Надежда Юшкина
Алмазы: Искусство, Наука и Инновации. Том 2

Глава 1: Жизнь алмазов в недрах

Алмазы начинают свой путь в недрах Земли, где природные процессы создают их удивительную красоту и уникальные свойства. В этой главе мы рассмотрим исследование процессов, которые лежат в основе образования алмазов и их путешествия к поверхности.

Образование алмазов связано с высокими давлениями и температурами, которые преобладают в недрах Земли. Основное месторождение алмазов – это глубокие области мантии Земли, на глубинах от 140 до 190 километров ниже поверхности. Уровень давления составляет миллионы паскалей, а температуры могут достигать около 1,300 градусов Цельсия. Такое давление и температура способствуют тому, что углерод, основной составляющий алмазов, претерпевает фазовый переход и кристаллизуется в форме кристаллов алмазов. Вместо того чтобы оставаться в виде графита, углеродные атомы начинают соединяться в кристаллическую решетку, образуя кристалл алмаза. Этот процесс, называется кристаллизацией. Алмаз кристаллизуется в кубической системе, отвечающей самой плотной упаковке атомов и содержащей всего 18 атомов углерода. В кристаллической решётке алмаза каждый атом связан с четырьмя ближайшими соседними атомами, расположенными в вершинах правильного тетраэдра. Кристаллы растут очень медленно, приобретая свою характерную форму. Интересный момент в жизни алмазов – это их взаимодействие с другими минералами и элементами в процессе образования. Во время своего роста алмазы могут включать в себя различные элементы и минералы, такие как азот, бор, и железо. Эти включения могут придавать алмазам разнообразные цвета и свойства, делая их еще более уникальными.

Но как алмазы покидают недра Земли и попадают на поверхность? Ответ на этот вопрос связан с процессами, происходящими внутри Земли. Вулканические извержения приносят с собой материалы, включая алмазы, из мантии на поверхность. Потоки расплавленной лавы и материалов, включая алмазы, которые образуют "кимберлитовые трубки". Эти трубки могут быть заметными на поверхности и становятся местами добычи алмазов. Кимберлитовые трубки образуются в результате магматических процессов, которые происходят на глубине: на границе земной коры и мантии. Они представляют собой вертикальные или почти вертикальные цилиндрические структуры, содержащие кристаллы и минералы, включая алмазы. Образование кимберлитовых трубок начинается с магматической активности в мантии Земли. В этой области существует магма, богатая углеродом и другими элементами, необходимыми для образования алмазов. Под воздействием давления и температуры магма начинает медленно подниматься к поверхности Земли. Этот процесс может занять миллионы лет. По мере поднятия магмы к поверхности, она охлаждается и кристаллизуется. Внутри магмы начинают образовываться кристаллы различных минералов, включая алмазы. Когда магма достигает близкой к поверхности глубины, она может столкнуться с каким-либо барьером, который препятствует ей продвигаться вверх. Это может быть породой, более холодной мантией или другими факторами. В ответ на это магма начинает расширяться, создавая вертикальную кимберлитовую трубку. Когда магма прорвется через верхние слои земной коры, происходит извержение, и материалы изнутри земли выбрасываются на поверхность. Это может произойти в результате вулканических извержений. Важно отметить, что не все кимберлитовые трубки достигают поверхности, многие из них остаются невидимыми, а также по мере разрушения кимберлитов алмазы можно встретить в осадочных породах. Кимберлитовые трубки представляют огромное значение для добычи алмазов, так как именно в них чаще всего находятся алмазы.

После того как алмазы попадают на поверхность, начинается следующий этап их жизни – добыча. Алмазы могут быть добыты как в крупных горнодобывающих предприятиях, так и в маленьких шахтах. Этот процесс требует осторожности и технической оснащенности.

К началу 21 века было известно около 6 000 кимберлитовых трубок, из которых примерно 600 были разведаны и добыча алмазов проводилась на коммерческой основе. Эти трубки были обнаружены в различных регионах мира, включая Африку, Северную Америку, Россию и другие.

