственные алмазы были изготовлены в 1960 в Институте физики высоких давлений АН СССР, руководимом Л.Ф.Верещагиным, а уже в 1961 в Киеве было налажено их промышленное производство. В настоящее время технические алмазы производят в промышленных масштабах.

В 1970 Стронгу и Уэнторфу удалось получить искусственные алмазы ювелирного качества. Такие алмазы изготавливаются путем растворения порошка синтетического алмаза в ванне из расплавленного металла. Атомы углерода из растворенного порошка мигрируют к одному краю ванны, где помещаются крошечные затравочные кристаллы алмаза. Атомы углерода оседают и кристаллизуются на этих кристаллах, которые вырастают до алмазов массой в один карат и более. Для этого процесса требуются чрезвычайно высокие давления и температуры. Сегодня искусственные ювелирные алмазы стоят дороже природных, и их производство нерентабельно.

Массовый интерес к алмазам объясняется их ценностью как драгоценных камней, но еще более важное значение они приобретают в качестве материала для армирования металлорежущих и других инструментов, широко используемых в промышленности (резцов, сверл, фильер, штампов, дисковых пил, буровых коронок и т.д.), а также в качестве абразивов (алмазных порошков). Ювелирные алмазы, т.е. их прозрачные бесцветные (или слегка желтоватые) и красиво окрашенные кристаллы, составляют лишь малую долю всех добываемых камней. Подавляющее большинство природных алмазов, а также все искусственные алмазы являются техническими, имеющими название «борт». Черная разновидность технических алмазов – карбонадо – состоит из агрегатов мелких алмазных зерен, связанных между собой в плотную или пористую массу. Инструменты, армированные техническими, природными или искусственными алмазами, служат для обработки металлов. Они используются для распиловки, резания, обтачивания, расточки, сверления, вытачивания, штамповки, волочения и т.д. стали и других металлов, карбидов, оксида алюминия (искусственного корунда), кварца, стекла, керамики и прочих твердых материалов, а также для бурения скважин в твердых породах. Алмазные пилы применяют при добыче и обработке строительного камня и для резки поделочных камней. Алмазный порошок служит для обдирки, шлифовки и полировки сталей и сплавов, а также для шлифовки и огранки ювелирных алмазов и других твердых драгоценных камней.

Чтобы просверлить в алмазе отверстие, дающее возможность применять его в качестве фильеры, требуются хорошо отсортированный (узко классифицированный по крупности) алмазный порошок, тонкие стальные иглы и смазочные масла. Отверстие может быть пробито и другими способами – с помощью лазерного луча или электрического искрового разряда. Такими методами удается проделать в алмазных волочильных фильерах очень маленькие отверстия диаметром всего 10 мкм. См. также АБРАЗИВЫ; ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ; СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ.

Источник

Как добывают алмазы

Неподалеку от поселка Промысла в Пермском крае расположено место под названием Алмазный ключик, где установлен камень с табличкой: «Здесь 5 июля 1829 года Павлом Поповым был найден первый российский алмаз». С тех пор прошло почти двести лет, и Россия стала одним из мировых лидеров алмазной отрасли. Расскажем, как добывают алмазы и где это делают в нашей стране.

Знали ли вы, что этот прозрачный минерал по своей сути — кристаллическая модификация чистого углерода?

Алмаз состоит из атомов углерода, которые удалены друг от друга на расстояние менее четверти нанометра, а образовавшаяся из них кубическая кристаллическая решетка делает минерал очень твердым.

Чтобы определить твердость минерала, используют специальную градацию — десятибалльную шкалу Мооса. Она работает так: если минерал царапает эталон (средство измерения), то его твердость по шкале будет выше, если же он сам царапается эталонным минералом, то ниже. Например, по шкале Мооса у гипса 2 балла — он царапается ногтем, у топаза — 8 баллов, он может обрабатываться алмазом, но сам царапает стекло. Алмаз — эталон твердости с 10 баллами по шкале. Он способен резать стекло, и в природе подобных ему аналогов не существует.

