Твёрдостью называется свойство какого-либо материала сопротивляться механическому воздействию другого материала. Причем речь идет о таком воздействии, как внедрение. Устойчивость к давлению называется прочностью, а к удару - хрупкостью. Существует много оценок степени твердости, но наибольшую популярность приобрела шкала Мооса. Самый твердый минерал по этой шкале - алмаз и его показатель по шкале ставляет 10. Состоит алмаз из самого простого углерода.
Многоликий углерод
Во вселенной углерод является одним из самых распространенных элементов. Эволюция некоторых классов звезд заканчивается образованием именно углерода. Природный круговорот этого элемента на Земле происходит при участии основного его соединения - углекислого газа. Именно он поглощается растениями в процессе фотосинтеза, а из атомов углерода складываются органические вещества. Этот же газ выделяется живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Углеродные цепочки - основа жизни на Земле.
В таблице Менделеева углерод имеет обозначение C (carboneum). Он имеет порядковый номер 6, а его атомная масса в среднем составляет 12, хотя в природе встречаются и изотопы 13 и 14: последний является продуктом нейтронной бомбардировки космическим излучением верхних слоев тропосферы. Нейтроны соединяются с атомами азота, в результате чего от их ядер отсоединяется протон. В результате получаются два новых элемента - углерод-14 и водород.
Поскольку в чистом виде углерод с древности использовался человеком как топливо, его так и назвали. Carboneum на латинском означает «уголь».
На внешнем уровне атома этого элемента находятся 4 электрона. Такое положение элемента между металлами и неметаллами дало ему возможность образовывать совершенно разные химические связи. Именно этим объясняется многообразие природных и искусственных форм существования углерода, а также тот факт, что именно он послужил основой для целого класса веществ, именуемых органическими.
Электроны на внешней оболочке атома углерода могут образовывать три типа гибридизации своих орбиталей - sp³ (тетраэдрическая), sp² (тригональная) и sp (дигональная). Исходя из этого различаются и типы химических связей, образуемых атомом углерода. Например, молекула метана образована первым типом гибридизации, а бензола - вторым. Кроме этих трех, существуют смешанные формы и те, где связь может и отсутствовать. Совокупность всех модификаций одного и того же элемента называют аллотропами. К тетраэдрическим аллотропам углерода относятся:
- алмаз;
- лонсдейлит.
Количество тригональных модификаций больше. Именно в этом классе аллотропов создаются новые, искусственные формы. К числу тригональных аллотропов принадлежат:
Дигональная структура углерода образует карбин. В нем атомы углерода связаны в цепочки. Среди смешанных и аморфных форм этого элемента можно выделить:
- уголь;
- сажу;
- нанопену;
- стеклоуглерод;
- нановолокна.
Каждая аллотропная модификация обладает своими физическими и механическими свойствами. Например, лонсдейлит имеет более «разряженную» кристаллическую решетку, и его твёрдость составляет 7−8 по Моосу, хотя показатель преломления тот же, что и у алмаза. Графит является мягким материалом: он отслаивается, что позволяет использовать его как карандаш.
На основе слоистой структуры графита были созданы графен и нанотрубки - однослойные кристаллические решетки с гексагональной структурой. Они имеют широкие перспективы использования в медицине и технике.
Алмаз - наверное, самая известная аллотропная форма углерода. Известность она получила за счет как своей уникальной твердости, так и по причине использования этого минерала в ювелирной промышленности.
Согласно современным теоретическим представлениям, тверже алмаза ничего в мире быть не может - такова у него кристаллическая решетка. Ею же обусловлен самый высокий модуль упругости и самая низкая сжимаемость. Можно сказать, что алмаз - самый крепкий минерал в мире. Из других рекордов можно отметить самую высокую теплопроводность и почти самый высокий показатель преломления - 2,4. Близко к алмазу из искусственных материалов подходит только тяжелый флинт - стекло с повышенным содержанием оксида свинца. Обгоняет же его только карбид кремния.
Плавится алмаз при высоких температурах, от 3700 до 4 тыс. градусов. Но еще раньше, при 850 градусах, он начинает гореть, а без доступа воздуха при достижении половины от температуры плавления превращается в графит.
Преломление света в кристалле алмаза уникально. Этот показатель зависит от двух характеристик - свойств среды и длины волны. Причем при высоких значениях показателя преломления, вторая характеристика очень наглядно демонстрируется, ведь свет представляет собой целый спектр волн разной длины. При пересечении границ сред они имеют разный угол преломления, из-за чего можно наблюдать дисперсию и в алмазе она максимальна. Это явление получило название «игра цвета».
Известно то, что в плотных средах скорость света становится меньше и при попадании в них волн невидимого человеческим глазом диапазона эти волны становятся видимыми. Явление это называется люминисценцией, причем алмаз способен сделать видимыми не только ультрафиолетовые волны, но и рентгеновские. Благодаря последним можно обнаружить алмазы в куче пустой породы: такой метод называется рентгенолюминесценцией.
Алмазы не всегда были драгоценными камнями, имевшими ценность и шкалу стоимости. В природе этот камушек непривлекателен - простая шершавая стекляшка. Ценность ему придает огранка. Находки алмазов в древности были случайными и ценили некоторые экземпляры из-за их размеров или особенностей. Массового применения этот камень не находил, хотя его месторождения имелись.
Все изменилось в XIX веке, когда в Южной Африке около современного города Кимберли на ферме братьев де Бирс обосновались искатели алмазов. Камней на этих землях было много, но настоящая промышленная их добыча стала связана с именем Сесиля Родса. Он не разбогател на копании, как и все старатели, поэтому решил заработать на обслуживании этого процесса: он продавал старателям продукты, откачивал из шахт воду, для чего приобрел единственную в Африке помпу, торговал инструментом. В обмен Родс получал не деньги (их все равно не было), а участие в прибыли, добытые алмазы и земельные паи.
