Происхождение алмазов
что такое алмаз
Алмаз — это минерал, одна из аллотропных модификаций углерода и самое твердое из известных веществ. При нормальных условиях может существовать неограниченно длительное время, а в условиях вакуума или в инертном газе при повышенных температурах начинает превращаться в графит — другую аллотропную модификацию углерода, один из самых мягких минералов. Главные отличительные черты алмаза — самая высокая среди минералов твёрдость и самая высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел.
Алмаз — это кристаллический углерод.
Высокая твердость алмаза обеспечивается его структурой. Алмаз имеет структуру кристаллической решетки, где каждый атом углерода расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. В то же время алмаз — хрупкий. Алмаз обладает ярким блеском и высокими показателями светопреломления, что после огранки делает его одним из самых дорогих драгоценных камней. В естественном виде алмаз невзрачен.
Как отличить настоящий алмаз от фальшивого
Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки.
Ограненный алмаз — это бриллиант.
Происхождение алмазов
В семидесятые годы в советских и зарубежных научных журналах появились работы профессора Э. Галимова (Институт геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР), в них излагалась любопытная гипотеза происхождения алмазов. По этой гипотезе, углерод может кристаллизоваться в алмаз в кимберлитовой породе из-за кавитации. Гипотеза подтверждена экспериментальным путем.
Образование кавитационных пузырьков в общих чертах можно представить себе так:
При резком перепаде давлений в потоке расплавленной породы, например при изменении профиля или сужении канала, в движущейся жидкости образуются не только области пониженного давления, но и разрывы, пустоты, пузыри («кавитас» — по-латыни «полость»), которые схлопываются, когда жидкость сходит из сужения и давление выравнивается. Чем более текуча жидкость, чем с большей скоростью она движется, тем больше вероятность, что в ней образуются пузырьки кавитации.
Особо склонны к кавитации жидкости, содержащие газ и твердые частицы, которые служат «ядрами» кавитации.
У кимберлитовых пород есть две особенности. Во-первых, они выделяются среди других магматически пород своей уникальной алмазоносностью. Во-вторых, в кимберлитовой магме часто рождаются кавитационные пузырьки. При схлопывании пузырьков находящийся в них газ испытывает удар, при резком сжатии развиваются огромные пиковые давления порядка тысячи килобар. Этого достаточно, чтобы родились мелкие кристаллики алмазов, но при условии, если в пузырьке был газообразный углерод. Остается лишь ответить на вопрос откуда он берется?
Кавитационные пузырьки кимберлитовой магмы насыщены метаном, молекулы этого газа распадаются на углерод и водород при высокой температуре, возникающей в пузырьках из-за сильного сжатия. При схлопывании газообразный углерод кристаллизуется в алмаз, а водород выносится за пределы пузырька. Процессы рекристаллизации, которые могут идти в затвердевающей магме, приведут к объединению мелких кристалликов и образованию довольно крупных алмазов.
Образуются ли природные алмазы в процессе кавитации, или это лишь гипотеза? Ответить на этот вопрос можно исследовав изотопы углерода в алмазах.
Долгое время ученые считали, что соотношение тяжелого С-13 и легкого С-12 изотопов углерода в алмаза очень стабильно. Это лишний раз подтверждало теорию их глубинного синтеза: раз все алмазы образуются на больших глубинах, как считалось раньше, то такие условия порождают изотопную однородность углерода. Однако, в действительности оказалось, что изотопный состав углерода в алмазах меняется в довольно широких пределах. Это факт в пользу гипотезы Галимова: если алмазы могут синтезироваться на разной глубине, то и состав углерода в них может меняться в широких пределах.
Алмаз — редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Возраст алмазов, по данным некоторых исследований, может быть от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет.