Твердый — не значит крепкий. Существует легенда, что из-за этого заблуждения была уничтожена коллекция бриллиантов французского герцога Карла Смелого. Наемники короля Людовика XI, с которым герцог вел междоусобную войну, превратили драгоценные камни в порошок, когда проверяли их подлинность с помощью молота.

Что еще отличает алмаз от других минералов? Его характерное свойство — люминесценция, то есть под воздействием солнечного света, ультрафиолета, рентгеновских лучей и прочего минерал отсвечивает разными цветами.

Благодаря высоким показателям светопреломления и прозрачности алмаз считается драгоценным камнем. После огранки минерала из него получается бриллиант.

Самый крупный алмаз в истории человечества — «Куллинан», назван так в честь владельца шахты Томаса Куллинана. Он был найден в Южной Африке в 1905 г. Масса «Куллинана» составляла более 3,1 тыс. карат (621 г) Сейчас существует девять частей этого алмаза, некогда принадлежащего королю Англии Эдуарду VII. Другое название минерала — «Звезда Африки».

Если попробовать коротко описать процесс, благодаря которому алмазы оказываются в тех местах, откуда их можно добывать, то получится примерно так: в недрах земли на глубине 100–200 км углерод преобразовывается в алмаз при высокой температуре, до 1,5 тыс. градусов Цельсия, и под высоким давлением, до 40 тыс. атмосфер. Со временем минералы вытесняются на поверхность, образуя «трубки взрыва». Уже в этих трубках происходит добыча алмазов.

Многие алмазы образовались на глубине более шестисот километров — они могут быть ровесниками Земли.

Алмазы добываются из двух типов месторождений: коренных и вторичных. К коренным относятся трубки — кимберлитовые и лампроитовые. Вторичные — это россыпи, появившиеся на месте разрушения коренных месторождений.

Для обнаружения алмазов наиболее перспективными участками считаются зоны с самой древней земной корой — в их составе есть магматические породы, которые впоследствии и образуют трубки.

Коренные месторождения алмазов — кимберлитовые и лампроитовые трубки — это геологические тела, представляющие собой столбы. Верхняя часть такого столба выглядит как воронка. Трубка имеет такой вид, потому что по сути является путем прорыва газа через земную кору.

В составе образующих трубки пород нередко могут присутствовать магнитные минералы, поэтому в этих зонах могут наблюдаться «магнитные аномалии».

Если говорить о коренных месторождениях, то кимберлитовые трубки образованы из более глубинных магм, в то время как лампроитовые больше по размерам. Мы будем говорить о кимберлитовых телах — алмазы в них встречаются чаще, чем в лампроитовых — приблизительно 90% против 10%. Важно отметить, что алмазы содержатся лишь в 8–10% кимберлитовых месторождений, открытых геологами.

Кимберлитовая трубка похожа на гигантский бокал для вина — тело представляет собой перевернутый конус на определенной глубине, переходящий в жилу — трещину в земной коре. Трубка заполнена кимберлитом — горной породой, названной в честь города Кимберли в ЮАР, где в 1871 г. нашли алмаз весом 85 карат. Крупнейший карьер, вырытый людьми без использования техники, «Большая дыра» в Кимберли — ныне недействующий алмазный рудник.

Кимберлиты — одни из основных источников алмазов, 3–4% из них являются алмазоносными. Существует версия, что минералы не кристаллизуются из кимберлитовой магмы, а лишь транспортируются благодаря ей.

Для получения алмазов нужно переработать огромное количество руды — в целом на одну ее тонну приходится 1 карат алмаза, и размер при огранке еще уменьшится. Существует три способа добычи минералов:

• Открытый. Верхний слой почвы снимается, а затем карьер углубляют, направленно взрывая стены. Далее самосвалы увозят обрушенную породу на ГОКи — горно-обогатительные комбинаты, где руду обрабатывают.

• Закрытый. Добыча ведется в недрах земли, благодаря бурению шахт. К ним прибегают в тех случаях, когда открытый способ невозможен. Из подземных тоннелей породу поднимают наверх и также отправляют на ГОКи. Такой способ является более опасным и затратным.

• Комбинированный. Открыто-закрытый метод применяют тогда, когда открытый способ уже невозможен, но на определенной глубине еще есть минералы.

Как работают ГОКи. Руду, привезенную с карьеров, дробят и измельчают, чтобы порода разбилась на более мелкие камни. Уже эти камни отсеиваются по размеру благодаря специальной машине — грохоту.

Далее куски средних размеров делят на тяжелую и легкую фракции, а затем вместе с добавленным реагентом отправляют в пневмофлотационную машину, где кристаллы алмазов прилипают к пузырькам воздуха и будто «вытягиваются» из руды, образуя минерализованную пену. Над крупными кусками проводится рентгенолюминесцентная сепарация — под воздействием лучей минералы начинают светиться, после вспышки света специальное устройство отсекает алмазы от породы.

При обработке не обойтись и без ручного труда — от примесей в виде мелких камушков породы минералы избавляются человеком: алмазы чистят, рассеивают, сортируют и упаковывают.

В 1936 г. ученый-геолог Владимир Соболев в своей монографии указал на сходство геологии Сибирской платформы с южноафриканской алмазоносной областью Карру. Изучая петрографические коллекции с Таймыра, он обнаружил породу, близкую к мелилитовым базальтам, которые сопровождают кимберлиты в Южной Африке. Так возникла гипотеза, что на севере Сибирской платформы могут быть алмазоносные кимберлиты.

Начавшиеся поиски были прерваны в 40-х годах, но возобновились уже в конце десятилетия: в 1949 г. в Якутии нашли первый алмаз. Спустя пять лет, в 1954 г., было открыто коренное месторождение алмазов — трубка Зарница, первая в СССР. Следующий год ознаменован появлением карьера с метафоричным названием трубка Мир.

В день открытия 13 июня руководству экспедиции была передана радиограмма об обнаружении кимберлита: «Закурили трубку мира, табак отличный. Авдеенко, Елагина, Хабардин».

В 1957 г. в палаточном поселке Мирном рядом с кимберлитовой трубкой Мир был создан трест Якуталмаз. А далее открыты трубки Айхал, Юбилейная и Ботуобинская, создан прииск Удачный, образованы ГОКи и так далее.

Сегодня. Крупнейшим в мире производителем алмазов в каратах является компания АЛРОСА, добывающая 95% минералов России. АЛРОСА — акроним слов «Алмазы России — Саха», отсылающий к региону, где сосредоточена основная деятельность компании — Якутии. Кроме того, добывающие активы АЛРОСА в стране находятся в Архангельской области.

Выручка компании в прошлом году достигла 332 млрд руб. АЛРОСА торгуется на Московской бирже под тикером ALRS, ее рыночная капитализация достигает почти 507 млрд руб.

• Удачнинский ГОК. Трубка Удачная. Открыта в 1955 г. и находится в 20 км от полярного круга. В 2014 г. здесь заработал подземный рудник. В этом же году в шахте обнаружили камень, содержащий 30 тыс. алмазов, что в миллион раз больше их обычной концентрации.

Трубка Зарница. Первое коренное месторождение алмазов, открытое в России. В 1999 г. здесь начали промышленную разработку.

• Айхальский ГОК. Трубка Айхал. Обнаружена в 1960 г. Изначально трубку назвали Январская, но позже переименовали в Айхал, в переводе с якутского это означает «слава». 25 лет назад здесь завершили открытую разработку.

Трубка Юбилейная. Месторождение открыли спустя год после Комсомольской — в 1975 г. Трубка относится к числу наиболее крупных коренных месторождений алмазов и в Якутии и за рубежом.

• Нюрбинский ГОК. Накынское месторождение — кимберлитовое поле, где в 1994 г. была открыта трубка Ботуобинская, а спустя два года — трубка Нюрбинская. Алмазы здесь также добывают на одноименных россыпных месторождениях.

А крупнейшее коренное месторождение в европейской части России относится к Ломоносовскому ГОКу, принадлежащему Севералмазу — здесь несколько кимберлитовых трубок, в числе которых Архангельская, Пионерская и другие.

В 2017 г. в Якутии на месторождении Эбелях компании АЛРОСА добыли Призрак розы — крупнейший пурпурно-розовый бриллиант, когда-либо проданный на аукционе. Среди бриллиантов подобного цвета он стал самым дорогим. В 2020 г. он ушел с молотка на торгах дома Sotheby’s в Женеве за рекордные $26,6 млн. Камень весил 27,85 карат, а после огранки стал весить 14,83 карата. Максимально возможный размер бриллианта позволила получить его овальная форма.

Источник

Алмаз. Описание, свойства, происхождение и применение камня

Алмаз — самый твёрдый минерал, кубическая полиморфная (аллотропная) модификация углерода(C), устойчивая при высоком давлении. При атмосферном давлении и комнатной температуре метастабилен, но может существовать неограниченно долго, не превращаясь в стабильный в этих условиях графит. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура алмаза

Сингония алмаза кубическая, пространственная группа Fd3m. Элементарная ячейка кристаллической решетки алмаза представляет собой гранецентрированный куб, в котором в четырех секторах расположенных в шахматном порядке, находятся атомы углерода. Иначе алмазную структуру можно представить как две кубических гранецентрированных решетки, смещенных друг относительно друга по главной диагонали куба на четверть её длины. Структура аналогичная алмазной установлена у кремния, низкотемпературной модификации олова и некоторых других простых веществ.

Кристаллы алмаза всегда содержат различные дефекты кристаллической структуры (точечные, линейные дефекты, включения, границы субзерен и тп.). Такие дефекты в значительной степени определяют физические свойства кристаллов.

СВОЙСТВА

Алмаз может быть бесцветными водянопрозрачным или окрашенным в различные оттенки желтого, коричневого, красного, голубого, зеленого, черного, серого цветов.
Распределение окраски часто неравномерное, пятнистое или зональное. Под действием рентгеновских, катодных и ультрафиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться (люминесцировать) голубым, зелёным, розовым и др. цветами. Характеризуется исключительно высоким светопреломлением. Показатель преломления (от 2,417 до 2,421) и сильная дисперсия (0,0574 ) обуславливают яркий блеск и разноцветную «игру» огранённых ювелирных алмазов, называемых бриллиантами. Блеск сильный, от алмазного до жирного.Плотность 3,5 г/см 3 . По шкале Мооса относительная твердость алмаза равна 10, а абсолютная — в 1000 раз превышает твёрдость кварца и в 150 раз — корунда. Она самая высокая как среди всех природных, так и искусственных материалов. Вместе с тем довольно хрупок, легко раскалывается. Излом раковистый. С кислотами и щелочами в отсутствие окислителей не взаимодействует.
На воздухе алмаз сгорает при 850° С с образованием СО 2 ; в вакууме при температуре свыше 1.500° С переходит в графит.

МОРФОЛОГИЯ

Морфология алмаза очень разнообразна. Он встречается как в виде монокристаллов, так и в виде поликристаллических срастаний («борт», «баллас», «карбонадо»). Алмазы из кимберлитовых месторождений имеют только одну распространенную плоскогранную форму — октаэдр. При этом во всех месторождениях распространены алмазы с характерными кривогранными формами — ромбододекаэдроиды (кристаллы похожие на ромбододекаэдр, но с округлыми гранями), и кубоиды (кристаллы с криволинейной формой ). Как показали экспериментальные исследования и изучение природных образцов в большинстве случаев кристаллы в форме додекаэдроида возникают в результате растворения алмазов кимберлитовым расплавом. Кубоиды образуются в результате специфического волокнистого роста алмазов по нормальному механизму роста.

Алмаз Куллинан разбитый на 9 частей

Синтетические кристаллы, выращенные при высоких давлениях и температурах, часто имеют грани куба и это является одни их характерных отличий от природных кристаллов. При выращивании в метастабильных условиях алмаз легко кристаллизуется в виде пленок и шестоватых агрегатов.

Размеры кристаллов варьируют от микроскопических до очень крупных, масса самого крупного алмаза «Куллинан», найденного в 1905г. в Южной Африке 3106 карат (0,621кг).
На изучение огромного алмаза было потрачено несколько месяцев и в 1908 году он был расколот на 9 крупных частей.
Алмазы массой более 15 карат — редкость, а массой от сотни карат — уникальны и считаются раритетами. Такие камни очень редки и часто получают собственные имена, мировую известность и своё особое место в истории.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Хотя при нормальных условиях алмаз метастабилен, он в силу устойчивости своей кристаллической структуры может существовать неопределенно долго, не превращаясь в устойчивую модификацию углерода — графит. Алмазы, которые вынесены на поверхность кимберилитами или лампроитами кристаллизуется в мантии на глубине 200 км. и более при давлении более 4 Гпа и температуре 1000 — 1300 ° С. В некоторых меторождениях встречаются и более глубинные алмазы, вынесенные из переходной зоны или из нижней мантии. Наряду с этим, они выносятся к поверхности Земли в результате взрывных процессов, сопровождающих формирование кимберлитовых трубок, 15-20% которых содержит алмаз.

Алмазы встречаются также в метаморфических комплексах сверхвысоких давлений. Они ассоциируют с эклогитами и глубокометаморфизованными гранатовыми гнейсами. Мелкие алмазы в значительных количествах обнаружены в метеоритах. Они имеют очень древнее, досолнечное происхождение. Также они образуются в крупных астроблемах — гигантских метеоритных кратерах, где переплавленные породы содержат значительные количества мелкокристаллического алмаза. Известным месторождением такого типа является Попигайская астроблема на севере Сибири.

Алмазы редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет алмазы добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовая трубка, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях. Кроме этого алмазы были найдены в коровых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кокчетавском массиве в Казахстане.

И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы настолько мелкие, что не имеют промышленной ценности. Промышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.

ПРИМЕНЕНИЕ

Хорошие кристаллы подвергаются огранке и используются в ювелирном деле. Ювелирными считаются около 15% добываемых алмазов, еще 45% считаются околоювелирными, то есть уступают ювелирным по размеру, цвету или чистоте. В настоящее время общемировой объем добычи алмазов составляет порядка 130 миллионов карат в год.
Бриллиант (от франц. brillant — блестящий), — алмаз, которому посредством механической обработки (огранки) придана специальная форма, бриллиантовая огранка, максимально раскрывающая такие оптические свойства камня, как блеск и цветовая дисперсия.
Совсем мелкие алмазы и осколки, непригодные для огранки, идут в качестве абразива для изготовления алмазного инструмента, необходимого для обработки твёрдых материалов и огранки самих алмазов. Скрытокристаллическая разновидность алмаза чёрного или тёмно-серого цвета, образующая плотные или пористые агрегаты, носит название Карбонадо, обладает более высоким сопротивлением истиранию, чем у кристаллов алмаза и благодаря этому особенно ценится в промышленности.

Мелкие кристаллы также в больших количествах выращиваются искусственным путём. Синтетические алмазы получают из различных углеродсодержащих веществ, главным образом из графита, в спец. аппаратах при 1200-1600°С и давлениях 4,5-8,0 ГПа в присутствии Fe, Co, Сr, Мn или их сплавов. Они пригодны для использования только в технических целях.

Источник

Как и где добывают алмазы, их происхождение

Происхождение алмазов – это один из самых удивительных процессов в мире, а сам алмаз – это очень интересный минерал, рождающийся на нашей планете. Он одновременно самый редкий и самый широко распространенный. Это наиболее твердый материал на планете. О его происхождении и возрасте до сих пор ничего не известно.

Его добывают уже несколько тысяч лет, но истинные его месторождения нашли лишь недавно. А еще это один из самых красивых драгоценных камней, который будоражит умы миллионов людей и заставляет платить за него баснословные деньги.

Происхождение алмаза

Алмаз – это кристалл чистого углерода, самый твердый материал, который рождается в недрах Земли. Самые чистые, то есть прозрачные и не имеющие никакого цвета, это наиболее дорогие драгоценные камни в мире.

Если говорить о его твердости, то алмазу присвоено значение 10 по таблице Мооса, ученого, классифицировавшего твердость камней и минералов.

Однако предшествующий ему корунд, имеющий по шкале твердости значение 9, значительно уступает алмазу в этом качестве примерно в 180 раз. Это сопоставление дает обывателю примерное представление об истинной твердости алмаза.

Ученые разделяют алмазы на две группы по их происхождению:

1. Метеоритные.
2. Земного происхождения.

Первая группа – чрезвычайно редкие находки в виде небольших вкраплений в найденных учеными метеоритах. Также камни находят в местах, куда эти метеориты приземлились, такие алмазы называют импактными. Первый такой камень нашли в Мордовии русские ученые еще в XIX веке.

Сегодня такие залежи метеоритных алмазов сохраняются, например, в Якутии, где находится известная Попигайская астроблема (кратер в 100 километров, возникший от удара метеорита). Драгоценных камней здесь очень много, но из-за слишком мелкого размера их не добывают промышленным способом.

Однако, несмотря на фактические находки, ученые не нашли ответ на вопрос о том, каково происхождение алмазов в метеоритах. Основная гипотеза состоит в том, что алмаз образовался внутри метеорита во время их столкновений в поясе астероидов.

Также точно не известно о происхождении импактных алмазов, но наука предполагает, что в процессе столкновения с Землей, благодаря огромному давлению и температуре внутри метеорита, углерод преобразовывается в алмаз. Однако все это лишь догадки.

Теории происхождения алмаза

Что касается камней земного происхождения, здесь теорий о том, откуда берутся алмазы, еще больше. Среди основных гипотез происхождения минерала в недрах Земли особо достоверными считаются следующие:

1. Магматическая.
2. Мантийная.
3. Флюидная.

Есть ряд фантастических теорий, не принимаемых всерьез официальной наукой.

Наиболее популярными теориями о том, как образуются алмазы, являются магматическая и мантийная. Они зародились в мантии Земли в период от 100 миллионов до нескольких миллиардов лет назад. Образовались они на глубине от 100 до 200 км, где под влиянием большого давления (до 60 тысяч атмосфер) атомы углерода сформировывают кристаллическую решетку. Так и образовываются алмазы.

Затем готовые камни были вынесены на поверхность Земли магматическими породами в процессе взрывов, происходящих в глубине Земли. Эти взрывы образуют кимберлитовые трубки в толще земли, в которых и добывают алмазы.

Причем среди ученых ведутся споры и о механизме «подъема» породы на поверхность. Среди теорий наиболее достоверной считается та, которая говорит о происхождении алмазов в ультраосновной магме и частично в процессе ее подъема к поверхности Земли.

Где находят алмазы?

Они найдены на всех континентах Земли, за исключением Антарктиды. Месторождений этого минерала в природе много, и сам по себе алмаз не редкость, в своих месторождениях он бывает в высокой концентрации, но в большинстве случаев его размеры настолько малы, что не позволяют добывать камни промышленно. Так и получается, что минерал одновременно очень распространен и весьма редок.

Самое первое месторождение нашли в Индии еще в XVII веке, там добывают камни и сегодня, но в небольших количествах, так как за несколько веков разработки месторождения истощились. Сегодня лидерами по добыче алмаза являются Ботсвана, Россия и Канада.

В России добычу ведут с XIX века, а сегодня основными источниками на территории страны являются Якутия, Пермский край и Архангельская область.

Виды месторождений алмазов

Сегодня промышленно добывают алмазы в двух видах месторождений:

• коренные месторождения, среди которых различают кимберлитовые и лампроитовые трубки;
• вторичные месторождения – россыпи (они образуются в местах разрушения коренных месторождений, и часто их находят совершенно случайно).

Основное место добычи промышленным методом – трубки. Лапмроиты – это магматические горные породы, образующие в толще земли трубки. В Западной Австралии в 1979 году были найдены лампроитовые трубки, богатые залежами алмазов.

Однако не все алмазы, добытые в таких трубках, пригодны для огранки и представляют собой ценность для ювелирного дела. 95% найденных в таких трубках камней используют в технических целях. Но лампроитовые трубки в месторождении Аргайл принесли добытчикам множество редчайших в природе розовых алмазов.

Кимберлитовые трубки наиболее широко распространены для промышленной добычи камней. Они отличаются от лампроитовых составом элементов, однако алмазы, добываемые и в тех, и в других трубках идентичны по своему химическому содержанию.

Разработка месторождений

Основные кимберлитовые трубки найдены в России, Канаде и Африке. Первая из трубок была найдена в Африке в месте под названием Кимберли, которое и дало имя первой трубке и всем последующим. Кстати, и породу, которая содержит алмазы, называют теперь кимберлитом.

Здесь в конце XIX века нашли алмаз весом в 85 карат (что составляет почти 17 г), который был назван «Звездой Южной Африки». Эта находка стала причиной алмазной лихорадки. Разработки велись в так называемой Большой дыре, которую искатели сокровищ вырыли в земле практически вручную.

За годы лихорадки здесь найдены большие алмазы, побившие рекорды первого крупного камня. Так, например, в Кимберли нашли камень весом в 428,5 каратов, получивший название «Де Бирс».

Вслед за первой по всему миру находят тысячи новых кимберлитовых трубок, однако только десятки пригодны для разработки.

Все дело в серьезных затратах, которые необходимо понести тому, кто занимается разработкой трубки.

На начальных этапах требуются серьезные финансовые вложения, а если учесть, что из одной тонны породы можно добывать всего от 1 до 5 каратов, то разработка, в которой присутствуют слишком мелкие камни, не будет приносить прибыль.

Как происходит добыча алмазов?

Для того чтобы получить алмаз в привычном нам виде, то есть чистый, ограненный камень, нужно провести сложную работу. Прежде всего, нужно найти его месторождение, на что может уйти несколько лет. Далее начинается его разработка.

Для этого готовится территория самой разработки и места для жизни и работы персонала, который будет заниматься добычей и обработкой камней. Дело усложняется, если месторождение найдено на дне океана. Тогда для разработки потребуются специальные роботы, ищущие ценные вкрапления в толще земли под водой.

Добытую машинным способом руду измельчают и сортируют на породы, выделяя кимберлитовую. Породу снова измельчают и просеивают, чтобы в итоге получить чистый кимберлит без примесей других пород, который будет являться алмазным сырьем.

Это сырье на производстве еще раз отсортируют и подберут камни по весу, диаметру и классу. Чем чище и крупнее камень, тем выше его класс и, соответственно, цена на рынке.

В погоне за столь редким и желанным камнем ученые учатся выводить так называемые синтетические алмазы. Этот термин, скорее, обиходный, так как состав этих искусственных камней несинтетический, он идентичен природному. Ученые пытаются воспроизвести в лаборатории те процессы, тысячи лет происходившие в недрах Земли, чтобы из углерода создать то самое соединение, которое и составляет алмаз.

Источник