Откуда берутся алмазы в природе

Как образуются алмазы и можно ли их получить в домашних условиях?

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

Откуда берутся алмазы ?

Эти камни образуются глубоко в недрах Земли в течение миллионов лет. Для их формирования необходимы сильное давление высокая температура, и другие физико-химические условия.

Основными местами, в которых образуются алмазы, являются такие районы континентов, где в течение долгого времени не происходит какая-либо геологическая активность. Протекает этот процесс на большой глубине — примерно от 100 до 200 километров. Такая глубина выбрана исходя из условий, которые там создаются. Температура на такой глубине достигает 1 500 градусов Цельсия , а давление часто переваливает за отметку 40 000 атмосфер . Такие условия способствуют переходу углерода из графита в другую модификацию – алмаз, имеющую плотно упакованную атомами кубическую структуру. Пробыв миллиарды лет на больших глубинах, алмазы выносятся на поверхность кимберлитовой магмой во время вулканических взрывов, образуя при этом коренные месторождения алмазов – кимберлитовые трубки.

ГДЕ РОЖДАЮТСЯ АЛМАЗЫ?

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».

«Кимберлит» назван в честь южноафриканского города Кимберли, где в такой породе впервые были обнаружены алмазы.

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 кимберлитовой породы.

Почему алмаз самый твердый в природе?

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

Можно ли сделать алмаз в домашних условиях?

Люди во все времена хотели сделать невозможное возможным. В том числе опробовать методы, чтобы узнать, как сделать алмаз и вырастить его в домашних условиях.

Алмазы Документальный Фильм National Geographic 2020

Пару лет назад ученым удалось под кратковременным воздействием лазерного импульса заставить углерод нагреться практически до 3800 градусов по Цельсию. После этой процедуры углерод быстро охлаждается. В результате этого американским ученым удалось получить пока что самую твердую форму углерода, названную Q-углеродом.

То есть практически такой камень можно получить при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре (при наличии лазера конечно). Самое интересное, что по результатам таких экспериментов, в Северной Каролине (а именно там проводились испытания) пришли к выводу, что данная форма углерода превышает по прочности алмаз.

Но и это еще не все – настоящий алмаз в наши дни можно сделать буквально за считанные минуты.

Правда понадобится еще и огромное статическое давление и температура порядка 2500 градусов. Но такие алмазы получаются (за счет поликристалличности) даже более твердыми, чем природные аналоги.

Но все эти способы хоть и хороши, однако требуют хотя бы частичного воспроизведения природных условий. Единственное, что ученым удалось «скосить» – это время, затрачиваемое на создание минерала. Также иногда получается уменьшить и температуру с давлением, но тут уже требуется специализированное оборудование, стоящее немалых денег и труднодоступное для обывателя.

Так возможно ли вырастить алмаз самостоятельно?

На самом деле, для создания алмаза (в идеале) должны соблюдаться следующие условия:

1. Давление более чем в 100 000 атмосфер.
2. Температура порядка 1600 градусов (или выше).
3. Сотни тысяч лет (лучше дольше).

Искусственным образом сейчас удается создать алмазы за несколько месяцев. Однако остальные условия все равно приходится соблюдать.

Но безумные экспериментаторы не собираются отчаиваться. Вот что они предлагают:

• C помощью волшебного сочетания трубы, графита и тротила предлагают создать плотно запаянную конструкцию. Корпусом должна послужить труба, в которую надо сложить остальные компоненты. После образовавшегося взрыва нужно найти остатки эксперимента и вот в них-то и должны содержаться алмазы.

• Второй вариант куда более безопасный, но оставляет сомнения в реальности получения именно алмаза, а не просто красивого камня. Для этого возьмите источник высокого напряжения, а также провод, карандаш и жидкий азот (можно заменить водой). Отделите грифель от карандаша и крепко сцепите его с проводом. Конструкцию после этого следует заморозить, после того соединить с источником напряжения. Утверждается, что сразу же после пропускания такого разряда, грифель превратится в алмаз. Это весьма сомнительно, но в качестве очень осторожно проводимого домашнего эксперимента попробовать можно.

Таким образом, на данный момент создать по-настоящему домашний способ образования бриллиантов – задача практически нереальная. Однако если вам интересен сам процесс и вы хотели бы попробовать себя в качестве экспериментатора (возможно, вместе с юным поколением), то попробуйте следующий способ. Он проверен временем и многими поколениями – в результате получаются прекрасные кристаллические структуры, так похожие на любимые многими алмазы и другие драгоценные камни.

В воду добавьте такое количество соли, чтобы она перестала растворяться. Возьмите ниточку и поместите на нее кристаллик соли. Эту совокупность опустите в приготовленный раствор и подождите несколько дней.

К стати, при добавлении пищевых красителей можно получить самые разнообразные цвета и оттенки «камушков». Аналогичным образом можно поступить с сахаром или медным купоросом.

В общем, создать для себя красивые камушки вполне реально. А если не ставите перед собой цель обогатиться, то это идеальный выход. К тому же, с такими экспериментами можно с ранних лет привить детям любовь к химии, что может сыграть в их жизни немалую роль.

Понравилась статья? Ставь лайк и подписывайся на канал, впереди много интересных и познавательных публикаций.

Источник

Как получается алмаз

«Несокрушимый минерал» — именно так именовали древние греки алмаз, считая его застывшими слезами Богов и осколками звезд. Первые минералы были найдены в Индии и именно с Индостана камень начал свое завоевание мира. Согласно древнеиндийским представлениям в основе алмаза слились 5 начал природы – небо, эфир, воздух, земля и вода.

Алмазы делились на 4 касты, где самые прозрачные камни приравнивались к брахманам. Считалось, что алмазы (камни делились на мужские и женские) обитают на камнях, в море и на холмах рядом с золотыми рудниками. Считалось, что, если смачивать породу с вкраплениями майской или небесной росой, камни будут расти и размножаться.

В Древнем Вавилоне существовала своя версия, как алмазы появились на Земле – считалось, это брызги небесного материала, из которого Боги возводили купол небосвода.

Также существовала версия, что алмаз – это окаменевшие под взглядом василиска капли утренней росы.

В Христианстве были как сторонники, так и противники алмазов. Сторонники считали, что алмазы – это осколки райских Врат и Стен, а радикальные ревнители веры объясняли появление алмазов осколками сатанинского оружия, застывшими слезами падших ангелов и кусочками застывшего адского пламени.

Происхождение алмазов

Алмаз представляет собой минерал, является кристаллической модификацией чистого углерода. Для алмазов характерна кристаллизация в форме октаэдров, реже в виде куба. Для образования алмаза важно, чтобы при понижении давления температура увеличивалась. Эти камни отличаются индивидуальной уникальностью, двух идентичных камней найти невозможно – это как с отпечатками пальцев.

Алмазам присуще зарождение в континентальных районах с геологической стабильностью. Чтобы углерод сменил форму графита на более жесткую структуру, он должен залегать на глубине в 100-200 км под воздействием температуры в 1100 – 1300 о С.

Месторождения

Какая территория наиболее перспективна для обнаружения алмазов? Если смотреть геологические карты, то наибольшие шансы для обнаружения алмазной жилы будут на участках с самой древней земной корой, в составе которых присутствуют магматические породы. Уже на данных участках нас будут интересовать «трубки взрыва».

Так как в составе образующих их пород часто присутствуют магнитные минералы, такие зоны будут характеризоваться «магнитными аномалиями». Такие трубки тесно связаны с кратонами, или древними платформами, которые в архейский период стабилизировали земную кору. Такие платформы есть практически на всех континентах. Единственное место, где нет залежей алмазов – Антарктида, что обусловлено спецификой образования минералов.

Трубки взрыва представляют вид коренного месторождения алмазов, их называют кимберлитовыми и лампроитовыми. Также в качестве месторождений могут выступать россыпи – это вторичные месторождения, образующиеся на месте разрушения коренных трубок.

Кимберлитовые и лампроитовые трубки – вертикально ориентированное геологическое тело. По сути – это столб, верхняя часть которого оканчивается раздувом. При прорыве газов сквозь земную кору образуется своеобразная воронка.

• Кимберлит — порода вулканическая, ультраосновная порфировая горная порода, обогащенная летучими компонентами (N2, СО2, Н2О). Образован из магм самого глубинного происхождения.
• Лампроит — богатая магнием основная или ультраосновная лампрофировая порода. В отличие от кимберлита включает большое количество калия, расплавы образуются на меньших глубинах, нежели кимберлитовые магмы. Лампроитовые трубки по размерам больше кимберлитовых.

По оценкам специалистов в лампроитовых трубках сосредоточено только 10% от общего запаса алмазов, а почти 90% приходится именно на кимберлитовые месторождения. Геологами открыто более 1500 кимберлитовых тел и только 8-10% содержат алмазные породы.

Крупнейшие месторождения алмазов:

• Айхал, Якутия, Россия;
• Аргайл, Австралия – единственная в мире лампроитовая трубка, где наладили промышленные разработки и добычу алмазов;
• Ботуобинская, РФ;
• Государственный парк Алмазный кратер, США;
• Джваненг, Орапа, Ботсвана;
• Катока, Ангола;
• Кимберли, ЮАР;
• Кимберлитовая трубка «Удачная», «МИР», Россия;
• Месторождение имени В. Гриба, Россия;
• Месторождение имени М. Ломоносова, Россия;
• Минас-Жерайс, Бразилия;
• Рудники Панна, Индия.

Мантийно-магматическая теория

Сторонники мантийно-магматической теории считают, что алмазы зарождаются из угольных пластов, которые длительное время находились в химически однородном окружении под давлением более 5000 Па. В результате прорыва магмы на поверхность с глубины в 150 км, алмазы выносятся из очагов на поверхность.

Выделяют 3 группы магматических теорий:

1. Алмазы образуются в верхних слоях земной коры, когда ууглеводороды из вмещающих пород попадают в затвердевающую магму.
2. Алмазы формируются в ультраосновных породах. Расплавленная магма дезинтегрирует алмазный пласт, высвобождает отдельные единицы и выносит наверх с магматическим потоком.
3. Алмазы в основном образуются в недрах ультраосновной магмы, а также в процессе ее выхода на поверхгность.

Третья версия на сегодняшний день признается как наиболее реалистичная. Концентрация алмазов в земных недрах достаточно высокая, это не редкий минерал. Другое дело, что для промышленной добычи человеку доступны лишь немногие из месторождений.

Алмазы земного происхождения

Отличительная особенность всех алмазодобывающих карьеров – расположение в районах с высокой вулканической активностью. Кимберлитовые трубки – жерла, оставшиеся от вулканов, разрушенных эрозией.

Примечательно, что у алмазов земного происхождения формируется кубическая кристаллическая решётка, а у алмазов из метеоритов она гексагональная. Алмазный кристалл в процессе формирования поглощает из внешней среды включения расплавов, флюидов и минералов. Оттенок минерала зависит от специфики встраивания в кристаллическую решетку атомов азота.

• «С-центрами» именуются отдельные атомарные центры;
• Если пара атомов азота под воздействием диффузии объединились – образуется «А-центр»;
• «В-центры» — это объединившиеся в плоскости несколько «А-центров».

Если преобладают «С-центрамы» — алмаз желтый, «А- и В-центры» при преобладании формируют прозрачность камня.

Алмазы метеоритного происхождения

Впервые алмазы в метеоритном веществе были обнаружены в 1888 году российскими исследователями Лачиновым и Ерофеевым. Они обнаружили драгоценные вкрапления, изучая образцы каменного метеорита, обнаруженного в Мордовии и названного по наименованию места находки – Новый Урей. Это открытие перевернуло устоявшееся доселе представление о том, что зарождаться алмазы могут исключительно в глубине земных недр.

Метеориты с аналогичным составом вещества получили название уреилиты. Их особенность в составе – это углистые (углеродистые) ахондриты. Попытки обнаружить алмазы в метеоритах с другим составом успеха не принесли.

У сторонников теории метеоритного происхождения алмазов существует 2 версии.

1. Кристаллы уже присутствуют внутри метеорита. После падения метеорит раскалывается и алмазы оказываются на поверхности или близко к ней. Эти алмазы назвали ударными, или импактными – лонсдейлитами. Теория получила популярность после падения в США железного метеорита Canyon Diablo в 1960-х годах. На месте падения в дальнейшем обнаружили алмазное сырье. Попигайская астроблема на границе Якутии и Красноярского края – кратер, где обнаружена высокая концентрация импактных алмазов. Однако для промышленной добычи камни слишком мелкие.
2. Альтернативная теория говорит о том, что углерод в составе метеоритного вещества преобразуется в алмазную структуру под воздействием нагрузок и силы трения, воздействующих на метеорит, в момент прохождения земной атмосферы. Давление достигает до 50 000 Па, температура – свыше 2000 о С.

Вторая версия соотносится с данными о зарождении алмазов на нашей планете. В момент прохождения атмосферы астероид накаляется, воспроизводя условия зарождения кристаллов в магме.

Как отличить алмаз от кварца

Представителем бесцветного и прозрачного кварца является хорошо знакомый всем горный хрусталь. Ювелиры говорят о том, что специалист и даже просто наблюдательный человек сразу увидит обман, если под видом алмаза ему покажут кварц. Однако, если человек никогда не видел камни воочию, риск того, что вы не увидите подлога есть. Итак, как отличить алмаз от кварца, если он еще не огранен.

• У кварца в отличие от алмаза всего 7 единиц по шкале Моос. Это значит, что он подвержен деформации, его можно поцарапать.
• В стакане с водой бесцветный кварц «исчезнет с глаз», а алмаз останется видимым. Если в ваши планы не входит расставаться с камнем, не стоит погружать кварц в соляную кислоту.
• Кварц сохранит на себе конденсат после вашего дыхания, а если каплю воды на поверхности кварца проткнуть иглой, то она растечется.

Если есть возможность сравнить с эталоном, то вы увидите, что прозрачность кварца будет сильно уступать алмазу, камень будет выглядеть мутным.

Как отличить от подделки

Природные алмазы без огранки интересны коллекционерам, эзотерикам и людям, желающим лично заказать интересующуюся огранку у ювелира. Купить такой камень в свободной продаже не получится. Алмазное сырье приобретают на специализированных биржах и аукционах. Средняя стоимость необработанного камня среднего качества — $510 – 620 за 1 карат.

Визуально большинство алмазов воспринимаются бесцветными. Отличить оттенки на глаз можно лишь при вы выраженном цвете, либо в сравнении с эталоном. Именно поэтому за алмаз могут выдаваться:

• гopный хpycтaль;
• бeлый цирконий;
• лейкосапфир;
• бесцветный топаз.

Отличить алмаз от подделки помогут его природные характеристики. Если в ваши планы не входит утрата образца, действуйте аккуратно.

• Твердость: алмаз не получиться поцарапать металлическим предметом или абразивом; он выдержит даже удар тяжелым предметом. Только алмаз способен оставить царапину на сапфире, изумруде или рубине.
• Теплопроводность: на поверхности алмаза не образуется конденсата. Чтобы согреть камень, потребуется время. Помните, что прочие самоцветы могут давать такие же результаты.
• Жиропоглощение: капля растительного масла на камне способна сделать так, что при прижатии к стеклу алмаз прилипнет. С другими камнями этот фокус не пройдет.

Еще признаки, что у вас в руках алмаз: камень не притягивает пыль; природный алмаз виден в воде и устойчив к соляной кислоте; если смочить алмаз и провести по нему алюминиевой пластиной, на камне останется след, напоминающий графит.

Источник

Где можно найти алмазы: месторождения и способы добычи

Среди всего разнообразия минералов алмаз занимает особое положение. Это связано как с характерными физическими свойствами, так и с красотой бриллиантов, получаемых при дальнейшей огранке минерала. Где можно найти алмазы? Согласно информации по мировой добыче полезных ископаемых, залежи или алмазные копи/воронки встречаются во многих уголках земного шара.

Что такое алмаз

Так же как и графит, минерал является аллотропной разновидностью углерода. В нормальных условиях он стабилен. Характеризуется высокой твердостью по шкале Мооса (10 из 10). Это своего рода эталон твердости. Имеет высокую теплопроводность (900-2300 Вт/м К) и относится к полупроводникам.

Физические показатели отражают высокую упругость и низкий коэффициент сжатия.

Важное отличительное свойство от ряда других минералов — люминесценция. Под воздействием солнечного, ультрафиолетового света, рентгеновского излучения алмаз начинает светиться разными цветами.

Высокая прозрачность и показатель преломления света (2,417-2,419) относят алмаз к числу драгоценных камней. Благодаря искусной огранке минерал является одним из красивейших камней в мире. В природе встречаются алмазы не только белого и желтого, но и розового, коричневого и даже черного цвета.

Стоимость 1 карата алмаза (0,2 г) составляет в среднем 1,5 млн рублей.

Откуда берутся алмазы

Процесс образования бесценного камня закладывается глубоко в недрах земли. Из чего получается алмаз? На глубине 100-200 км при высокой температуре и давлении углерод в течение длительного временного периода преобразуется в алмаз. Постепенно, благодаря определенным процессам, происходящим в земной коре, алмазные месторождения вытесняются на поверхность.

Подобные пути выхода называются кимберлитовыми трубками (по названию породы «кимберлит»). На планете существует несколько тысяч такого рода трубок, но добыча алмазов в каждой из них не всегда рентабельна. Поэтому лишь часть из них используется по прямому назначению.

Способы добычи

Добычу алмазов условно можно разделить на два важных этапа — получение руды и ее переработка.

Добыча руды, содержащей алмазы, ведется открытым и закрытым способом. С экономической точки зрения первый вариант более выгодный. Существует и третий, объединенный способ. Когда, начав разработку открытым способом, переходят на закрытый.

На обоснование выбора типа добычи оказывают влияние ряд объективных и субъективных факторов: глубина и предполагаемые объемы залегания минерала, климатические условия, логистика и т. д. В каждом конкретном случае рассчитываются предполагаемые затраты и ожидаемый экономический эффект.

Открытая добыча

Данный метод предполагает снятие верхнего слоя почвы и далее, используя метод направленного взрыва, воронка по спирали углубляется на несколько сотен метров. Обрушенную породу погружают в огромные самосвалы и доставляют на обогатительные фабрики. Способ добычи практически безопасный и не требует огромных затрат.

Золотое кольцо «БРИЛЛИАНТЫ ЯКУТИИ» в каталоге SUNLIGHT

Закрытая добыча

Производится в недрах земли путем создания системы тоннелей — шахт. В более ранние временные периоды приходилось добывать алмазы киркой. Данная профессия получила название «горщик», т. е. работающий в горе (шахте). Тяжелый многочасовой труд в условиях пониженной видимости и повышенной опасности на протяжении многих лет служил основным путем добычи алмазов.

В настоящее время горнодобывающие комбайны производят извлечение и погрузку породы в вагонетки, которые доставляют ее на поверхность. Далее порода, содержащая алмазы, также отправляется на горно-обогатительные заводы. Закрытая добыча позволяет извлекать ценный минерал из более глубоких слоев породы, но сопряжена с большими затратами и определенной опасностью. К факторам риска относится: обрушение породы, взрывоопасность, недостаток кислорода и др. Поэтому шахтный способ добычи используется в том случае, когда открытая разработка невозможна.

Открыто-закрытый способ

Необходимость в совмещении предыдущих вариантов добычи возникает тогда, когда открытая разработка уже невозможна, а весомые объемы минерала залегают на достаточной глубине.

Горно-обогатительная фабрика

Поступающая порода, проходит через сложную систему измельчителей и дробилок. Затем крупные куски промываются водой, которая сразу же делает алмазы видимыми. Мелкие, с этой же целью, подвергаются воздействию специальных реагентов.

Для проверки остаточного содержания алмазов в породе проводится дополнительная рентгенолюминесцентная сепарация. При попадании на минерал рентгеновских лучей он начинает светиться.

Не обходится производство и без монотонного ручного труда. На последнем этапе ручным способом выбраковываются остатки лишней породы, не относящейся к минералам. Оставшиеся алмазы сортируются.

Месторождения алмазов

Рассмотрим, какие страны добывают алмазы.

Российские прииски

Первый минерал был найден в Пермском крае (Крестовоздвиженский прииск) в 1829 году. В последующие 28 лет в этом регионе было добыто алмазов общим весом в 60 карат. Найденный первый сибирский алмаз (прииск близ Енисейска) датируется 1879 годом.

Кимберлитовая трубка «Мир»

А в 1949 году были найдены высококачественные алмазы в бассейне реки Вилюй (Якутия). Позднее, 1950-х годах, в Якутии была открыта кимберлитовая трубка «Зарница». В 2012 году найдены алмазы на границе Красноярского края и Якутии (Полигайское месторождение). Но, несмотря на расширение границ добычи, наиболее качественными минералами остаются алмазы Урала.

Согласно последней информации, в России за год добывается алмазов общим весом 30-40 млн каратов.

Месторождения за границей

Первые сведения о найденных алмазах относятся к Деканскому плоскогорью в Индии, но уже в конце XIX века они были сильно истощены. В настоящее время Индия является только импортером минерала.

В 1727 году были открыты месторождения в Бразилии. К 1867 году относится информация, по которой можно найти алмазы в странах Африки — известные «Капские алмазы».

В каких странах добывают алмазы в настоящее время? Помимо России, в тройку лидеров входят Ботсвана и Канада. В 2017 в Канаде были открыты новые месторождения ценных минералов на северо-западе страны.

В целом страны БРАНКС (Ботсвана, Россия, Ангола, Намибия, Канада и ЮАР) курируют около 92% всех добычи. Также можно дополнительно добавить к списку Австралию и Демократическую Республику Конго.

Основные импортеры ценного сырья: Индия, Бельгия и ОАЭ.

Россия по-прежнему сохраняет позиции лидера как по добыче, так и по импорту драгоценных камней.

Источник