Тем не менее, многие кимберлитовые трубки остаются неизученными и неоткрытыми, особенно в удаленных и труднодоступных районах. Это означает, что существует потенциал для обнаружения новых кимберлитовых трубок в будущем.

Ученые и геологи продолжают исследовать различные регионы в поисках новых кимберлитовых трубок, и оценка их общего количества постоянно меняется по мере появления новых данных и открытий.

Средняя плотность алмазов в кимберлитовых месторождениях колеблется от нескольких каратов на тонну до долей карата на тонну. Например, в некоторых крупных кимберлитовых месторождениях в Африке (например, в месторождении "Куллинан" в Южной Африке) плотность может достигать 0,3-0,4 карата на тонну. Однако в меньших месторождениях эта плотность может быть намного ниже.

После добычи алмазы проходят через сложные процессы очистки и классификации. Затем они могут быть использованы в различных сферах, включая ювелирное искусство, промышленность, электронику и различные новейшие научные исследования.

Углерод – один из самых распространенных элементов во вселенной, и он может существовать в разных формах, включая графит, алмазы и аморфный углерод. Несмотря на то что оба эти вещества состоят из углерода, их структуры абсолютно различны. Уникальная кристаллическая структура алмазов состоит из углеродных атомов, связанных в трехмерную решетку. Основной источник углерода для алмазов – мантия Земли, богатая углеродом, включая остатки органических материалов, унесенных вглубь Земли в результате погребения. Эти органические остатки претерпевают процесс карбонизации и превращаются в кристаллический углерод. Экстремальные условия способствуют образованию кристаллической решетки алмазов таким образом, что каждый углеродный атом образует четыре ковалентных связи с соседними атомами, образуя жесткую и прочную структуру. Это придает алмазам их уникальные характеристики твердости и блеска, а также делает их прозрачными.

Глава 2: Включения в алмазах

Понимание характера включений в алмазах и их наличие может очень много рассказать как о месторождении кристалла так и о его условиях образования.

Алмазы прозрачны, но как и любой природный минерал очень часто имеют включения в своем составе, которые предоставляют возможность заглянуть в процесс формирования и проследить геологические условия.

Типы включений в алмазах

Существует несколько типов включений, которые могут обнаруживаться в алмазах:

●

Минеральные включения: это включения, состоящие из микроскопических кристаллов других минералов. Они могут включать в себя пироп, оливин, гранат и другие минералы. Эти включения помогают определить условия окружающей среды во время формирования алмаза.

●

Газовые включения: газовые включения могут содержать газы, такие как метан, азот или водяные пары. Их анализ может предоставить информацию о химическом составе окружающей среды на глубине образования алмаза.

●

Жидкие включения: жидкие включения могут содержать воду или жидкости, богатые солями и минералами. Их наличие может указывать на наличие водных растворов в недрах Земли на момент формирования алмаза.

Включения в алмазах – это частицы посторонних материалов, попавшие в кристаллическую структуру алмазов во время их формирования. Эти включения представляют собой своеобразные временные капсулы, содержащие информацию о геологических процессах и условиях, которые существовали на глубине Земли во времена их образования миллионы лет назад.

Включения в алмазах бывают разных типов, и их характеристики могут варьироваться. Например, некоторые включения могут включать в себя миниатюрные кристаллы других минералов, такие как оливин, пироп и другие, что указывает на нестабильные условия окружающей среды во время образования алмаза.

Химические элементы также могут встречаться в кристаллической структуре алмазов и они инкорпорируются в их решетку. Одним из наиболее известных примеров является алмаз с примесями азота, который придает алмазам разнообразные цвета, включая желтый и оранжевый. Этот процесс называется азотным окрашиванием и происходит, когда азотные атомы замещают часть углерода в кристаллической структуре алмаза.

Изучение включений и химических элементов в алмазах имеет большое значение для науки и геологии. Оно позволяет ученым лучше понимать геологические процессы и условия, которые существовали в недрах Земли на разных этапах ее истории. Кроме того, анализ включений и химических элементов может помочь определить происхождение алмазов и их возраст.

Существует определенное разнообразие минералов и пород, которые называют спутниками алмазов, это те породы и минералы, которые встречаются рядом или непосредственно в месторождении алмазов и помогают идентифицировать эти места. Минерал-спутник может влиять на цвет, прозрачность, форму и другие свойства алмаза. Кроме того, он может использоваться для оценки возраста и места образования алмаза.

● 

Один из таких минералов – эклогит. Эклогит- метаморфическая горная порода, главными составляющими которой является клинопироксен и гранат ( пироп, альмандин или спессартин). Имеет зеленый цвет, который обусловлен наличием хрома. Эклогит играет важную роль в добыче алмазов, поскольку это зеленый минерал, который является спутником месторождения алмазов. Геологи ищут эклогит, чтобы найти месторождения алмазов и наоборот. Также его используют в научных исследованиях. Изучая эклогит, ученые узнают больше о месторождениях алмазов и о процессах, происходящих в мантии Земли. Благодаря эклогиту ученые могут более глубоко изучать процессы формирования алмазов и свойства мантии Земли.

Существует множество минералов-спутников алмаза, таких как оливин, призматический пироксен, корунд, дистен и другие. Однако, самым распространенным минералом-спутником является гранат. Гранаты имеют различные цвета и свойства, и могут встречаться вместе с алмазом в разных видах геологических формаций.

● 

Гранат может влиять на свойства и характеристики алмаза. Например, гранат может изменять цвет алмаза, делая его более темным или более светлым. Кроме того, свойства граната могут влиять на форму и размеры алмаза, а также на его прозрачность. Иногда гранат даже может остаться внутри алмаза в виде включений. Однако, гранат также может использоваться для оценки возраста и места образования алмаза. Это связано с тем, что гранаты обычно формируются вместе с алмазом в глубоких земных слоях и требуют для своего образования особенных условий. Поэтому, если ученые могут определить возраст и место образования граната, они могут также узнать о происхождении и характеристиках алмаза, с которым он был найден. Пироп – это самый распространенный минерал-спутник алмазов, встречается в кимберлитовых трубках и имеет форму октаэдра и содержит магний и алюминий. Как правило, пироп – это прозрачный камень, имеющий внутренние включения разных цветов. Самый ценный камень – это красный пироп, который не имеет внутренних включений, а также тот, который имеет насыщенный цвет. Также красный пироп используется в ювелирных изделиях, как драгоценный камень и ювелирная вставка.

Помимо пиропа наиболее часто встречаются следующие разновидности гранатов в виде включений в алмазах:

● 

Альмандин – гранаты обычно имеют красный или красно-коричневый цвет и часто встречаются в виде включений в алмазах. Они состоят из железа и алюминия.

● 

Гроссуляры могут иметь разнообразные цвета, включая зеленый, желтый, коричневый и красный. Их включения в алмазах придают кристаллам сероватый и коричневатый оттенок.

● 

Спессартины обычно имеют оранжевый или красный цвет. Их включения могут придавать алмазам соответствующий цветовой оттенок и очень высоко ценятся коллекционерами, так как ограненный бриллиант с включением кристалла спессартина-большая редкость.

● 

Гранаты андрадиты встречаются реже и могут иметь темно-коричневый или зеленый, желтый цвет.

● 

Включения оливина (также известного как перидот) в алмазах представляют собой маленькие кристаллические образования оливина, инклюдированные внутри кристаллической решетки алмаза. Оливин – это минерал, который обычно имеет желтовато-зеленый цвет, и он может быть инклюдирован в алмазы разных форм и размеров. Включения оливина в алмазах могут предоставить информацию о геологических условиях, в которых образовался алмаз. Оливин часто ассоциируется с магматическими породами и может указывать на присутствие магматических процессов в глубинах Земли во время формирования алмаза. Оливин также может давать представление о химической среде и условиях, в которых рос и развивался алмаз. Цвет оливина может варьироваться от желтого до зеленого, и они могут создавать интересные и красочные эффекты внутри алмаза. Например, зеленые включения оливина в бесцветном алмазе могут создавать эффект "зеленой звезды" или "зеленого глаза", что делает алмаз еще более привлекательным. Как и другие включения в алмазах, наличие оливиновых включений может влиять на ценность камня. В некоторых случаях они могут добавлять уникальность и характер алмазу, делая его более ценным для коллекционеров. В других случаях, большие и многочисленные включения могут снижать ценность алмаза как драгоценного камня.

● 

Включения плагиоклаза могут указывать на присутствие воды в мантийных породах во временах образования алмаза. Данные включения представляют собой маленькие кристаллические образования плагиоклаза, инклюдированные внутри кристаллической решетки алмаза. Плагиоклаз – это семейство минералов, включающее в себя различные виды, такие как андезин, лабрадор и олигоклаз. Эти минералы часто встречаются в горных породах магматических породах. Цвет включений плагиоклаза в алмазе может варьироваться в зависимости от типа и состава плагиоклаза. Как и в случае с другими включениями, цвет включений может создавать интересные и красочные эффекты внутри алмаза. Плагиоклаз, который может формировать включения в алмазах, часто имеют форму тонких пластин. Наличие включений плагиоклаза в алмазе может влиять на его ценность и привлекательность как драгоценного камня. Коллекционеры и геологи могут быть заинтересованы в алмазах с такими включениями в связи с их научной и коллекционной ценностью.

● 

Включения графита в алмазах представляют собой темные, плоские или игольчатые области, состоящие из кристаллов графита, которые находятся внутри алмаза и нужно быть предельно осторожными при огранке подобных экземпляров так, чтобы включение графита не вышло на поверхность а осталось внутренними, в противном случае это сильно скажется на цене конечного образца бриллианта. Графитовые включения делают бриллиант черным в зависимости от концентрации в нем. Цвет графита может варьироваться от серого до черного, и они могут создавать уникальные и живописные узоры и эффекты внутри алмаза. В некоторых случаях они могут добавлять уникальность алмазу, делая его более ценным для коллекционеров. В других случаях, большие и многочисленные включения могут снижать ценность алмаза как драгоценного камня.

● 

Апатит – это фосфатный минерал, который может встречаться в алмазах в виде микроскопических кристаллов.

● 

Рутил – это минерал, состоящий из диоксида титана, который может образовывать маленькие игольчатые кристаллы в алмазах, напоминающие золотые иголочки.

● 

Пирит – это минерал, содержащий железо и серу, чаще всего представляет собой четкий куб. Когда его кристаллы встречаются в виде включений в алмазах это потрясающее зрелище.

● 

Сердолик – это минерал, который может образовывать микроскопические красные включения в алмазах.

● 

Пироксен: пироксен, является минералом, который иногда встречается в алмазах. Эти включения могут быть кристаллическими или аморфными и указывают на различные фазы магматических и метаморфических процессов. Они могут предоставить информацию о температурных условиях и составе мантии.

● 

Включения карбонатов, таких как кальцит и доломит, могут встречаться в алмазах. Они могут предоставить информацию о химическом составе жидкости, которая существовала внутри Земли на момент образования алмаза. Включения карбонатов могут указывать на наличие жидкой фазы в мантии Земли и предоставлять информацию о составе этой жидкой фазы.

● 

Включения самого алмаза. Феномен, когда один алмаз содержит в себе другой алмаз, называется "алмаз в алмазе" или "алмаз-носитель". Это редкое и удивительное явление в мире драгоценных камней. Эссенциально, это случается, когда маленький алмаз "запечатывается" внутри большего алмаза во время его естественного роста. По химическому составу и структуре, внутренний алмаз и внешний алмаз идентичны, так как оба состоят из чистого углерода и обладают такой же кристаллической структурой. Включение алмаза внутри другого может иметь различные формы и размеры, и оно может быть прозрачным или непрозрачным, в зависимости от различных факторов, таких как условия образования и роста кристалла. Алмазы с включением алмаза могут быть предметом интереса для коллекционеров и драгоценных камней, так как они представляют собой уникальные и редкие экземпляры.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.