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.