Как образуется бриллиант в природе

Опубликовано: 22.04.2024

Большинство людей знает об алмазах только то, что это самые твердые минералы на планете и что из них делают бриллианты. А вот ответ на интересный вопрос о том, как образуются алмазы, мало кому известен. Давайте узнаем побольше о происхождении этого минерала.

Следует отметить, что «цари камней» образовываются несколькими способами. Ученые еще не пришли к единому мнению на этот счет, поэтому мы приведем самые популярные гипотезы о происхождении камня. Известно лишь, что эти неметаллы получаются в условиях сильного давления на углерод. Их добыча и производство – дело очень дорогостоящее, это одна из причин, по которым стоимость так высока. Вторая же причина – большое количество полезных качеств, которые активно используются человеком на протяжении долгого времени.

Дитя метеорита

Еще в XIX веке кристаллы алмаза были обнаружены учеными при изучении упавшего на Землю метеорита. Как выяснилось, этот минерал, как многие другие составные части метеорита, получается при столкновении небесного тела с поверхностью планеты. Это происходит за счет огромных давления и температуры, воздействующих на углерод при ударе. Однако кристаллов в метеорите образуется очень мало. Их называют импактитами.

Мантийно-магматическая теория

Некоторые исследователи считают, что алмаз в природе образовался в период от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад под землей. Именно там, как уверяют ученые, были созданы наиболее подходящие условия для образования минералов: огромное давление, повышенная температура, однородная среда, отсутствие температурного градиента.

А посредством взрывных процессов (вулканической активности и т.п.) эти минералы были вынесены на поверхность Земли, из чего следует, что самые крупные месторождения неметаллов находятся возле отверстий в земной коре. Эта теория объясняет также то, как минерал появляется на дне океанов.

Гигантский космический шар

Вопрос, откуда берутся алмазы, исследовался с разных сторон. Когда началось изучение этих камней метеоритного происхождения, некоторые ученые считали, что в космосе минерал откалывается от огромных алмазных планет, и, соединившись с метеоритом, прилетает на Землю.

Эта теория не подтвердилась: кристаллы образовались именно так, как описано выше. Однако в космических просторах действительно существует как минимум одно тело, частично состоящее из ценного камня. Белый карлик, звезда Люси, находящаяся в созвездии Кентавра, имеет ядро из чистого алмаза. Его вес сложно сосчитать точно: ученые говорят о триллионах триллионов карат, а диаметр шарообразного ядра – около 4 тысяч километров.

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.

Месторождения и добыча

Добыча алмазосодержащей породы – дело очень непростое. Требуется найти месторождение, разработать его и лишь после этого начать сам процесс добычи. Руду добывают с помощью машин, затем измельчают, сортируют, чтобы выделить чистую кимберлитовую породу, которая является сырьем.

Затем кимберлит отправляют на производство, где его сортируют по размеру и классу, после чего алмазы готовы к дальнейшему использованию. Часть идет на изготовление бриллианта, часть – на различные приборы.

Кимберлитовая руда есть на территории всей поверхности Земли, исключая Антарктиду. Лидерами по количеству запасов этого ценного камня являются Россия, Канада и Ботсвана. Первые же разработки появились еще в XVII веке.

Так называемый «царь камней» издавна привлекал людей большим количеством полезных свойств, основное из которых – его невероятная твердость. Но добыть кристаллы не так-то просто, особенно если учитывать, что происхождение алмазов исследовано далеко не полностью. Будем надеяться, что совсем скоро ученые решат эту проблему и поймут, как именно возникают месторождения минерала. Это позволит значительно расширить спектр его использования, а также увеличить объемы работ там, где камень уже используется.

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.

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».

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.

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.

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:

Давление более чем в 100 000 атмосфер.
Температура порядка 1600 градусов (или выше).
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.

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.

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

Теории происхождения

Существуют такие теории происхождения алмазов:

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

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

Алмазы метеоритного происхождения

Существуют две основные версии-теории метеоритного происхождения алмазов.

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

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

Алмазы земного происхождения

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

Глубина залежей составляет примерно 100-200 км.

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

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

Необработанные самоцветы часто находят на участках месторождений.

Алмазы искусственного происхождения

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

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

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

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

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

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

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

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

Как происходит добыча алмазов

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

Далее приобретают необходимое оборудование, создают инфраструктуру, строят фабрику.

