Из чего образуется алмаз в природе

Кто в детстве не мечтал отправиться в путешествие, чтобы искать алмазные россыпи или найти алмазную жилу.

ОТКУДА ПОЯВИЛИСЬ АЛМАЗЫ

Образование алмазов связано с происхождением нашей планеты. Ведь эти камни формируются глубоко в недрах Земли в течение миллионов лет. Для формирования алмаза необходимы сильное давление и другие геоморфические условия. Бриллианты проделывают удивительно долгий путь, прежде чем оказаться в ювелирных изделиях Shimansky.

ОТКУДА ПОЯВИЛИСЬ АЛМАЗЫ

Алмазы, древнейшее сокровище в мире, образовались более 3,3 миллиарда лет назад на глубине 200 километров под землей.

Расплавленный кимберлит формируется в верхней мантии Земли. Под влиянием экстремально высокой температуры и давления он быстро расширяется. В результате магма извергается, выплескиваясь на поверхность Земли и увлекая за собой алмазосодержащую породу. Перемещаясь с невероятной быстротой, изверженная магма образует трубку, ведущую к земной поверхности. При охлаждении магма застывает, образуя породу под названием «кимберлит». Эта порода заполняет вертикальные образования, которые называют «кимберлитовыми трубками».

ГДЕ РОЖДАЮТСЯ АЛМАЗЫ?

«Кимберлит» назван в честь южноафриканского города Кимберли, где в такой породе впервые были обнаружены алмазы. Хотя кимберлитовые трубки считаются наиболее важным источником алмазов, камни ювелирного качества встречаются лишь в одной из каждых двухсот таких трубок. Чтобы получить бриллиант ювелирного качества массой один карат, необходимо переработать в среднем 250 тонн руды.

Алмаз, самый прочный из известных материалов, состоит исключительно из углерода. В природе углерод имеется в изобилии и в различном виде. Разница между алмазом и куском угля заключается в их молекулярной структуре. Структура угля аморфна, с органическими молекулами разложившегося материала растительного и животного происхождения.

А у алмазов структура кристаллическая, напоминающая пирамиду. При образовании алмаза каждый из его атомов углерода вступает в связь с четырьмя другими атомами углерода. Фактически, каждый атом участвует в четырех очень крепких ковалентных связях. Поэтому алмаз в 58 раз прочнее любого другого материала, существующего в природе.

Считается, что первые алмазы были обнаружены в индийских реках еще в IV веке до нашей эры. Но лишь в 1867 году алмазы были найдены в Кимберли (Южная Африка). Сегодня ЮАР — одна из главных алмазодобывающих стран.

Эксперты Shimansky могут определить потенциал алмаза еще до огранки. Чтобы превратить камень в сверкающее, многогранное средоточие света, нашим гранильщикам и шлифовщикам требуются исключительная точность, мастерство и скрупулезность. Путь самого драгоценного камня на планете из земных недр до пальца человека, которому он предназначен, не только удивителен, но и чудесен.

СЛЕДУЮЩАЯ ТЕМА: ИСТОРИЯ АЛМАЗОВ

Некоторые исследователи считают, что алмаз в природе образовался в период от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад под землей. Именно там, как уверяют ученые, были созданы наиболее подходящие условия для образования минералов: огромное давление, повышенная температура, однородная среда, отсутствие температурного градиента. Эта теория объясняет также то, как минерал появляется на дне океанов. Гигантский космический шар. Вопрос, откуда берутся алмазы, исследовался с разных сторон.

Как образуется алмаз в природе

Кто в детстве не мечтал отправиться в путешествие, чтобы искать алмазные россыпи или найти алмазную жилу. Чтобы искать камни, нужно понимать, как они формируются в недрах земли и какие процессы способствуют тому, чтобы алмазы оказывались на поверхности. В древности люди верили, что алмазы – это осколки небесного свода или райских стен. Среди индийских поверий было и такое, что камни способны размножаться путем деления, главное, чтобы вокруг было подходящее для них место. Когда же ученые выяснили, что по составу алмаз родственен углю и графиту, люди начали больше задумываться о процессах, сочетание которых приводит к появлению не угля, а формирует из молекул углерода уникальный драгоценный камень.

Мантийно-магматическая теория

Особенность алмазов в уникальности каждого экземпляра. Двух абсолютно идентичных камней в природе не существует. Камни формируются из графита, кристаллизуясь в форме октаэдра. 8 треугольных граней правильного многогранника чаще гладкие и красиво сверкают. Реже алмаз принимает кубическую форму, в этом случае его грани будут протравленными.

