Самый твердый, прозрачный, блестящий, чист как вода – все эти характеристики относятся к одному и тому же минералу, который мы называем алмаз. Арабы называют его «алмас», что переводится как «наитвердейший», у греков это «адамас», «адамантос» т. е. «несокрушимый». Интересные факты про строение, свойства, особенности необычного минерала заинтересуют и детей, и взрослых, позволят узнать о нем много удивительного.
Что такое алмаз и почему он твердый
Когда в русском языке появилось слово «алмаз» доподлинно неизвестно, но в письменных источниках, датированных XV веком, его уже можно встретить. Вероятнее всего, пришло оно из восточных языков.
На заметку! Алмазом называют твердую модификацию чистого углерода (С). Для его образования необходимы определенные условия: высокое давление и высокая температура. Аналогов среди натуральных минералов у него не существует. Подвергшийся огранке алмаз называют бриллиантом («brilliant» – блестящий).
Особая твердость объясняется прочной химической связью атомов углерода между собой – каждый атом связан с четырьмя другими, располагаются они в форме куба, отсутствием свободного электрона, большим количеством атомов в единице объема. Графит тоже состоит из углерода, но связи между атомами менее прочные (один атом связан с тремя, есть свободный электрон) и формируются они в одной плоскости, поэтому графит легко расслаивается.
В шкале твердости (шкала Мооса) алмаз занимает последнюю позицию – 10 баллов. Это означает, что он является самым твердым минералом. Повышенная твердость делает его износостойким, устойчивым к истиранию, но не означает повышенной прочности – сильный направленный удар может расколоть камень, так как плотность всего 3,5 г/1 см³. У золота, например, она в шесть раз больше.
Интересные факты:
- по мнению ученых камень может существовать столько лет, сколько существует Вселенная;
- в вакууме алмаз постепенно превратится в графит;
- твердость в 4,8 раз больше, чем у корунда, в 7 раз – топаза;
- при t=850 °С сгорит без остатка;
- оставить царапину на поверхности может только другой алмаз;
- искусственно созданный алмаз обладает такими же свойствами, что и природный, различить их без специального оборудования очень сложно;
- ежегодно создают около 110 000 тонн синтетических алмазов;
- настоящий бриллиант не виден в свете рентгеновских лучей, что позволяет обнаружить подделку;
- при прохождении сквозь минерал скорость света снижается в 2,5 раза;
- у древних греков и римлян существовала легенда, что найденный прозрачный камешек – это слеза бога или осколок упавшей звезды.
Алмазу издавна приписывают свойство исцелять от тяжелых болезней, наделять хозяина оптимизмом, силой, привлекать благополучие в семью.
Версии образования
На камни с необычными свойствами обратили внимание еще до нашей эры. По поводу их возникновения, свойств слагали легенды, но реального объяснения, конечно, не существовало. В одной из них, например, говорилось, что прозрачный камень состоит из живых существ разного пола, питающихся небесной росой и способных к размножению. А в древних индийских мифах есть утверждение, что появляется алмаз в результате соединения основных природных начал: воздуха, воды, земли, неба, энергии.
После установления в 1797 году химического состава минерала стали выдвигать более реальные предположения о его происхождении.
Земная
Согласно земной версии бóльшая часть существующих ныне алмазов образовалась не ранее 2,5 млрд и не позднее 100 млн лет тому назад. Процесс происходил на больших глубинах (около 200 км) при воздействии на углерод температуры 1100-1300 °С и давления более 40 000 атмосфер. Пролежав в недрах Земли несколько миллиардов лет, алмазы во время извержения вулканов в кимберлитовой магме вышли в поверхностные слои.
Впервые месторождение обнаружили в Кимберли (провинция на юге Африки), поэтому алмазные залежи стали называть кимберлитовыми, а породу, в которой содержался драгоценный камень – кимберлитом.
Другие варианты земной версии:
- алмаз образовался уже на поверхности из застывшей магмы;
- самоцвет сформировался при подъеме магмы на уровень углеводорода, кристаллические связи укрепились, что привело к созданию единой твердой структуры.
Самые большие объемы драгоценного камня содержатся в вулканических трубках, обнаруженных на территории Австралии, Африки, Канады, России, но рентабельных месторождений не так уж много.
Космическая
Обследуя метеоритные осколки часто обнаруживали целые алмазы или их частицы отличного качества. Ряд специалистов склоняется к тому, что они находились внутри метеорита, а при разрушении оказались снаружи.
По мнению других минерал появился в момент столкновения с Землей, поскольку удар сопровождается выделением большого количества энергии (тепловая + механическая), что становится причиной повышения температуры и роста давления в центре (там остается кратер). В совокупности все это приводит к трансформации углерода.
Как доказательство этой версии служит Попигайский астероидный кратер с крупным месторождением алмазов технического применения. Появился он около 35 млн лет назад в результате удара о Землю огромного метеорита.
Как находят месторождение
Кимберлиты интересны не только как источники алмазов – они являются редкой горной породой с уникальным составом. Кроме этого они могут дать информацию о процессах, происходящих в глубинах планеты. Добраться до породы трудно – нужно проложить скважину длиной в несколько километров, а это очень сложный и дорогой процесс. Поэтому-то на современном этапе для изучения доступна лишь малая часть поверхностных слоев.
Найти алмазы можно на территориях, где в далекой древности были вулканы, в руслах рек, переносящих магматическую породу. Не оставляют без внимания и места падения метеоритов. Чтобы обнаружить месторождение, нужно найти место, где кимберлитовая трубка вышла на поверхность. Этому помогают теоретические разработки, геологические изыскания, аэромагнитные съемки местности. Разработки секретные, поэтому допуск к ним ограничен.
Доступ к кимберлитовой трубке, максимально близко вышедшей к поверхности, сложен. Обычно она располагается на глубине 1,5 км и извлекать породу с такой глубины непросто. Высокая стоимость камня объясняется сложностями в нахождении, разработке месторождения, добыче.
Интересные факты о месторождениях:
- первые месторождения (обнаружены более 4 000 лет назад) находились в районе рек Инд и Ганг (Индия);
- в Африке в районе г. Кимберли драгоценный минерал нашли в 1867 году, место добычи назвали «Большой дырой»;
- месторождение назвали трубкой, потому что вся масса породы, содержащей алмазы, по форме схожа с конусообразной трубкой;
- в глубине трубка сужается и переходит в жилу;
- примерно 90% алмазных запасов находится в кимберлитовых трубках, остальные 10% – в лампроитовых, отличающихся от кимберлитовых формой, составом породы;
- чаще всего коренные месторождения располагаются на труднодоступных необжитых территориях, например, в пустыне Калахари (Ботсвана), высокогорных районах Лесото, на вечной мерзлоте (Якутия), в заболоченной тайге (Архангельск);
- «Мир» – самых глубокий алмазный карьер, находится около г. Мирный (800 км от Якутска), глубина – 525 м, диаметр – 1,2 км, на вертолете летать над ним нельзя – воронка «засасывает» аппараты;
- чтобы достичь дна карьера «Мир», грузовик по спиралевидной дороге проезжает более 8 км;
- глубина Верхотинского карьера (Архангельская область) – 460 м, им. Ломоносова (Архангельская область) – 200 м, Юбилейного (Якутия) – 320 м,
- месторождения-россыпи образуются в результате размывания кимберлитовой трубки.
О том, как нашли алмазы в России, как развивалась их добыча, можно узнать из интересного видео:
Как добывают
Первоначально драгоценный камень добывали старым дедовским способом – разгребали породу, промывали ее в воде. Благодаря научно-техническому прогрессу ныне для разработки месторождения, добычи используют современные механизмы. Добывают алмаз шахтным и карьерным (открытым) способом.
Карьерный
При глубине залегания не более 600 м минерал добывают карьерным способом. С помощью мощных механизмов бурят глубокие шурфы, закладывают в них взрывчатку, породу, выброшенную направленным взрывом, вывозят на обогатительное предприятие. Там на специальном оборудовании камни извлекают из породы и для полной обработки отправляют на гранильный завод.
Способы извлечения из руды:
- жировая установка – на горизонтальную поверхность (стол) наносят жировой слой, затем на нее вместе с водой подают породу, алмазные камешки прилипают к жиру, порода уносится водой;
- рентгеновское излучение – кристалл в рентгеновских лучах светится, что позволяет отделить его от основной массы;
- с помощью магнитов;
- электросепарация – руду путем пропускания сквозь электрический поток разделяют на фракции;
- использование суспензии – при обработке породы специальным составом высокой плотности алмаз всплывает, все остальное оседает на дно.
Выбор способа зависит от состава породы, оснащенности, масштаба предприятия. Чаще всего на крупных обогатительных фабриках пользуются последним способом, поскольку он менее сложный, чем все остальные.
Для добычи 1 карата (0,2 г) алмазов перерабатывают до 500 кг руды.
Шахтный
Добыча алмазов шахтным способом проводится там, где карьерные разработки завершены. Чтобы добраться до залежей, роют наклонный тоннель, извлекают породу комбайнами и на вагонетках доставляют на поверхность. После отправляют на обогатительное предприятие. Способ трудозатратный, дорогой, опасный, поэтому применяют только тогда, когда другой вариант невозможен.
О добыче алмазов в Якутии расскажет познавательное видео:
