Як утворюються алмази? Особливості та теорії їх походження в природі

Алмаз з давніх пір став еталоном міцності, незламності і стабільності. Однак корисно знати про те, яким чином утворюються алмази.

Не так уже й мало людей хоча б раз у житті тримали в руках прикраси з діамантами. Але от щодо походження еталонного дорогоцінного каміння ситуація куди гірша. Навіть досвідчені минералоги і геологи не можуть з повною упевненістю сказати, яка версія відповідає істині.

Алмази стали відомі ще задовго до нашої ери. Пройти повз каменю з настільки незвичайними властивостями було неможливо.

Одна із старовинних легенд говорить, що:

• кристали алмаза – це живі істоти;
• вони можуть ставитися до різних підлогах;
• 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 начал. В їх число входять:

• повітря;
• вода;
• земля;
• небо;
• енергія.

В старовинних манускриптах відразу почали відзначати, що алмаз дуже твердий і відрізняється незвичайним блиском. Часто писали, що цей мінерал може з’являтися «на скелі в море і на пагорбах, розташованих над золотими копальнями».

Легенди про Синдбада-мореплавця кажуть, що десь існує досить глибоке провалля, на дні якого і ховаються первинні поклади алмазів. Але, зрозуміло, все це вельми слабо співвідносилося з реальністю.

Слід віддати належне людям давнину і Середньовіччя. Пошук реальної причини утворення алмазу показує, що людська думка ніколи не стояла на місці. Та все ж перші серйозні версії його появи могли бути висунуті лише 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.

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 увазі, що самоцвітні камені утворювалися на поверхні землі.

Це відбувалося в результаті застигання лави при контакті з повітрям. Проблема в тому, що температура і тиск в такій ситуації не надто високі. З цієї причини така концепція не користується популярністю серед професіоналів.

Існує альтернативне припущення, згідно з яким самоцвіти формуються з ультраосновных порід.

Тільки пізніше, коли магма піднімалася вгору, 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 наверх, але ще не досягла жерла.

Подібні зміни структури істотно зміцнюють сам камінь і надають йому настільки ціновані на товарному ринку якості.

Колишні запаси алмазів, пов’язані зі старовинними родовищами і кимберлитовыми трубками, зустрічаються все рідше. А потреба в каменях велика. Іноді жителі вулканічних районів через деякий час після вивержень витягують з затверділої лави самий твердий мінерал. Але потрібні для його появи умови виходять не тільки завдяки вулканічним процесів, при цьому частина дослідників алмазів звертає увагу не тільки в глибини Землі, але і вгору.

Неодноразово вже при обстеженні шматків метеоритів виявлялися цілі алмази (або їх окремі частинки). Якість таких мінералів було відмінним.

Одного разу, коли метеорит впав на території США, в стінках кратера виявили дорогоцінні камені. Але вони дещо відрізнялися від звичних варіантів. Різниця, за деякими даними, стосується будови кристалічної решітки – на зовнішньому вигляді вона не відображається.

Частина фахівців вважає, що алмази вже знаходяться всередині метеоритів. При їх руйнуванні камені виявляються «на волі».

Більш популярне уявлення, згідно з яким камінь з’являється вже при зіткненні із земною поверхнею. Цей процес провокує виділення значної механічної і теплової енергії.

З цієї причини різко зростає і температура і тиск в центрі (там, де залишиться кратер). Ці фактори і призводять до характерної трансформації вуглецю.

Спектрографические спостереження показали, що газоподібний вуглець (у чистому вигляді або в 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 провісників всіх планет. При охолодженні гази сжижались. Поступово рідкі речовини розподілялися по масі: більш важкі занурювалися вниз, а легкі спливли наверх.

Рідкі магматичні маси в початковому періоді розвитку Землі легко проривалися через тонкий шар земної кори. Вуглець активно реагував з воднем. В 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 суперечностей між вулканічними і космічними гіпотезами немає.

Різниця лише 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 основного 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 ученим належить схема геохімічних перетворень вуглецю. Згідно з цією класичною схемою і алмаз і графіт концентруються переважно в нижніх шарах літосфери.

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 мантийную версію при сучасному рівні бурової справи тим більше не вийде. Повертаючись до мантійно-магматичної версії, варто вказати, що згідно їй вуглець може перетворитися в алмази, якщо:

• протягом сотень мільйонів років буде існувати хімічно рівномірна середовище;
• при цьому будуть підтримуватися слабкі теплові градієнти;
• тиск стабільно буде перевищувати 5 тис. Па.

Відповідні параметри, виходячи з уявлень сучасної геології, досягаються на глибині від 100 до 200 км.

Ще однією неодмінною умовою «успіху» є наявність диатрем 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 і альтернативна флюидная версія, згідно з якою найміцніший мінерал кристалізується на меншій глибині. Вихідним пунктом виявляється розпад метану або його неповне окислення. Окислювачем виступає суміш з водню, вуглецю, кисню і сірки. Чотири елементи можуть перебувати і в рідкому, і в газоподібному агрегатному стані.

З флюидной гіпотези випливає, що алмази можуть з’явитися при температурі від 1 тис. градусів, діє одночасно з тиском від 100 до 500 паскалів.

В інших місцях проводити великомасштабну видобуток недоцільно. З плином часу геологічні процеси призводять до руйнування верхньої частини корінних родовищ. Алмази звідти зникають (і неслися в минулому) текучою водою. При повторному відкладення мінералу з’являються розсипи.

Про таємниці походження алмазів дивіться у наступному відео.