Природный минерал алмаз: структура, физические и химические свойства. Что такое алмаз и из чего он состоит

Любителям драгоценных камней весьма интересна тема про строение алмаза, описание его и основные физические, механические и химические свойства. Этот красивый камень по своей химической структуре относится к неметаллам и имеет кристаллическую структуру. Говоря языком химиков, адамант — это кубическая аллотропная форма углерода. В ювелирном искусстве эта форма углерода считается самым дорогим из драгоценных камней, и украшения с адамантом стоят очень дорого. Это связано с тем, что блеск кристаллов этого вещества невозможно сравнить ни с чем. И к тому же он не тускнеет и не царапается. То есть полированная поверхность кристаллов в украшениях всегда радует глаз.

Как ни парадоксально звучит, но адамант и графит имеют одинаковое строение. И эти два таких диаметрально противоположных вещества имеют одну природу. Дело в том, что и диамант, и графит образованы атомами углерода. Рассмотрим подробнее строение и свойства бриллианта.

По структуре кристалл алмаза имеет форму тетраэдра, и при этом атомы углерода располагаются в центре. Вершинами в таком тетраэдре служат самые близкорасположенные атомы углерода. Получается очень стабильная атомарная связь в самой структуре кристалла, и этим объясняется повышенная прочность вещества. Между собой атомы, из которых состоит элементарная ячейка, связаны ковалентной связью. Этой особенностью объясняется высокая плотность алмаза.

В целом кристалл алмаза можно представить как молекулу гигантских размеров. Напомним, что молярная масса этого кристалла равна 12. Форма кристалла не связана с количеством граней у ювелирного камня. Грани алмаза появляются при его обработке.

По химической структуре алмаз является чистым углеродом. Но в его состав все же входят и примеси. Проведенный химический анализ позволил определить наличие некоторого количества других веществ. К примесям относятся такие вещества, как:

• азот;
• магний;
• алюминий;
• кремний.

И еще много других химических элементов таблицы Менделеева. Причем многие из элементов представляют собой изоморфные включения. Но люди используют алмазы не только для изготовления ювелирных украшений. Широкое применение получил этот кристалл в технике. И все это благодаря своим уникальным свойствам и высочайшей прочности.

Представленное видео хорошо показывает кристаллическую структуру бриллианта.

Физические свойства алмаза

Алмаз — это самое твердое вещество, которое встречается в природе.

Одна из разновидностей адаманта — корунд — имеет сходное строение, но боле низкую твердость (твердость корунда ниже, чем у адаманта в 150 раз).Стоит упомянуть, что твердость веществ определяется по шкале Мооса. По этому ранжиру алмазу присваивается самый высокий показатель твердости — 10.

Стало быть, его можно использовать для обработки металлов, в том числе и высокопрочных, и твердых минералов, таких как берилл, гранат, сапфир и другие. Алмазный инструмент очень устойчив к истиранию. Твердость и плотность алмаза выше, чем у кварца и корунда.

Но при всей твердости у диаманта высокая хрупкость. И даже выраженная в высокой степени плотность не снижает вероятность раскола при падении. Ведь чистый кристаллический углерод, каким и является диамант, имеет многослойную структуру. И при резких ударах о твердую поверхность возможен его раскол в тех местах структуры, где связь между атомами весьма слабая. Именно в местах спайности атомов и происходит раскол.

И при всей износоустойчивости и долговечности этого вещества его нужно уберегать от падений на твердую поверхность. У этой разновидности углерода и самая высокая теплопроводность среди всех твердых тел. Теплопроводность алмаза составляет от 20 до 24 Вт/см. Также нужно сказать, что диамант является диэлектриком. Это объясняется особенностями атомарных связей в кристалле этого вещества.

Температура горения диаманта в кислороде составляет 800°С. Эта разновидность углерода горит красивым голубым пламенем. А вот при температуре 2000°С и при отсутствии кислорода этот красивый минерал превращается в графит. Показатели температуры плавления у алмаза равняются 3700-4000°С.

Самое основное и ценное свойство бриллианта — это его показатель преломления и высокая степень дисперсии. Блеск диамантов зависит от этих характеристик и является отличительным признаком этого драгоценного минерала. Вес бриллиантов измеряется в каратах. При этом вес одного карата алмаза равен примерно 0,2 грамма. Для определения этой величины у ювелиров существуют необходимые таблицы и сведения.

Алмаз - природный минерал, один из самых известных и дорогих. Вокруг него ходит множество домыслов и легенд, особенно что касается его стоимости и выявления подделок. Отдельной темой для изучения является связь алмаза и графита. Многие знают, что эти минералы схожи, но далеко не всем известно, чем именно. Да и на вопрос о том, чем они отличаются, тоже не каждый сможет ответить. А что мы знаем о структуре алмаза? Или о критериях оценивания драгоценных камней?