Чтобы графит начал трансформацию должны сложиться подходящие условия:

• алмазные жилы формируются на территории геологически стабильных районов;
• глубина залегания – от 100 до 200 км;
• давление – 35-50 килобар;
• однородная среда;
• отсутствие температурного градиента;
• температура – от 1100 о С до 1300 о С.

Эти условия способствуют уплотнению структуры кристаллической решетки графита и переход в более плотную кубическую форму, свойственную алмазам. Ученые считают, что наиболее подходящие условия для образования минералов были в период от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад.

На поверхности алмазы оказываются вследствие вулканической активности – их выносит потоками кимберлитовой магмы. Такое место вулканического взрыва формирует кимберлитовую трубку – коренное месторождение алмазов. Есть еще одна версия, по которой графит переходит в алмаз не столько по действием температуры и давления магмы в недрах, а непосредственно при контакте с ней, при ее выбросе на поверхность.

Синтетические минералы

Современные технологии синтезирования алмазов позволяют получить камни, по качеству, прозрачности и твердости, не уступающие природному оригиналу. Есть несколько способов получить искусственный аналог. Производство алмазов – дорогостоящий и трудоемкий процесс, потому такие камни также не дешевые.

• HPHT-алмазы. Из получают посредством устройства, напоминающего автоклав, поддерживающего температуру и давление аналогичные показателям в глубине земных недр. Технология подразумевает наличие графита, затравочные алмазы, катализирующий сплав металла. Внутри устройства ковалентные пи-связи графита преобразуются в сигма-связи алмаза. Такая методика позволяет получить алмаз ювелирного качества за 4-10 дней.
• CVD-алмазы. Этот вариант получают путем пленочного синтеза. Именно посредством этой технологии производятся промышленные камни. Алмазная затравка помещается в безвоздушную среду после чего заполняется газами метана и водорода. СВЧ лучи нагревают углерод в метане до 3000 o C, который оседает на основу, которая, согласно технологическому процессу, остается холодной. Особенность этой методики – возможность получить более чистые камни без примесей азота.
• Взрывной синтез – третий вариант производства искусственных алмазов. Искусственные камни образуются в процессе детонации взрывчатого вещества на основе с последующим охлаждением. Считается, что такой способ также воссоздает один из вариантов природного образования алмазов (например, из-за взрыва от удара при падении метеорита.

Синтезированные камни используются не только в медицине и электронике, они также могут ограняться в качестве вставок для ювелирных украшений. При этом отличить природный алмаз от синтетического без специального оборудования невозможно.

Месторождения и добыча

Исходя из специфики первичных алмазных месторождений добыча драгоценных камней ведется путем разработки кимберлитовой или лампроитовой трубки, которые сначала вырабатываются открытым способом – руду достают из карьера, а после, когда глубина выработке приблизится к 600 метрам, карьер закрывается, и добыча ведется уже посредством постройки шахты. Вторичным месторождением называются алмазные россыпи. Они образуются при размыве грунта на склонах, образовавшихся на месте выхода магмы. Грунт смывается к подножию возвышенности, вынося алмазы на поверхность. Это один из вариантов, как драгоценные камни попадают в реки или прибрежные океанические воды.

Как отличить от кварца

Природный кварц внешне очень похож на необработанный алмаз. Если кварц прозрачный, то непосвященный человек может запросто спутать его с драгоценным камнем. Кварц тоже используют для изготовления ювелирных украшений, но его стоимость и физические свойства значительно отличаются от алмазов.

Твердость кварца уступает алмазной. Его предел – 7 единиц по шкале Моос. Приложив усилия, вы сможете оставить царапины на поверхности кварца. Для эксперимента рекомендуют зажать камень между двумя монетами.

Именно кварц, а не алмаз станет невидимым при погружении в воду. Но, это при условии, если самоцвет полностью прозрачный. Вкрапления и примеси останутся заметными.

Кварц покроется конденсатом, если на него подышать, а алмаз останется чистым. Также при воздействии тепла кварцевый камень быстро нагреется, а алмаз останется холодным.

Существует так называемый херкимерский алмаз – это двухвершинный кварцевый кристалл горного хрусталя с неопределенным числом граней. Он очень похож на алмаз, при этом обладает красивой природной формой и ценится коллекционерами. Количество углов может колебаться в диапазоне от 4 до 20. При этом природные алмазы имеют форму правильного октаэдра или кубическую. У кварца — шестигранные псевдогексагональные призмы.

Как отличить от подделки

• Наиболее работающим способом, который используют в промышленности, считается применение жира. Алмаз, если покрыть его грань маслом, прилипнет к стеклянной поверхности и будет держаться, а вот кристаллы кварца отпадут, отправившись в отсев.
• Кварцевый камень не обладает столь острыми гранями и пропускает свет, в то время как ограненный алмаз имеет острые грани и не позволит разглядеть сквозь себя текст или предметы.
• Кварц растворяется в плавиковой кислоте и расплавах щелочей, алмаз устойчив к обоим средам.

Перед проведением эксперимента с агрессивными средами убедитесь, что вы реально готовы нанести камню вред. Если в ваши планы не входит расстаться с украшением, стоит воспользоваться помощью ювелира.

Алма́з — минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях метастабилен, то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит. Самый твёрдый по шкале эталонных минералов твёрдости Мооса. Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость (и в то же время хрупкость), наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)

Происхождение алмазов

В природе алмазы встречаются в основном в особых земных породах магматического происхождения — кимберлитах и лампроитах, а также в образованных остатками этих пород россыпях.

Алмазы метеоритного происхождения

Алмазы в виде мельчайших вкраплений часто находят в некоторых видах каменных и металлических метеоритов, а также импактитах – образованиях, возникших в месте удара о землю метеоритов.

Первыми алмазы в метеоритах обнаружили русские ученые М. В. Ерофеев и П. А. Лачинов в 1888 году. Они изучали каменный метеорит Новый Урей весом в 2116 граммов, который упал в 1886 году в Мордовии.

Алмазы в железном метеорите были обнаружены в 1891 году при исследовании осколков метеорита Canyon Diablo, упавшего примерно 20-40 тысяч лет назад в Аризоне, США, недалеко от одноименного каньона. Полагают, что вес этого метеорита составлял примерно 30 тонн.

Откуда в метеоритах алмазы?

Существует несколько гипотез происхождения алмазов в метеоритах. К сожалению, гипотеза об алмазосодержащих метеоритах как о части какого-то крупного тела или даже планеты из алмазов не находит подтверждения. Большинство ученых склоняются к версии, что алмазы в метеоритах имеют импактное происхождение, образовываясь в момент соударения в поясе астероидов.

От удара метеоритов о землю появляются особые породы — импактиты (от англ. impact — «столкновение», «удар»). В момент удара развивается огромное давление в десятки ГПа и температура в 2000-3000°С. В этих условиях углерод, содержащийся в соударяемых веществах, может преобразовываться в алмаз.

Алмазы импактного происхождения иногда образуют значительные залежи. В России широко известна Попигайская астроблема. Это кратер размером примерно 100 километров, возникший около 35 миллионов лет назад на границе современных Красноярского края и Якутии от удара метеорита размером около 7 километров. Однако, несмотря на значительную концентрацию, импактные алмазы слишком мелкие для промышленной добычи.

В настоящее время, все добываемые и используемые алмазы имеют земное происхождение.

Алмазы земного происхождения

Существует множество теорий происхождения алмазов в недрах земли. Большинство специалистов сходятся во мнении, что добываемые алмазы образовались в мантии земли от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад, на глубинах от 100 до 200 километров при температурах от 900 до 1300°С и давлении около 4-5 ГПа (примерно 40 000-50 000 атмосфер). На поверхность земли алмазы были доставлены магматическими породами (кимберлитами и лампроитами) в результате взрывных процессов. Имеются различные данные об образовании алмазов на глубинах до 700 километров.

Как образуются алмазы в магматических породах?

Многочисленные теории о механизме возникновения алмазов в магматических породах можно условно разделить на три группы.

• К первой относятся теории, которые связывают образование алмазов в верхних зонах земной коры при застывании магмы с попадающими в нее углеводородами из «вмещающих» пород.
• Вторая предполагает образование алмазов в глубине ультраосновных пород, которые затем подвергаются дезинтеграции расплавленной магмой, в результате чего алмазы высвобождаются и увлекаются вверх магматическим потоком.
• К третьей группе относятся теории, предполагающие образование алмазов в глубине ультраосновной магмы, а так же частично и в процессе ее подъема к поверхности. Этот механизм образования алмазов считается в настоящее время наиболее вероятным.

Алмаз в природе не является очень редким веществом, однако для промышленной добычи доступно ограниченное число месторождений.

Алмазы в природе: как образуются, добыча, месторождения. Вернуться назад. Главная / Интересное / Алмазы в природе: как образуются, добыча, месторождения. Алмазы — одни из самых известных минералов, происхождение которых до сих пор точно неизвестно. Его главная особенность – высокая твердость, в этом с ним не сравнится ни один драгоценный камень. Алмаз – один из самых твердых минералов, кварц не сравнится с ним в этом. Поэтому, если произвести на последний камень сильное давление, он непременно деформируется. Достаточно сжать проверяемый камушек между двумя монетами и провести ими в стороны.