Как появляются бриллианты в природе

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.

Галилео. Бриллианты (часть 1)

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.

Источник

Происхождение алмазов в природе

Алмазы обычно встречаются в природе в магматических породах. Ученые до сих пор не пришли к единому мнению относительно происхождения этих камней и предлагают различные теории, которые пытаются объяснить это явление. Достоверно известно только то, что кристаллы распространены не по всей поверхности земной коры.

Теории происхождения

Существуют такие теории происхождения алмазов:

• магматическая. Сторонники этой теории считают, что алмазы образовались в результате воздействия магмы на пласты угля и были вынесены на поверхностные слои из очагов, находящихся на глубине 150 км;
• мантийная. Алмаз возник в результате превращения углерода при следующих условиях образования: длительный период (согласно документальным данным, возраст некоторых камней – от сотни миллионов до нескольких миллиардов лет), давление – более 5000 Па, химически однородное окружение;
• метеоритная. Сторонники метеоритной гипотезы образования алмазов считают, что эти камни были образованы углеродом при столкновении падающих метеоритов с углеродосодержащими породами земли;
• флюидная. Данная теория предусматривает, что кристаллизация алмазов происходит на небольшой глубине при распаде метана либо его частичном окислении в среде, которая состоит из водорода, углерода, серы и кислорода. Эти вещества должны пребывать в жидком или газообразном состоянии. При этом температура превышает 1000 градусов, а давление достигает 100-500 Па.

Для справки. Отдельно рассматривают теорию Тапперта. Основная идея: алмазы могут представлять собой останки древних морских животных, которые на большой глубине были преобразованы в кристаллы.

Алмазы метеоритного происхождения

Существуют две основные версии-теории метеоритного происхождения алмазов.

Согласно первой, частицы кристаллов содержатся внутри метеорита. После падения, в результате раскола, некоторые алмазы оказались на поверхности почвы. В качестве примера, который иллюстрирует эту гипотезу, приводят падение метеорита весом примерно в 30 тонн в США. После его падения из-за сильного удара о землю он раскололся на много частей. Через некоторое время на этом месте было обнаружено большое количество алмазного сырья.

Вторая версия метеоритной теории воспринимается в ученых кругах более адекватно, по сравнению с предыдущей. Ее суть заключается в следующем: падая, астероид развивает высокую скорость, поэтому повышается уровень трения об атмосферу. При таких условиях возникает среда с высоким давлением (до 50 000 Па), а температура превышает уровень 2000 градусов. В результате из углерода образуется алмазная структура.

Алмазы земного происхождения

Алмазы образуются в природе в недрах земли. Ученые, которые придерживаются земной теории происхождения этих камней, пришли к выводу, что они сформировались в мантии планеты Земля в период между 100 000 000 и 2 500 000 000 лет назад.

Глубина залежей составляет примерно 100-200 км.

Эта теория также имеет несколько вариаций. Гипотеза имеет 3 основных направления:

• первая теория образования алмазов в магматических породах гласит: самоцветы образовались из застывшей магмы, которая вышла на поверхность земли. Данная версия подчеркивает, что алмаз появляется именно на поверхности земли, так как кристаллическая решетка формируется при контакте с углеводородом;
• вторая версия земного происхождения основана на постулате о формировании алмазов из ультраосновной породы. Лава, выходящая из вулкана, захватывает с собой образованный камень и выносит его на поверхность. Именно эта разновидность магматической версии поддерживается большинством ученых;
• третья теория основана на мнении о формировании алмаза в результате подъема магматической массы на уровень углеводорода. При подъеме происходит укрепление кристаллических связей. В результате создается единая твердая структура.

Необработанные самоцветы часто находят на участках месторождений.

Алмазы искусственного происхождения

Искусственные, или синтетические, алмазы выращивают в лабораторных условиях. Единственное различие между искусственным и природным самоцветом – способ получения, в остальном они имеют одинаковые параметры.

Искусственный камень выглядит как натуральный и имеет все его свойства: блеск, прочность, структура, сопротивляемость, теплопроводность.

Важно. В то же время синтетические алмазы не имеют дефектов, которые могут быть у камней природного происхождения: это области помутнения, мелкие трещинки, вкрапления.

Искусственные алмазы получают с помощью двух основных промышленных технологий: HPHT и CDV.

Первая из них основывается на производстве кристаллов из расплавленного углерода. Обязательные условия – участие металлов-катализаторов и высокое давление. Эта методика приближена к природным условиям, в которых растут алмазы. Алмазы растут 4-10 дней.

Выращивание по технологии CDV также называется пленочным синтезом. Это более старая, но проверенная методика. Алмазы, которые создают по этой технологии, могут использоваться для изготовления лезвий, применяющихся в микрохирургии.

Все необходимые материалы помещают в камеры, внутри которых создают вакуумные условия и затем заполняют пространство газами метана и водорода. Созданный по CDV-технологии алмаз получается более чистым, без примесей.

Для справки. Недавно ученые предложили такой способ получения синтетического алмаза, как детонация взрывчатых веществ и последующее охлаждение. Этот метод приближен к естественному образованию камней, но кристаллы, полученные при его использовании, получаются более мелкими, по сравнению с остальными лабораторными способами.

Как происходит добыча алмазов

Добыча алмазов – это трудоемкий процесс, который требует значительных финансовых вложений. Прежде чем приступить к непосредственной добыче, необходимо провести работы по разведке месторождений самоцветов. Этот процесс может занять как месяц, так и несколько лет.

Далее приобретают необходимое оборудование, создают инфраструктуру, строят фабрику.

В мире промышленная добыча алмазов производится в карьерах. Их роют при помощи буровых установок, а после взрывают.

Породу, полученную при взрыве, отвозят на обогатительную фабрику. Именно там из нее извлекают драгоценные частицы.

Алмазы добывают из руды разными способами:

• с использованием суспензий. Добытую породу обрабатывают особой жидкости, благодаря чему камни тонут, а алмазы всплывают;
• с применением жировых установок. На стол наносят жировой слой. Сюда поступают порода и вода. Алмазы прилипают к нанесенному слою, а ненужная руда уносится водой;
• с помощью рентгеновского излучения. Это легкий способ выявления камней: кристаллы будут светиться и таким образом выделяться в руде.

Алмазы – природный материал, который сегодня умеют создавать в лабораторных условиях. Сегодня более половины мировой добычи кристаллов приходится на страны Африки. Также география распространения ценного сырья – Австралия, Россия, Канада. Алмазы используются не только в ювелирном деле: благодаря их прочности, они применяются для создания инструментов, предназначенных для резки различных материалов. Именно из алмазов изготавливают бриллианты.

Источник