Алмаз - один из трех минералов, представляющих собой кристаллическую модификацию углерода. Два других - это графит и лонсдейлит, второй можно обнаружить в метеоритах либо создать искусственным путем. И если эти камни - гексагональные модификации, то тип кристаллической решетки алмаза - куб. В этой системе атомы углерода расположены таким образом: по одному на каждой вершине и в центре грани, и четыре внутри куба. Таким образом, получается, что атомы расположены в виде тетраэдров, и каждый атом находится в центре одного из них. Частицы связаны между собой самой прочной связью - ковалентной, благодаря чему алмаз и имеет высокую твердость.

Химические свойства

Грубо говоря, алмаз - это чистый углерод, соответственно, кристаллы алмаза должны быть абсолютно прозрачными и пропускать весь видимый свет. Но в мире нет ничего идеального, а значит, и этот минерал имеет примеси. Считается, что максимальное содержание примесей в ювелирных алмазах не должно превышать 5 %. В состав алмаза могут входить как твердые, так и жидкие и газообразные вещества, наиболее распространенные из них:

• азот;
• алюминий;
• кремний;
• кальций;
• магний.

Также в состав могут входить кварц, гранаты, оливин, прочие минералы, окиси железа, вода и другие вещества. Зачастую эти элементы находятся в составе минерала в виде механических минеральных включений, но некоторые из них могут замещать углерод в структуре алмаза - это явление называется изоморфизмом. В таком случае включения могут значительно влиять на на его цвет, а включения азота придают ему люминесцентные свойства.

Физические свойства

Структура алмаза обуславливает его физические свойства, они оцениваются по четырем критериям:

• твердость;
• плотность;
• дисперсия и преломление света;
• кристаллическая решетка.

Твердость минералов оценивается по его оценка по этой системе равняется 10, это максимальный показатель. Следующий в списке корунд, его показатель - 9, однако его твердость меньше в 150 раз, что означает абсолютное первенство алмаза по этому показателю.

Однако твердость минерала вовсе не означает его прочность. Алмаз достаточно хрупкий и легко раскалывается, если ударить его молотком.

Удельный вес алмаза (плотность) определяется в промежутке от 3,42 до 3,55 гр/см 3 . Он определяется в соотношении веса минерала к весу воды того же объема.

Помимо твердости, он обладает и высокими показателями преломления света (2,417-2,421) и дисперсии (0,0574). Такое сочетание свойств позволяет алмазу быть самым драгоценным и идеальным ювелирным камнем.

Значение имеют также и другие физические свойства минерала, такие как теплопроводность (900-2300 Вт/м·К), также самая высокая из всех веществ. Можно также отметить способность минерала не растворяться в кислотах и щелочах, свойства диэлектрика, низкий коэффициент трения по металлу в воздухе и высокую температуру плавления 3700-4000 °C при давлении 11 ГПа.

Сходства и отличия алмаза и графита

Углерод - один из самых распространенных элементов на Земле, он содержится во многих веществах, в особенности в живых организмах. Графит, как и алмаз, состоит из углерода, однако структуры алмаза и графита сильно отличаются. Алмаз может превращаться в графит под действием высоких температур без доступа кислорода, но в нормальных условиях он способен бесконечно долго оставаться в неизменном виде, это называют метастабильностью, к тому же тип кристаллической решетки алмаза - куб. А вот графит - минерал слоистый, его структура выглядит как ряд пластов, расположенных в разных плоскостях. Эти пласты составляются из шестиугольников, формирующих систему, похожую на соты. Сильные связи образуются только между этими шестиугольниками, а вот между пластами они крайне слабые, это и обуславливает слоистость минерала. Помимо низкой твердости, графит поглощает свет и имеет металлический блеск, чем также сильно отличается от алмаза.

Эти минералы являются самым ярким примером аллотропии - явления, при котором вещества имеют разные физические свойства, хоть и состоят их одного химического элемента.

Происхождение алмаза

Нет однозначного мнения по поводу того, как образуются алмазы в природе, существуют магматическая, мантийная, метеоритная и прочие теории. Однако наиболее распространенной является магматическая. Считается, что алмазы образуются на глубине около 200 км под давлением в 50 000 атмосфер, а после выносятся на поверхность вместе с магмой во время формирования кимберлитовых трубок. Возраст алмазов варьируется от 100 миллионов до 2,5 миллиарда лет. Также научно доказано, что алмазы могут образовываться при ударе метеорита о поверхность земли, а также находиться в самой метеоритной породе. Однако кристаллы такого происхождения имеют крайне мелкие размеры и редко подходят для обработки.

Месторождения алмазов

Первые месторождения, в которых были обнаружены и добывались алмазы, располагались в Индии, но уже к концу XIX века они были сильно истощены. Однако именно там были добыты самые известные, крупные и дорогостоящие образцы. А в XVII и XIX столетиях были обнаружены месторождения минерала в Бразилии и Южной Африке. История пестрит легендами и фактами об алмазной лихорадке, которые связаны именно с южноафриканскими рудниками. Последние обнаруженные месторождения алмазов находятся в Канаде, их освоение началось лишь в последнем десятилетии XX века.

Особенно интересны рудники Намибии, хотя добыча алмазов там является делом сложным и опасным. Залежи кристаллов сосредоточены под слоем грунта, что хоть и усложняет работу, но говорит о высоком качестве минералов. Алмазы, прошедшие путь в несколько сотен километров до поверхности при постоянном трении о прочие породы, являются высокосортными, менее качественные кристаллы просто не выдержали бы такого путешествия, а потому 95 % добытых камней - ювелирного качества. Также известные и богатые минералами есть в России, Ботсване, Анголе, Гвинее, Либерии, Танзании и других странах.

Обработка алмазов

Обработка алмазов требует огромного опыта, знаний и умений. Прежде чем приступать к работе, необходимо досконально изучить камень, чтобы впоследствии максимально сохранить его вес и избавиться от вкраплений. Наиболее распространенный тип огранки алмазов - круглый, он позволяет камню заиграть всеми красками и максимально выгодно отражать свет. Но такая работа является и самой сложной: круглый бриллиант имеет 57 плоскостей, и при его огранке важно соблюдать точнейшие пропорции. Также популярными типами огранки являются: овал, слеза, сердце, маркиза, изумрудная и другие. Выделяют несколько этапов обработки минералов:

• разметка;
• раскалывание;
• распиловка;
• закругление;
• огранка.

До сих пор считается, что после обработки алмаз теряет около половины своего веса.

Критерии оценивания алмазов

При добыче алмазов лишь 60 % процентов минералов пригодны для обработки, их называют ювелирными. Естественно, стоимость необработанных камней значительно уступает цене бриллиантов (более чем в два раза). Оценка стоимости бриллиантов проводится по системе 4C:

1. Carat (вес в каратах) - 1 карат равен 0,2 г.
2. Color (цвет) - чисто белых алмазов практически не встречается, большинство минералов имеют определенный оттенок. От окраски алмаза во многом зависит его стоимость, большинство встречающихся в природе камней имеют желтый или коричневый оттенок, реже можно обнаружить розовые, голубые и зеленые камни. Наиболее редкими, красивыми, а оттого и дорогими являются минералы насыщенных оттенков, их называют фантазийными. Наиболее редкие из них - зеленый, фиолетовый и черный.
3. Clarity (чистота) - также важный показатель, который определяет присутствие дефектов в камне и значительно влияет на его стоимость.
4. Cut (огранка) - от огранки сильно зависит внешний вид бриллианта. Преломление и отражение света, своеобразное "бриллиантовое" сияние делают этот камень столь ценным, а неправильная форма или соотношение пропорций при обработке могут напрочь его испортить.

Изготовление искусственных алмазов

Сейчас технологии позволяют "выращивать" алмазы, практически неотличимые от натуральных. Существует несколько способов синтеза:

Как отличить оригинал от подделки

Говоря о методах определения подлинности алмазов, стоит различать проверку подлинности бриллиантов и необработанных алмазов. Неопытный человек может спутать алмаз с кварцем, хрусталем, другими прозрачными минералами, и даже со стеклом. Тем не менее исключительные физические и химические свойства алмаза позволяют с легкостью определить подделку.

В первую очередь стоит вспомнить о твердости. Этот камень способен поцарапать любую поверхность, а вот на нем оставить следы может только другой алмаз. Также на натуральном кристалле не остается испарины, если на него подышать. На мокром камне будет след как от карандаша, если провести по нему алюминием. Можно проверить его рентгеном: натуральный камень под излучением имеет насыщенный зеленый окрас. Или посмотреть сквозь него на текст: сквозь натуральный алмаз его будет невозможно разобрать. Отдельно стоит отметить, что натуральность камня можно проверить на преломление света: поднеся к источнику света подлинник, можно увидеть лишь светящуюся точку в центе.

Алмас - арабизированная форма Adamas (греч., букв, «неодолимый, непобедимый») - алмаз.

Химический состав

Формула алмаза

C (Углерод)

По химическому составу алмаз представляет собой кристаллографическую модификацию (разновидность) углерода и является родным братом графита. По существу как графитовый стержень простого карандаша, так и яркий бриллиант в перстне являются чистым углеродом. Различие свойств этих двух родственных минералов состоит в их внутренней структуре - расположении атомов в решетке, связанном с физико-химическими условиями образования этих минералов.

Алмаз в природе

В природе минерал встречается в виде отдельных кристаллов и их обломков, а также в форме кристаллических агрегатов, т. е. сростков большого числа мелких кристаллов. Внешне кристаллы этого минерала весьма разнообразны.
Вес кристаллов алмаза, встречающихся в природе, различен - от сотых долей до нескольких сот и даже тысяч каратов (1 карат равен 200 миллиграммам). Чаще всего попадаются мелкие кристаллы весом 0,1-0,4 карата, реже - весом в 1 карат и более и совсем редко более 10 каратов. Поэтому с древних времен находка крупного кристалла являлась большим событием, и такому камню всегда присваивалось собственное имя.

Свойства алмаза

Самые сильные кислоты не оказывают на него никакого воздействия. Очень медленно растворяется лишь в расплавах щелочей.
Если для технического алмаза основными свойствами являются высокая твердость и химическая стойкость, то для ювелирного качества важнейшим признаком является особый блеск и игра цветов, Благодаря высокому показателю преломления белый луч света, падая под углом на кристалл, не проходит сквозь него, а отражается от граней и разлагается на отдельные цветные лучи. Камень как бы светится всеми цветами радуги. В сочетании с сильным блеском граней это явление создает исключительно красивую игру цветов.
Под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и катодных лучей алмаз светится синеватым, голубоватым, зеленоватым и желтым цветом. Это явление называется люминесценцией. Данной способностью иногда пользуются при извлечении кристаллов из концентрата.

Цвет различный, чистые разности бесцветны, водяно-прозрачны, иногда имеют оттенки коричневого, красного, желтого, синего и других цветов. Отличается сильным, так называемым алмазным, блеском. Твердость 10. Плотность 3,5. Спайность совершенная (по октаэдру). Излом раковистый. Прочие свойства: хрупкость, химическая стойкость; люминесцирует в ультрафиолетовых лучах голубовато-синим цветом.

Разновидности

Различают ювелирные и технические.

Диагностика

Происхождение

Магматическое (трубки взрыва). Накапливается в россыпях.

Технологии извлечения алмаза

В настоящее время при разработке технологии добычи алмазов используют другое их характерное свойство - способность не, смачиваться водой и прилипать к некоторым жирам. На алмазодобывающих предприятиях широко распространен метод извлечения алмазов из концентратов на жировых столах.
В кислороде при температуре 700° С алмаз сгорает, образуя углекислоту и небольшое количество золы.
По особенностям кристаллической формы и сохранности кристаллов, степени прозрачности и густоты окраски, а также в зависимости от того, имеются ли в них включения и механические повреждения, алмазы делятся на ювелирные и технические. К ювелирным относятся прозрачные бесцветные или светлоокрашенные кристаллы без включений и механических повреждений. Такие алмазы идут на изготовление бриллиантов.

История добычи в мире

Первой страной, где начали добывать алмазы, была Индия. В священных индийских книгах - «Ведах» алмаз упоминается за несколько тысячелетий до нашей эры. Алмазоносный район распространялся на большую площадь нагорной части Индии, называемой Декан, простирающийся от реки Пеннер в штате Мадрас в северном направлении до рек Сон и Кен, впадающих в о. Ганг в провинции Прадеш. Самые крупные индийские алмазы «Кохинур», «Орлов» и другие найдены в богатых копях Голконда, располагавшихся в нижнем течении реки Кистна, в районе города Эллура.

Добыча в Индии

Долгое время способы добычи алмазов в Индии были покрыты глубокой тайной. Владельцы камней специально облекли таинственностью алмаз, чтобы поднять на него цену. Поэтому в индийской литературе правда настолько перемешалась с вымыслом, что невозможно было отделить их друг от Друга. А. Е. Ферсман в книге «Очерки по истории камня» приводит одну такую легенду, имеющуюся в рассказах Аристотеля о драгоценных камнях. Алмазы в Индии и на Цейлоне находили в таких глубоких долинах, что дна их не было видно. Когда Александр Македонский Во время похода в Индию встретил такую долину, он пожелал получить алмазы. Однако никто из людей не отважился спуститься в пропасть, где водились ядовитые змеи. По совету сопровождавших его мудрецов, Александр приказал бросать на дно пропасти куски сырого мяса. Летевшие за войском хищные птицы, спускаясь за мясом, поднимали приставшие к нему алмазы. Добываемые таким путем алмазы: бывали величиной с чечевицу, иногда с пол горошины. Эта легенда встречается в литературных источниках Индии в разных вариантах.
Рассказы о добыче алмазов из недоступной пропасти с помощью птиц были широко распространены в древней литературе. Они имеются у Эпифания Кипрского, в армянском сборнике о камнях, в русском «Азбуковнике», у Марко Поло и других.
Эти легенды остроумно высмеял еще в начале нашей эры выдающийся узбекский естествоиспытатель Бируни (973-1048 гг.). Вот что он писал в своей книге «Собрание сведений для познания драгоценностей (минералогия)»:
«Об алмазных копях и о том, как находят алмазы, рассказывается много небылиц. Так, в числе прозвищ алмаза есть и имя «Орлиный камень»; и оно ему дано, как говорят, потому, что искатели алмазов покрывают гнездо с птенцами орла стеклом, а орел, видя его и не будучи в состоянии проникнуть в гнездо, улетает, приносит алмаз и кладет его на стекло. Когда алмазов соберется много, искатели забирают их и убирают стекло, для того чтобы орел подумал, что он добился успеха тем, что сделал; через некоторое время они опять кладут стекло на гнездо и орел снова приносит алмазы... рассказ в целом - глупость, вздор и выдумка.
Таким же вздорным является утверждение, что все существующие сейчас алмазы - это те, которые добыл Зу-л-Карнайн из долины (алмазов). Там находились змеи, от взгляда на которых люди умирали. И вот он приказал впереди нести зеркало, позади которого и прятались те, которые несли его. Когда змеи увидели себя (в зеркале), они тут же и околели. Но ведь и до того одна змея видела другую и не умирала, а ведь самому телу была бы более свойственна способность убивать, чем его отражению в зеркале. Если же то, что они говорят, касается только людей, то почему же должна умирать змея, увидев себя в зеркале? И, наконец, если люди узнали то, что придумал Зу-л-Карнайн, то что же мешает им повторить его. дело после него?
Есть и такие люди, которые утверждают, рассказывая об алмазах, что они находятся в пропасти, куда ни для кого нет ни прохода, ни спуска, и что промышляющие ими люди разрезают на части тело животного и бросают туда куски свежего мяса, которые падают на алмазы, и они прилипают к ним. А там летают орлы и грифы, которые знают эти места и привыкли к таким действиям людей, перестали бояться их и к ним приручились. Они хватают мясо и несут его на край ущелья, где начинают его пожирать, стряхивая с него все то, что к нему пристало... Затем приходят люди и подбирают то, что может упасть там из алмазов. Поэтому и называют «Орлиный камень». И нет конца этим бредням». Бируни. Собрание сведений для познания драгоценностей.
Распространению всевозможных легенд способствовали сами владельцы алмазов, так как облечение камня таинственностью, небылицы о трудностях его добычи помогали устанавливать высокие цены.
Между тем добыча алмазов производилась довольно простым и всем доступным способом. Бируни указывает, что алмазный песок промывался так же, как золотоносный; песок смывался с конического лотка, а алмаз оседал внизу.
В Индии, как правило, добывались только высококачественные крупные камни, которые можно было в естественном виде после шлифования граней использовать как украшения. Непригодные для этой цели алмазы выбрасывались в отвалы. Здесь уже в древности существовала кастовая классификация. Белые кристаллы относились к высшей касте «брахманов», с красноватым оттенком - к «кшатриям», зеленоватые - к «войшье», серые - к «шудрам». Самую высокую Ценность имели «брахманы», самую низкую - «шудры». Это была первая попытка классифицировать по цвету.
Вплоть до X века нашей эры Индия была единственным в мире поставщиком алмазов.
В VI-X веках нашей эры индийские эмигранты проникли на остров Борнео (Калимантан) и открыли здесь богатые алмазоносные россыпи в бассейне рек Ландак, Сикоям и Саравак, впадающих в р. Капуас на западе
острова. В конце XVII века минералы были открыты на полуострове Тана-Ляут (в бассейне р. Мартапура и ее притоков Риам-Кива, Риам-Канан и Банджо-Иранг), около города Банджермаски (на юго-востоке острова).
Остров Борнео совместно с Индией до середины XVIII века являлись основными поставщиками и только они снабжали мировой рынок алмазами.

Добыча в Бразилии

В 1695 г. в Бразилии в штате Минас-Жераис старатель Антоний Родриго Ардао при промывке золота в Теджуко (ныне Диамантина) обнаружил первые алмазы. Но тогда по незнанию им не придали особого значения, и найденные кристаллы использовались в качестве марок при игре. Так продолжалось почти 30 лет. В 1725 г. Бернардо да-Францеско Лабо первым заявил об открытии алмазов. Специалисты Лиссабона подтвердили, что найденные камни действительно являются алмазами. В Бразилии началась алмазная лихорадка. Старатели - одиночки и группы предприимчивых людей кинулись на поиски и добычу алмазов, Последних было добыто так много, что уже в 1727 г., т. е. спустя два года после заявки Лабо, цена на алмазы резко упала. Для того чтобы сохранить на мировом рынке высокие цены, алмазоторговцы прибегали к всевозможным ухищрениям. Голландские торговцы, например, контролировавшие поставки алмазов из Индии, заявили, что в Бразилии вообще не открыто никаких алмазов и что, якобы, так называемые «бразильские» алмазы есть не что иное, как низкосортные алмазы Гоа, завезенные в Бразилию, откуда их вывозили в Европу под видом индийских.
В 70-х годах XVIII века алмазы были обнаружены в штатах Гояс и Мату-Гросу. Добыча их еще более возросла. Если с 1730 по 1740 г. было добыто 200 000 каратов, то с 1741 по 1771 г. уже 1 666 569 каратов.
Падение цен на алмазы было приостановлено португальским правительством, которое ввело высокие налоги и поставило такие обременительные условия, что разработка алмазов в Бразилии прекратилась. В 1772 г. добыча алмазов была объявлена государственной монополией. В 1822 г. Бразилия освободилась от португальского владычества и стала самостоятельным государством. Правительство страны вновь разрешило частным лицам добывать алмазы. В 1844 г. алмазная промышленность Бразилии получила новый толчок в связи с открытием алмазов в штате Байя. Именно здесь был впервые найден черный алмаз - карбонадо.
Полтора столетия Бразилия была основным поставщиком камней на мировой рынок, но затем слава ее померкла в связи с открытием богатейших южноафриканских месторождений.

Добыча в Австралии

В 1851 г. при промывке золотых и оловянных россыпей были обнаружены в Австралии. Но промышленными оказались лишь россыпи Нового Южного Уэльса, открытые в 1859-1867 гг., где в отдельные годы добывалось до 4000 каратов. Рост добычи происходил до 1915 г., когда было получено 186 963 карата, после этого добыча их резко упала из-за истощения россыпей; теперь там добывается немногим более 200 каратов в год.

Добыча в России

Первое высказывание о возможности нахождения алмазов в России принадлежит основоположнику русской горной науки М. В. Ломоносову, который еще в 1763 г. писал в своем трактате «Первые основания металлургии, или рудных дел»: «По многим доказательствам заключаю, что и в северных земных недрах пространно и богато царствует натура... Сие рассуждая и представляя себе то время, когда слоны и южных земель травы на севере важивались, не можем сомневаться, что могли произойти и алмазы, яхонты и другие дорогие камни, а могут отыскиваться, как недавно серебро и золото, коего предки наши не знали».
Позднее, в 1823 г., известный естествоиспытатель XIX века А. Гумбольдт отметил сходство геологии россыпей Урала и Бразилии, где в россыпных месторождениях алмазы встречаются вместе с золотом и платиной. По мнению этого ученого, алмазы на Урале должны были быть открыты в скором времени. В 1828 г. на приеме при русском дворе Гумбольдт заявил, что он не возвратится из своего путешествия по Уралу без «первого русского алмаза».
5 июля 1829 г. на Урале в районе Крестовоздвиженской золотой россыпи 14-летний Павел Попов нашел первый кристалл алмаза, который весил полкарата. Через три дня был найден второй кристалл весом 2/3 карата, а через несколько дней - третий весом 1/г карата. В последующие годы они были обнаружены и в других местах Урала: на восточном склоне (1831 г.), на р. Кушайке - левый приток р. Салды (1838 г.); на Успенском прииске в Верхнеуральском уезде (1839 г.); по р. Серебряной (1876 г.). Следующая находка алмаза относится к 1884 г. на россыпи по р. Журавлик - притоку р. Ис, в 1891 г. в россыпи р. М. Сап, вблизи села Аятского. В 1892 г. они были найдены на золотоносных россыпях Южного Урала. Один алмаз был найден вблизи села Кочкарь, другой - на Викторовском прииске по р. Каменке. Два алмаза в 1895 г. нашли по р. Положихе, близ деревни Колтыши. Имеются упоминания о находке двух алмазов по р. Бобровке в Нижне-Тагильском районе.
На Крестовоздвиженских золотых промыслах, где был найден первый алмаз, за период с 1829 по 1858 г. был найден 131 кристалл общим весом 59,5 карата. А всего на Урале с 1829 по 1920 г. найдено 239 алмазов общим весом 79,242 карата. Наибольший из найденных камней весил около 3 каратов.
Почти все кристаллы были найдены случайно старателями при промывке золотосодержащих песков. Спеальных поисков на алмазы проводилось очень мало. Имеются сведения о таких поисках только в Адольфовком логу (Урал). Владельцы золотых приисков и управление казенных заводов пытались организовать ски. Так, в 1828 г. по казенным заводам был широко опубликован «высочайший указ», который гласил: «Для поощрения к отысканию алмазов учредить приличные денежные награды тем, которые будут находить сие драгоценное ископаемое в округах казенных заводов».
В 1888 и 1895 гг. на Крестовоздвиженских приисках были организованы специальные выставки кристаллов алмаза с целью ознакомления старателей с внешними особенностями этого драгоценного камня. В 1898 г. бывшим владельцем Крестовоздвиженских приисков П. Шуваловым был приглашен французский инженер Б. Бутан, пытавшийся внедрить здесь методы поисков, применяемые на россыпях Южной Африки, а также систематическую расшурфовку россыпи, отсадку промы-того материала и разборку концентрата на столах. Позднее, в 1902-1903 гг., на Адольфовских и Крестовоздвиженских россыпях еще раз проводились разведки на алмазы с рудоразборкой промытого материала. Однако положительных результатов проведенные работы не дали.
В других районах нашей страны единичные находки алмазов были известны в Енисейской тайге (по р. Мельничной и Точильному ключу) и на Кольском полуострове (по р. Паз). В 1936 г. были получены указания на алмазоносность Восточного Саяна, где микроскопические осколки алмаза фиксировались в коренной породе- в углеродистом перидотите, но позднее не подтвердились.
По литературным данным, за период с 1829 по 1937 г. в России найдено 270-300 кристаллов, причем 250 кристаллов были обнаружены на западном склоне среднего Урала. Однако промышленных месторождений алмазов ни в одном районе не нашли. Причины этой неудачи, очевидно, заключаются в том, что геологические, поисковые и разведочные работы проводились в небольших объемах; достоверно не были известны коренные источники алмазных россыпей, а взгляды ученых по вопросу о происхождении алмазов в коренных месторождениях были самые различные, отсутствовали достаточно надежные методы поисков, разведки, опробования и выявления алмазов в разведочных пробах.
Новый период в истории изучения алмазов в нашей стране начался с 1938 г. С этого времени проводятся поисковые и разведочные работы на алмазы в широких масштабах. Для этих целей были привлечены многие геологические организации и научно-исследовательские институты страны. Ряд институтов приступил к разработке методики и технологии обогащения алмазоносных пород. В результате поисковых работ, проведенных в 1938-1939 гг., был открыт ряд алмазоносных россыпей на среднем Урале, в нижнем и среднем течении р. Койвы и в среднем течении р. Вижай.
Промышленная добыча алмазов в СССР началась с 1941 г. В результате геологопоисковых и разведочных работ в 1941-1945 гг. был выявлен ряд новых месторождений на среднем Урале. Однако все они отличались низким содержанием алмазов и небольшими запасами. Поэтому возникла необходимость усилить геолого-поисковые работы на Урале с целью поисков более богатых месторождений, организовать научные и геологопоисковые работы в новых районах страны. Для выполнения этих задач были значительно расширены поисково-разведочные работы на Урале и организованы поиски алмазов в Енисейском кряже, в Восточном Саяне, в бассейне рек Ангары и Подкаменной Тунгуски, на Кольском полуострове, на Дальнем Востоке, в Восточной и Западной Сибири и на Северном Кавказе. Одно¬временно на Урале развивалась добыча алмазов, для чего строились новые предприятия, разрабатывались и совершенствовались более производительные способы извлечения.
Однако указанные темпы развития геологоразведочных и эксплуатационных работ оказались недостаточными для резкого увеличения добычи.
Первые сведения о находках алмазов в бассейне р. Вилюй в Якутии сообщил якутский краевед геолог - самоучка Петр Хрисанфович Староватов. В своей статье «Минеральные богатства бассейна реки Вилюй».
До революции двух очень ценных камней на реках Чоне и Кемпендяе. Один старатель мыл золото на Чо- не. На мелком месте он увидел камень, игра которого на солнце привлекла его внимание. Приехавший из г. Олекминска скупщик золота выменял у него этот ка¬мень за полтора фунта табака. На другой год скупщик опять приехал на то же место и стал расспрашивать про старателя, у которого купил камень. Старателя здесь уже не было. Скупщика спросили: «Зачем ищешь этого старателя?» «Больно дорого продал полученный у него камень, хочу добавить», - был ответ... Второй случай произошел на Кемпендяйском курорте с неким Исаевым, который выгодно выменял один камень на очень ценные в то время товары.

В этой статье Староватов не называет «ценные камни» алмазами, но, по-видимому, это были они. По данным якутского краеведа Модеста Кротова, изучавшего архив Староватова, известно, что в сентябре 1939 г. Центральные геологоразведочные организации уже получили от Староватова конкретные сведения о находках алмазов в бассейне р. Вилюй; эти сведения основаны не на устных рассказах очевидцев, а на собственных находках Староватова.
О деятельности Староватова в литературе о якутских алмазах до сих пор ничего не упоминалось. Впервые о нем упомянул доктор технических наук Н. В. Черский в своей книге «Богатства недр Якутии». Между тем X. Староватов по существу является первым челове- ком, указавшим на наличие в бассейне р. Вилюй алмазов.

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.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

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.

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.

Алмаз (англ. Diamond) — C

КЛАССИФИКАЦИЯ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

С давних времен люди делают украшения из драгоценных камней. Особенно ценятся ювелирные изделия с бриллиантами, привлекающими внимание своей необычайной прозрачностью, причудливыми переливами и ярким блеском.


Бриллиант – это ограненный алмаз. Чаще всего он бесцветный, хотя иногда попадаются камни с желтым, сероватым или зеленым оттенком. Но что же такое алмаз? Из чего он состоит и как образуется?

Что такое алмаз?

Алмаз – самый твердый природный минерал, добываемый из россыпных залежей или кимберлитовых трубок. Его можно найти практически на всех материках, за исключением Антарктиды, но главные месторождения находятся в Африке, Канаде, России и .

Первые камни были обнаружены совершенно случайно. Их открытием человечество обязано африканским детям, игравшим с блестящими камушками. Найдены они были в 1870 году в ЮАР возле городка Кимберли, от чего все алмазоносные породы стали называть кимберлитами.

В России алмазы впервые обнаружили рядом с Пермью в 1829 году. Что интересно, находка тоже принадлежала ребенку. Во время работы на золотодобывающем прииске 14-летний крепостной Павел Попов нашел алмаз при промывании золота.


Благодаря этому камешку он получил вольную, а затем показал место обнаружения алмаза научной экспедиции во главе с немецким физиком Александром Губольтом. С тех пор в России было открыто немало месторождений, включая богатые залежи в Якутии.

Из чего состоит алмаз?

Среди драгоценных камней алмаз является единственным минералом, состоящим только из одного элемента. В его структуре лежит кристаллический углерод, обладающий уникальными свойствами.

Алмаз имеет самую высокую твердость, низкий коэффициент трения и высочайшую температуру плавления от 3700 до 4000 °C. Ценность камней определяется в специальных единицах – каратах. Один карат равняется 0,2 граммам.

Обычно алмазы имеют небольшой вес, но иногда попадаются действительно крупные экземпляры. Самым большим в мире был алмаз «Куллинан», обнаруженный в 1905 году в южноафриканской шахте Premier Mine.

Его вес в неограненном виде составлял 3106,75 карата, то есть более 620 граммов. В дальнейшем камень подвергли обработке и разделили на 9 крупных бриллиантов и 96 мелких.

Как образуются алмазы?

Происхождение алмазов достоверно не установлено. Ученые выдвигают множество различных гипотез, но большинство придерживается мнения, что камни формировались в мантии, а затем поднимались ближе к поверхности. По разным оценкам их возраст составляет от 100 млн. до 2,5 млрд. лет.


Существуют алмазы и внеземного происхождения. В частности, крупное месторождение таких камней было обнаружено рядом с сибирским кратером Попигай, образованным в результате падения астероида примерно 35 млн. лет назад.

Что такое синтетические алмазы?

Алмазы используются не только для украшений, но и в промышленных целях (при изготовлении крепких сверл, резцов, ножей). Потребность широкого применения вынудила ученых создавать искусственные алмазы, выращенные в лабораториях.

Их называют синтетическими, хотя такое определение не совсем корректно. На самом деле искусственные алмазы не содержат синтетики и по своему составу аналогичны природным. Синтетические камни изготавливают двумя способами – путем химического осаждения из пара (CVD) и под высоким давлением и температурой (HPHT). Существует еще несколько методов, но они не имеют коммерческого успеха.

Как делают бриллианты?

Чтобы алмаз приобрел красивую форму и начал переливаться разноцветными огоньками, его превращают в бриллиант. Основным способом обработки камней является круглая огранка, при которой на алмазе делают 57 граней.


Бывают и более сложные методы, позволяющие выполнить до 240 граней или создать бриллиант определенной формы – розой, таблицей, клиньями. Иногда качественно выполненная работа превышает стоимость самого алмаза, а неправильная огранка, напротив, способна уничтожить камень или сделать на нем дефекты.