Откуда берутся алмазы в природе

Как и где образуются алмазы

Большинство людей знает об алмазах только то, что это самые твердые минералы на планете и что из них делают бриллианты. А вот ответ на интересный вопрос о том, как образуются алмазы, мало кому известен. Давайте узнаем побольше о происхождении этого минерала.

Следует отметить, что «цари камней» образовываются несколькими способами. Ученые еще не пришли к единому мнению на этот счет, поэтому мы приведем самые популярные гипотезы о происхождении камня. Известно лишь, что эти неметаллы получаются в условиях сильного давления на углерод. Их добыча и производство – дело очень дорогостоящее, это одна из причин, по которым стоимость так высока. Вторая же причина – большое количество полезных качеств, которые активно используются человеком на протяжении долгого времени.

Дитя метеорита

Еще в XIX веке кристаллы алмаза были обнаружены учеными при изучении упавшего на Землю метеорита. Как выяснилось, этот минерал, как многие другие составные части метеорита, получается при столкновении небесного тела с поверхностью планеты. Это происходит за счет огромных давления и температуры, воздействующих на углерод при ударе. Однако кристаллов в метеорите образуется очень мало. Их называют импактитами.

Мантийно-магматическая теория

Некоторые исследователи считают, что алмаз в природе образовался в период от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад под землей. Именно там, как уверяют ученые, были созданы наиболее подходящие условия для образования минералов: огромное давление, повышенная температура, однородная среда, отсутствие температурного градиента.

А посредством взрывных процессов (вулканической активности и т.п.) эти минералы были вынесены на поверхность Земли, из чего следует, что самые крупные месторождения неметаллов находятся возле отверстий в земной коре. Эта теория объясняет также то, как минерал появляется на дне океанов.

Гигантский космический шар

Вопрос, откуда берутся алмазы, исследовался с разных сторон. Когда началось изучение этих камней метеоритного происхождения, некоторые ученые считали, что в космосе минерал откалывается от огромных алмазных планет, и, соединившись с метеоритом, прилетает на Землю.

Эта теория не подтвердилась: кристаллы образовались именно так, как описано выше. Однако в космических просторах действительно существует как минимум одно тело, частично состоящее из ценного камня. Белый карлик, звезда Люси, находящаяся в созвездии Кентавра, имеет ядро из чистого алмаза. Его вес сложно сосчитать точно: ученые говорят о триллионах триллионов карат, а диаметр шарообразного ядра – около 4 тысяч километров.

Синтетические минералы

Люди давно мечтали научиться создавать этот неметалл самостоятельно, но получилось это только в ХХ веке. Углерод, а точнее его источник – графит, подвергают воздействию сильного давления и высокой температуры. Это происходит с помощью гидравлического пресса и электрического тока. Образование алмазов таким путем – это надежно, но дорого.

Существует еще два метода, с помощью которых появляются искусственные «цари камней»: воздействием взрыва и выращиванием кристаллов в метановой среде. Искусственные минералы чаще используются в производстве, чем в ювелирном деле, хотя ничем не уступают натуральным.

Основа производства, углерод, очень распространенный материал, так что проблем с добычей сырья для искусственного создания камней не возникает. По соотношению цены, качества и доступности лучшим сырьем является графит, поэтому его используют чаще всего.

Читать еще:  Что мешает торжеству законности

К слову, синтетическое производство таких камней поспособствовало открытию нового, еще более прочного материала. Его назвали ACNR. Этот камень, который также может образовываться из углерода посредством нагревания, может даже поцарапать алмаз. Возможно, будущие поколения будут широко использовать его на практике.

Месторождения и добыча

Добыча алмазосодержащей породы – дело очень непростое. Требуется найти месторождение, разработать его и лишь после этого начать сам процесс добычи. Руду добывают с помощью машин, затем измельчают, сортируют, чтобы выделить чистую кимберлитовую породу, которая является сырьем.

Затем кимберлит отправляют на производство, где его сортируют по размеру и классу, после чего алмазы готовы к дальнейшему использованию. Часть идет на изготовление бриллианта, часть – на различные приборы.

Кимберлитовая руда есть на территории всей поверхности Земли, исключая Антарктиду. Лидерами по количеству запасов этого ценного камня являются Россия, Канада и Ботсвана. Первые же разработки появились еще в XVII веке.

Так называемый «царь камней» издавна привлекал людей большим количеством полезных свойств, основное из которых – его невероятная твердость. Но добыть кристаллы не так-то просто, особенно если учитывать, что происхождение алмазов исследовано далеко не полностью. Будем надеяться, что совсем скоро ученые решат эту проблему и поймут, как именно возникают месторождения минерала. Это позволит значительно расширить спектр его использования, а также увеличить объемы работ там, где камень уже используется.

Происхождение алмазов

В природе алмазы встречаются в основном в особых земных породах магматического происхождения — кимберлитах и лампроитах, а также в образованных остатками этих пород россыпях.

Алмазы метеоритного происхождения

Алмазы в виде мельчайших вкраплений часто находят в некоторых видах каменных и металлических метеоритов, а также импактитах – образованиях, возникших в месте удара о землю метеоритов.

Первыми алмазы в метеоритах обнаружили русские ученые М. В. Ерофеев и П. А. Лачинов в 1888 году. Они изучали каменный метеорит Новый Урей весом в 2116 граммов, который упал в 1886 году в Мордовии.

Алмазы в железном метеорите были обнаружены в 1891 году при исследовании осколков метеорита Canyon Diablo, упавшего примерно 20-40 тысяч лет назад в Аризоне, США, недалеко от одноименного каньона. Полагают, что вес этого метеорита составлял примерно 30 тонн.

Откуда в метеоритах алмазы?

Существует несколько гипотез происхождения алмазов в метеоритах. К сожалению, гипотеза об алмазосодержащих метеоритах как о части какого-то крупного тела или даже планеты из алмазов не находит подтверждения. Большинство ученых склоняются к версии, что алмазы в метеоритах имеют импактное происхождение, образовываясь в момент соударения в поясе астероидов.

От удара метеоритов о землю появляются особые породы — импактиты (от англ. impact — «столкновение», «удар»). В момент удара развивается огромное давление в десятки ГПа и температура в 2000-3000°С. В этих условиях углерод, содержащийся в соударяемых веществах, может преобразовываться в алмаз.

Алмазы импактного происхождения иногда образуют значительные залежи. В России широко известна Попигайская астроблема. Это кратер размером примерно 100 километров, возникший около 35 миллионов лет назад на границе современных Красноярского края и Якутии от удара метеорита размером около 7 километров. Однако, несмотря на значительную концентрацию, импактные алмазы слишком мелкие для промышленной добычи.

В настоящее время, все добываемые и используемые алмазы имеют земное происхождение.

Алмазы земного происхождения

Существует множество теорий происхождения алмазов в недрах земли. Большинство специалистов сходятся во мнении, что добываемые алмазы образовались в мантии земли от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет назад, на глубинах от 100 до 200 километров при температурах от 900 до 1300°С и давлении около 4-5 ГПа (примерно 40 000-50 000 атмосфер). На поверхность земли алмазы были доставлены магматическими породами (кимберлитами и лампроитами) в результате взрывных процессов. Имеются различные данные об образовании алмазов на глубинах до 700 километров.

Читать еще:  Почему у Пахмутовой нет детей

Как образуются алмазы в магматических породах?

Многочисленные теории о механизме возникновения алмазов в магматических породах можно условно разделить на три группы.

  • К первой относятся теории, которые связывают образование алмазов в верхних зонах земной коры при застывании магмы с попадающими в нее углеводородами из «вмещающих» пород.
  • Вторая предполагает образование алмазов в глубине ультраосновных пород, которые затем подвергаются дезинтеграции расплавленной магмой, в результате чего алмазы высвобождаются и увлекаются вверх магматическим потоком.
  • К третьей группе относятся теории, предполагающие образование алмазов в глубине ультраосновной магмы, а так же частично и в процессе ее подъема к поверхности. Этот механизм образования алмазов считается в настоящее время наиболее вероятным.

Алмаз в природе не является очень редким веществом, однако для промышленной добычи доступно ограниченное число месторождений.

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.

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.

Читать еще:  Как заставить себя сесть на диету

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.
» alt=»»>

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.

Источники:

Как и где образуются алмазы

Происхождение алмазов

http://vamkamen.ru/svoystva-kamney/kak-obrazuyutsya-almazyi.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector