Из чего появляется алмаз. Происхождение бриллиантов
КАК ОБРАЗУЮТСЯ АЛМАЗЫ В ПРИРОДЕ?
(Homines amplius oculis, quam auribus credunt) Люди больше верят глазам, чем ушам.
Алмазный Остров в п.Мама
В начале этого интересного сказа напомню всем читателям и т.н. "ученым", что официальной классификации "алмазоносных пород" не существует!.. Можете поинтересоваться этим вопросом отдельно. А теперь поговорим о том, как же все-таки, пусть неофициально, но образуется алмаз в Природе...
(ПОРТНОВ А.М.) НО НА ПРОСТОЙ ВОПРОС: КАК ОБРАЗУЮТСЯ АЛМАЗЫ В ПРИРОДЕ? - ОТВЕТА НЕТ ДО СИХ ПОР. Считается, что алмазы кристаллизовались в неведомых глубинах мантии, а кимберлитовые "трубки взрыва" выносили их к поверхности планеты. В этой общепринятой версии неясно все: и механизм образования алмазов, и размещение на планете алмазоносных пород - кимберлитов, и причины возникновения "кимберлитовых трубок", уходящих корнями в глубины Земли.
Алмазам и алмазоносным породам мантии - кимберлитам посвящены тысячи научных статей. Но они не отвечают на три главные загадки коренных алмазных месторождений. Первая: почему кимберлиты расположены только на "платформах", самых стабильных и мощных блоках земной коры? Какие чудовищные силы заставили тяжелые породы мантии Земли нарушить великий закон Архимеда, рвануться вверх и пробить, как бронебойный снаряд невиданной силы, 40 километров более легких пород - базальтов, гранитов, осадочных пород? И почему кимберлитовые трубки "прокалывают" именно мощную земную кору платформ, а не тонкую 10-километровую кору океанического дна или переходной зоны на границе континентов с океанами, где на глубинных разломах дымят сотни вулканов, и лава свободно изливается на поверхность?.. Ответа на этот вопрос у геологов нет.
Вид на Зарю - устье р.Мама
Другой загадкой является удивительная форма киберлитовых трубок. На самом деле, это совсем не "трубки", а скорее "бокалы для шампанского", конусы на тонкой ножке, уходящей в глубины планеты. Геологи называют их "трубками взрыва", хотя трудно придумать более нелепое словосочетание: ведь подземные взрывы формируют вовсе не трубки, а сферы! Сейчас разбурены многочисленные так называемые "камуфлетные камеры" - пустоты, оставшиеся после мощных подземных ядерных взрывов. Все эти камеры имеют сферическую форму. Но ведь кимберлитовые "трубки-конусы" действительно существуют! Как они возникли? Ответа на этот вопрос тоже нет.
ТРЕТЬЯ ЗАГАДКА КАСАЕТСЯ НЕОБЫЧНОЙ ФОРМЫ ЗЕРЕН МИНЕРАЛОВ В КИМБЕРЛИТАХ. ИЗВЕСТНО, ЧТО МИНЕРАЛЫ, КОТОРЫЕ ПЕРВЫМИ КРИСТАЛЛИЗУЮТСЯ ИЗ РАСПЛАВЛЕННОЙ МАГМЫ, ВСЕГДА ОБРАЗУЮТ ХОРОШО ОГРАНЕННЫЕ КРИСТАЛЛЫ. К ТАКИМ МИНЕРАЛАМ ОТНОСЯТСЯ АПАТИТ, ГРАНАТ, ЦИРКОН, ОЛИВИН, ИЛЬМЕНИТ. ОНИ РАСПРОСТРАНЕНЫ И В КИМБЕРЛИТАХ, НО ЗДЕСЬ У НИХ ВСЕГДА ОТСУТСТВУЮТ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ГРАНИ, ИХ ЗЕРНА ОКРУГЛЕНЫ И ПО ФОРМЕ НАПОМИНАЮТ ОКАТАННУЮ ГАЛЬКУ. ГЕОЛОГИ ПЫТАЮТСЯ ОБЪЯСНИТЬ ЭТУ ЗАГАДОЧНУЮ ОСОБЕННОСТЬ ТЕМ, ЧТО МИНЕРАЛЫ БЫЛИ ОПЛАВЛЕНЫ РАСКАЛЕННОЙ МАГМОЙ.
Вид на устье р.Мама, впадение в р.Витим
ПЛАВЛЕНИЕ, КАК ИЗВЕСТНО, ВЕДЕТ К ПРЕВРАЩЕНИЮ МИНЕРАЛОВ В АМОРФНОЕ СТЕКЛО, ЛИШЕННОЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ. ОДНАКО НИКАКИХ СЛЕДОВ "ОСТЕКЛОВАНИЯ" И ПОТЕРИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ В ЭТИХ ОКРУГЛЫХ ЗЕРНАХ НИКОМУ НАЙТИ НЕ УДАЛОСЬ.
ЗАТО КРИСТАЛЛЫ АЛМАЗА ПРЕДСТАВЛЕНЫ НА ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИКАХ ЦЕЛЫМИ ГОРАМИ СВЕРКАЮЩИХ, ИДЕАЛЬНО ОБРАЗОВАННЫХ ОКТАЭДРОВ ИЛИ РОМБОДОДЕКАЭДРОВ С ОСТРЫМИ РЕБРАМИ, КОТОРЫМИ ТАК УДОБНО РЕЗАТЬ СТЕКЛО. А ВЕДЬ ОНИ, ПО СУЩЕСТВУЮЩИМ ВОЗЗРЕНИЯМ, ВОЗНИКЛИ В ГЛУБИНАХ МАНТИИ И БЫЛИ ВЫНЕСЕНЫ УЖЕ "В ГОТОВОМ ВИДЕ" ВМЕСТЕ С КИМБЕРЛИТОВОЙ МАГМОЙ С ГЛУБИНЫ 150-200 КИЛОМЕТРОВ. ЭТИ КРИСТАЛЛЫ ПОЧЕМУ-ТО СОХРАНИЛИСЬ, НЕСМОТРЯ НА ХРУПКОСТЬ, ОБИЛИЕ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ И СПОСОБНОСТЬ ЛЕГКО РАСКАЛЫВАТЬСЯ ПО ОПРЕДЕЛЕННЫМ ПЛОСКОСТЯМ, ВЫХОДИТ, ЧТО КРИСТАЛЛЫ АЛМАЗА, ПРОШЕДШИЕ ВЕСЬМА ДЛИННЫЙ И ТЕРНИСТЫЙ ПУТЬ С РАСПЛАВЛЕННОЙ МАГМОЙ, ВЫГЛЯДЯТ ТАК, БУДТО ТОЛЬКО ЧТО СОШЛИ С ЗАВОДСКОГО КОНВЕЙЕРА. А ВОТ КРИСТАЛЛЫ ГРАНАТА, ЦИРКОНА, АПАТИТА И ДРУГИХ МИНЕРАЛОВ, ВРОДЕ БЫ ВЫДЕЛИВШИЕСЯ ИЗ РАСПЛАВА НЕПОСРЕДСТВЕННО В ТРУБКЕ, ЛИШЕНЫ СВОИХ ЗАКОННЫХ ГРАНЕЙ. ПОЧЕМУ ВОЗНИК ТАКОЙ ПАРАДОКС? (Источник Тайны возникновения
месторождений алмазов и золота
А. М. Портнов, профессор, доктор геолого-минералогических наук
"
Алмазы - сажа из труб преисподней
"
)
Как же образуется алмаз в Природе?
..
Знаешь, спроси что-нибудь полегче!..
На эту тему я написал много сказов: "Алмазы от сырости", "Алмазы без кимберлитов", "Тайны речного дна", "Откуда берутся россыпи" и др.
У меня есть сказ "Секретная закопушка"
Фото из сказа "Секретная закопушка"
Если вкратце рассказать о происхождении ("генезисе" - офиц.феня) алмаза в Природе, то выглядит это так - ГРАФИТовые трубки пробиваются наверх, то есть снизу из-под земли идет наверх прорыв ГРАФИТовых трубок. Синтез алмаза происходит в графитовом глинопеске над ГРАФИТом ("кимберлит"ом - офиц.феня). Ведь известно из лабораторных исследований, что алмаз кристаллизуется (синтезируется) из углерода С. Это доказал еще Лавуазье. Происходит это при температуре +4С - это определено еще Виктором Шаубергером.
"Кимберлит"овые басни про образование алмазов на огромных глубинах - это полный бред сивой кобылы. Читай "Алмазные лужи Иреляха", про то как советские геологи нашли алмазы на поверхности водяной трубки в 1954 году - этот факт попал даже в геологический отчет.
Фото из сказа "Алмазы без кимберлитов"
Нигде в официальной "геологической" литературе сей факт не описан, так как это противоречит официальной версии про "коренные источники" - "кимберлиты". Также читай "Чудесные алмазы Иреляха".
Фото из сказа "Секретные ямки"
"...В 1957 году я с техником Николаем Дойниковым, детально изучая геологическое строение и происхождение месторождения, заметил, что если двигаться от трубки "Мир", став к ней спиной, то сверху в своеобразных отложениях, сложенных песчано-глинистыми образованиями, содержатся галька и гравий, затем они исчезают и появляются песчанистые и глинисто-углистые алевролиты, то есть породы, представляющие собой окаменевшую пыль (алеврос - по латыни - пыль). Цвет породы - серый, темно-серый, до черного - в сильно углистых разностях. Затем мы входили в обширное поле желтого песка с гравием и галькой и, наконец, вновь вступали в зону развития таких же осадков, как и у трубки "Мир". Именно в них мы находили много пиропов и даже намывали алмазы. В желтых же песках пиропы не были обнаружены." (Из книги Файнштейна Г.Х. "За нами встают города",стр.167)
Природный графит, фон 30.
Что важного мы, Вольные Старатели, узнали из книги1988г. советского алмазника?.. Пока всего лишь две вещи - то, что алмазы как то связаны с углистыми породами (графит?), и выучили непонятное слово - АЛЕВРОЛИТ.
Алевролит (рус. алевролит, англ. aleurolite, siltstone ; нем. Aleurolith m, Sandschiefer m) - Твердая горная порода, сцементированный алеврит. Более чем на 50% состоит из частиц размером 0,1-0,01 мм. Цвет серый, черный, красно-коричневый, зеленоватый. Структура массивная, слоистая, иногда линзовидные. Основные породообразующие материалы - кварц, глинистые минералы, цемент (карбонатный, карбонатно-глинистый и слюдистый). В Украине Алевролиты распространены в осадочных толщах фанерозоя. Сырье для производства керамзита, кирпича, цемента.
СОСТАВ:
ПО СОСТАВУ АЛЕВРОЛИТЫ ЗАНИМАЮТ ПРОМЕЖУТОЧНУЮ ПОЗИЦИЮ МЕЖДУ ПЕСЧАНИКАМИ И ГЛИНАМИ. Они содержат больше кремнезема, но меньше окисленного алюминия, калия и воды по сравнению с глиной, но не настолько богаты кремнеземом, как зрелые пески. Алевролиты очень редко состоят из чистого кварцевого алеврита. БОЛЬШИНСТВО АЛЕВРОЛИТОВ СОДЕРЖАТ В БОЛЬШОМ КОЛИЧЕСТВЕ СЛЮДУ ИЛИ СЛЮДИСТЫЕ ИЛИ ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ И ХЛОРИТ. МОГУТ ПРИСУТСТВОВАТЬ ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ, И ОБЛОМКИ ПОРОД в больших отдельностях.
Литература:
Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Донбасс, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
Итак, Геологическая энциклопедия нам говорит четко - от греческого - aleuron - мука и lithos - камень, то есть - КАМЕННАЯ МУКА. Для всех вольных старателей термин - ГРАФИТовая МУКА подойдет?.. То есть АЛЕВРО - это МУКА, а не ПЫЛЬ!.. Тут Гришка
опять
сбрехал!
.. Но он честно в своей книге сказал, что когда Одинцов Мих Мих его позвал, геолог он был нулевой. Геологом Гришка стал на Вилюе, его научил покойничек Бобков. В Сюльдюкаре. Читай "Алмазные птички Вилюя".
Хорошо, насчет АЛЕВРОЛИТа хоть что-то уже ясно. Это сцементированный алеврит!..
А что такое АЛЕВРИТ? Читаем внимательнее:
Алеврит состоит преимущественно из минеральных зерен (кварц, полевой шпат, слюда и другие) размером 0,01--0,1 мм, занимая промежуточное положение между глиной и песком (лёсс, ил, пыль).
По преобладающим зёрнам отличают крупноалевритовые (0,05-0,1 мм) и мелкоалевритовые или тонкоалевритовые (0,01-0,05) разновидности алеврита.
Алеврит выделен в отдельную осадочную породу по предложению советского петрографа А. Н. Заварицкого в 1930 году. Алеврит применяется в изготовлении цемента.
В результате литификации алеврит превращается в алевролит.
Литература "Геологический словарь", М:"Недра", 1978.
Так выглядит графитовое пятно в глинопесочной проплешине среди галечника. Могу предположить, что от графитового плотика водяной трубки просходит прорыв наверх графита среди глинопеска (глины). Так это или нет, сказать трудно, у Природы столько загадок, что даже стоя рядом на водяной трубке по сути не знаешь ничего. Я знаю, что я ничего не знаю (Сократ).
Алеврит состоит преимущественно из минеральных зерен (кварц, полевой шпат, слюда и другие) размером 0,01--0,1 мм, занимая промежуточное положение между глиной и песком...
Что мы видим?.. Так это одна и та же хрень - что АЛЕВРОЛит, что АЛЕВРит. Я же вам говорю, всюду где приставка ИТ - ожидай брехни. Я уже сам запутался, еще не разобравшись толком, где алевролит, а где алеВРИТ. Назвали бы уж сразу - брехунит!..
Такова вся "наука", грызть базальт "науки" можно бесконечно долго. Сегодня читаем - ЖЕОДА, утром проснулись - читай: ЖЕОДАН.
Но у ученых брехогеологов есть отмазка!..
Литификация - окаменение.
В результате литификации алеврит превращается в алевролит. Ловкий ход!..
Все это конечно прекрасная игра слов, но как этот самый АЛЕВРОЛит выглядит так сказать в Nature? .. (Природе). Да мне не жалко, смотри фотку - графитовые прослои в глинопеске водяных трубок в речном дне. Фото лично мое, октябрь 2013г.
На фото ГРАФИТовые прослои в глинопеске. глинисто-углистые
"
алевролит
"
ы???
Слушай, Природе все равно как ты их назовешь!..
Представим себе каменную графитовую муку, представили?.. Спечем в
графитовом
глинопесочке алмазный пирожок?.. Ага, еще бы кто рецептик подсказал...
ладно, гляди далее:
Фото из сказа "Секретная закопушка"
Процессы (возможного!) графитового "генезиса" алмаза проще смоделировать на примере маленькой графитовой водяной трубочки. Если правда, как показывает геологическая практика уральского алмазника Бурова А.П., что алмазы тяготеют к черному графитовому плотику, то возможно предположить, что семя алмаза находится в глине, или глинопеске, который в Природе перемешан с графитом. Точнее сказать, эти загадочные глинисто-углистые "алевролиты" и (возможно) являются той самой алмазной затравкой, из которой (возможно, так как неизвестно!) и кристаллизуются (синтезируются) алмазы. Вернемся к словам Файнштейна Г.Х.
"...если двигаться от трубки "Мир", став к ней спиной, то сверху в своеобразных отложениях, сложенных песчано-глинистыми образованиями, содержатся галька и гравий, затем они исчезают и появляются песчанистые и глинисто-углистые алевролиты..." (Файнштейн)
Природный синтез алмаза происходит при температуре +4С (По В.Шаубергеру), разумеется в глазах официалов - холодный синтез есть ПЕРВАЯ ЛЖЕНАУКА, и наш взгляд вольностарательский никогда не совпадет с официальной (брехливой) точкой зрения на рождение ("генезис") алмаза.
Гипотеза ледникового графитового "генезиса" по Аксаментову. Всем заслуженным паркетным "гиологам", и умникам интернетовым показываю ГРАФИТ. Графитовые не знаю как их назвать, "породы", скажем так, или точнее, прослои графита в глинопеске водяных трубок речного дна, графит прет снизу от графитового же плотика, а плотик водяной трубки под галечником на дне Витима не более метра, далее графит поступает в глинопесок и после криогенных процессов (замерзание и таяние льда или движение грунтовой, родниковой воды) и происходит кристаллизация (синтез) алмаза. Как то так, примерно, как точно, вам ни один эксперт не ответит. А официалы чаще всего врут намеренно, потому что им за это платят. Я же от сотоны не кормлюсь, что увидел, то заснял. Что именно делает Природа - лично мне не очень ясно. Могу только предположить, что на контакте графита и глинопеска рождается "эклогит", а по нашенски - РЖАВКА. На одном из октябрьских снимков я увидел кое-что интересное для нас, Вольных Старателей, вот, смотрите сами:
Ржавка ("эклогит" оф.) на контакте глинопеска и графита (обнаружено по фото, октябрь 2013)
Африканский снимок алмазного (самоцветного) ЖЕЛВАКа. В таких оранжево-красных желвачках африканские старатели часто находят алмазы(самоцветы). В идеале любой вольный алмазный старатель хочет найти подобные стяжения-жеоды (в них прячутся алмазы!..) красного или оранжево-красного цвета - официалы зовут их туманно и загадочно - ЭКЛОГИТ, ранее при ссср советские геологи их честно называли в геологических отчетах: "красно-оранжевые гранаты из трубки".
Кристаллизуется ли в Природе алмаз напрямую из графита?.. (см начало статьи) - на этот вопрос я пока затрудняюсь ответить. Возможно да, но из "перидотит"ов, но мне они незнакомы, даже по фото. Когда будет больше исследовательского материала, тогда я смогу что-то путное сказать по прямому синтезу из графита. Судя по саянским алмазам Шестопалова это вполне возможно. Но фоток нет!.. Точнее есть одна из интернета, см ниже:
Кристаллизация алмаза из графита?..
Где-то на просторах сети я читал, что подобные алмазы шахтеры находили в слоях угля в Донецкой области в Украине. Но правда это или нет, я не знаю. Поэтому вопрос о кристаллизации алмаза напрямую из графита считаю дискуссионным. Впрочем, гляньте "Секретный уголек Чехии".
По красно-оранжевым же гранатам ("эклогиты") все таки информации больше. Да и на моих фотоснимках исследовательских кое-что хоть немного, но есть. Если мне попадется все же углистый черный "перидотит", я обязательно его сфотографирую. А пока читайте "Загадочный алмазный желвак".
Расчитываю, что теперь вы хоть немного просветились на предмет загадочных глинисто-углистых алевролитов, благодаря которым возможно идет синтез алмаза в Природе, и обязательно отыщете водяные трубки речного (морского,озерного) дна. Тема глинисто-углистых алевролитов очень объемная, будем постоянно к ней возвращаться, алмазные мои. На этом пока тема темных графитовых делишек исчерпана, если что-то еще накопаю по углисто-глинистым "алевролитам" - обязательно сообщу.
Фото из сказа "Секреты заповедного Утриша"
Как видите, и на Черном море тема графитовая тоже актуальна, по морскому старательству читайте морские сказы. Черная прибрежная полоса в галечных бухтах - поисковый признак на самоцветы.
В данном сказе использован материал: А. М. Портнов, профессор, доктор геолого-минералогических наук "Алмазы - сажа из труб преисподней")
.
ЭТО ТЕРРИТОРИЯ ВОЛЬНЫХ СТАРАТЕЛЕЙ! МЫ ИЩЕМ САМОЦВЕТЫ!.. ПОСОБНИЧЁК. СКАЗОЧНЫЙ ПОМОЩНИК УДАЧЛИВОГО СТАРАТЕЛЯ-ПОИСКОВИКА КАМНЕЙ-САМОЦВЕТОВ. "ПОСОБНИЧКОВ, ВИДНО, ИМЕЕТ ДА НАМ НЕ СКАЗЫВАЕТ" (П. П. Бажов, У старого рудника, гл. 3).
http://staratel.far.ru/
Сайт Пособничек для всех Вольных Старателей!.. Всем, кому нужен диск с инфой по Вольному Старательству, звоните + 7 964 6592885 или смс на +7 964 3569913
Автор помогает своим читателям искать - УДАЛЕННОЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ по Вашим вопросам.
E-mail:evg.aksamentov$yandex.ru
При использовании этого текста большая просьба указывать прямую ссылку на http://staratel.far.ru
Примечание:
Автор не ведет добычные работы в РФ, вышеуказанная геологическая информация указана для ознакомления с практикой геологоразведочных вскрышных работ. Рекомендую все же применять Вольным Старателям данные знания за пределами РФ, чтобы не быть осужденным по 191-ой старательской статье. Обязательно прочитайте: Статья 191 УК РФ Незаконный оборот драгоценных металлов, природных драгоценных камней или жемчуга (редакция 2012 года).
Для технических и ювелирных целей ежегодно добывается до 25 тонн алмазов. Происхождение алмазов всем известно, их добывают из кимберлитовых трубок. Даже в необработанном виде, этот материал стоит 12 миллиардов долларов. Как это ни странно, но миллионы людей всю свою жизнь связали с алмазами, их добыче, обработкой и продажей. Алмазы используются не только для того, чтобы богатые барышни получали сумасшедшие по цене подарки, не только тягу к роскоши покрывают эти дорогие минералы.
Как было подсчитано, использовать в своих целях алмазные инструменты приходится с превышением экономического потенциала любой из развитых стран, примерно в два раза. Но вопрос - происхождение алмазов, одновременно и прост и сложен. О том, как они образуются в природе, есть несколько гипотез, каждая из которых имеет право на существование. Как считается в официальной науке, алмазы в свое время подвергались кристаллизации на очень больших глубинах в мантии, а затем.в кимберлитовых трубках они были доставлены к поверхности планеты. Правда о том, каков механизм образования алмазов и как растут из глубин земли кимберлиты, почему они имеют такую структуру, никто не может ответить. Алмазоносным породам в мантии и самим алмазам на сегодняшний день посвящено несколько тысяч статей, изданных в научных журналах. Но есть три главных загадки алмазов, на которые нет убедительного ответа ни в одной из статей. Почему кимберлиты можно найти только в платформенных частях, которые отличаются повышенной стабильностью и мощью. Почему глубинные слои мантии смогли пробиться изнутри земли к поверхности через тяжелые и легкие породы на 40 километров к самой поверхности. И почему кимберлитовым трубкам понадобилось пробивать именно самые стабильные толстые платформенные блоки, которые преодолеть очень сложно. А в океанических донных областях, где толщина коры составляет всего 10 километров, этих пробоин не происходит, также как в неспокойных местах, где происходят разломы коры и десятки вулканов периодически извергают лаву. Ответов на эти вопросы у современных геологов пока нет.
Вторая ключевая загадка состоит в том, почему кимберлитовые трубки имеют именно такую форму, к которой мы привыкли Если говорить строго, то они выглядят не совсем как трубки. Они скорее имеют форму бокалов, используемых для шампанского. Эти конусы имеют достаточно тонкую «ножку», которая направлена в самую глубину мантии планеты. При этом геологи считают, что это трубки взрыва, хотя как мог образоваться взрыв такой формы. Взрыв бы имел Фому сферы, именно так распространяется ударная волна в глубинах земли и на поверхности. Ведь сегодня провели немало глубинных ядерных взрывов, раскопки на этих местах показывают, что они оставляют после себя сферические образования, Но как же объяснить то, что кимберлитовые трубки или конусы всё-таки существуют. Как они могли образоваться и почему они имеют именно такую форму, никто ответить не может.
Третьей основной проблемой современных исследований об алмазах, является то, почему кристаллы в кимберлитовых породах имеют такую непривычную странную форму. Как известно, те минералы, которые проходят кристаллизацию непосредственно из расплавленной магмы, имеют характерные черты. Они имеют вид ограненных кристаллов. Это цирконы, олвин, гранат и некоторые другие кристаллические минералы. Именно поэтому происхождение алмазов имеет столько недомолвок и непонятных мест. Ведь в кимберлитах алмазы имеют форму окатанной гальки, у них нет выраженной кристаллической формы. Геологи считают, что такая странная форма была им придана на этапе формирования, когда после кристаллизации их оплавила магма высокой температуры. Но плавление, как известно, способно превратить минерал в аморфное стекло, которое уже не имеет четкой кристаллической структуры. Но округлые зерна, в которых представлены не ограненные алмазы, не имеют никаких следов потери кристаллической структуры.
Никто так и не смог обнаружить этих признаков в алмазах, найденных в кимберлитовых трубках. Зато на перерабатывающих комбинатах из алмазов получаются отличные по форме октаэдры и другие фигуры, используемые в промышленных или ювелирных целях. А ведь согласно тем воззрениям, которые существуют на сегодняшний день, на поверхность эти зерна выносятся уже в совсем готовом виде. Они выносятся на поверхность с глубины в 150-200 километров. И эти кристаллы все так смогли достичь поверхности, не смотря на то, что они имеют множество внутренних напряжений, которые позволяют раскалывать их с легкостью под определенными углами. Не смотря на это.алмазы, которые проделали такой тернистый и непростой путь, в конце этого трудного времени, выглядят так, словно они были изготовлены на заводе. А вот кристаллам циркона, апатита и граната, которые выделяются из магмы непосредственно в трубку, удалось лишиться своих граней, как ни парадоксально.
Согласно новым аналитическим и экспериментальным материалам, можно построить абсолютно новый вариант формирования кимберлитовых трубок. Эта модель хорошо объясняет то, как разрешить и остальные геологические загадки, которые связаны с происхождением алмазом. Эта модель состоит в «выдохе» Земли, состоящем из водорода и метана. И кимберлитовые трубки, это ни что иное, как проколы, оставшиеся после того, как гигантские пузыри поднимались из глубин и проходили литосферных плиты насквозь. Этот пузырь проходил как иголка через твердые породы из кристаллов, составляющие фундамент плиты, а далее формируются расширения, которые возможны при воздействии давления в несколько тысячи атмосфер уже в легких осадочных породах. Это происходит так же, как в гидравлических трубках в любом современном автомобиле. Именно под платформами могут скапливаться огромные пузыри газа, который в обычном состоянии не может найти выхода из-под тяжелой платформы. И только в виде пузырей он может найти себе выход наверх.
Поскольку все алмазы древности были добыты из россыпей, очень долго оставались непонятными условия образования этих сверкающих камней.
Исключительность свойств алмаза также способствовала образованию вокруг него ореола таинственности.
Во восточным сказаниям "тот, кто носит алмаз, бывает угодным царям, слова его уважаются, сам он зла не боится, не теряет памяти и всегда бывает весел, но если алмаз истолочь в порошок и принять внутрь, то он, подобно яду, причинит смерть. Пристальное созерцание бриллианта разгоняет хандру, снимает с глаз мрачную завесу, делает человека проницательнее и настраивает на веселый лад".
Такие сведения отнюдь не проливали свет на происхождение алмаза.
В конце 18 века ученые доказали углеродную природу алмаза, из чего следовало, что алмаз – родственник печной сажи. Это было достижением науки, но в качестве поискового признака оно не годилось. Поэтому первые коренные месторождения алмазов нашли случайно. Детям, игравшим блестящими камушками, человечество обязано открытием первых алмахных кладовых. Их обнаружили в 1870 году в Южной Африке у местечка Кимберли, откуда все алмазоносные породы всего мира стали называться кимберлитами.
Такими породами заполнены редкие воронкообразные полости в земной коре, называемые также кимберлитовыми трубками, или трубками взрыва.
Согласно первой гипотезе, высказанной на основании изучения трубки Кимберли, алмазы образовались в результате взаимодействия магматического расплава с пластами углей, обломки которых находили среди пород, заполнивших трубку.
Но затем нашли алмазные трубки, которые не содержали угольных обломков. Были также найдены трубки, насыщенные углистым материалом, но совершенно лишенные алмазов.
Сейчас, пожалуй, наиболее распространена следующая гипотеза алмазного синтеза в недрах Земли. При высоких температурах и давлениях в глубинах нашей планеты существует силикатный расплав, из которого образуются горные породы.
Несколько сот миллионов лет назад отдельные, достаточно редкие (около 1000 на всю Землю) капли этого расплава оказались нагреты сильнее других и потому поплыли вверх. Они всплывали в разных местах, но больше всего их собралось в тех районах, которые теперь заняты южной оконечностью Африки и Сибирской платформой.
Почему так произошло, ученые еще не выяснили полностью. 
Предполагают, что раньше наша планета имела один праматерик Пангею, в котором Африка и Сибирь были соседями. Пангея затем раскололась на Лавразию и Гондвану, а из них образовались современные материки. В результате дрейфа континентов Африка и Сибирь разошлись по поверхности планеты на многие тысячи километров. Капли попадали в окружение более холодных слоев магматического расплава, и на их поверхности начинали кристаллизовываться силикатные минералы, в результате капли оказывались в оболочке, а учитывая их достаточно солидные размеры, можно сказать, что в камере.
Особенностью химического состава капель было присутсвие так называемых "летучих компонентов" – воды, углекислоты и других газов, поэтому нет ничего удивительного в том, что-таки запечатывавшиеся капли могли взрываться. Взрыв прошивал земную кору, образуя трубку с небольшим расширением вверху, при этом кимберлитовый расплав, насыщенный летучими компонентами, вскипал, подобно шампанскому, в только что открытой бутылке. Происходило резкое охлаждение, и кимберлитовая лава кристаллизовывалась в виде одноименной породы, а летучие продолжали подниматься вверх, поэтому территория в окрестностях кимберлитовых трубок выглядела наподобие современной Долины гейзеров, где в клубах пара бурлят потоки горячей воды.
Внешние проявления этой экзотики сейчас отсутствууют, а вот струи из углекислоты, метана, азота и водорода геологи постоянно встречают в кимберлитовых трубках. Иногда такое дыхание земных недр бывает весьма ощутимым.
Однажды при бурении скважины на одной из кимберлитовых трубок неожиданно ударил газовый фонтан из метана и водорода и горел ярким факелом несколько дней.
Природу газов в кимберлитах удалось установить с помощью изотопного анализа углерода. Оказалось, что углерод из углекислоты и метана – тяжелый, т. е. имеет изотопный состав углерода такой же, как и в глубине Земли, в мантии. Отсюда ясен источник углерода самих алмазов – они действительно образуются в самом пекле.
Существуют и другие предположения, объясняющие происхождение алмазов.
Среди них отсутствует одно – абсолютно верное, которое помогло бы налалить промышленный синтез ювелирных алмазов.
Объяснить, как образуются алмазы в кимберлитах, оказалось значительно труднее, чем освоить их промышленное производство. В начале 50-х годов 20 века с этой задачей как будто бы справились. В 1970 году промышленные предприятия США израсходовали 3,5 тонны искусственных алмазов. Но, несмотря на постоянный рост производства синтетических алмазов, добыча природных алмазов не только не сокращается, но и имеет тенденцию к расширению . Искусственные алмазы, к сожалению, обычно довольно низкого качества, поэтому используются только в технических целях. Да и стоимость их достаточно высока.
Мастерство природы при изготовлении алмазных кристаллов осталось непревзойденным.
Больше всего сведений о химическом составе внутренних зон Земли дает изучение не земных пород, а метеоритов, которые как считают ученые, являются основным строительным материалом Солнечной системы. Еще одним каналом информации о составе земных недр стали включения ультраосновных (бедных кремнекислотой) горных пород в кимберлитах, что само по себе подтверждает метеоритную гипотезу происхождения Земли.
Прежде чем стать кимберлитом, глубинный магматический расплав проходит, точнее проплывает, долгий путь из недр к поверхности. Вместе с алмазами кимберлитовая магма приносит образцы глубинных горных пород, из которых состоит земная мантия. Геологи называют такие образцы кимберлитовыми включениями и оказывают им исключительное внимание, так как эти породы доставлены на поверхность с глубины в несколько сот километров.
перидотит
Изучение химического и минерального состава алмазных спутников-пришельцев из мантии дает очень ценную информацию о глубоких зонах нашей планеты.
Большинство ультраосновных включений в кимберлитах состоит из горной породы – перидотита, образованного двумя минералами – оливином и пироксеном. Это говорит в пользу предположения ученых о том, что земная мантия состоит в основном из перидотита.
Кроме минералов ультраосновных пород в кимберлитах находят более редкие минералы, например, одну из модификаций кварца – коэсит. В то же время другую модификацию кварца – стишовит, образующийся при более высоком давлении, в кимберлитах никогда не обнаруживали.
На основании этих сведений ученые сумели рассчитать максимальную глубину образования алмазоносных пород. Ее указала точка пересечения кривой инверсии коэсит – стишовит и континентальной геотермы, которая представляет собой зависимость температуры от глубины. Получилось, что максимальная глубина образования кимберлитов 300 км, на такой глубине господствует давление 100 килобар.
Максимальную глубину образования кимберлитов подсказали алмазы. Пересечение инверсионной кривой алмаз – графит с континентальной геотермой дает давление около 35 килобар и температуру 800 градусов, что соответствует глубине 105 км.
Условия кристаллизации алмаза таковы, что при понижении давления необходимо увеличение температуры. Следовательно, присутствие алмаза в кимберлите служит доказательством образования алмазной породы на глубине более 100 км.
Ультраосновные включения в кимберлитах – еще одно свидетельство исключительности условий, при которых возникают алмазы.
Кимберлиты – породы вулканические, таких пород на Земле великое множество, и происхождение их связано с глубинным веществом мантии. Однако ультраосновные включения – почти полная монополия кимберлитов.
Министерство финансов РФ в результате открытого аукциона по реализации на внутреннем рынке алмазов специальных размеров массой 10,8 карата и более, проведенного на территории Гохрана России, реализовало камней общей массой 3,4 тысячи карата на общую сумму около 12,8 миллиона долларов, сообщили РИА Новости в Гохране.
Первая "С" - carat weight (вес). На этом этапе идет точное определение веса камня путем взвешивания на весах или расчета по формулам, если бриллиант закреплен в изделии. Вес бриллианта выражается в каратах.
Вторая "С" - color (цвет). Совершенно бесцветные алмазы встречаются довольно редко, и практически все камни имеют оттенки различных цветов и интенсивностей. В задачу эксперта входит точное определение интенсивности и цвета бриллианта при стандартном освещении с использованием эталонов цвета.
Третья "С" - clarity (чистота). На этом этапе выявляются все внутренние несовершенства (дефекты) камня.
Четвертая "С" - cut (качество огранки). На этом этапе дается характеристика формы бриллианта, качества огранки и финишной обработки.
На основании этих параметров можно судить о том, как данный бриллиант выделяется среди других бриллиантов, на основании чего он может быть дороже, или, наоборот, дешевле.
Мировыми лидерами по добыче алмазов являются Африка и Россия. Главные африканские страны-алмазодобытчики - Ботсвана, Южноафриканская Республика и Конго (Демократическая Республика), Ангола и Намибия.
По данным Министерства финансов РФ, объем добычи алмазов в России в 2008 году составил 36,925 млн каратов общей стоимостью в 2,509 млрд долларов. Средняя стоимость одного карата добытых в РФ алмазов составила 67,95 доллара.
Согласно материалам Кимберлийского процесса (в рамках Кимберлийского процесса мировое сообщество ведет борьбу с нелегально добытыми в зонах конфликтов алмазами, мировым лидером по добыче алмазов в стоимостном выражении в 2008 году стала Ботсвана. В этой стране были добыты алмазы на сумму 3,273 млрд долларов . Россия по добыче в стоимостном выражении заняла 2-е место в мире. В мировом рейтинге по добыче в каратах (36,925 млн) Россия заняла первое место в мире.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Где растут алмазы
Первые эксперименты по синтезу алмаза в Институте геологии и геофизики СО АН СССР относятся к 1979 г. В результате многолетних исследований к настоящему времени в Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН создана уникальная аппаратура высоких давлений БАРС (Беспрессовый Аппарат Разрезная Сфера) и комплекс оригинальных методов выращивания крупных кристаллов алмаза с заданными свойствами, разработаны экспериментально обоснованные модели генезиса природных алмазов. В ячейке высокого давления крошечный кристаллик алмаза постепенно растет и на седьмые сутки достигает массы 6 карат. Процесс роста идет в расплаве металлов при давлении 60 тыс. атмосфер и температуре 1500 °С. В результате получается алмаз максимально высокого качества, уникальные свойства которого можно использовать в современных устройствах для достижения рекордного уровня параметров приборов твердотельной электроники. Успехи ученых лаборатории процессов минералообразования в условиях высоких давлений ИГМ СО РАН позволили начать работы по практическому применению монокристаллов синтетического алмаза. Весьма актуальным является экспериментальное моделирование процессов природного алмазообразования. Специалисты лаборатории установили, что процессы зарождения и роста алмаза контролируются главным образом содержанием карбонатов, Н 2 О, СО 2 и щелочей в глубинных флюидах и расплавах. Впервые экспериментально доказано, что карбонаты могут быть не только средой кристаллизации, но и источником углерода алмаза...
Алмаз является самым удивительным и таинственным минералом. Он всегда привлекал внимание ученых и постепенно раскрывал свои тайны. Достаточно вспомнить истории о том, как в 1772 г. французский химик Лавуазье на глазах изумленной публики сжег алмаз, доказав, что он состоит из углерода; как в 1913 г. отец и сын Брегги расшифровали структуру этого минерала; как в «голубой земле» Южной Африки были найдены первые алмазы. А еще можно вспомнить о многочисленных попытках получения искусственных кристаллов, об экзотических опытах Муассана, синтезировавшего «алмазы», которые потом оказались карбидами. Конечно, это уже история, а мы поговорим об актуальных проблемах сегодняшней алмазной науки и немножко заглянем в завтра…
Броня крепка…
Анализ существующих методов получения алмаза показывает, что подавляющее большинство из них позволяет реализовать лишь синтез алмазной фазы в кратковременных процессах спонтанной кристаллизации. Одним из основных методов, обеспечивающих выращивание достаточно крупных монокристаллов, является метод температурного градиента, в котором алмаз растет из раствора углерода в расплаве металлов. Этот метод реализуется при давлениях 50-60 тыс. атмосфер в диапазоне температур 1400-1600 °С. Следовательно, для выращивания крупных кристаллов алмаза нужна прежде всего аппаратура, способная создавать такие условия.
Лидеры в данной области – корпорации Де Бирс, Сумитомо Электрик Индастриз и Дженерал Электрик используют для получения алмаза аппараты Belt , оснащенные мощным прессовым оборудованием массой до 200 т. В нашей стране аппаратуры такого класса не было.
В 1970-х гг. в Институте геологии и геофизики СО АН СССР по инициативе д. г. -м. н. профессора А. А. Годовикова и к. г. -м. н. И. Ю. Малиновского начались работы по созданию аппаратов высокого давления. Здесь уместно сделать отступление и сказать, что в это время бриллианты из первых крупных кристаллов синтетического алмаза, полученных учеными из Дженерал Электрик, уже были подарены английской королеве. В 1978 г. мы начали работы по тематике, связанной с синтезом алмазов. А в 1979 г. уже получили первые алмазы! Очень мелкие и черные. Посмотреть на первые алмазы приходили из всех лабораторий. Коллеги из европейской части страны нашей радости не понимали и говорили обидные слова про изобретение велосипеда и его квадратные колеса. Время шло, заводы тоннами производили алмазные порошки по «скорострельным» технологиям. Наши конструкторы Э. Н. Ран, Я. И. Шурин и В. Н. Чертаков под руководством И. Ю. Малиновского делали все новые и новые аппараты, а мы старались научить эти установки работать и учились сами.
В стране по-прежнему не было крупных синтетических алмазов. Лишь к концу 1980-х гг. в Новосибирске был создан многопуансонный аппарат «разрезная сфера», на котором впервые в России мы получили крупные кристаллы синтетического алмаза ювелирного качества массой до 1,5 карат (Пальянов и др., 1990). Для получения крупных кристаллов алмаза нужно было не только создать высокие давления и температуру, но и поддерживать эти параметры постоянными в течение нескольких дней и даже управлять при таких условиях сложнейшими процессами роста кристаллов.
В результате совместных исследований с сотрудниками Американского геммологического института (The Gemological Institute of America ) в авторитетном международном журнале Gems & Gemology появилась статья с многозначным названием: «Геммологические свойства русских кристаллов синтетического алмаза ювелирного качества» (Shigley et al. , 1993). После аттестации новосибирских кристаллов в ведущих научных центрах разработанная аппаратура и комплекс технологий были признаны и получили в зарубежной литературе соответствующие названия: БАРС-аппаратура , БАРС-технологии и БАРС-кристаллы . БАРС – это беспрессовый аппарат разрезная сфера.
Три тонны высококачественной специальной стали в каждой установке высокого давления – это наша броня, которая действительно крепка. За созданием современных БАРСов стоит огромный труд десятков сотрудников института, которые в разные годы внесли свой посильный вклад в эту разработку. Исследования в области создания синтетических алмазов неизменно поддерживались академиками Н. Л. Добрецовым и Н. В. Соболевым.
Современный БАРС совсем не похож на другие установки высокого давления. Он открывается подобно гигантской ракушке, а внутри, как жемчужина, расположен стальной шар диаметром 300 мм. Шар симметрично разрезан на одинаковые сегменты. Представьте, что вы разрезали арбуз на восемь равных частей. Получились такие трехгранные пирамидки со сферическим основанием. Теперь положили их на стол коркой вниз и срезали параллельно столу самое вкусное. Получили сегменты (или пуансоны ) первой ступени.
Если вы снова соберете эти сегменты в сферу, то внутри нее получится полость в форме октаэдра. В этой полости расположены пуансоны из карбида вольфрама (твердый сплав или победит) – только этот материал выдерживает огромные давления. Шесть пуансонов второй ступени собираются в форме октаэдра, внутри размещается ячейка высокого давления. Именно в ней происходят таинственные процессы зарождения и роста кристаллов алмаза. При достижении необходимых температуры и давления углерод, находящийся в наиболее горячей зоне (исходно это графит), растворяется в расплаве металлов и транспортируется в более холодную зону, куда помещен маленький затравочный кристаллик алмаза, который постепенно растет и на четвертые сутки достигает двух карат. Конечно, это только в том случае, если вы все сделали правильно.
Алмазы бывают разные
Хорошо известно, что алмаз имеет высочайшую твердость, которая обеспечивает традиционное его использование в технике. Но алмаз, кроме того, обладает и другими уникальными свойствами. Это ковалентный широкозонный полупроводник с теплопроводностью, в пять раз превышающей теплопроводность меди. Его характеризует высокая подвижность носителей тока, химическая, термическая и радиационная стойкость, а также способность легироваться электрически активными примесями. Мы привыкли к тому, что само слово «алмаз» автоматически подразумевает полезность всего, что с ним связано. И это совершенно справедливо.
Однако реальная картина выглядит гораздо сложнее и интереснее. Нас прежде всего интересует максимально высокий уровень качества, который условно назовем приборным. Именно на этом уровне алмаз должен проявить себя в современных приборах и устройствах как монокристалл, обладающий уникальными свойствами. Современная микроэлектроника на базе германия и кремния использует практически предельные возможности этих материалов. Поскольку алмаз является последним в ряду полупроводников с алмазным типом структуры, то именно он рассматривается как материал, на котором может быть достигнут рекордный уровень параметров приборов твердотельной электроники.
Массированный характер инвестиций в «алмазные» проекты за рубежом привел к впечатляющим результатам, однако эпоха широкого применения алмаза в высокотехнологических областях науки и техники пока еще не наступила. Одной из сдерживающих причин эксперты считают недостаточное качество как природных, так и синтетических алмазов. Уже давно ясно, что, даже лучшие из природных алмазов крайне неоднородны по дефектно-примесному составу и, соответственно, различны по свойствам.
Следовательно, задачи выращивания крупных высококачественных монокристаллов алмаза, исследование их реальной структуры и свойств весьма актуальны, поскольку в итоге направлены на получение алмазов с заданными свойствами для высокотехнологических применений. Следует подчеркнуть, что в таких индустриально развитых странах, как США и Япония, исследования и разработки по этому направлению проводятся в рамках крупных национальных программ. Да и у нас в стране ситуация в этой области постепенно улучшается.
О полезных и вредных дефектах… и немного о радуге
Итак, современной науке и технике нужны высококачественные кристаллы алмаза с различными полезными свойствами. Задача непростая, если учитывать наличие дефектов в кристаллах.
Дефектов много, они разные и условно делятся на две группы: «вредные» и «полезные». Например, включения – частички среды кристаллизации, которые кристалл захватил в процессе роста, дислокации – линейные нарушения структуры и планарные дефекты – микродвойники и дефекты упаковки. Это дефекты первой группы. Желательно, чтобы их в кристалле было как можно меньше или не было совсем.
Другая группа – это примесные и собственные дефекты , или дефектно-примесные центры. Это «полезные» дефекты, поскольку именно они определяют многие свойства кристаллов. Важно понять, какие центры отвечают за то или иное свойство, а затем создать в кристалле нужную концентрацию этих центров.
Задача сложнейшая, учитывая, что процесс роста кристаллов алмаза идет при давлении 60 тыс. атм. и температуре 1500 °С. Тем не менее мы уже научились получать кристаллы без включений, минимизировать плотность дислокаций и дефектов упаковки.
Высококачественный кристалл синтетического алмаза желтого цвета. Почему? Такое свойство обеспечивается примесью азота: достаточно 10-20 атомов азота на миллион атомов углерода. Азот «внедряется» из воздуха, который адсорбируется на исходных реактивах, и этого достаточно, чтобы 100 атомов углерода из миллиона были замещены атомами азота, а кристалл приобрел насыщенный желтый цвет. Но ведь природные алмазы бесцветны, хотя содержание примеси азота в них, как правило, на порядок выше, чем в синтетических. И снова вопрос – почему?
Дело в том, что атомы азота могут образовывать в алмазе различные центры и, соответственно, свойства кристаллов будут изменяться, в том числе и их цветовые характеристики. Подробнее о строении многочисленных примесных центров в структуре алмаза можно прочитать в замечательной книге к. ф. -м. н. Е. В. Соболева «Тверже алмаза» (Соболев, 1989). А нам нужно разобраться, в каких условиях образуются те или иные центры, и только тогда можно будет получить кристаллы с заданными свойствами.
Добавим в среду кристаллизации титан, алюминий или цирконий. Это геттеры , они соединятся с азотом, и мы получим бесцветные алмазы. Это будут кристаллы не просто бесцветные, а безазотные. Именно такие кристаллы обладают наивысшей теплопроводностью (до 2000 Вт/ (м К)). Но среди природных алмазов безазотные кристаллы встречаются очень редко и далеко не в каждом месторождении.
Теперь в среду кристаллизации, содержащую геттеры, добавим бор. (В лабораторных условиях бор легко входит в структуру алмаза, когда нет азота.) В зависимости от концентрации бора кристаллы получатся голубого, синего или даже черного цвета. Такой алмаз является полупроводником с p-типом проводимости. В природе они встречаются еще реже, чем безазотные, а в отечественных месторождениях вообще не обнаружены.
Комплексные исследования процессов роста кристаллов алмаза и изучение их реальной структуры и свойств позволяют сегодня не только воспроизвести основные типы кристаллов, существующие в природе, но и получить алмазы с новыми свойствами, аналогов которым в природе не существует.
Например, в плане создания перспективной «алмазной электроники» чрезвычайно актуальна проблема получения кристаллов алмаза, легированных электрически активными примесями. Мы уже говорили о легировании алмаза бором и получении полупроводниковых алмазов с р-типом проводимости. Вместе с тем для применения алмазов в микроэлектронике необходимо решение ряда принципиальных проблем, одной из которых является получение полупроводниковых алмазов с n-типом проводимости.
Примеси фосфора или серы способны, в принципе, образовывать донорные центры в алмазе и давать n-тип . Однако «загнать» их в структуру алмаза очень непросто. Для этого нужно взять в качестве растворителей расплавы фосфора или серы. Кристаллы, полученные в расплаве фосфора, пока очень мелкие – первые сотни микрон. Зато цвет их – фиолетовый! Инфракрасная (ИК)-спектроскопия подтверждает, что фосфор вошел в структуру алмаза. Так что первый шаг сделан и в этом направлении.
Управлять свойствами алмаза можно не только в процессе роста. Так, с помощью тех же аппаратов БАРС в лаборатории разработаны методы термобарической обработки алмазов, направленные на изменение их реальной структуры и физических свойств. Фактически это отжиг при высоком давлении, однако условия такого отжига реализуются при рекордных параметрах – давлении 80 тыс. атмосфер и температуре до 2500 °С. Оказывается, что в таких условиях происходит не только трансформация дефектно-примесной структуры алмаза (например, агрегация одиночных атомов азота в пары и другие более сложные центры), но и аннигиляция более крупных неоднородностей структуры (например, дефектов упаковки).
Берем коричневые кристаллы алмаза, содержащие азот в форме одиночных замещающих атомов (С-центры); подвергаем воздействию нужной температуры и давления. Атомы азота должны образовать пары (А-центры), а алмазы – обесцветиться.Однако после экспериментов кристаллы стали не бесцветными, как ожидалось, а зеленоватыми. На ИК-спектрах действительно наблюдаются структуры, соответствующие А-центрам. Зеленый оттенок – это проявление никель-азотных центров. Алмаз растет из раствора углерода в расплаве железа и никеля. Оказывается, что никель тоже способен встраиваться в структуру алмаза и образовывать различные никель-азотные центры.
Так что отжиг под давлением оказался удачным методом воздействия на алмазы. Это направление успешно развивает к. г. -м. н. А.А. Калинин. Именно после его экспериментов по отжигу и облагораживанию природных алмазов с коричневой окраской многие увлеклись улучшением цветовых характеристик природных алмазов, забывая иногда указать в сертификате, что камень подвергался искусственным воздействиям.
В названии данного раздела речь шла о радуге. Оранжевые, желтые, зеленые, синие и фиолетовые алмазы уже были. Какие еще цвета остались? Красный. Берем исходный кристалл с небольшой концентрацией С-центров, облучаем электронами – создаем вакансионные центры и затем нагреваем до 200 °С. Получаем удивительный цвет … морской волны. Нагреваем тот же кристалл до 1000 °С в защитной атмосфере – получаем пурпурно-красный. Вот теперь в алмазной радуге есть все цвета.
Перспективы применения
В 1980-х гг. исследования по физике алмаза были невероятно популярны. Отдельные лаборатории и даже целые институты занимались алмазными проблемами; проходили регулярные всесоюзные алмазные конференции. Но в стране не было синтезировано кристаллов алмаза крупнее одного миллиметра. Всем нужны были хорошие крупные кристаллы, но уровень развития техники и технологий не позволял их выращивать. Сегодня совсем другая ситуация: через кристалл синтетического алмаза, полученный в нашей лаборатории, можно смотреть на соседний институт и прилегающие к нему территории. Значит, есть все основания для кооперации со специалистами из различных отраслей знаний, чтобы начать работы по применению монокристаллов синтетического алмаза в высокотехнологических сферах науки и техники.
Основные направления проводимых исследований связаны с наиболее перспективными областями науки и техники, где использование алмаза вместо традиционных материалов позволит решить ряд проблем принципиального характера. Потенциальных областей применения у алмаза очень много, ограничимся лишь теми, где уже есть конкретные заделы. Так, из высококачественных кристаллов синтетического алмаза, полученных в нашей лаборатории, изготовлены алмазные наковальни, элементы рентгеновской оптики и детекторов ионизирующих излучений. Все эти изделия прошли успешные испытания в ведущих специализированных научных центрах.
Как там в недрах?
В науках о Земле алмаз рассматривается прежде всего как индикатор сверхглубинных геологических процессов (Добрецов и др., 2001). Во все времена происхождение природных алмазов было загадкой. Да и сегодня этот вопрос остается предметом очень бурных дискуссий, особенно на больших специализированных научных форумах.
Условия образования алмаза в мантии Земли большинство ученых оценивают следующим образом: давление порядка 50-60 тыс. атм., температура примерно 1000-1400 °С. Поэтому, если на вопрос: «Как там в недрах?», – вы ответите, что очень тесно и очень жарко, то, в принципе, не ошибетесь, хотя и сильно приукрасите существующие там условия.
Если по поводу температур и давления, необходимых для образования алмаза, у большинства специалистов нет существенных разногласий, то относительно состава среды кристаллизации и источника углерода ясности нет. Как говорится в таких случаях – вопрос дискуссионный. Подсказку дает сам природный алмаз. Этот сверхпрочный кристалл является уникальным контейнером, захватившим в процессе роста вещество мантии в виде включений. Минеральные включения в алмазах представлены в основном силикатами (гранат, оливин, пироксен) и сульфидами (пирротин, пентландит). Логично предположить, что алмаз кристаллизовался в силикатных или сульфидных расплавах. А может быть, в карбонатах? Ведь карбонаты тоже иногда встречаются в качестве включений в алмазах.
Начиная с работы академика В.С. Соболева (Соболев, 1960), проблема происхождения алмазов в природе обсуждается вместе с проблемой искусственного получения этого минерала. В 70-х гг. прошлого века, когда в лабораторных условиях уже научились создавать высокое давление и температуру (и, более того, умели получать алмазы, используя в качестве растворителей расплавы железа, никеля и кобальта), экспериментаторы решили помочь геологам разобраться в том, как же алмаз образуется в природе.
Классики в области высоких давлений работали аккуратно и честно. Поставили эксперименты в различных по составу расплавах; параметры – температуру, давление и длительность – выбрали такие же, как и в экспериментах с расплавами металлов, где заведомо получался алмаз. Не забыли положить и графит. Надавили, нагрели, проанализировали – нет алмаза! Повторили – опять нет. Проверили разные среды – снова алмаза нет! А что есть? Есть только метастабильный графит, образованный в области термодинамической стабильности алмаза.
Значит, углерод в этих средах при данных условиях растворяется – сказали классики и были абсолютно правы. Но нужно было сделать и следующий шаг: ответить на вопрос, почему так происходит? Экспериментаторы пришли к выводу, что есть две группы растворителей углерода: алмаз-продуцирующие и… (что делать) графит-продуцирующие. Тех, кто занимался технологическими проблемами синтеза алмаза, такое объяснение вполне устроило. А вот геологов – нет. Почему? Да потому, что алмаз в природе находится в основном в кимберлитах (карбонатно-силикатных породах), да и включения в алмазах, как уже отмечалось, состоят преимущественно из силикатов, оксидов и сульфидов.
«Не будем нервничать, – сказали экспериментаторы, – вот вам модель образования алмаза в природе… из расплава железа и никеля. Ведь сами говорили, что где-то там, в ядре Земли есть расплав металлов… и состав подходит, а главное – алмазы образуются». В общем, огорчились и те и другие, и продолжили заниматься каждый своим делом: одни – синтезировать алмазы, другие – искать их в природе. Говоря современным языком, на том этапе «интеграции» не получилось.
Тем не менее успехи были весьма значительные. Одно только открытие микроалмазов в гранатах и цирконах метаморфических пород Кокчетавского массива чего стоит (Sobolev, Shatsky, 1990). Экспериментаторы тоже не сидели сложа руки. Проблемой синтеза алмаза в неметаллических расплавах заинтересовались в Японии. Появились сообщения о кристаллизации алмаза в расплавах карбонатов при давлении 75 тыс. атм. и температуре около 2000 °С.
«Интересно, – сказали геологи, – но Р-Т -параметры (давление-температура) слишком высоки для природных процессов». К проблеме подключились научные коллективы из Англии, США, России (Черноголовка и Новосибирск), однако каждый пошел своим путем.
Учитывая, что одним из важнейших геологических факторов является время, мы снизили параметры и увеличили продолжительность экспериментов до нескольких часов. Алмаза нет. Еще увеличили длительность – и вот он, алмаз! И температура «всего» 1700 °С. «Температура выше, чем в природе», – сказали геологи. Что делать дальше? Добавили воды и еще увеличили длительность. Процесс кристаллизации алмаза пошел активнее. Да и состав в общем-то подходящий – щелочной карбонат, H 2 O и СО 2 (микровключения подобного состава все чаще и чаще стали находить в природных алмазах). Еще снизили давление и температуру, а время увеличили до 100 часов. И снова – алмаз! При давлении 57 тыс. атм. и температуре всего 1150 °С. Ура! Параметры как природные, и даже ниже, чем в металл-углеродных системах. Это был результат, достойный Nature , даже с учетом всех строгостей самого авторитетного в мире научного журнала (Pal’yanov et al. , 1999).
(«Наука из первых рук», №4, 2007 г.)
Конечно, в природе все сложнее, чем в лаборатории (Похиленко, 2007). Экспериментальными исследованиями по карбонат-силикатным взаимодействиям нам удалось доказать, что карбонаты могут быть не только средой кристаллизации, но и источником углерода алмаза (Pal’yanov et al. , 2002). В результате в модельных системах удалось создать условия для совместной кристаллизации алмаза и других мантийных минералов, таких как пироп, оливин, пироксен и коэсит (Pal’yanov et al. , 2005).
Наука не стоит на месте. Появляются новые данные о составе микро- и даже нановключений в природных алмазах. В таких включениях были обнаружены не только карбонаты, но также и хлориды и еще масса всякой «экзотики». Возникают новые и новые модели образования алмаза. Нужно детально все проверить и разобраться в механизмах кристаллизации алмаза (Pal’yanov et al. , 2007).
Наша история о том, где растут алмазы подходит к концу, а история применения алмаза в высокотехнологических областях науки и техники только начинается. Да и в геологической науке осталось еще много загадок, связанных с происхождением этих великолепных кристаллов.
Литература
Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А. Г., Кирдяшкин А. А. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001, 2-е изд., 409 с.
Пальянов Ю. Н., Малиновский И. Ю., Борздов Ю. М., Хохряков А. Ф., Чепуров А. И., Годовиков А. А., Соболев Н. В. Выращивание крупных кристаллов алмаза на беспрессовых аппаратах типа «разрезная сфера» // Докл. АН СССР. 1990. Т. 315. №5. С.1221-1224.
Похиленко Н. П. Алмазный путь длиною в три миллиарда лет. // Наука из первых рук. 2007. № 4 (16). С. 28-39.
Соболев Е. В. . Тверже алмаза. Новосибирск: Наука, 1989. 190 с.
Соболев В. С. Условия образования месторождений алмазов // Геология и геофизика. 1960. № 1. С. 7-22.
Pal’yanov Yu. N., Sokol A. G., Borzdov Yu. M., Khokhryakov A. F., Sobolev N. V. Diamond formation from mantle carbonate fluids // Nature. V. 400. 29 July 1999. P. 417-418
Pal’yanov Yu. N., Sokol A. G., Borzdov Yu. M., Khokhryakov A. F., Sobolev N. V. Diamond formation through carbonate-silicate interaction // Amer. Mineral. 2002. V. 87. №7. P. 1009-1013
Pal’yanov Yu. N., Sokol A. G., Tomilenko A. A., Sobolev N. V. Conditions of diamond formation through carbonate-silicate interaction. Eur. J. Mineralogy. 2005. V. 17. P. 207-214
Palyanov Yu. N., Shatsky V. S., Sobolev N. V., Sokol A. G. The role of mantle ultrapotassic fluids in diamond formation // roc. Nat. Acad. Sci. USA. 2007. V. 104. P. 9122-9127
Shigley J. E., Fritsch E., Koivula J. I., Sobolev N. V., Malinovsky I. Yu., Pal’yanov Yu. N. The gemological properties of Russian gem-quality synthetic yellow diamonds // Gems & Gemology. 1993. V. 29. P. 228-248
Sobolev N. V., Shatsky V. S. Diamond inclusions in garnets from metamorphic rocks // Nature. 1990. V. 343. P. 742-746