Алма́з (от пратюрк. almaz, буквально: «неподдающийся», через [’almās] из «несокрушимый») — минерал, кубическая аллотропная форма углерода.
При нормальных условиях алмаз метастабилен, то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит. Это самый твёрдый минерал по шкале эталонных минералов твёрдости Мооса.
Возраст самого древнего обнаруженного алмаза составляет 3,6 миллиарда лет.
Физико-механические свойства Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость (и в то же время хрупкость); наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел — ; большой показатель преломления и высокая дисперсия. Алмаз является широкозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны . У него очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,6—1,0. Высокая твёрдость обуславливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия.
Энергия кристалла составляет 105 Дж/моль, энергия связи 700 Дж/моль — менее 1 % от энергии кристалла.
Температура плавления алмаза составляет примерно 3700—4000 °C при давлении ~11 ГПа. На воздухе он сгорает при , а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при , полностью превращаясь в углекислый газ. При нагреве до без доступа воздуха алмаз спонтанно за переходит в графит и взрывообразно разрушается на мелкие части ; при температурах более поведение термодинамических характеристик алмаза (теплоёмкость, энтальпия) с ростом температуры приобретает аномальный характер.
Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он колеблется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Зависимость показателя преломления от длины волны называется дисперсией, а в геммологии этот термин имеет особое значение, определяемое как разница показателей преломления прозрачной среды при двух определённых длинах волн (обычно для пар фраунгоферовых линий и или и = 486,1 нм). Для алмаза дисперсия равна 0,044, а .
Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.
Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета), делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом, рубином и александритом, которые соперничают с алмазом по цене).
Особую красоту алмазу придаёт огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый особым образом (Гущинская форма) алмаз называется бриллиантом.
Структура Кристаллы . Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии -гибридизации. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость алмаза.
Окраска Большинство окрашенных ювелирных алмазов — алмазы жёлтого и коричневого цвета. Для алмазов жёлтых оттенков характерен дефект структуры Н-3. В зависимости от средоточия этих дефектов возможны оттенки жёлтого цвета от едва уловимых до ясно видимых. В бесцветных алмазах, в которых даже спектрофотометром не удаётся установить наличие Н-3 дефектов, они также могут присутствовать, если присутствует голубая люминесценция. Только 10—12 % всех исследованных алмазов с ясно видимым жёлтым оттенком, указывающим на присутствие Н-3 центров, не имели голубой люминесценции или она была ослаблена. Это вызвано наличием примесей в структуре алмаза, вызывающих тушение люминесценции.
Важным оптическим свойством Н-3 центра является то, что голубой цвет люминесценции является дополнительным к жёлтому оттенку окраски. Это означает, что при равенстве зрительных реакций от интенсивностей излучений этих оттенков их суммарная реакция на глаз оценщика будет такой же, как от бесцветного (белого) излучения, то есть при определённых условиях жёлтый оттенок окраски восполняется голубым оттенком люминесценции. В общем случае имеется неравенство интенсивностей окраски по зонам и неравенство зрительных реакций от жёлтого цвета окраски и голубого цвета люминесценции. Можно рассматривать люминесценцию как фактор «компенсации» жёлтой окраски, действующий со знаком «плюс» или «минус». Из этого следует ряд практических выводов, значимых для некоторых сторон оценки алмазов и их разметки перед распиливанием.
Необходимо учитывать совместное воздействие на глаз сортировщика жёлтого оттенка окраски и голубого оттенка люминесценции кристалла. Поэтому следует алмазы первого цвета разделять на те, из которых могут получиться бриллианты высших цветов, и на те, из которых они не могут быть получены. При входном контроле кристаллов из общего числа следует извлечь все нелюминесцирующие алмазы без малейшего присутствия жёлтого оттенка (допускается слабый коричневый нацвет) и с пропусканием более 70 %. Эти алмазы могут рассматриваться как исходные кристаллы для получения бриллиантов 1-го и 2-го цвета. Количество их достигает не более 1—3 % от общего числаДронова Н. Д. Изменение окраски алмазов при их обработке в бриллианты (системный подход и экспериментальные исследования). — Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук. Специальность 04.00.20 — минералогия, кристаллография. Москва, 1991..
Каждый цветной бриллиант — совершенно уникальное произведение природы. Существуют редкие цвета алмазов: розовый, синий, зелёный и даже красный.
Примеры некоторых цветных бриллиантов: Дрезденский зелёный бриллиант, Жёлтый алмаз Тиффани, Портер-Родс (голубой). Алмаз Хоупа (синий)
Отличия алмаза от имитаций
Алмаз сходен со многими бесцветными минералами — кварцем, топазом, цирконом, которые часто используются в качестве его имитаций. Отличается твёрдостью — это самый твёрдый из природных материалов (по шкале Мооса — 10), оптическими свойствами, прозрачностью для рентгеновских лучей, люминесценцией в рентгеновских, катодных, ультрафиолетовых лучах.
Благодаря высокому показателю преломления алмаз, погружённый в воду, чётко выделяется в ней, в отличие от минералов с низким показателем преломления, таких, как кварц.
Нахождение алмазов в мире
Алмаз — редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет назад алмазы в промышленных масштабах добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовые трубки, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях.
О происхождении и возрасте алмазов до сих пор нет точных научных данных. Учёные придерживаются разных гипотез — магматической, мантийной, метеоритной, флюидной, есть даже несколько экзотических теорий. Большинство склоняется к магматической и мантийной теориям, к тому, что атомы углерода под большим давлением (как правило, атмосфер) и на большой (примерно ) глубине формируют кубическую кристаллическую решётку — собственно алмаз. Камни выносятся на поверхность вулканической магмой во время формирования так называемых «трубок взрыва».
Возраст алмазов может быть от 100 миллионов до 3,6 миллиардов лет.
Известны метеоритные алмазы внеземного, возможно, досолнечного происхождения. Алмазы также образуются при ударном метаморфизме при падении крупных метеоритов, например, в Попигайской астроблеме на севере Сибири.
Кроме этого, алмазы были найдены в кровлевых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кумдыкульском месторождении алмазов на Кокчетавском массиве в Казахстане.
И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы мелки настолько, что не имеют промышленной ценности.
Добыча и месторождения алмазов Промышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, привязанными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке (особенно в Южной Африке), России, Австралии и Канаде.
Прежде других стали известны месторождения алмазов в Индии, на востоке Деканского плоскогорья; эти месторождения уже к концу XIX века были очень сильно истощены.
В ведической культуре алмазы сравнивали с небом, и если какой-либо человек находил алмаз, его начинали считать Великим Божеством.
В 1727 году были открыты богатейшие алмазные месторождения Бразилии, особенно в провинции Минас-Жерайс, у Теюке или Диамантины, также у Ла-Хапады в провинции Баия.
С 1867 года стали известны богатые месторождения Южной Африки — «Капские» алмазы. Алмазы были найдены возле современного города Кимберли в коренных отложениях, получивших названия кимберлитов. 16 июля 1871 года компания искателей алмазов расположилась на ферме братьев Де Бирс. Братья приобрели ферму ещё в годы начала алмазной лихорадки в регионе за 50 фунтов стерлингов, а в итоге продали за . Самым главным объектом алмазодобычи в районе Кимберли стала «Большая дыра» («Big Hole»), вырытая практически вручную нахлынувшими сюда старателями, численность которых достигла 50 тыс. чел. к концу XIX в. Каждый день до 30 тыс. искателей алмазов трудились здесь днями и ночами.
С 1871—1914 годы они разработали примерно 2,722 тонны алмазов (14,5 миллиона карат), а в процессе разработки карьера ими было извлечено 22,5 млн тонн грунтаДостопримечательности Кимберли. Позже новые алмазные трубки были найдены к северу от Кимберли — в Трансваале, в районе хребта ВитватерсрандЭдвард Эрлих Минеральные месторождения в истории человечества.
В 2006 году в мире было добыто 176 млн карат алмазовОльга Вандышева. Падение бриллиантов // Эксперт, № 4 (972), 25-31 января 2016. В последние годы в отрасли был зафиксирован спад добычи.
Согласно материалам Кимберлийского процесса, мировая добыча алмазов в 2015 году составила 127,4 млн карат алмазов на сумму 13,9 млрд долларов (средняя стоимость карата около 108 $). Добыча алмазов (в стоимостном выражении) в странах-лидерах составляла: Россия — 4,2 млрд долларов; Ботсвана — 3,0 млрд долларов; Канада — 1,7 млрд долларов; ЮАР — 1,4 млрд долларов; Ангола — 1,2 млрд долларов.
По данным Кимберлийского процесса (КП), в 2018 году мировая добыча алмазов составила 148,4 млн карат на общую сумму 14,47 млрд долларов США (средняя стоимость добытых алмазов — 97 долларов США за карат). +Результаты 2018 года по данным КПСтранаДобыча, млн $Добыча, тыс. каратСредняя цена $/карат Россия3 98343 16192 Ботсвана3 53524 378145 Канада2 09823 19490 ЮАР1 2289 908124 Ангола1 2248 409146 Намибия1 1252 397469 Три компании, южноафриканская De Beers, российская Алроса и австралийско-британская Rio Tinto совокупно контролируют около 70 % мировой добычи алмазов по состоянию на 2017 год. Лидером по стоимости добытых алмазов является южноафриканская компания De Beers — 5,8 млрд $ или около 37 % мировой добычи в 2017 году, в количественном выражении лидирующее положение занимает российская АЛРОСА с показателем в 39,6 млн карат.
Мощности действующих месторождений, степень их выработки и ожидаемый ввод в эксплуатацию новых рудников позволяют предположить, что в средне- и долгосрочной перспективе на мировом рынке будет наблюдаться превышение спроса над предложением.