Алмаз, хоть и состоит полностью из углерода, но это самый твердый минерал на Земле. Все из-за своей кристаллической структуры. Алмазы не встречаются в огромных кристаллах, как кварц (диоксид кремния) - условия из возникновения не позволили им вырасти до больших размеров.
Самый большой алмаз ювелирного типа в мире - «Звезда́ Африки». Его масса составляла 3106,75 карата (621,35 грамма), размеры - 100х65х50 мм. Найден в 1905 году в Южной Африке. Алмаз разделен на 9 частей. Самый крупный в 530 карат украшает скипетр английского короля.
Но речь пойдет не о драгоценностях и ювелирных изделиях из алмазов, где они нашли свое применение (как говорят, из-за оптических свойств). Интересно само происхождение алмазов. До сих пор не существует однозначной модели, как и при каких условиях образовались алмазы.
Некоторые ученые полагают, что драгоценные камни попадают на Землю вместе с метеоритами, внутри которых они находятся. Однако более убедительным выглядит модель, что алмазы сформировались после удара «космического объекта» о поверхность нашей планеты, что приводило к выделению значительных объемов энергии (высокая температура и давление). И в этих условиях из графита формировались залежи алмазов.
Находясь какое-то время геологического периода на больших глубинах, алмазы поднимались на поверхность в породе под названием кимберлитовая магма в ходе вулканических извержений. Это место - так называемая кимберлитовая трубка.
Кимберлитовая трубка названа по названию города в Южной Африке (Кимберли), где активно начали добывать алмазы. Эти трубки не часты в своем распространении на поверхности Земли. Эти зоны точно не связаны с падением астероидов, т.к. алмазы по этой модели мы должны находить в зонах вулканической активности или в зонах астроблем (древних кратерах от падений крупных тел). А места добычи и нахождения алмазов выглядят так:
Трубки с породой разрабатывают, добывая, дробя и просеивая алмазосодержащую породу. Место добычи породы выглядит с высоты так:
Когда наземный способ добычи становится невозможным, кимберлитовую трубку разрабатывают шахтным методом и выработки могут уходить глубоко вниз.
Другая модель про происхождение алмазов говорит, что метеориты и астероиды здесь ни при чем. Кристаллы образуются из графита, который подвергся воздействию экстремальных физико-химических процессов в условиях, где участвуют расплавы на значительной глубине в мантии Земли. Процесс кристаллизации алмазов происходит в земной мантии на глубинах порядка 140–200 километров. Для формирования кристаллов необходимо наличие высоких давлений, достигaющая 4,5–6 ГПа, а также температур от +1100 до +1400 °С.
Но на воздухе алмаз сгорает при температуре всего 850–1000 °C, а в струе чистого кислорода горит при температуре 720–800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ. Получается, что алмазы смогли появиться там, где не было окислительных процессов.
Эту модель подтверждает технология получения искусственных алмазов. Вот только они не вырастают больших размеров. А если и удается получить крупные алмазы, то они не такого высокого оптического качества.
Получить в промышленных установках алмазный песок – уже не так дорого. В этом можно убедиться, посморев на цены режущих дисков с алмазным порошком для электроинструмента.
Как получить искусственные алмазы, знали уже в 19 веке. Вот выдержка из журнала того времени:
Алмазы получались из углерода, который находится в расплавленном чугуне. И при дегазации его хлором, росли кристаллы этих драгоценных камней. Насколько больших и какого качества – не уточняется.
Получается, что по такой модели и в природе когда-то могли образоваться алмазы в кимберлитовых трубках. Тогда кимберлитовая порода – это не вынос алмазов из глубин в расплаве магматической породы. Это образование алмазов в расплавленной породе древнего вулкана (трубке) при дегазации этой породы газами.
Есть версия, что в углефикации пластов угля замешан метан. Он приводит к образованию так называемого пиролитического графита. Нужна лишь затравка в виде углеродных залежей и на них уже откладывается дополнительный углерод, превращая каменный уголь в антрацит. Метан – это именно выходы газов из недр, а не выходы газа из пластов угля. Затравка (изначальный центр кристаллизации) нужен и для выращивания искусственных кристаллов.
Наука недооценивает и дегазацию водорода в образовании месторождений металлов. Это направление слабо развивается в геологии. У нас в стране известен только Владимир Сывороткин, который установил, что водород виновен и в разрушении озонового слоя (это не деятельность человека, как полагают в остальном мире).
Так же дегазация расплавленной магмы на поверхности могла приводить и к образованию алмазов в периоды активной геологической процессов на Земле.