Алмаз з давніх пір став еталоном міцності, незламності і стабільності. Але корисно знати, як утворюються алмази.
Особливості
Не так вже й мало людей хоча б раз у житті тримали в руках прикраси з алмазами. Але ось щодо походження еталонного дорогоцінного каменю ситуація куди гірша. Навіть досвідчені мінералоги і геологи не можуть з повною впевненістю сказати, яка версія відповідає істині.
Що думали раніше?
Алмази стали відомі ще задовго до нашої ери. Пройти повз камень з настільки незвичайними властивостями було неможливо.
З цієї причини стали створюватися різні припущення, що «пояснювали» появу адаманта.
Одна зі старовинних легенд говорить, що:
- кристали алмазу - це живі істоти;
- вони можуть відноситися до різних статей;
- ці організми «поглинають небесну росу»;
- вони можуть збільшуватися в розмірах і навіть розмножуватися.
Стародавня індійська міфологія стверджувала, що алмаз з'являється в природі, коли з'єднуються п'ять основних природних почав. До їх числа входять:
- повітря;
- вода;
- земля;
- небо;
- енергія.
У старовинних манускриптах відразу почали відзначати, що алмаз дуже тверд і відрізняється незвичайним блиском. Часто писали, що цей мінерал може з'являтися «на скелі, в морі і на пагорбах, розташованих над золотими рудниками».
Легенди про Синдбад-морехід кажуть, що десь існує досить глибока ущелина, на дні якої і ховаються первинні поклади алмазів. Але, зрозуміло, все це досить слабо співвідносилося з реальністю.
Слід віддати належне людям давнини і Середньовіччя. Пошук реальної причини утворення алмазу показує, що людська думка ніколи не стояла на місці. І все ж перші серйозні версії його появи могли бути висунуті тільки після 1797 року - саме тоді був точно встановлений хімічний склад мінералу.
Трохи пізніше виявилося, що різниця між алмазом, графітом і різними варіантами вугілля обумовлена розташуванням атомів всередині кристалічних решіток.
Версії
«Земляни»
Суть концепції - виникнення цих мінералів в результаті руху магми. Передбачається, що основна їх частина з'явилася не раніше 2,5 млрд і не пізніше 100 млн років тому. Відбувалося це на глибині близько 200 км. Там на графіт впливали одночасно висока температура близько 1 тис. градусів і тиск 50 тис. атмосфер.
Один з варіантів версії передбачає, що самоцвітні камені утворювалися вже на поверхні землі.
Це відбувалося в результаті застивання лави при контактах з повітрям. Проблема в тому, що температура і тиск у такій ситуації не надто високі. З цієї причини така концепція не користується популярністю серед професіоналів.
Існує альтернативне припущення, згідно з яким самоцвіти формуються з ультраосновних порід.
Тільки пізніше, коли магма піднімалася нагору, разом з нею викидався і камінь. Переважна більшість геологів схиляється саме до такого підходу. Проміжна версія полягає в тому, що алмази формуються, коли магма вже почала рух нагору, але ще не досягла жерла.
Прихильники цієї гіпотези стверджують, що при підйомі має відбуватися посилення кристалічних решіток.
Подібні зміни структури істотно зміцнюють сам камінь і надають йому настільки цінні на товарному ринку якості.
Колишні запаси алмазів, пов'язані зі старовинними родовищами і кімберлітовими трубками, зустрічаються все рідше. А потреба в каменях велика. Іноді мешканці вулканічних районів через деякий час після вивержень витягують з затверділої лави самий твердий мінерал. Але необхідні для його появи умови виходять не тільки завдяки вулканічним процесам, при цьому частина дослідників алмазів звертає увагу не тільки в глибини Землі, але і вгору.
«Гості з космосу»
Неодноразово вже при обстеженні шматків метеоритів виявлялися цілі алмази (або їх окремі частинки). Якість таких мінералів була відмінною.
Одного разу, коли метеорит впав на території США, в стінках кратера виявили дорогоцінне каміння. Але вони дещо відрізнялися від звичних варіантів. Різниця, за деякими даними, стосується будови кристалічної решітки - на зовнішньому вигляду вона не відображається.
Частина фахівців вважає, що алмази вже знаходяться всередині метеоритів. При їх руйнуванні камені опиняються «на волі».
Мінусом такої версії є те, що малоймовірна поява твердої форми графіту при виникненні самих «космічних булижників».
Більш популярне уявлення, згідно з яким камінь з'являється вже при ударінні з земною поверхнею. Цей процес провокує виділення значної механічної та теплової енергії.
З цієї причини різко зростає і температура, і тиск у центрі (там, де залишиться кратер). Ці фактори і призводять до характерної трансформації вуглецю.
Достовірно відомо, що в Попігайському астероїдному кратері, що з'явився 35 млн років тому, знаходиться безліч алмазів. Правда, побачити їх де-небудь на прилавку ювелірного магазину не вийде - це камені дуже невеликої величини, придатні тільки для технічного застосування.
Спектрографічні спостереження показали, що газоподібний вуглець (у чистому вигляді або у зв'язці з азотом, воднем) присутній в атмосфері Сонця. Астрономи і космологи вважають, що цей елемент був і в колосальних згустках газу, пилу, які стали провісникам усіх планет. При охолодженні гази зріджувалися. Поступово рідкі речовини розподілялися по масі: більш важкі занурювалися вниз, а легені спливали нагору.
Рідкі магматичні маси в початковому періоді розвитку Землі легко проривалися через тонкий шар земної кори. Вуглець активно реагував з воднем. У результаті земна кора поступово втрачала цей хімічний елемент.
На сучасному етапі геологічної історії нашої планети на його частку припадає приблизно 1%. Такий екскурс дозволяє зробити зовні парадоксальний висновок: глибинних протиріч між вулканічними і космічними гіпотезами немає.
Та тверда форма вуглецю, яку зараз додають до ювелірних прикрас, використовується в бурових коронках, і вона колись була присутня в міжзоряному просторі.
Різниця тільки в шляхах, якими вона потрапила в конкретне місце. Фахівці вважають, що найбільше вуглецю зараз знаходиться у зовнішній частині мантії, адже там висока температура і тиск призводять до утворення сполук основної речовини з важкими металами. Але деякі атоми вуглецю приєднуються один до одного.
Ще знамениті Вернадський і Ферсман висували припущення, що саме так і народжуються алмази. Двом вченим належить схема геохімічних перетворень вуглецю. Згідно з цією класичною схемою і алмаз, і графіт концентруються переважно в нижніх шарах літосфери.
Чи так це, достеменно невідомо, адже найбільш переконливі теорії, навіть підтверджені лабораторними експериментами, не мають ще вирішального підтвердження.
Найглибші свердловини на Землі добираються тільки до глибини 10-12 км. При цьому зародження алмазів, навіть за версією Ферсмана, відбувається на глибинах не менше 30-40 км. Саме така середня товщина земної кори. Перевірити мантійну версію при сучасному рівні бурової справи тим більше не вийде. Повертаючись до мантійно-магматичної версії, варто вказати, що згідно з нею вуглець може перетворитися на алмази, якщо:
- протягом сотень млн років буде існувати хімічно рівномірне середовище;
- при цьому будуть підтримуватися слабкі теплові градієнти;
- тиск стабільно перевищуватиме 5 тис. По.
Відповідні параметри, виходячи з уявлень сучасної геології, досягаються на глибині від 100 до 200 км.
Ще однією неодмінною умовою «успіху» є наявність діатрем або проривів земної кори. На континентальних платформах магматичний розплав, насичений помітними кількостями газів, може пробити її. В результаті і формуються відомі всім кімберлітові трубки.
Існує й альтернативна флюїдна версія, згідно з якою міцний мінерал кристалізується на меншій глибині. Вихідним пунктом виявляється розпад метану або його неповне окислення. Окислювачем виступає суміш з водню, вуглецю, кисню та сірки. Чотири елементи можуть перебувати і в рідкому, і в газоподібному агрегатному стані.
З флюїдної гіпотези випливає, що алмази можуть з'явитися при температурі від 1 тис. градусів, що діє одночасно з тиском від 100 до 500 паскалів.
Варто зауважити, що лише близько 1% кімберлітових трубок, знайдених у різних куточках світу, містить промислово значущі поклади алмазів.
В інших місцях проводити великомасштабний видобуток недоцільно. З плином часу геологічні процеси призводять до руйнування верхньої частини корінних родовищ. Алмази звідти забираються (і забиралися в минулому) плинною водою. При повторному відкладенні мінералу з'являються розсипи.
Про таємницю походження діамантів дивіться у наступному відео.