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

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

Алмазы добывают из руды разными способами:

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

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

включайся в дискуссию

Поделись с друзьями

Особенности
Что думали раньше?
Версии

Алмаз с давних пор стал эталоном прочности, несокрушимости и стабильности. Однако полезно знать о том, каким образом образуются алмазы.

Особенности

Не так уж мало людей хотя бы раз в жизни держали в руках украшения с алмазами. Но вот насчет происхождения эталонного драгоценного камня ситуация куда хуже. Даже опытные минералоги и геологи не могут с полной уверенностью сказать, какая версия соответствует истине.

Что думали раньше?

Алмазы стали известны еще задолго до нашей эры. Пройти мимо камня со столь необычными свойствами было невозможно.

По этой причине стали создаваться различные предположения, «объяснявшие» появление адаманта.

Одна из старинных легенд гласит, что:

кристаллы алмаза – это живые существа;
они могут относиться к разным полам;
эти организмы «поглощают небесную росу»;
они могут увеличиваться в размерах и даже размножаться.

Древняя индийская мифология утверждала, что алмаз появляется в природе, когда соединяются пять основных природных начал. В их число входят:

воздух;
вода;
земля;
небо;
энергия.

В старинных манускриптах сразу начали отмечать, что алмаз очень тверд и отличается необыкновенным блеском. Часто писали, что этот минерал может появляться «на скале, в море и на холмах, расположенных над золотыми рудниками».

Легенды о Синдбаде-мореходе говорят, что где-то существует довольно глубокое ущелье, на дне которого и скрываются первичные залежи алмазов. Но, разумеется, все это весьма слабо соотносилось с реальностью.

Следует отдать должное людям древности и Средневековья. Поиск реальной причины образования алмаза показывает, что человеческая мысль никогда не стояла на месте. И все же первые серьезные версии его появления могли быть выдвинуты только после 1797 года – именно тогда был точно установлен химический состав минерала.

Чуть позднее обнаружилось, что разница между алмазом, графитом и различными вариантами угля обусловлена расположением атомов внутри кристаллических решеток.

Версии

«Земляне»

Суть концепции – возникновение этих минералов в результате движения магмы. Предполагается, что основная их часть появилась не раньше 2,5 млрд и не позже 100 млн лет назад. Происходило это на глубине около 200 км. Там на графит воздействовали одновременно высокая температура около 1 тыс. градусов и давление 50 тыс. атмосфер.

Один из вариантов версии подразумевает, что самоцветные камни образовывались уже на поверхности земли.

Это происходило в результате застывания лавы при контактах с воздухом. Проблема в том, что температура и давление в такой ситуации не слишком высоки. По этой причине такая концепция не пользуется популярностью среди профессионалов.

Существует альтернативное предположение, согласно которому самоцветы формируются из ультраосновных пород.

Только позднее, когда магма поднималась наверх, вместе с ней выбрасывался и камень. Подавляющее большинство геологов склоняется именно к такому подходу. Промежуточная версия состоит в том, что алмазы формируются, когда магма уже начала движение наверх, но еще не достигла жерла.

Сторонники этой гипотезы утверждают, что при подъеме должно происходить усиление кристаллических решеток.

Подобные изменения структуры существенно упрочняют сам камень и придают ему столь ценимые на товарном рынке качества.

Прежние запасы алмазов, связанные со старинными месторождениями и кимберлитовыми трубками, встречаются все реже. А потребность в камнях велика. Иногда жители вулканических районов через некоторое время после извержений извлекают из затвердевшей лавы самый твердый минерал. Но требующиеся для его появления условия получаются не только благодаря вулканическим процессам, при этом часть исследователей алмазов обращает внимание не только в глубины Земли, но и вверх.

«Гости из космоса»

Неоднократно уже при обследовании кусков метеоритов обнаруживались целые алмазы (или их отдельные частицы). Качество таких минералов было отличным.

Однажды, когда метеорит упал на территории США, в стенках кратера обнаружили драгоценные камни. Но они несколько отличались от привычных вариантов. Разница, по некоторым данным, касается строения кристаллической решетки – на внешнем облике она не отражается.

Часть специалистов полагает, что алмазы уже находятся внутри метеоритов. При их разрушении камни оказываются «на свободе».

Минусом такой версии является то, что маловероятно появление твердой формы графита при возникновении самих «космических булыжников».

Более популярно представление, согласно которому камень появляется уже при соударении с земной поверхностью. Этот процесс провоцирует выделение значительной механической и тепловой энергии.

По этой причине резко растет и температура, и давление в центре (там, где останется кратер). Эти факторы и приводят к характерной трансформации углерода.

Достоверно известно, что в Попигайском астероидном кратере, появившемся 35 млн лет назад, находится множество алмазов. Правда, увидеть их где-либо на прилавке ювелирного магазина не получится – это камни очень небольшой величины, пригодные только для технического применения.

Спектрографические наблюдения показали, что газообразный углерод (в чистом виде либо в связке с азотом, водородом) присутствует в атмосфере Солнца. Астрономы и космологи полагают, что этот элемент был и в колоссальных сгустках газа, пыли, которые стали предвестникам всех планет. При охлаждении газы сжижались. Постепенно жидкие вещества распределялись по массе: более тяжелые погружались вниз, а легкие всплывали наверх.

Жидкие магматические массы в начальном периоде развития Земли легко прорывались через тонкий слой земной коры. Углерод активно реагировал с водородом. В результате земная кора постепенно теряла этот химический элемент.

На современном этапе геологической истории нашей планеты на его долю приходится примерно 1%. Такой экскурс позволяет сделать внешне парадоксальный вывод: глубинных противоречий между вулканическими и космическими гипотезами нет.

Та твердая форма углерода, которую сейчас добавляют к ювелирным украшениям, используется в буровых коронках, и она когда-то присутствовала в межзвездном пространстве.

Разница только в путях, которыми она попала в конкретное место. Специалисты полагают, что больше всего углерода сейчас находится во внешней части мантии, ведь там высокая температура и давление приводят к образованию соединений основного вещества с тяжелыми металлами. Но некоторые атомы углерода присоединяются друг к другу.

Еще знаменитые Вернадский и Ферсман выдвигали предположение, что именно так и рождаются алмазы. Двум ученым принадлежит схема геохимических превращений углерода. Согласно этой классической схеме и алмаз, и графит концентрируются преимущественно в нижних слоях литосферы.

Так ли это, доподлинно неизвестно, ведь самые убедительные теории, даже подтвержденные лабораторными экспериментами, не имеют еще решающего подтверждения.

Самые глубокие скважины на Земле добираются только до глубины 10-12 км. При этом зарождение алмазов, даже по версии Ферсмана, происходит на глубинах не менее 30-40 км. Именно такова средняя толщина земной коры. Проверить мантийную версию при современном уровне бурового дела тем более не получится. Возвращаясь к мантийно-магматической версии, стоит указать, что согласно ей углерод может превратиться в алмазы, если:

в течение сотен млн лет будет существовать химически равномерная среда;
при этом будут поддерживаться слабые тепловые градиенты;
давление стабильно будет превышать 5 тыс. Па.

Соответствующие параметры, исходя из представлений современной геологии, достигаются на глубине от 100 до 200 км.

Еще одним непременным условием «успеха» является наличие диатрем или прорывов земной коры. На континентальных платформах магматический расплав, насыщенный заметными количествами газов, может пробить ее. В результате и формируются известные всем кимберлитовые трубки.

Существует и альтернативная флюидная версия, согласно которой крепчайший минерал кристаллизуется на меньшей глубине. Исходным пунктом оказывается распад метана либо его неполное окисление. Окислителем выступает смесь из водорода, углерода, кислорода и серы. Четыре элемента могут пребывать и в жидком, и в газообразном агрегатном состоянии.

Из флюидной гипотезы следует, что алмазы могут появиться при температуре от 1 тыс. градусов, действующей одновременно с давлением от 100 до 500 паскалей.

Стоит заметить, что лишь около 1% кимберлитовых трубок, найденных в разных уголках мира, содержит промышленно значимые залежи алмазов.

В других местах проводить крупномасштабную добычу нецелесообразно. С течением времени геологические процессы приводят к разрушению верхней части коренных месторождений. Алмазы оттуда уносятся (и уносились в прошлом) текучей водой. При повторном отложении минерала появляются россыпи.

О тайне происхождения алмазов смотрите в следующем видео.

Вопреки распространённым заблуждениям алмазы в природе находятся вовсе не по всей поверхностью земной коры. Углерод — неметалл, являющийся основой этого минерала, становится алмазом только при воздействии крайне высоких температур и давления на глубине от 160 до 480 км. «Колыбелью» подавляющего количества кристаллов являются вулканы, именно благодаря им алмазы оказываются ближе к поверхности, поэтому разработка карьеров ведётся в районах с повышенной вулканической активностью. Часть минералов просто вымывается из кимберлитовых трубок.

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.

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.

Алмазосодержащие породы, возникшие при столкновении метеорита с поверхностью земли, называются импактитами. Углерод при ударе подвергается воздействию температуры свыше 2000 °С, а давление в момент удара достигает десятков ГПа. Таких условий более чем достаточно, чтобы этот неметалл преобразовался в алмазные кристаллы.

Импактные алмазы образуют огромные залежи, но их добыча не ведётся в промышленных масштабах, поскольку такие камни слишком малы.
Абсолютно все добываемые в мире алмазы появились в пределах Земли.

Алмазы в космосе

Несмотря на то, что алмазных планет так и не было обнаружено, в космосе существует гигантский алмаз 4000 км в поперечнике. Его вес исчисляется триллионами триллионов карат. Этот неисчислимо огромный кристалл находится аккурат над Австралией и является ядром звезды Люси, до которой от Земли 50 световых лет. Эта звезда является белым карликом (астрономы дали ему имя BPM 37093) в созвездии Кентавра. Определить состав звезды смогли учёные из Гарвард-Смитсонского центра в 2004 году.

Алмазы искусственного происхождения

Бриллианты невероятно популярны в виде украшений, но минералу со временем нашли и другое применение благодаря его чрезвычайной твёрдости. И, поскольку настоящий минерал в природе встречается не так уж часто (в доступных месторождениях), а то, что есть, стоит чересчур дорого, пришлось придумать, как создать алмазы искусственным путём с меньшими финансовыми затратами.

Практически эту идею удалось осуществить только в ХХ веке. Несмотря на то, что ещё два века назад уже было доказано, что алмазные кристаллы не что иное, как углерод, в то время ещё не существовало достаточно развитых технологий. Тот факт, что минерал образовался из графита под влиянием высоких температур и давлений стал известен человечеству сравнительно недавно. Синтетический алмаз был успешно получен несколько десятилетий назад, благодаря чему сейчас активно используется в производстве, например, промышленных инструментов.

Каким же образом нужно воздействовать на углерод, чтобы вырастить настоящий алмазный кристалл? В наши дни для этих целей успешно применяются самые разные технологии. В первом варианте неметалл заключается в карбид-танталовую камеру и подвергается воздействию высокого давления под специальным прессом. Вода, подаваемая в гидравлический пресс, создаёт давление около 2 000 атмосфер или 2 ГПа, но на этом процесс преобразования углерода в алмаз не заканчивается. Следом на десятые доли секунды подаётся электрический ток, резко нагревающий графит — неметалл на основе углерода, из которого в итоге и получают драгоценный минерал. Далее остаётся только слить воду и остудить пресс. Чтобы вырастить искусственные минералы нужно значительно больше времени, которое требуется, чтобы в земной коре возник настоящий алмаз.

Такой способ получения синтетических кристаллов самый надёжный, но, в то же время, самый дорогостоящий. Драгоценные камни можно получить и более дешёвыми путями — подвергнуть неметалл воздействию взрыва или вырастить кристалл в метановой среде. В первом случае камни получаются слишком мелкими, а вот метановый способ позволяет получить камни любых размеров.

К слову сказать, вовсе не обязательно воздействовать на углерод температурами выше 2 тыс. градусов по Цельсию. Её можно снизить, используя металлы катализаторы — железо, платину или никель. Кристаллы получаются не менее качественными.

Искусственные кристаллы используют при изготовлении ножей, буров, шлифовальных дисков и т. д. Камни используются и при изготовлении микросхем.

В 2005 году выяснилось, что углерод может образовать соединение ещё более твёрдое, чем алмаз. Неметалл получил название ACNR и был искусственно получен немецкими учёными путём нагревания сверхсильных молекул углерода до температуры 2226 °С и их сжатия. Вещество вышло настолько твёрдым, что легко царапает алмазы.

Читайте также: