Как образуются алмазы

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.

Как образовываются алмазы схема

Самые популярные теории, по которым алмазы образуются в вулканических породах:

  1. Углерод попал в застывающую магму в составе углеводородов, так возникли алмазы в верхних слоях коры нашей планеты.
  2. Неметалл кристаллизовался очень глубоко — на глубине уже ультраосновных пород, после чего залежи были увлечены потоками магмы наверх.
  3. 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.

Комментарии 2

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *