Этот многоликий алмаз

Алмазы I и II типа отличаются и по характеру поглощения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях. Граница фундаментального поглощения в ультрафиолетовой области в алмазах II типа находится в пределах 220-225 нм, а в алмазах I типа - 300-320 нм. 

В инфракрасных спектрах алмазов наблюдается двухфононное решётчатое поглощение в области 3-6 мкм, связанное с температурным колебанием атомов углерода в решётке алмаза. В алмазах, содержащих различные дефектно-примесные центры, установлены системы поглощения A, B1, B2 и C с соответствующими основными линиями (см-1) - A - 1282, B1 - 1175, B2 - 1370, C - 1130. 

Алмазы I и II типа отличаются и по своим электронным  свойствам. При комнатной температуре  алмазы являются диэлектриками, но среди  алмазов II типа выделяется отдельный  подтип IIb - алмазы, обладающие полупроводниковыми свойствами. При облучении ультрафиолетовыми лучами (210-300 нм) в алмазах появляется фотопроводимость, которая вдвое увеличивается при дополнительном одновременном облучении их инфракрасными лучами. При одинаковых условиях фотопроводимость алмазов II типа на порядок выше, чем I типа. 

Алмаз характеризуется  очень высокой теплопроводностью. Она не одинакова при различной  температуре. В интервале температур 20-1200 К теплопроводность алмаза выше теплопроводности меди. Линейное расширение алмазов при температуре 0-1400о С составляет 0,58 %, коэффициент теплового расширения при 25о С равен 1,3*10-6, а при 1400о С - 7*10-6. 

Физические свойства алмазов (цвет, твёрдость, электропроводность) изменяются при их облучении: цвет становится синим, сине-зелёным, а при увеличении времени облучения - тёмно-зелёным и чёрным. Изменения в структуре алмазов приводят и к изменению механических свойств. На 20-30 % увеличивается статистическая прочность, однако динамическая прочность уменьшается. 

В зависимости  от свойств алмазы делят на ювелирные и технические. К ювелирным относят прозрачные алмазы (бесцветные или с нацветом) с небольшим количеством дефектов. К техническим алмазам в зависимости от назначения предъявляются соответствующие требования. Технические алмазы низкого сорта и поликристаллические их разновидности обязательно проходят предварительную обработку с целью разделения их по форме и размерам, а также для выделения алмазов с более высокими значениями прочности. При этом алмазы дробят, овализируют, полируют, а также подвергают термической обработке и металлизации. 

2. Образование  алмазов 

Данные по условиям образования алмаза в основном получены при изучении алмазов кимберлитов. Было установлено: 

1. Процесс роста  алмаза характеризовался, с одной  стороны возможностью равномерного питания кристалла (хорошо огранённые кристаллы), с другой - сменой, иногда многократной, роста и растворения (скульптуры растворения). 

2. Кристаллы  алмаза обнаружены не только  в кимберлитах, но и в содержащихся  в них эклогитовых ксенолитах, то есть материале, возникшем в условиях верхней мантии Земли. 

3. Повсеместное  развитие по кимберлиту серпентинов,  обилие карбонатов, повышенное содержание H2O и карбонатов в алмазах с  оболочкой свидетельствуют о  высоком содержании летучих (H2O, CO2 и др.) в магме, из которой выделялся алмаз. 

4. Концентрация  летучих веществ менялась в  сторону увеличения, что фиксируется  в частности, появлением азотосодержащего  алмаза I типа после выделения  без азотного алмаза II типа. 

5. В алмазах  установлены включения других минералов и их срастаний. Включения иногда имеют огранку отрицательных кристаллов, что, очевидно, связано с их выделением между бугорками роста кристаллов алмаза. В других случаях минералы-узники имеют собственную или комбинированную огранку. 

6. Минералы включений отличаются от всех известных минералов других ассоциаций, в том числе и находящихся в кимберлитах. Так клинопироксены содержат до 34 мол. % Na Cr Si2 O6, хромит - более 80 мол. % Fe Cr2O4, оливин - 0,04-0,08 вес. % Cr2O3, магнезиальный гранат 6-16 вес. % Cr2 O3 при низком содержании CaO (0,6-3,5 %) и низкой железистости (11-15 %), ильменит практически не содержит Fe3+. Хромовые включения в алмазе по составу сопоставимы с хромитом паласситов и силикатных включений в железных метеоритах. 

7. Термодинамические расчёты, синтез алмаза, снятие напряжений вокруг минералов-узников и расчёт давления их образования по упругим свойствам свидетельствует, что алмаз образовался под давлением около 500 тгс/см2, то есть на глубине около 150 км, при температуре выше 1200о С. 

Всё это позволяет  придти к выводу, что основная масса  алмаза выделялась из жидкой ультраосновной магмы, богатой летучими компонентами, в условиях верхней мантии Земли. С больших глубин алмаз был  вынесен взрывными процессами. Это  позволило сохраниться его кристаллам в метастабильном состоянии, хотя часть их начала растворяться, а другие - графитизироваться. Процесс был многократным, изменялись условия и в мантии. Поэтому частичное растворение алмаза могло сменяться его ростом не один раз. 

Возраст алмазов, по данным некоторых исследований, может быть от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет. 

Известны метеоритные  алмазы, внеземного, возможно -- досолнечного, происхождения. Алмазы также образуются при ударном метаморфизме при  падении крупных метеоритов. Кроме этого, алмазы были найдены в кровлевых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кумдыкульском месторождении алмазов на 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 мелки настолько, что не имеют промышленной ценности. 

3. Добыча алмазов 

До XVIII века Индия  была главным поставщиком алмазов. Их начали добывать здесь уже во II тысячелетии до нашей эры. Основной район добычи расположен в бассейнах рек Кришна, Пеннер и Годавари. Алмазы приурочены к песчаникам, конгломератам, пескам и галечникам. После открытия богатых россыпей алмазов в Бразилии Индия утрачивает главенствующую роль в поставке алмазов. С увеличением добычи алмазов в Бразилии цены на них на мировом рынке упали. Для стабилизации цен правительство Португалии ввело высокие пошлины на экспорт алмазов из своей колонии Бразилии и установило высокую арендную плату на алмазоносные участки. Добыча алмазов была объявлена собственностью короля. В результате добыча снизилась, а цены стабилизировались. В 1822 году Бразилия стала независимым государством, и частным лицам было разрешено разрабатывать месторождения. Это позволило расширить добычу и открыть новые алмазоносные площади. В настоящее время добыча алмазов в этой стране составляет около 350-400 тыс. карат в год. Качество бразильских алмазов высокое. Размер мелких камней - до 1 карата, средних - 1-3 карата, более крупных - свыше 3 карат. 

В 1851 году были найдены  россыпи алмазов в Австралии, вначале в штате Новый Южный  Уэльс, а затем в штатах Квинсленд  и Виктория. В 1975-1978 годах здесь  открыты богатые коренные месторождения - кимберлитовые трубки. Здесь же были обнаружены богатые месторождения алмазов нового типа, связанные с лампроитами. 

В Южной Африке алмазы обнаружены в 1867 году. Существует легенда об их открытии. На берегу реки Оранжевой дети нашли несколько  красивых, ярко блестевших на солнце камешков. Камни были подарены фермеру Шалк Ван-Никерку, который начал вести поиски алмазов среди местных жителей. Вскоре, обычный пастух, которого звали Боуи, увидел на земле красивый камень и принес его показать Шалк Ван-Найкерку. Фермер быстро сориентировался в предварительной стоимости камня и выменял его у пастуха за 500 баранов, 10 быков и лошадь. Алмаз вскоре был огранен "каплей" и продан на аукционе за 552 тысячи долларов. Этот камень стал вторым алмазом, найденным в Южной Африке, при этом более крупным -- его натуральный вес составил 83.5 карата. 

Первоначально алмазы находили только в россыпях и практически всегда случайно. Высказывались  догадки о коренных источниках этого  минерала, но его систематическими и целенаправленными поисками никто  не занимался. Лишь после открытия первых алмазов в речных отложениях Южной Африки старатели неожиданно наткнулись на их скопления вдали от рек. Они не подозревали, что имеют дело с коренными залежами алмазоносной породы и называли их просто "сухими алмазными копями" в отличие от "мокрых копей", расположенных в руслах рек. Первая "сухая копь" была обнаружена в 1870 году и названа Ягерсфонтейн. В том же году и следующем были найдены и другие копи, в том числе Колесбергская копь, или Нью Раш, переименованная в 1873 году в Кимберли. 

В 1897 году коренные месторождения алмазов обнаружены в Трансваале, в 1903 году в Зимбабве, в 1907 году - в Анголе и Заире, а затем - в Танзании, Лесото, Сьерра-Леоне, Ботсване, Гане. Добыча алмазов в Африке стала ведущей отраслью горной промышленности. 

В России первый алмаз найден в 1829 году на Урале на Крестовоздвиженском золотом прииске. Четырнадцатилетний Павел Попов, промывая золото, нашёл крупный кристалл алмаза. Вскоре были выявлены россыпи у деревни Северной и села Промысел, в Гороблагодатском округе. 

Первый алмаз на Сибирской платформе найден в 1948 году С.Н.Соколовым. В 1949 году разведочная партия Г.Х. Файнштейна выявила в Якутии россыпи промышленного значения. Коренные месторождения в Якутии открыты геологом Л.А. Попугаевой и рабочим Ф.А.Белкиным, которые 21 августа 1954 года обнаружили трубку, названную "Зарницей". В 1955 году Е.Н. Елагина и Ю.Хабардин открыли трубку "Мир". В дальнейшем были найдены и другие трубки. 

К настоящему времени  алмазы найдены на всех континентах  Земли, в том числе и в Антарктиде, где обнаружены осколки железного метеорита с алмазами. Возраст природных алмазов, согласно оценкам, насчитывает более 100 млн. лет. 

Существует особенность  размещения коренных месторождений  алмазов -- их приуроченность к труднодоступным  необжитым территориям. Если с этих позиций рассмотреть местоположение практически всех известных ныне алмазоносных кимберлитовых и лампроитовых трубок, то получается следующая картина. Первые алмазоносные кимберлитовые трубки в Южной Африке были открыты в ее центральной части, где до 70-х годов 19-го века лишь отдельные буры-колонисты пытались осваивать африканский буш под сельскохозяйственные угодья. Никаких солидных поселений в этих районах в то время не было. Города Кимберли и Йоханнесбург возникли позже: первый после начала освоения алмазных месторождений, второй -- вблизи крупнейшего золоторудного. В Лесото природа спрятала кимберлиты высоко в горах, куда можно добраться лишь пешком или на лошадях. Алмазоносные кимберлиты этой страны называют самыми высокогорными в мире. Кимберлитовые трубки Ботсваны (Орапа и Джваненг) -- крупнейшие в мире -- размещаются в безводной знойной пустыне Калахари, где они к тому же покрыты многометровой толщей песков. То же самое относится и к алмазным месторождениям других африканских стран -- Танзании, Гвинеи, Анголы, Сьерра-Леоне, Мали и др. 

Немногочисленные  выходы алмазоносных кимберлитов Индии  локализованы в пределах пустынной  территории шт. Мадхья-Прадеш и других штатов. Даже в такой перенаселенной стране, как Китай, и то алмазоносные кимберлиты располагаются в относительно необжитых местах. 

В особенно неблагоприятных  климатических и географических условиях сосредоточены алмазоносные кимберлиты в северном полушарии. Якутия -- территория вечной мерзлоты, Архангельск -- заболоченная тайга, низкие температуры зимой. Алмазные месторождения Канады находятся на севере Американского континента, в местности, где отсутствовали населенные пункты и какая-либо инфраструктура. К тому же там 75% кимберлитовых тел располагаются под озерами. 

Россыпные месторождения алмазов образуются в основном за счет размыва коренных кимберлитовых трубок. Россыпи размещаются возле коренных месторождений в пределах кимберлитовых районов и полей или возникают на удалении от этих районов в благоприятных для россыпеобразования геолого-структурных условиях, создавая самостоятельные алмазоносные россыпные районы и поля. При этом изменяется морфология кристаллов, происходит их дифференциация по крупности и пр. Ввиду того, что алмаз обладает особой абразивной стойкостью, он может переноситься на большие расстояния от коренного источника, иногда на тысячи километров (например, прибрежно-морские россыпи Юго-Западной Африки). Если рассматривать всю совокупность находящихся в коренном источнике по абразивной стойкости кристаллы и их сростки, то при транспортировке их неустойчивая часть разрушается. Поэтому алмазы из россыпей, даже расположенных вблизи от коренного источника, по качеству превосходят алмазы из кимберлитов этой трубки. В процессе даже недалекого переноса уничтожается часть сростков, камней с различными дефектами, что приводит к возрастанию доли ювелирных алмазов. 

4. Идентификация  алмазов 

В ювелирной  практике для имитации алмазов издавна  использовали различные прозрачные, бесцветные минералы - циркон, корунд, фенакит, топаз, гошенит, горный хрусталь или окрашенные - демантоид, титанит, сфалерит, шеелит и ряд других. В настоящее время для имитации алмаза применяются новые синтетические материалы - фианит, гадолиний-галлиевый и иттрий-алюминиевый гранаты, рутил, титанат стронция (фабулит), ниобат лития, шпинель, корунд (лейкосапфир) и некоторые другие. Широко использовались долгое время как имитации бриллиантов "свинцовые стёкла", а также дублеты и триплеты, но сейчас применение их упало в связи с получением довольно дешёвых имитаций из синтетических материалов. Значительная разница в стоимости бриллиантов и их имитаций делает вопрос правильной диагностики очень важным.