Алмаз (минерал)

Алмаз, весьма редкий минерал. По химическому составу представляет чистый углерод. Бесцветные алмазы сгорают без всякого остатка; только не вполне бесцветные, мутные алмазы оставляют ничтожное количество золы. Алмаз кристаллизуется в правильной системе, в тетраэдрически-гемиэдрическом классе. Обыкновенно кристаллы алмазов имеют форму тетраэдров (два одинаково развитых тетраэдра противоположных знаков имитируют форму октаэдра), куба, ромбического додекаэдра и др. Характерной особенностью многогранников роста алмазов является закругленность их ребер и изогнутость граней. Вместо плоских граней, кристаллы алмазов весьма часто несут кривые поверхности, что придает многогранникам роста алмазов иногда шаровую форму (фиг. 1).

Эта извращенность кристаллов алмазов обусловлена отчасти явлениями роста, способностью образовывать так называемые вицинальные грани, отчасти — явлениями растворения и разъедания, которым подвергались кристаллы алмазов в земной коре. Алмаз обладает весьма совершенной спайностью параллельно граням тетраэдра и чрезвычайно высокой твердостью — 10 (алмазы различных месторождений обнаруживают некоторые колебание твердости). Удельный вес — 3,5 значительно превышает удельный вес другой разности самородного углерода — графита. Весьма характерны световые свойства алмаза: он обладает очень высоким показателем преломления, n = 2,417 (для натриевых лучей); соответственно этому угол полного внутреннего отражения — около 24°. Если луч света изнутри алмаза падает на грань алмаза под углом, большим 24°, то он не преломляется, а испытывает полное внутреннее отражение; попадая на следующую площадку алмаза под углом, также превышающим 24°, он снова не преломится и т. д. Таким образом, луч света, попавший в алмаз, особенно если искусственно алмазу (гранением) придана соответственная многогранная форма, испытывает в нем многократное полное внутреннее отражение. Если принять еще во внимание высокий коэффициент светорассеяния алмаза, то сделается понятным превосходная «игра» алмаза, которая так высоко ценится.

С самых давних времен алмаз  в большом почете у человека. Наиболее древние месторождения алмазов, выработка которых началась лет за триста до начала нашей эры, — месторождения Ост-Индии. Последние сосредоточены преимущественно в восточной области Деканского плоскогорья; отсюда добыты очень красивые и известные алмазы. В настоящее время эти месторождения уже сильно истощены, и добыча алмазов в них весьма незначительна. Алмазы  залегают здесь только во вторичных породах — или плотных, как песчаники и конгломераты, или рыхлых — в россыпях древних и современных, причем алмазы сопровождаются целым рядом других драгоценных камней. Открытие богатейших месторождений алмазов в Бразилии относится к началу XVIII столетия. Главные месторождения расположены в провинциях Минаш-Жерайш и Байя. Алмазы  добываются в содержащих золото россыпях, которые находятся на плато или же в долинах. Долинные россыпи — аллювиальные, россыпи  на плато — отчасти аллювиальные, отчасти элювиальные. Все эти россыпи расположены в области распространения итаколумита — тонкосланцевого кварцита, состоящего из кварца с включением пластинок слюды, хлорита и др.

Весьма своеобразный и интересный тип представляют южно-африканские месторождения алмазов Здесь наблюдаются алмазы в своем коренном залегании. Эти месторождения находятся в области между рекой Оранжевой и ее притоком Ваалом, близ г. Кимберлей. Характер месторождение таков. На равнине поднимаются небольшие холмы, до 20 метров высоты, имеющие в поперечнике их округлое или эллиптическое основание от 25 метров до нескольких сотен метров. Эти холмы являются выходами столбчатых и суживающихся книзу, воронко или трубкообразных образований, состав которых резко отличается от окружающих пород. Среди изверженных пород, черных сланцев и кварцитов (фиг. 2), расположены воронки, заполненные кимберлитом.

В  поверхностной своей части, до глубины 6—12 метров, заполняющая масса представляет совершенно выветрелую, поблекшую породу («желтая» порода), которая глубже переходит в зеленовато-голубую («голубая») породу; последняя на глубине около 80 метров является уже совершенно плотной. В  настоящее время выработка воронок доведена до глубины 400—500 метров и больше. В «голубой» породе и продуктах ее превращения и находятся алмазы; таким образом, она и должна быть рассматриваема, как материнская порода последних. «Голубая» порода представляет собой брекчию (порода, сцементированная из остроугольных обломков), основная масса которой состоит из серпентина (Н₄Mg₃Si₂О₉), оливина (изоморфная смесь Mg₂SiО₄ и Fe₂SiО₄), как свежего, так и превращающегося уже в серпентин, подвергающегося такому же превращению энстатита (MgSiО₃) и др. В этой брекчии заключены также в значительном количестве обломки посторонних пород, принадлежащих окружающим воронки породам, обнаруженным уже производящимися разработками, или залегающим глубже. Алмазы  залегают в «голубой» породе или в виде образованных со всех сторон кристаллических многогранников, или в виде обломков. Распределение их в породе — неравномерно; содержание чрезвычайно незначительно, оно составляет около 0,000025%, т. е. отношение алмазов к заключающей их породе, как 1:4 000 000, а в некоторых месторождениях даже, как 1:32 000 000. Заслуживает быть отмеченной следующая особенность южно-африканских кристаллов. Иногда, спустя много дней после того, как они извлечены из шахты, кристаллы без всякой видимой причины растрескиваются и распадаются на ряд осколков.

Что касается происхождения этих своеобразных южно-африканских месторождений, то следует думать, что своим образованием они обязаны особого рода энергичным вулканическим извержениям. Скапливавшиеся в огромном количестве газы разорвали покров вышележащих пород, и открывшийся таким образом канал, цилиндрической или воронкообразной формы, заполнился расплавленной массой, разбитой и даже распыленной быстро вырывающимися газами. Углерод находился в расплавленной массе в виде карбидов металлов. Высокое давление, обязанное вулканическому взрыву, обусловило кристаллизацию углерода в виде алмазов.

Открытие южно-африканских месторождений относится к 1867 г. В этом году был найден ребенком одного фермера первый алмаз  на берегу реки Ваала. В следующем году искатели нашли алмаз  в 85 карат  (карат — весовая единица, равная приблизительно 200 мг), названный «звездой южной Африки». Тогда из Капской колонии потянулись толпы искателей к северу через пустыню протяжением в 1 000—1 200 км, с риском умереть от голода и жажды во время пути. В 1870 г. открыта была приуроченность алмазов к воронкам, и тогда началась настоящая алмазная лихорадка. В 1872 г. здесь находилось уже около 30 тыс. чел.

Что касается русских месторождений алмазов, то они обнаружены в незначительном количестве на Урале. Первый алмаз  открыт в 1829 г. Наибольшее количество алмазов встречено в Крестовоздвиженских россыпях в Бисерской даче, Пермского уезда и губернии, главным образом в Адольфовском прииске. Там добыто более 200 алмазов. Это  единственное место, которое разрабатывалось специально для добычи алмазов; в других же местностях Урала присутствие алмазов обнаруживалось только случайно при промывке золота. Величина уральских алмазов — незначительна, обыкновенно меньше карата; наибольший уральский алмаз  весил около 3 карат.

Что касается вообще величины алмазов, то следует отметить, что крупные алмазы представляют чрезвычайно редкие находки. Алмазы, весящие сто и больше карат, все известны по именам. Биография их строго зарегистрирована и изобилует иногда чисто романтическими подробностями. До самого последнего времени наибольшим алмазом считался «Эксцельсиор», добытый в Южной Африке в 1893 г., весом в 970 карат. Но в 1905 г. найден, также в Южной Африке, в 20 милях к северо-западу от Претории, еще больший алмаз, весом в 3 025 карат. По внешнему виду он похож на гусиное яйцо, ограничен 8 плоскостями, из которых четыре — спайные плоскости. В длину этот алмаз, названный Кэллинан, имеет 11 см, в вышину — 6 см, в ширину — 5 см. Ценность его по существующим формулам расчета — около 5 млн. руб. Он приобретен за 1 ¹/₂ млн. руб. южно-африканским правительством и подарен королю Эдуарду. В настоящее время Кэллинан шлифуется в Амстердаме. Предполагают, что Кэллинан представляет собой часть еще большего алмаза, пока еще не найденного, расколовшегося по спайности. Следует еще упомянуть, что алмазы были обнаружены также в метеоритах. Впервые нахождение алмазов в метеорите из Ново-Уреи Краснослободского уезда Пензенской губернии было указано русскими учеными — Ерофеевым и Лачиновым. Позднее алмаз  был обнаружен рядом исследователей в различных других метеоритах.

Довольно обширна литература по искусственному воспроизведению алмазов. Нужно думать, что это в значительной мере связано с той высокой ценой, какую имеет углерод, окристаллизованный в виде алмаза. Не упоминая о целом ряде исследователей, работавших в этом направлении, которые иногда не могли с достаточной убедительностью подтвердить, что получавшийся в их опытах продукт действительно есть алмаз, остановимся только на более поздних работах. Особенное внимание обратили на себя опыты Муассана. Для получения алмазов Муассан пользовался своей электрической печью, посредством которой получаются, как известно, очень высокие температуры (до 3 500°). Муассан обнаружил, что в железе, насыщенном углеродом, в зависимости от температуры, до которой оно было нагрето, наблюдаются различные результаты: если нагревание производилось до 1 100°—1 200°, то получается смесь аморфного углерода и графита; напротив, если нагревание доводилось до 3 000°, получался исключительно графит. Можно было предполагать, что для получение алмазов надо создать такие условия, чтобы кристаллизация углерода шла под высоким давлением; однако осуществление подобных условий при той температуре, при какой ведутся такие опыты, представлялось задачей совсем не простой. Муассан воспользовался для этой цели свойством чугуна расширяться при своем затвердевании. Расплавленную массу чугуна, пересыщенную углеродом, Муассан подвергал внезапному и сильному охлаждению. Расплавленная масса тотчас же покрывалась снаружи коркой, а внутренняя часть затвердевала уже под этой коркой и, расширяясь при своем отвердевании, развивала громадное давление. В этой внутренней массе с несомненностью было обнаружено присутствие алмазов. Количество и качество получаемых алмазов в сравнении с требуемыми для этих опытов расходами не оставляют сомнения, что опыты Муассана не имеют практического значения, но научное значение их очень велико. С минералогической точки зрения весьма интересны также недавние опыты Гасслингера и Вольфа. Они приготовляли смесь, в которой кремнезем, глинозем, магнезия и др. находились в таком же процентном содержании, в каком они заключены в «голубой» породе, заполняющей южно-африканские воронки, и к этой смеси прибавляли графит в количестве 1—2%. Путем соответственного сплавления этой массы удалось получить мельчайшие (в среднем 0,05 мм  в диаметре) кристаллики алмазов.

Практическое значение алмазов обусловливается применением его в качестве драгоценного камня первого порядка. Гранение алмазов началось уже с очень давних пор, но первоначально было весьма несовершенно. Только с XV столетия стали шлифовать алмазы его собственным порошком (боорт) в виде так называемых розеток, а позднее — в форме бриллиантов. В настоящее время красиво отшлифованный, водяно-прозрачный бриллиант, весом в 1 карат, ценится приблизительно в 150 руб. Мелкие алмазы употребляются для резания стекла, для бурения, для гравирования других твердых камней. Алмазный порошок применяется для шлифования.

Я. Самойлов.