Вскоре Сесиль Родс стал монополистом на рынке алмазов, чему поспособствовали Ротшильды, а бриллианты стали потребительским товаром, доступным не только королям. Монопольное положение де Бирс пошатнулось только в середине XX века благодаря антимонопольному законодательству в США и началу массовой добычи в странах, где возможностей захвата рынка в принципе не было - например, в СССР.
Алмазы образуются под высоким давлением, приурочены их месторождения к зонам древнего вулканизма. Места прорыва магмы на поверхность, заполненные впоследствии породой, стали называться кимберлитовыми трубками - в честь города Кимберли. Сегодня крупнейшими добытчиками алмазов являются следующие страны (список в порядке убывания):
- Россия.
- Ботсвана.
- Канада.
- Ангола.
В ювелирном производстве бриллиант - ограненный алмаз - считается самым дорогим камнем. Связано это не столько с его твердостью и трудностью огранки, сколько с лимитированной добычей. По сути, драгоценные металлы и камни никакой стоимости не имеют: их нельзя есть, они не греют, и их настоящие ценные качества никакого влияния на цену не оказывают. Само понятие «драгоценность» - не что иное, как мыльный пузырь, но этот пузырь поддерживается добывающими компаниями и ювелирами.
Существует несколько способов огранки алмазов, при которой они лучше всего проявляют такое свое свойство, как игру цвета. Играет свою роль и исходная форма камня, поскольку огранщик старается свести его потери к минимуму. Наиболее распространенными формами бриллианта являются:
Редким камням придают индивидуальную форму. Зачастую такие камни имеют имена.
Цвет алмаза, в отличие от других минералов, имеет оригинальную природу. Количество изоморфных включений в кристаллической решетке невелико - это могут быть азот, бор, кремний и железо. Последние 2 влияния на окраску не оказывают. Азот может придавать камню желтый цвет, а бор - голубой. Но главная причина цветной окраски - систематические дефекты решетки. В зависимости от особенностей ее структуры камень может быть коричневым, розовым и зеленым.
Отходы ювелирного производства массово применяются в промышленности для изготовления абразивного инструмента, сверел и резцов. Несмотря на свою низкую ударопрочность, в составе композитов алмаз показывает себя с лучшей стороны: другие материалы компенсируют его хрупкость.
Этот минерал имеет хорошие перспективы в микроэлектронике. У него высокие показатели пробивного напряжения, хорошая устойчивость к радиации и высокая теплопроводность, ввиду чего алмаз имеет преимущества перед кремнием в экстремальных условиях. Получены пленочные кристаллы с донорскими и акцепторными примесями в структуре - бором и фосфором.
Какой минерал самый твердый, всем ясно - алмаз. Но если обратить внимание на другие его качества и сравнить с некоторыми искусственными материалами, то алмаз можно оставить далеко позади. Так, предел прочности на сжатие среди природных минералов у алмаза действительно высок - 1961 МПа. Но у твердых сплавов он выше и может достигать 4903 МПа. То же самое касается прочности на изгиб, которая составляет 206-490 МПа, что сравнимо с показателями для стали. У твердых сплавов этот показатель выше в 4 раза.
Слабое место алмаза - его хрупкость. Ударная вязкость этого минерала всего в полтора раза выше, чем у стекла; разбить его молотком труда не составит. Поэтому назвать алмаз самым прочным минералом нельзя.
Что касается твердости, то сравнить самый твердый минерал в мире с другими можно в таблице. В ней будут даны как относительные, так и абсолютные показатели этой величины, измеренные склерометром.
Близкая к алмазу модификация углерода - лонсдейлит - имеет твердость 7,5. Чуть тверже его один из искусственных камней - фианит. Часто именно он заменяет алмаз в ювелирных изделиях для удешевления. Другой заменитель - муассанит, представляет собой карбид кремния и его твердость приближается к таковой у алмаза - 9,25.
Что касается эльбора, то он представляет собой нитрид бора, BN. По твердости он приближен к алмазу максимально, но лишен такого его недостатка, как растворение в железе при нагревании. Поэтому как абразив эльбор более перспективен.
Иногда в быту твердость оценивают оконным стеклом. Оно в этой шкале находится между баллами 5 и 6. Таким образом, стекло может царапать апатит и все, что выше него, а ортоклаз и более твердые минералы сами царапают стекло. Стальным напильником можно обработать ортоклаз, а медью - кальцит. Поэтому ничего удивительного в строительстве египетских пирамид нет: известняк прекрасно пилился медным инструментом. Наконец, гипс и тальк можно крошить ногтями.
В последние годы нашли материал тверже алмаза. Его создали на основе другой модификации углерода - фуллерена, и назвали фуллеритом. Его структура представляет собой молекулярный кристалл, элементарная единица которого состоит из 60 атомов углерода, соединенных в сферу. Найти ему применение пока что не удалось, да и производить фуллерит сложно - для его синтеза требуется сверхвысокое давление.
Что в неживой природе в большей степени восхищает и поражает людей, нежели самоцветы? Драгоценные камни удивительно красивы и редки, обладание ими делает человека мудрее и величественнее — во всяком случае, так уверяют многочисленные легенды и поверья, связанные с этими прекраснейшими из минералов. Но какой камень самый дорогой в мире? Узнаем мнение специалистов о стоимости самых дорогих камней.
10 Изумруд и сапфир
В среднем же хороший сапфир (около 6000 за карат) оказывается дороже не слишком качественного изумруда. Это, безусловно, относится к обычному, синему или голубому, сапфиру. Что же касается редчайшего оранжевого самоцвета (его называют падпараджа), то речь о нем впереди. Это, безусловно, один из самых дорогих камней в мире.
Что же до изумрудов – камней темно-зеленого или травянистого цвета – то, несмотря на их сравнительно большое количество, чистых экземпляров очень мало. Именно они ценятся столь высоко.
Можно отметить пару удивительных экземпляров. Во-первых, это Миллениум – сапфир в 61 тысячу карат, украшенный резьбой – 134 портретами виднейших мировых знаменитостей тысячелетия, среди которых, например, Бетховен, Шекспир и Эйнштейн. В данный момент его цена 180 миллионов долларов.
А крупнейший изумруд – баийский самородок, вес которого 1,9 млн карат, а цена — 400 млн долларов.
Это редчайший красный берилл, который добывают исключительно в штатах Юта и Нью-Мексико в США. Известно лишь несколько камней, из которых самый крупный весит немногим более 3 каратов.
Один карат стоит не менее 10, а то и 12 тысяч долларов. Это объясняется не только красотой, но и исключительной редкостью самоцвета.
Он зарождается в недрах красных звездных гигантов, входит в состав жизненно необходимых жиров, аминокислот и углеводов, может образовывать миллионы соединений с разными химическими элементами и в зависимости от структуры имеет абсолютно разные механические свойства. Мягкий и ломкий стержень карандаша и самый твердый минерал алмаз состоят из одного и того же строительного материала - углерода. Благодаря чему алмаз настолько уникален? Где его используют? В чем его ценность?
Несокрушимый теплопроводник
В переводе с древнегреческого языка слово "алмаз" обозначает "несокрушимый". Еще до времен античности людям была известна невероятная прочность этого камня. В древности алмазами широко торговали в Индии и Египте. А на европейские просторы этот минерал попал после захватнических походов Александра Македонского. Он привез камни в качестве магических артефактов. Древние греки называли этот самый твердый минерал слезами богов, которые попали на землю.
Но секрет несокрушимости камня кроется, конечно, не в мистике и не в связи с духовным миром. Четкая структура решетки элемента в виде тетраэдров и сильная связь между атомами углерода обеспечивают самую высокую прочность. Благодаря этой же является отличным теплопроводником. К примеру, если бы было возможно сделать чайную ложечку из цельного куска алмаза, вы не смогли бы размешать ею сахар в горячем чае, потому что обожглись бы в тот же момент, как только ложечка прикоснулась бы к кипятку.
Сравнение твердости минералов
Как определить, какой минерал - самый твердый? Этим вопросом в девятнадцатом веке вплотную занялся талантливый немецкий минеролог Карл Фридрих Моос. В 1811 году ученый предложил использовать для определения твердости различных минералов сравнительную шкалу. Она состоит из десяти пунктов, каждому из которых соответствует определенный минерал. Первый (тальк) - самый мягкий, а последний, соответственно - самый твердый. Проверка осуществляется экспериментально. Если образец (к примеру, серебро) царапается флюоритом, который по шкале располагается на четвертой строчке, но не повреждается гипсом (эталон шкалы под номером два), значит, серебро имеет твердость 3 по шкале Мооса.
Самый твердый минерал - это алмаз. Он занимает десятую строчку. И хотя таблица Мооса была введена в обращение еще в начале девятнадцатого века, она до сих пор остается широко применимой. Однако стоит помнить, что данная таблица не является линейной. Это значит, что алмаз, находящийся под десятым номером, не будет ровно в два раза тверже апатита, который занимает пятое место в таблице. Для определения абсолютного значения твердости применяются другие методы.
Из королей в рабочие
Долгое время алмазы были прерогативой исключительно ювелирных мастеров. Однако с развитием промышленности этот самый твердый минерал все чаще стал рассматриваться не только с привычной эстетической стороны, но и с точки зрения его уникальных физических свойств. Сначала при производстве инструментов использовали природные алмазы, не подлежащие огранке. Это камни, которые имели такие дефекты, которые невозможно было устранить ювелиру. Их стали называть техническими алмазами.
Шло время, и потребность в инструментах с алмазными режущими и сверлящими кромками возрастала. К примеру, в сфере строительства весьма востребованы Их преимущество перед собратьями, выполненными из сплавов твердых металлов, - в том, что при работе алмазным сверлом в материале не образуются микротрещины. Алмаз легко и чисто срезает любой материал, будь то камень, бетон или металл. А отсутствие микротрещин - залог долговечности строения. К тому же сам процесс работы проходит значительно быстрее, заметно легче и намного тише.
Исходя из этого, неудивительно, что, по данным за 2016 год, только в одной России выпускается 1200 видов различного инструмента и оборудования, основной рабочей частью которых является алмаз.
Применение в медицине
Самый твердый минерал в природе подходит не только для использования в обработке грубых и твердых пород. Алмаз также незаменим в медицинских инструментах. Ведь чем тоньше и аккуратнее разрез тканей, тем лучше организм справляется с восстановлением. А для сложных операций на жизненно важных органах ширина разреза и подавно играет решающую роль.
Кроме того, скальпель с тонкой алмазной пленкой на лезвии остается острым на протяжении длительного периода времени.
Перспективы в электронике
Активно продвигается и разработка алмазных интегральных микросхем. В них крошечные алмазы используются для подложки. Техника, произведенная таким методом, более устойчива к перепаду температур и большим скачкам напряжения. Еще алмазы можно использовать для передачи данных в телекоммуникации. Особенности этих кристаллов позволяют передавать сигналы разной частоты одновременно по одному и тому же кабелю.
Самый твердый минерал на Земле помогает в освоении космоса
Также алмаз востребован в химической промышленности. Агрессивная среда, которая запросто повреждает стекло, абсолютно не страшна для алмаза. Физики используют кристаллы для проведения экспериментов по квантовой физике и исследования космического пространства.
При создании оптики телескопов требования к точности и надежности материалов становятся критичными. Тут в игру и вступает самый твердый природный минерал, который отличается выдающимися физическими и химическими параметрами.
Синтезирование алмазов
При столь интенсивном спросе на самый твердый драгоценный минерал остро встал вопрос о его искусственном синтезировании. Отметим, что никакие запасы камней не в состоянии удовлетворить все нарастающую потребность. И после длительных экспериментов ученым удалось создать аналог природного алмаза, обладающий всеми необходимыми особенностями. К сегодняшнему дню производство для промышленных нужд уже стало обыденной практикой.
Существует несколько методик синтезирования этого минерала. Первая - наиболее приближенная к его формированию в естественной среде. Синтез производят, используя сверхвысокую температуру и огромное давление. Вторая методика позволяет извлекать алмаз из пара. Она используется в пленочной технологии - кристаллы тончайшей пленкой наносят на режущие кромки инструментов. Особенно этот метод востребован в изготовлении хирургических инструментов. А третий производит россыпь мелких кристаллов при помощи детонации и быстрого охлаждения.
Эксперименты продолжались, и был синтезирован нитрид бора, который на 20% тверже природного алмаза. Однако пока этого вещества настолько мало, что алмаз традиционно продолжают считать самым твердым минералом.
Камень, приносящий удачу, талисман Карла Смелого, короля Франции, Наполеона и Юлия Цезаря. Камень, делающий человека непобедимым.
Камень, оберегающий от колдовства и порчи, оберег материнства.
Камень военноначальников, королей и императоров.
Камень всех камней - камень Шамир, как называли его древние евреи.
Камень Солнца. В Древней Индии перед ним преклонялись как перед святыней, а перед прорицаниями древнеиндийские жрецы-брахманы клали под язык, чтобы овладеть способностью видеть будущее.
Камень, из-за которого велись войны и заключался мир, самый твердый минерал (и в то же время хрупкий) на Земле и вероятно во вселенной.
Камень известный людям более пяти тысяч лет.
Один из самых дорогих драгоценных камней.
Это - алмаз .
Название алмаз происходит от греческого слова «adamas» - неодолимый, несокрушимый. Арабы называли его «алмас» - наитвердейший. И действительно, это самый твердый камень на земле (и видимо в космосе, так как алмазы находили и в метеоритах). Его твердость, его блеск, игра граней, преломление света в кристалле уникальным творением природы.
Что же такое алмаз? Это обычный … углерод, графит (как говорят геологи «полиморфная модификация самородного углерода»). Алмаз можно сжечь (при температуре 850 градусов он превращается … в углекислый газ), а в вакууме при температуре 1500 градусов превращается в графит. Алмаз практически не растворим в кислотах и иных химических соединениях.
Цвет алмаза может разным - от прозрачного, бесцветного («чистой воды»), голубоватого, желтого, коричневого, реже зеленого, синего, красноватого и крайне редко - черного. Цвет алмаза связан с микропримесями (иногда тысячные и даже миллионные доли процента) различных химических элементов. Распределение окраски в кристалле алмаза часто неравномерное, пятнистое.
Природные кристаллы алмаза чаще всего представляют собой октаэдры (в виде двух сросшихся основаниями пирамид, т.е. восьмигранник). Реже алмаз кристаллизуется в виде кубических кристаллов и ромбододекаэдров (замкнутый 12-гранник, более сложная форма октаэдра). Кристаллы идеальной формы встречаются редко. Часто кристаллы алмаза могут быть деформированы, с травлением по поверхности и граням.
Среди природных алмазов различают следующие разновидности:
Отдельные кристаллы и сростки кристаллов, т.е. двойники (срастания, прорастания, пластинчатые). Именно эти разновидности чаще всего и применяются в ювелирном деле.
Агрегаты - борт, карбонадо, баллас.
Борт - это непрозрачные сростки мелких кристалликов алмаза правильной и неправильной формы, различной окраски. Основное применение - в промышленности.
Карбонадо - тонкозернистая разновидность алмаза, часто в виде желваков или обломков, с размером от горошины до агрегатов массой 700-800 карат (в Бразилии в 1835 году был найден карбонадо весом в 3167 карат). Очень прочный и используется для изготовления особо прочных буровых коронок.
Баллас (алмазы Кунца) - шаровидные агрегаты алмаза, часто лучистого строения, состоящие из мелких зерен, сросшихся друг с другом, может быть непрозрачным и полупрозрачным. Цвет обычно мутно-белый до стального серого. Диаметр может достигать 20 мм, вес до 75 карат. Применяется в изготовлении бурового инструмента.
Но в большинстве случаев природные кристаллы алмаза подвергаются огранке, и он превращается в бриллиант . Именно огранка и дает характеристики, поставившие алмаз на первое место среди драгоценных каменей - сильный блеск и бриллиантовые брызги света на гранях кристалла.
Образуется алмаз на глубине 150-250 км в условиях высоких температур (около 1300 градусов) и колоссальных давлений (около 5000 мегапаскаль), а на поверхность, точнее к поверхности Земли доставляется потоками раскаленной, жидкой магмы, по узким каналам (трубкам), который часто называют «трубки взрыва». Это действительно фактически взрыв, когда кипящая магма с огромной скоростью по узкому каналу выносится из недр Земли, по дороге насыщаясь газами и увлекая за собой обломки пород. Магма быстро остывает, формируя так называемые кимберлиты (от названия провинции Кимберли в Южной Африке), представленные трубками диаметром от 20-30 до 100-1500 метров, а в вертикальном направлении - до 2.5 км.
Кимберлиты - это плотные, массивные, довольно невзрачные на вид породы от темно-зеленого до светло-серого или голубовато-серого цвета. Но именно в них и содержатся коренные месторождения алмазов. Содержание алмазов в кимберлитах (даже на крупных месторождениях) не превышает 0.05 - 0.2 г/тонну или 0.25 - 1.0 карат на тонну пустой породы.
На поверхности кимберлит разрушается, переходя в глинистую породу, т.н. «синюю землю» или «синюю глину», а потом в желтую глину (именно эти глины являются поисковыми признаками алмаза). Разрушенная порода выносится потоками воды, а алмазы или уносятся реками, или остаются на месте, образуя алмазоносные россыпи.
Возраст некоторых кимберлитов, и соответственно алмазов, может достигать 1150 млн. лет, т.е. это очень древние породы и минералы (возраст самых древних скальных пород на Земле - 3962 млн. лет). Но часто они моложе - им всего 110-140 млн. лет (в то время по Земле бродили динозавры).
Итак, где же расположены основные месторождения алмазов, каковы их запасы и как их добывают? Впервые алмазы стали известны в Индии, а в Европу алмазы попали, вероятно, в VI - V в.в. до нашей эры. Одна из легенд гласит, что за пределами Индии алмазы стали известны после похода Александра Македонского в 326 году до н.э. Описал алмаз впервые Плиний Старший, римский политик, общественный деятель и естествоиспытатель (23-79 г.г. н.э.).
В Европу алмазы долгое время попадали только из Индии, с богатого и неизвестного Востока, овеянного легендами, былями и небылицами. Корабли португальцев, первыми из всех европейцев ушедших за пряностями в далекую Индию (для чего надо было огибать весь Африканский континент, ведь Суэцкий канал еще не был построен), привозили иногда и драгоценные камни, в том числе и алмазы. Но индийские копи Голконды (реки Кришна, Пеннер и Годовари), известные еще во втором тысячелетии до нашей эры, были истощены уже к середине XVIII века. А коренные месторождения алмазов в Индии, приуроченные к кимберлитоподобным породам были открыты лишь в 1930-х годах. Наиболее известные алмазы, о которых речь пойдет ниже - родом из именно из Индии.
С VI века нашей эры известны алмазные россыпи на острове Калимантан (Борнео).
Европейцы, попавшие в Южную Африку, были шокированы, увидев, что местное население использовало алмазы … для шлифовки каменных жерновов. Добыча алмазных россыпей в Южной Африке началась 1867 году (причем алмазная лихорадка, схожая с золотой лихорадкой на Аляске, захлестнула весь мир).
Крупнейшее месторождение Южной Африки - трубка-рудник «Кимберли», с 1871 до 1908 год разрабатывалась вручную, безо всякой механизации. Образовалась самая большая рукотворная яма на Земле - глубиной 1070 метров и шириной 460 метров (сейчас почти наполовину затоплена)!
Из рудника «Кимберли» было добыто почти 3 тонны алмазов (около 14.5 млн. карат). Долгое время в Южной Африке добывали только россыпные алмазы, но с 1871 года стала применяться и подземная разработка кимберлитовых трубок.
В 1908 году алмазы были найдены в Намибии. В настоящее время именно Африка занимает ведущее место в добыче алмазов (ежегодно добывается более 12 млн. карат алмазов, из них более половины - ювелирные).
В 1725 году были найдены алмазы и в Бразилии (штат Минас-Жийрас), вблизи современного города Диамантина, а в 1843 году близ г. Байо был открыт карбонадо - буровато-черный микрокристаллический алмаз. До 1850 года в Бразилии было добыто более 10 млн. карат алмазов. В настоящее время добывается около 300-400 тыс. каратов в год.
В Северной Америке алмазы известны лишь в штате Арканзас. Месторождения незначительны - с 1906 по 1920 г.г. было добыто всего 3 тыс. камней средним весом по 0.4 карата. Самый крупный алмаз - весом чуть более 40 карат. Отдельные находки алмазов известны в Канаде (провинция Британская Колумбия).
В Австралии первые находки алмазов зафиксированы в 1851 году, а совсем недавно, в 1976-79 годы были детально изучены так называемые лампроиты, сходные с кимберлитами породы, в которых также были обнаружены алмазы (трубка Аргайл, в провинции Кимберли на западе Австралии). Возраст этой трубки более 1 млрд. лет, а содержание алмазов - около 1.2 - 1.4 г/тонну, т.е. в 7 раз больше чем в самой богатой кимберлитовой трубке в мире, причем около 10 % алмазов - весьма высокого ювелирного качества. Общий запас алмазов составляет около 100 тонн!!!
Известны единичные находки алмазов и в Западной Европе (в Чехии), где было найдено три кристалла алмаза (в 1869, 1927 и 1959 г.г.).
В России первая находка алмаза - 4 июля 1829 год. Легенда связывает эту находку с 14-летним мальчиком Павлом Поповым. При промывке золота на Крестовздвиженском прииске графа Шувалова (на западном склоне Урала) он обратил внимание на очень твердый прозрачный камень, сначала принятый за топаз. Но минералог Шмидт, а затем горный инженер Карпов и профессор Дерптского университета Энгельгардт подтвердили сенсационность находки. Всего в этом районе было найдено более 200 кристаллов алмаза. В дальнейшем на Урале единичные находки алмазов происходили неоднократно, но только в 1961 году был открыт алмазоносный район в районе р. Вишера (в районе г. Красновишерск).
В 1948 году в Сибири на р. Вилюй геолог С.Н. Соколов впервые обнаружил алмаз, а в 1949 году геологическая партия под руководством Г.Х. Фанштейна обнаружила россыпи промышленного значения. Но коренные алмазы, связанные с кимберлитовыми трубками были открыты только в 1954 году геологом Ларисой Анатольевной Попугаевой в Якутии, на левом берегу речушки Дьяхи. Это было первое коренное месторождение алмазов в России и Советском Союзе - легендарная трубка «Зарница».
13 июля 1955 году геологами под руководством Ю.И. Хабардина была открыта трубка «Мир». Каюр Иевлев, после несколько дней пути по тайге на оленях, доставил в геологическое управление вырванный из блокнота листок (рации в отряде не было): «Закурили трубку Мира. Табак отличный». В течение двух последующих лет было открыто более 30 алмазоносных трубок.
Открыто и месторождение алмазов, связанное со сходными с кимберлитами породами - лампроитами в Архангельской области (Ломоносовское месторождение). Оно расположено в 100 км к северу от Архангельска и представлено шестью трубками.
Общая добыча алмазов в мире с 1920 по 2007 год составила более 700 млн. карат, при этом около четверти всех добытых алмазов - ювелирные. Крупнейшая мировая компания, контролирующая в настоящее время практически 80% алмазодобычи и мирового рынка сбыта алмазов - компания «Де Бирс» («The Diamond Corporation» - «Алмазная корпорация» или «De Beers Consolidated Mines Limited» - «Объединенные рудники Де Бирс») со штаб-квартирой в Лондоне.
«Де Бирс» была основана в 1880 году крупными предпринимателями и возглавлена сыном ирландского священника Сесилом Родсом, получившим прозвище «алмазный король». Быстро поглотив мелкие предприятия с примитивной добычей алмазов, «Де Бирс» в кратчайшее время завоевал место на мировом рынке, став крупнейшим поставщиком алмазов. Сесил Родс стал министром финансов, а затем премьер-министром Капской колонии (провинции) в Южной Африке. Впоследствии эта территория была названа название Родезия. На карте мира есть страны, названные в честь первооткрывателей и генералов (Колумбия, Боливия), но Родезия - первая, названная в честь предпринимателя.
Общие запасы алмаза в мире (без доли России) оцениваются в более чем 1330 млн. карат (85% запасов приходится на Африку).
Как же добывают алмазы? В зависимости от геологических и инженерно-геологических условий (вероятности обрушения или затопления) алмазосодержащую породу в кимберлитовой трубке добывают или подземным (закрытым) способом в шахтах или открытым - карьерами. Например, в Южной Африке основная масса породы добывается шахтным методом - от основного вертикального ствола шахты, пройденного близ кимберлитовой трубки, отводят горизонтальные ходы - квершлаги.
На месторождениях в России трубки разрабатываются шахтным методом - образуется огромный и глубокий карьер. Вниз, по спирали уходят огромные мощные карьерные самосвалы, а навстречу им - поднимаются уже груженные алмазоносной породой. Глубина карьера - несколько сотен метров.
Вся порода отправляется на обогатительную фабрику. Глину просто промывают водой, а более плотные кимберлиты сначала дробят, потом промывают и отправляют на обогатительную фабрику. Раньше алмазы выбирали вручную. В настоящее время на мощных обогатительных фабриках используют и гравитационное обогащение, и специальные автоматические вибростолы, так как алмазы способны прилипать к некоторым жиросодержащим веществам (на смазанный толстым слоем жиром вибростол подается концентрат, содержащий алмазы). На конечном этапе, чтобы не пропустить самые мелкие кристаллы, используются ультрафиолетовые установки, так как алмаз светится (люминесцирует) голубовато-синим, реже зеленым светом в ультрафиолетовых лучах (это один способов отличить его от подделок и страз!!!). Для добычи россыпных месторождений использую целые плавучие фабрики - драги. Драга черпает алмазоносную порода со дна реки и полностью ее разрабатывает.
Сортировка алмазов по крупности производится и системами сит и вручную. Отделяются алмазы ювелирные (в основном самые крупные и чистые) и промышленные. Лишь 20-25% алмазов обладают определенными ювелирными качествами, а остальные (борт, карбонадо, баллас) применяются в промышленности (армирование буровых коронок и алмазных пил, стоматологического инструмента, фильер, в измерительной технике и т.д.). Существует несколько типов алмазов, отличающихся по определенным физическим свойства (группы Iа, Iб, IIа, IIб), но тип алмаза практически не влияет на его ценность, лишь учитываются при огранке.
Как же гранят и чем обрабатывает алмаз, раз он самый твердый минерал? А тем же алмазом, точнее алмазным порошком. Твердость алмаза немного отличается по разным граням, это и используют при огранке.
Еще в Древней Индии знали, что шлифовка граней алмаза усиливает его «игру». Есть данные, что еще в 1330 году алмаз умели гранить в Венеции. Около 1400 года появляется огранка «толстая алмазная таблица» или «камень с площадкой» – октаэдрический кристалл с широкой плоской гранью (площадкой, таблицей) наверху и маленькой гранью (колетой), притупляющей нижний конец.
Огранка алмаза на шлифовальном кругу известна в Европе с 1465 года, и с применением средств «малой механизации», алмаз был впервые огранен Людвигом ван Беркемом. В середине XVI века создана фасеточная огранка с многоугольной площадкой, так называемая «простая» или «ординарная», с 18 фасетами. В 1650 году возникает «двойная огранка» с 34 фасетами и округлыми очертаниями в плане. Ее приписывают кардиналу Мазарини, она часто называется «огранка Мазарини». В конце XVII века Виченцо Перуцци из Венеции разработал «тройную» огранку содержащую 58 фасет.
Современная огранка, разработанная в 1910 году, имеет не менее 32 верхних фасет и 24 в нижней части. Существует несколько вариантов современной огранки алмаза:
Бриллиант Толковского, с очень хорошей светоотдачей (В США принята за эталон качества огранки);
Идеальный бриллиант;
Бриллиант точной огранки (за эталон принята в Германии и России);
Бриллиант Паркера (с хорошей светоотдачей и немного уплощенной верхней части);
Скандинавский стандартный бриллиант (принята как эталон в Скандинавии).
Существуют еще несколько современных форм огранки: «королевская» - 96 фасет, «магна» - 102 фасеты, «хайлат» - 74 фасеты, «принцесса» - 146 фасет.
Какие же качества алмаза выводят его на вершину творчества огранщика? Что учитывают при подготовке алмаза к огранке, к таинству превращения его в бриллиант?
В первую очередь это конечно размер, точнее масса в каратах (напомним, что карат - это 0,002 г). Понятно, что чем больше алмаз, тем он дороже. Учитывается целостность кристалла, деформации и включения в кристалле. Конечно, учитывается и цвет алмаза, и его чистота, и качество огранки.
Цвет алмаза определяется визуально, профессиональными оценщиками и делится на группы качества по специальной шкале. Выделяются: «River» - голубовато-белый; «Top-wesselton» - чисто-белый; «wesselton» - белый; «Top-crystal» - белый со слабым цветным оттенком; «crystal» - белый с цветным оттенком; «Top-cape» - бледно-желтоватый; «cape» - желтоватый; «Light Yellow» - бледно-желтый; «Yellow» - желтый.
Шкала чистоты алмаз весьма сложная и зависит не только от совершенства внутреннего строения, внутренних включений, но и от внешнего вида (наружной поверхности) алмаза.
Качество огранки зависит от формы огранки, типа полировки, пропорции, симметрии, внешних изъянов камня. Выделяют: очень хорошую огранку, с превосходным сверканием, малочисленными и малозаметными наружными изъянами; хорошую - с хорошим сверканием и отдельными внешними дефектами; средняя - с пониженным сверканием и более многочисленными изъянами; плохая - сверкание существенно ухудшено, крупные или многочисленные наружные изъяны. Ручная огранка алмаза, (без применения автоматизированных линий) особенно известных мастеров-огранщиков, обычно ценится выше.
Какие алмазы признаны историческими, какова их история, часто трагическая, кому они принадлежали и принадлежат?
Самый крупный алмаз - «Куллинан», весом в 3106 карат (621 грамм!!!) был найден в 1905 году около Претории, в Родезии. Был подарен королю Англии Эдуарду VI. При обработке был расколот на 105 частей, самая крупная часть, весом в 516 карат (103.3 грамма), после огранки получил название «Звезда Африки». Стоимость «Куллинана» (по ценам 1905 года) - 9 млн. фунтов стерлингов.
Алмаз «Кохинор», «Гора Света», камень с одной из самых трагичных историй, был найден в Индии в 56 году до н.э. (масса 186 карат). В 1304 году султан Алладин Кхили обманом выманил камень у царя Мальвы и увез в Дели. В 1526 году кабульский царь Бобур вторгся в Индию, а его сын Хумаюн подарил его персидскому шаху. Затем алмаз опять попал в Индию, им владел шах Надир. В 1747 году шах был убит, а его генерал Абдали украв камень, бежал в Афганистан. В 1813 году лахорский царь Ранжит-Сингх силой вернул алмаз. После восстания сингхов в Индии, алмаз, в качестве военного трофея был увезен в Англию. После переогранки его масса стала 21.2 грамма. «Кохинор» был вделан малую Королевскую корону Великобритании, сделанную для королевы Марии, супруги Георга V. Сейчас находится в короне Елизаветы, хранится в Лондоне, в Тауэре.
Алмаз «Регент» массой 400 карат (80 г) был найден в 1701 году в Голконде, в Индии. Губернатор Мадраса, бывший пират Томас Питт купил огромную по тем временам сумму в 20 000 фунтов стерлингов, отвез в Лондон и продал в 1717 году за 125 000 фунтов стерлингов регенту Франции герцогу Орлеанскому. Этот алмаз украшал эфес шпаги Наполеона. После огранки стал весить 23.7 грамма. Хранится в Лувре. Стоимость «Регента» - 3 млн. долларов.
Бриллиант «Орлов» с зеленовато-голубым отливом массой 200 карат (40 г) венчает царский скипетр России. Алмаз, лежащий в основе этого бриллианта найден в начале XVI века в копях Голконды, в Индии. Вначале весил 300 карат, но после огранки и переогранки по приказу шаха Джехана приобрел современную форму. Бриллиант был вставлен в трон шаха Надира, в 1737 году захватившем Дели и носил название «Деринуар» («Море света»). Бриллиант был похищен и попал в Амстердам, где в 1773 году его купил граф Орлов за 400 000 рублей для Екатерины II.
Бриллиант «Хоуп» массой всего 44.5 карата редчайшего сапфирого-синего цвета имеет весьма трагическую историю. Камень был привезен из Индии и продан французскому Королю Людовику XIV. Во время Французской революции был похищен и появился лишь в 1830 году. Был куплен в Лондоне банкиром Генри Хоупом (от чего и получил свое название). Все кто владел камнем либо были убиты, либо погибли при загадочных обстоятельствах. Индийская принцесса Ламбалла - убита, королева Франции Мария-Антуанетта - казнена, а сын банкира Хоупа - отравлен. Современная стоимость бриллианта «Хоуп» оценивается в 200 млн. долларов. С 1958 года хранится в Смитсоновском университете (Вашингтон).
Алмах «Шах» массой 90 карат, желтого цвета, был найден в 1450 году в Индии и отправлен в резиденцию шаха город Ахматнагаре. В 1591 году шах Низам повелел вырезать на алмазе надпись « Бурхан-Низам-шах второй. 1000 год». Но в том же году властитель Северной Индии Великий Могол Акбар захватил Ахматнагаре и завладел алмазом. В 1641 году внук Акбара шах Джехан повелел вырезать на алмазе вторую надпись «Сын Дехандир-шаха Джехан-шах. 1051 год». Сын шаха Джехана Аурег-Зеб повесил алмаз над своим троном в окружении изумрудов и рубинов. До 1738 года алмаз хранился в Дели, но после нападения шаха Надира был увезен в Персию. После убийства в 1829 году в Тегеране русского посла А.С. Грибоедова испуганный шах Персии отправляет своего сына в Санкт-Петербург с алмазом «Шах» в дар русскому императору Николаю I. В настоящее время хранится в Алмазном фонде.
Алмаз «Зеленый дрезденский». Вес - 41 карат, редкого ярко-зеленого цвета. Вероятно привезен из Индии, около 1700 года попал в коллекцию курфюрста Саксонского Августа Сильного. В настоящее время хранится в Дрездене.
Алмаз «Нассак», весом 43.38 карат. Первоначально весил 90 карат и находился в храме Шивы близ города Нассак, в Индии. В 1818 году захвачен англичанами. В 1927 году переогранен в Нью-Йорке. Находится в частном владении в США.
Алмаз «Флорентиец», весом 137.27 карат. Ранняя история неизвестна, с 1657 года во владении Медичи, во Флоренции. В XVIII веке находился в короне Габсбургов, затем в броши. После первой мировой войны местонахождение неизвестно.
В Советском Союзе в Якутии были найдены довольно крупные алмазы - «XXVI съезд», весом 332 карата, «Звезда Якутии», весом 232 карата, «Революционер Иван Бабушкин», весом 171 карат, «Великий почин», весом 135 карат, «Большая Медведица», весом 114.5 карат, «Мария», весом 106 карат.
Существуют и искусственные (синтетические алмазы) и аналоги алмазов. Впервые искусственный алмаз был получен в 1880 году. В середине 50-х годов ХХ века, сначала в Швейцарии, а затем и других странах начали получать искусственные алмазы в промышленном масштабе. В 1961 году искусственный алмаз был получен и в Советском Союзе. Но ничто, ни один искусственный камень, как бы он не был похож на алмаз, не сравнится с ним в твердости, игре граней и красок.
А.А. Каздым,
кандидат геолого-минералогических наук,
член Московского общества испытателей природы
самый твердый камень
Альтернативные описанияДрагоценный камень, минерал кристаллического строения, блеском и твердостью превосходящий все другие минералы
Прозрачный кристалл такого минерала, ограненный и отшлифованный особым образом
Что-либо чрезвычайно ценное, незаурядное, исключительное (переносное значение)
Драгоценный камень, уважаемый стеклорезами
Инструмент для резки стекла
Камень чистой воды
Кинотеатр в Москве, ул. Шаболовка
Клипер, на котором три года плавал композитор Н. А. Римский-Корсаков
Король среди драгоценных камней
Минерал, добываемый в Якутии
Музыкальный хит Алисы Мон
Подобно льву среди зверей, он царствует среди камней
Прозрачный драгоценный камень, блеском и твердостью превосходящий все другие минералы
Самый твердый минерал в природе
Стихотворение А. Фета
Химическое вещество, естественный абразивный материал
. «Куллинан»
Прекрасный вариант графита
. «... и в грязи видать» (поговорка)
Российская космическая станция
Фильм Эдварда Цвика «Кровавый...»
Неотесанный бриллиант
Что добывает компания «Де Бирс»?
В Древнем Риме рабу, сумевшему расколоть этот камень, обещали свободу
Переведите на арабский язык слово «твердейший»
В шкале Мооса на первом месте находится тальк, на третьем - кальцит, на седьмом - кварц, а что в этой шкале находится на десятом месте?
Название этого минерала происходит от греческого слова «adamas» - «несокрушимый»
Какой камень можно найти в кимберлитовой трубке?
Углерод в ранге драгоценности
Царь камней
Самый твердый минерал
Камень, символ апреля
Твердый и прекрасный вариант графита
Драгоценный углерод
Камень для точного глаза
Суть «Орлова»
Минерал, драгоценный камень первого класса
Марка российского телевизора
Сорт пшеницы
Абразивный материал, самый твердый минерал
Московский кинотеатр
Точный глаз
. «шах», «Орлов»
Бриллиант без огранки
Тверже него нет ничего
Прочный стеклорез
. «шах» и «Орлов»
Царь среди камней
Бриллиант
Король драгоценных камней
Сырец бриллианта
. «пепел и...» Анджея Вайды
Будущий бриллиант
. «звезда Сьерра-Леоне»
Благородный родич графита
Драгоценная деталь стеклореза
Углерод-аристократ
Камень «Орлов»
. «твердолобый» минерал
Король среди самоцветов
Камень, помогающий при тяжелых родах
Исходник для бриллианта
Драгоценное сравнение для точного глаза
Король среди минералов
Бриллиант до огранки
Король самоцветов
Самый твердый из минералов
Бриллиант для стеклореза
Драгоценность в стеклорезе
Бриллиант в начале карьеры
Чистый углерод
Богатый родственник графита
Драгоценный минерал
Камень в стеклорезе
Стеклорезный камень
. «орлов» среди камней
Драгоценность для резки стекла
Какой драгоценный камень может погубить только высокая температура?
Очень твердый камень
Самая твердая драгоценность
Драгоценный камень
Камень, режущий стекло
. «фондовый» минерал
Заготовка для бриллианта
Верный глаз
Прочный камень
Адамант
Самый твердый минерал
Минерал, одна из кристаллических полиморфных модификаций углерода
Драгоценный камень
Прозрачный драгоценный камень, минерал (символ невинности, твёрдости и храбрости)
Инструмент для резки стекла в виде острого куска этого камня, вделанного в р укоятку
Тип минерала, относящийся к самородным элементам
. "... и в грязи видать" (поговорка)
. "Орлов" среди камней
. "Твердолобый" минерал
. "Фондовый" минерал
. "пепел и..." Анджея Вайды
. "шах", "Орлов"
. "Звезда Сьерра-Леоне"
. "Куллинан"
. "Шах" и "Орлов"
В шкале Мооса на первом месте находится тальк, на третьем - кальцит, на седьмом - кварц, а что в этой шкале находится на десятом месте
Драгоценный камень для родившихся под знаком овна
Ж. первый по блеску, твердости и ценности из дорогих (честных) камней; адамант, бриллиант. Алмаз, чистый углерод в гранках (кристаллах), сгорает без остатка, образуя угольную кислоту. Алмаз название общее: бриллиант, более ценный по величине и полной грани, осаживается сквозниною, без подложки; алмаз, неполной грани, плоский, бывает в глухой (с исподу) оправе; розетка, искра, самый мелкий алмаз. Алмаз стекольщичий, неграненый, сырой, в оправе на ребро, на природную грань. Это алмазец порядочный; это алмазик годный; это алмазишка дрянной; а вот алмазище царский. Алмаз стекольщика белит, негоден, не режет, а только скребет, царапает. Свой глаз алмаз, свой призор. Алмаз алмазом режется, вор вором губится, в сыщики берут такого же вора. Тверд (верен, дорог), как алмаз. Алмаз ангельская слеза, поверье. Алмазный перстень, с алмазами; алмазный прииск, алмазный блеск. Алмазистый, алмазовидный, подобный ему, сходный с ним. Алмазник м. торгующий честными каменьями. Алмазчик м. бриллиантщик, ювелир, кто гранит алмазы или оправляет дорогие каменья
Какой драгоценный камень может погубить только высокая температура
Какой камень можно найти в кимберлитовой трубке
Камень "Орлов"
Минерал - эталон точного глаза
Название этого минерала происходит от греческого слова "adamas" - "несокрушимый"
Очень крепкий камень
Переведите на арабский язык слово "твердейший"
Сверхпрочный камень
Суть "Орлова"
Фильм Эдварда Цвика "Кровавый..."
Что добывает компания "Де Бирс"