АЛМАЗ, мінерал, кристалічна кубічна поліморфна модифікація самородного вуглецю, по блиску, красі і твердості перевершує всі мінерали.

Різновиди алмаза — баллас, карбонадо, борт. Кристалізується в кубічній сингонії. Безбарвні або забарвлені октаедричні кристали. Найтвердіший мінерал (твердість 10 по мінералогічній шкалі); густина близько 3,5 г/куб.см, високий показник заломлення (2,417). Напівпровідник. Крупні прозорі кристали алмаза — коштовні камені першого класу. Найбільші в світі алмази: «Куллінан» (3106 кар), «Ексельсіор» (971,5 кар), «Йонкер» (726 кар). Застосовується в промисловості як абразивний матеріал. Промислові родовища пов'язані з кімберлітами, розсипами. Головні зарубіжні добувні країни: ЮАР, Конго (Заїр), Ботсвана, Намібія. В Російській Федерації родовища в Якутії, на Уралі. Синтетичні алмази одержують з графіту і углевмістких речовин з середини 1950-х років. Щорічне виробництво синтетичних алмазів декілька мільйонів карат (в основному для технічних потреб).

Хімічний склад

Алмаз складається з чистого вуглецю, але звичайно містить невеликі домішки різних хімічних елементів, що входять в кристалічну структуру або до складу включень інших мінералів. Для безбарвних прозорих різновидів характерна структурна домішка азоту (0,3%), хоча зустрічаються і «безазотні алмази». В непрозорих і забарвлених різновидах зміст домішок (оксиди алюмінію, кремнію, магнію, кальцію, заліза, титана і ін.) досягає 5%.

Морфологія

Алмаз кристалізується в кубічній системі. Атоми вуглецю знаходяться в ньому по вузлах двох кубічних грат з центрованими гранями, дуже щільно вставлених одна в іншу (а = 3,5595 А). Кристали алмаза є гігантськими полімерними молекулами і звичайно мають форму октаедрів, ромбододекаедрів, рідше — кубів або тетраедрів. Розміри кристалів варіюють від мікроскопічних до дуже крупних, маса найкрупнішого алмаза «Куллінан», знайденого в 1905 в Південній Африці 3106 кар (0,621 кг).

Фізичні властивості

Алмаз — найтвердіша зі всіх природних речовин. По шкалі Мооса відносна твердість алмаза рівна 10, абсолютна в 1000 разів перевищує твердість кварцу і в 150 разів — корунду. Максимальна твердість на гранях октаедра, мінімальна на гранях куба; на цьому засновані ограновування, розпилювання і шліфовка алмазів. Густина чистого алмаза 3,511 г/см3. Блиск сильний, від алмазного до жирного. Високий показник заломлення (від 2,417 до 2,421) і сильна дисперсія (0,0574) обуславлівають яскравий блиск і різнокольорову «гру» огранованих ювелірних алмазів, званих діамантами. Алмаз може бути безбарвним і водянопрозорим або забарвленим в різні відтінки жовтого, коричневого, червоного, голубого, зеленого, чорного, сірого кольорів. Розподіл забарвлення часто нерівномірний, плямистий або зональний. Під дією рентгенівського, катодного і ультрафіолетового проміння більшість алмазів починає світитися голубим, зеленим, рожевим і ін. кольорами. Алмаз прилипає до деяких жирових сумішей, на цьому заснований що отримав найбільше розповсюдження жировий спосіб витягання алмазів на збагачувальних фабриках.

На повітрі алмаз згоряє при 850°С з освітою СО2 ; у вакуумі при температурі зверху 1500°С переходить в графіт. Властивості алмаза різко міняються залежно від наявності (тип I) або відсутності (тип II) домішки азоту. Для типу I характерне аномальне двох переломлення, низька фотопровідність, відсутність електропровідності, поглинання в інфрачервоному (між 8-10 мкм) і ультрафіолетовому (від 3300 А) діапазонах, висока теплопровідність. Без азотні алмази (тип II) практично ізотропні, з високою фотопровідністю, не поглинають інфрачервоне випромінювання і прозорі в ультрафіолетовому (до 2200 А), володіють надзвичайно високою теплопровідністю. Рентгенівська диффракция виявляє в першому типі додаткові лінії, що свідчать про «дефектність» кристалічної структури.

Умови створення і знаходження алмазів

Передбачається, що алмаз кристалізується одним з перших мінералів при охолодженні мантійного силікатного розплаву на глибині 150-200 км при тиску 5000 МПа, а потім виноситься до поверхні Землі в результаті вибухових процесів, супроводжуючих формування трубок кімберліту, 15-20% які містять алмаз. Є і інша точка зору, згідно якої алмаз кристалізується на відносно невеликій глибині за рахунок дисоціації або часткового окислення Метану в газовій системі C-H-O-S при температурі зверху 1000°C і тиску 100-500 МПа. Алмази зустрічаються також в глибинних породах-еклогітах і деяких глибоко-метаморфізованних гранатових гнейсах. Дрібні алмази в значних кількостях знайдені в метеоритах, а також в гігантських метеоритних кратерах, де переплавлені породи містять значні кількості дрібнокристалічного алмаза. Алмази з кімберлітів і метеоритів відрізняються від знайдених в метеоритних кратерах і метаморфічних породах підвищеним вмістом важкого ізотопу вуглецю — 13С.

Ювелірні алмазиНа частку ювелірних алмазів звичайно відводиться 20-25% алмазів, що здобуваються; в розсипних родовищах їх частка помітно вище, ніж в корених. Ювелірні алмази прозорі, без тріщин і включень. При їх ограновуванні виявляються найбільший блиск і гра каменя, усуваються природні дефекти, при цьому втрачається близько 50% первинної маси. Розроблена спеціальна діамантова форма ограновування, але використовується також ограновування клинами, кабошоном, східчаста і їх комбінації. Крупні алмази ювелірної якості зустрічаються рідко і одержують власні імена (найбільші в світі «Куллінан», «Ексельсиор» — 971,5 кар, «Зірка Сьєрра-леоне» — 968,9 кар, і інші). «Куллінан» розпиляний на 105 діамантів, з яких найкрупніші — «Велика Зірка Африки» (530,2 кар), вправлений в англійський королівський скіпетр, і «Мала Зірка Африки» (317,4 кар), прикрашаючий корону Британської імперії. До найбільшим в світі діамантів також відносяться «Низам» і «Ювілейний». В Алмазній фундації Росії зберігаються огранований кабошоном діамант «Орлів» (199,6 кар), привезений з Індії і дарований графом Г. Орловим імператриці Катерині II, а також індійський алмаз «Шах» (88 кар), дарований імператору Миколі I іранським шахом після вбивства в Тегерані російського посла і поета Олександра Грибоєдова. В Луврі знаходиться крупний індійський алмаз «Регент» (137,75 кар), що належав Людовику XV Бурбону і згодом вправлений в ефес шпаги Наполеона I Бонапарта. Найбільший в світі синій алмаз «Хоуп» (44,5 кар), власники якого нерідко гинули при загадкових обставинах, зберігається в музеї Смітсоновського інституту (США). Найбільші алмази Росії «Двадцять шостий з'їзд КПРС» і дрібнозернистий агрегат алмазів знайдені в Якутії.

Родовища алмазів

В старовині алмази здобувалися в Індії, були найбільш відомі вироблені нині копальні Голконди. В 1725 в Бразилії (Мінас-Жерайс) були відкриті річкові алмазні розсипні родовища. З 1869 в Південній Африці ведеться здобич алмазів з річкових розсипів. Африканський континент виявився надзвичайно багатий кореними і розсипними родовищами алмазів, які експортуються з ЮАР, Заїру, Ботсвани, Анголи, Намібії, Гани, Сьєрра-леоне.

В 1954 були знайдені алмази в центральній частині Сибірської платформи, в басейні річок Великої і Малою Ботуобої, і пізніше в районі Архангельська. Розсипи, а потім і корені багаті родовища знайдені в районі р. Кимберлі в Австралії. Тут корені родовища представлені також трубообразними вертикальними тілами, але їх заповнює лампроіт — магматична порода, по складу схожа з калієвими високолужними базальтами.

Здобич, застосування і ціни

Щорічна світова здобич алмазів оцінюється в 100 млн. кар (20 тонн), з них 40 млн. доводиться на країни Африки і по 30 млн. на Росію і Австралію. Найбільший в світі монополіст по здобичі і продажу алмазів — компанія «Де Бірс» з річним оборотом понад 15 млрд. доларів. В Росії здобич алмазів веде компанія «Алмази Росії — Саха» (об'єм здобичі у вартісному виразі складає 1,3 млрд. доларів в рік). Маса алмазів, що здобуваються, звичайно 0,1-1,0 кар, крупне ювелірне каміння зустрічається рідко. Ціна необроблених алмазів ювелірної якості близько 100 доларів за карат, вартість діамантів сильно коливається в залежності чистоти «води», відтінків кольору «нацвєтів», наявності включень і дефектів, величини каміння, якості ограновування і т.д. Звичайна ціна карата діамантів — від 400 до 1000 доларів. Світові центри продажу алмазів — Центральна збутова організація в Лондоні і Алмазна біржа в Антверпені. Світовий лідер по збуту ювелірних виробів — Італія. Технічні алмази, що використовуються як абразиви, коштують від 3 до 12 доларів за кар; синтетичні — близько 2 доларів за кар. З кінця 90-х років США щорічно споживають не менше 50 млн. кар технічних алмазів (10 тонн). Очікується, що на початку 21 століття світове споживання технічних алмазів складе 250 млн. кар або 50 тонн, з них близько 70% синтетичних. Технічні алмази використовуються в алмазних бурових коронках, пилах, різцях, філь’єрах для витягання дроту, для виготовлення полірувальних порошків і паст, а також в оптичній і електронній промисловості як напівпровідники, датчики в лічильниках ядерних частинок, як речовина з теплопровідністю вище, ніж у міді, прозоре для широкого діапазону хвиль.

Ограновування

Найбільші в світі центри по ограновуванню алмазів розташовані: в Бельгії (Брюссель), що спеціалізується на високоякісному ограновуванні каміння середньої величини; США (Нью-Йорк) — обробці крупних алмазів; Індії (Сурат) — ограновуванню найдешевших жовтих алмазів; Ізраїлі (Рамат-Ган) — економічному ограновуванню, що максимально зберігає масу каменя, часто в збиток якості ограновування. В Росії ведеться високоякісне ограновування дрібного каміння на підприємствах в Москві, Санкт-Петербурзі («Російські самоцвіти»), Катеринбургу і Смоленську.

Синтез алмазівПерші штучні алмази отримали в Швеції в 1953. В Сполучених Штатах Америки синтетичний алмаз в 1956 отримала компанія Дженерал Електрик.В ці ж роки аналогічного успіху добилися і в СРСР. В 1971 Дженерал Електрик вдалося виростити штучний алмаз вагою в один карат.

Технологія виробництва штучних алмазів досить складна. Синтезують алмази при температурі 1200-2000°С і тиску 1000-5000 МПа (50-60 тисяч атмосфер) з порошку графіту, змішаного з порошкоподібним залізом, нікелем, хромом. Застосовуючи різні режими синтезу можна одержувати алмази різних кольорів: жовті, голубі, червоні, коричневі.

Найкрупніший штучний алмаз — вагою трохи більше 30 карат — був отриманий компанією Де Бірс. Проте це камінь не ювелірної якості. Щорічно в світі синтезується близько 40 т. дрібнокристалічних алмазів, що використовуються для отримання абразивних порошків. Отримані штучним шляхом ювелірні алмази значно дорожче за природні.

В Росії два центри виробництва штучних алмазів — Москва і Новосибірськ. Секретами синтезу алмазів володіють на Україні і в Білорусі. Найбільші зарубіжні виробники — фірми Дженерал Електрик, Де Бірс, Сумімото Електрик — принципово продають свої вироби тільки для використовування в технічній меті.

Імітація алмазів

Для імітації алмазів використовується безбарвний циркон, синтетичний рутил, титанат стронцію, синтетичний безбарвний шпинель і корунд, алмазні дублети і свинцеве скло; а також синтетичні, що з'явилися. Всі ці з'єднання м'якше за алмаз, не володіють характерною голубою люмінесценцією, відрізняються по показнику заломлення. Опромінювання алмазів в ядерних реакторах дозволяє перетворювати безбарвне або жовте каміння в більш дорогі зелені і голубі.

Діагностика алмазів

Ефективна діагностика і імітація алмазів проводиться «алмазним щупом», дія якого заснована на визначенні унікальної теплопровідності алмаза, що перевищує теплопровідність срібла і міді: при цьому можлива перевірка навіть дуже дрібного каміння, закріпленого в глибокій оправі. Використовується також «алмазний олівець», заправлений спеціальним чорнилом, що залишає на поверхні добре що змочується жиром алмаза суцільну межу, тоді як на імітаціях чорнило збирається в окремі крапельки. Чистота абразивних порошків з алмазів перевіряється рентгенівським і люмінесцентним методами; синтетичні порошки звичайно володіють магнітними властивостями, могутніми магнітами або електромагнітами, що виявляються.

Використана література: «Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия»