Добрый день, дорогие ценители драгоценных камней. Многие из вас наверняка держали в руках какое-либо ювелирное изделие с инкрустированным в него алмазом. Этот минерал просто завораживает своим видом, переливаясь на свету своими многочисленными гранями. Однако мало кто знает, как образуется в природе алмаз, и даже у ученых нет единого мнения на этот счет. В этой статье мы обсудим несколько гипотез и фактов, которые предоставляют нам ученые, относительно происхождения самых известных в мире самоцветов.
Как образуются?
Установить точную версию происхождения самоцветов не удалось, зато вполне точно определен период их возникновения – от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад. Алмаз получается из углерода под высокими температурой и давлением, поэтому глубина залежей достигается минимум 200 километров. Ученые за долгое время исследования этого вопроса выдвинули несколько теорий:
Первая версия заключается в идее возникновения алмазов на поверхности земли. Согласно ей, минерал стал результатом контакта вырвавшейся застывшей магмы и углеводорода. Это привело к образованию кристаллической решетки высокой плотности.
Большинство ученых склоняются к мнению, что происхождение алмазов связано с ультраосновной породой. При извержении вулкана выходящая лава выбрасывает камешки на поверхность – это и есть алмазы в естественном виде.
В земной коре содержится немало алмазов, однако промышленная добыча может вестись в ограниченном числе месторождений. Одно из популярных мест поиска драгоценных камней – вулканы после извержения, где велик шанс отыскать ценный минерал. Однако процесс добычи должен быть тщательно подготовлен, для этого нужно специализированное оборудование.
Алмазы земного происхождения
Происхождение алмазов до сих пор неясно, на этот счёт до сих пор ведутся многочисленные споры. Точно удалось определить только одно — место и время их образования. Большая часть учёных соглашается с тем, что алмазы возникли в мантии нашей планеты в период 100 млн. — 2,5 млрд. лет тому назад. Углерод на глубине 200 км под воздействием температур 1300 °С и при давлении в 4-5 ГПа постепенно сформировал алмазную кристаллическую решётку. Известны случаи образования алмазных залежей на глубине 700 км.
Самые популярные теории, по которым алмазы образуются в вулканических породах:
- Углерод попал в застывающую магму в составе углеводородов, так возникли алмазы в верхних слоях коры нашей планеты.
- Неметалл кристаллизовался очень глубоко — на глубине уже ультраосновных пород, после чего залежи были увлечены потоками магмы наверх.
- Последняя теория наиболее популярная. Основная часть кристаллов возникла в ультраосновной породе, а некоторые алмазы возникли уже в процессе подъёма этой породы к поверхности коры.
Настоящий алмаз — неметалл, который на самом деле не так уж и редок. Причина его дороговизны в том, что человечеству доступно лишь малое число месторождений, в то время как основные залежи находятся слишком глубоко под землёй.
Откуда в метеоритах алмазы?
Гипотеза о метеоритном происхождении минерала вызывала бурные обсуждения, ведь в некоторых экземплярах находили алмазы. Сегодня подавляющее большинство ученых склоняется к мнению, что алмазы в метеоритах возникали в результате соударений в астероидном поясе. При падении на землю, на поверхности последней образовывалась новая порода – импактиты, условия возникновения которой соответствуют алмазным. В частицах, участвующих в ударе, есть углерод, который под воздействием давления в 40-50 ГПа и температуры в 2-3 тысячи градусов по Цельсию может стать алмазом.
Импактические залежи – распространенное явление, они возникли несколько миллионов лет назад. Один из самых известных – Попигайская астропроблема, диаметр которого достигает 100 км. Он находится на границе современного Красноярска и Якутии, упавший там метеорит имел радиус 3,5 км. При этом добыча метеоритных алмазов неосуществима для промышленности – они слишком мелкие.
Алмазы метеоритного происхождения
Можно было бы подумать, что драгоценные камни буквально прилетели на Землю из космоса, но это не так — в найденных металлических и каменных метеоритах обнаружены лишь крохотные вкрапления драгоценных кристаллов. Подавляющее большинство минералов метеоритного происхождения было образовано в следствие удара метеоритов о земную твердь.
Впервые алмазы именно в метеоритах были найдены русскими учёными в далёком 1888 году в Мордовии. М.В. Ерофеев и П.А. Лачинов занимались в то время изучением относительно небольшого метеорита под названием Новый Урей.
В железном же метеориты минералы были найдены чуть позже и на другом конце света — в 1891 году в США, в штате Аризона. Гигантский метеорит весом в 30 тонн рухнул на землю, где ныне располагается штат, около 40 тыс. лет тому назад.
Происхождение алмазов в космосе до сих пор остаётся загадкой, на этот счёт есть несколько гипотез. Пока что человечеству не удалось найти и точно определить алмазные астероиды или планеты. Большинство учёных склоняются к тому, что кристаллы образуются при столкновении небесных тел друг с другом.
Как происходит добыча?
Добыча алмазов с нуля – сложный и трудоемкий процесс, который включает в себя несколько этапов. Сначала нужно отыскать месторождение и заняться его разработкой, причем не каждое месторождение содержит пригодные для добычи алмазы. После завершения предварительных работ приступают к извлечению руды. Ее добывают с помощью машинной техники, затем измельчают. В таком состоянии из нее становится реально извлечь кимберлитовую породу, которая и является целью первичной обработки.
Затем кимберлит отправляют на производство, где его сортируют по нескольким параметрам, чтобы точно определить его класс и размер. Важным критерием является пригодность камня для ювелирной работы или разнообразных приборов. Несмотря на распространение кимберлитовой руды почти по всему земному шару, ее запасов больше всего в России, Канаде и Ботсване. Первые попытки добычи алмазов предпринимались еще в 17 веке и весьма успешно.
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.
Месторождения
Месторождения алмазов бывают двух видов: коренных в виде кимберлитовых и лампроитовых трубок и россыпей. Последние являются вторичными месторождения, они образуются при разрушении коренных. В подавляющем большинстве случаев добыча происходит в трубках. Лампроитовые трубки – разновидность магматических пород, их крупные залежи в конце 20 века были найдены в Австралии. Однако большого богатства находка не принесла – алмазы оказались столь крошечными, что использовать их для ювелирных украшений невозможно. Их применение в 90-95% направлено на промышленные цели. Уникальным месторождением является Аргайл, где были обнаружены редчайшие розовые алмазы.
Кимберлитовые трубки распространены в России, Канаде и Африке – в последней они были найдены раньше всего. Именно там в 19 столетии был найден алмаз весом 85 карат, что произвело фурор на искателей драгоценных камней. Алмазная лихорадка привела к тому, что через несколько лет был найден камень весом в 428,5 карат – он получил название «Де Бирс». Единственное место, где нет алмазных залежей – Антарктида, что логично, учитывая специфику их образования.
АЛМАЗ ДЕ БИРС
Как отличить от кварца?
Среди минералов встречается немало похожих внешне видов, чем пользуются мошенники. За редкий и дорогой камень они выдают дешевый аналог – например, кварц вместо алмаза. При беглом рассмотрении только ювелир сможет отличить подделку, покупателю же нужно знать несколько основных различий между ними.
- Легче всего проверять совершенно прозрачный камень. Для этого его нужно опустить в стакан с чистой водой и внимательно рассмотреть. Кварц после такой процедуры «потеряется», став невидимым. Алмаз же сохранит очертания. Для цветных экземпляров этот способ проверки не подойдет.
- 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. На настоящем алмазе не останется ни царапины.
- Пар на поверхности алмаза не конденсируется, достаточно подышать на него, чтобы убедиться в этом. Если же на нем выступили капельки – это кварц. Этот простой способ удобен для определения подлинности в ювелирных магазинах.
- Сквозь алмаз невозможно прочесть текст, он сильно преломляет свет. Зато через кварц буквы выглядят правильно, неискаженно.
Последний способ вряд ли разрешат выполнить в ювелирном салоне, но в домашних условиях провести его реально. Для этого на одну грань предполагаемого алмаза нужно капнуть совсем немного воды. Затем провести тонкой иглой по ее глади – если капля растеклась, это кварц.
Как отличить от подделки?
Алмазы внешне идентичны многим минералам, являясь при этом самым редким и дорогим. Среди камней, чаще других используемых для изготовления подделок, выделяются:
- Горный хрусталь;
- Белый цирконий;
- Кварц;
- Топаз.
Синтетические материалы (фианит, например) легко отличить от оригинала по огранке и блеску – они скорее похожи на цирконий. Их прозрачность и твердость на несколько порядков ниже.
Главное отличие алмаза от других камней – его высокая твердость. Он может разрезать стекло, выдержать без царапин наждачную бумагу или лезвие ножа. Даже при сильном ударе он не расколется – ни одна подделка не переживет такие испытания.
Существует мнение, что алмаз легко отличить по тому, что он медленно нагревается в руке – низкая теплоемкость. Но таким же свойством обладают многие полудрагоценные камни, поэтому способ применим только к синтетическим подделкам.
Алмаз не притягивает пыль, не растворится даже в соляной кислоте. Сквозь него трудно различить текст, в воде он не теряет свои очертания. Сияние алмаза – сероватое, с белым блеском. Заблуждение считать, что он переливается цветами радуги.
Синтетические минералы
Люди давно мечтали научиться создавать этот неметалл самостоятельно, но получилось это только в ХХ веке. Углерод, а точнее его источник – графит, подвергают воздействию сильного давления и высокой температуры. Это происходит с помощью гидравлического пресса и электрического тока. Образование алмазов таким путем – это надежно, но дорого.
Существует еще два метода, с помощью которых появляются искусственные «цари камней»: воздействием взрыва и выращиванием кристаллов в метановой среде. Искусственные минералы чаще используются в производстве, чем в ювелирном деле, хотя ничем не уступают натуральным.
Основа производства, углерод, очень распространенный материал, так что проблем с добычей сырья для искусственного создания камней не возникает. По соотношению цены, качества и доступности лучшим сырьем является графит, поэтому его используют чаще всего.
К слову, синтетическое производство таких камней поспособствовало открытию нового, еще более прочного материала. Его назвали ACNR. Этот камень, который также может образовываться из углерода посредством нагревания, может даже поцарапать алмаз. Возможно, будущие поколения будут широко использовать его на практике.
