Как в природе образуются алмазы?

Алмаз с давних пор стал эталоном прочности, несокрушимости и стабильности. Однако полезно знать о том, каким образом образуются алмазы.

Не так уж мало людей хотя бы раз в жизни держали в руках украшения с алмазами. Но вот насчет происхождения эталонного драгоценного камня ситуация куда хуже. Даже опытные минералоги и геологи не могут с полной уверенностью сказать, какая версия соответствует истине.

Алмазы стали известны еще задолго до нашей эры. Пройти мимо камня со столь необычными свойствами было невозможно.

Одна из старинных легенд гласит, что:

• кристаллы алмаза – это живые существа;
• они могут относиться к разным полам;
• эти организмы «поглощают небесную росу»;
• они могут увеличиваться в размерах и даже размножаться.

Древняя индийская мифология утверждала, что алмаз появляется в природе, когда соединяются пять основных природных начал. В их число входят:

• воздух;
• вода;
• земля;
• небо;
• энергия.

В старинных манускриптах сразу начали отмечать, что алмаз очень тверд и отличается необыкновенным блеском. Часто писали, что этот минерал может появляться «на скале, в море и на холмах, расположенных над золотыми рудниками».

Легенды о Синдбаде-мореходе говорят, что где-то существует довольно глубокое ущелье, на дне которого и скрываются первичные залежи алмазов. Но, разумеется, все это весьма слабо соотносилось с реальностью.

Следует отдать должное людям древности и Средневековья. Поиск реальной причины образования алмаза показывает, что человеческая мысль никогда не стояла на месте. И все же первые серьезные версии его появления могли быть выдвинуты только после 1797 года – именно тогда был точно установлен химический состав минерала.

Чуть позднее обнаружилось, что разница между алмазом, графитом и различными вариантами угля обусловлена расположением атомов внутри кристаллических решеток.

Суть концепции – возникновение этих минералов в результате движения магмы. Предполагается, что основная их часть появилась не раньше 2,5 млрд и не позже 100 млн лет назад. Происходило это на глубине около 200 км. Там на графит воздействовали одновременно высокая температура около 1 тыс. градусов и давление 50 тыс. атмосфер.

Один из вариантов версии подразумевает, что самоцветные камни образовывались уже на поверхности земли.

Это происходило в результате застывания лавы при контактах с воздухом. Проблема в том, что температура и давление в такой ситуации не слишком высоки. По этой причине такая концепция не пользуется популярностью среди профессионалов.

Существует альтернативное предположение, согласно которому самоцветы формируются из ультраосновных пород.

Только позднее, когда магма поднималась наверх, вместе с ней выбрасывался и камень. Подавляющее большинство геологов склоняется именно к такому подходу. Промежуточная версия состоит в том, что алмазы формируются, когда магма уже начала движение наверх, но еще не достигла жерла.

Подобные изменения структуры существенно упрочняют сам камень и придают ему столь ценимые на товарном рынке качества.

Прежние запасы алмазов, связанные со старинными месторождениями и кимберлитовыми трубками, встречаются все реже. А потребность в камнях велика. Иногда жители вулканических районов через некоторое время после извержений извлекают из затвердевшей лавы самый твердый минерал. Но требующиеся для его появления условия получаются не только благодаря вулканическим процессам, при этом часть исследователей алмазов обращает внимание не только в глубины Земли, но и вверх.

Неоднократно уже при обследовании кусков метеоритов обнаруживались целые алмазы (или их отдельные частицы). Качество таких минералов было отличным.

Однажды, когда метеорит упал на территории США, в стенках кратера обнаружили драгоценные камни. Но они несколько отличались от привычных вариантов. Разница, по некоторым данным, касается строения кристаллической решетки – на внешнем облике она не отражается.

Часть специалистов полагает, что алмазы уже находятся внутри метеоритов. При их разрушении камни оказываются «на свободе».

Более популярно представление, согласно которому камень появляется уже при соударении с земной поверхностью. Этот процесс провоцирует выделение значительной механической и тепловой энергии.

По этой причине резко растет и температура, и давление в центре (там, где останется кратер). Эти факторы и приводят к характерной трансформации углерода.

Спектрографические наблюдения показали, что газообразный углерод (в чистом виде либо в связке с азотом, водородом) присутствует в атмосфере Солнца. Астрономы и космологи полагают, что этот элемент был и в колоссальных сгустках газа, пыли, которые стали предвестникам всех планет. При охлаждении газы сжижались. Постепенно жидкие вещества распределялись по массе: более тяжелые погружались вниз, а легкие всплывали наверх.

Жидкие магматические массы в начальном периоде развития Земли легко прорывались через тонкий слой земной коры. Углерод активно реагировал с водородом. В результате земная кора постепенно теряла этот химический элемент.

На современном этапе геологической истории нашей планеты на его долю приходится примерно 1%. Такой экскурс позволяет сделать внешне парадоксальный вывод: глубинных противоречий между вулканическими и космическими гипотезами нет.

Разница только в путях, которыми она попала в конкретное место. Специалисты полагают, что больше всего углерода сейчас находится во внешней части мантии, ведь там высокая температура и давление приводят к образованию соединений основного вещества с тяжелыми металлами. Но некоторые атомы углерода присоединяются друг к другу.

Еще знаменитые Вернадский и Ферсман выдвигали предположение, что именно так и рождаются алмазы. Двум ученым принадлежит схема геохимических превращений углерода. Согласно этой классической схеме и алмаз, и графит концентрируются преимущественно в нижних слоях литосферы.

Самые глубокие скважины на Земле добираются только до глубины 10-12 км. При этом зарождение алмазов, даже по версии Ферсмана, происходит на глубинах не менее 30-40 км. Именно такова средняя толщина земной коры. Проверить мантийную версию при современном уровне бурового дела тем более не получится. Возвращаясь к мантийно-магматической версии, стоит указать, что согласно ей углерод может превратиться в алмазы, если:

• в течение сотен млн лет будет существовать химически равномерная среда;
• при этом будут поддерживаться слабые тепловые градиенты;
• давление стабильно будет превышать 5 тыс. Па.

Соответствующие параметры, исходя из представлений современной геологии, достигаются на глубине от 100 до 200 км.

Еще одним непременным условием «успеха» является наличие диатрем или прорывов земной коры. На континентальных платформах магматический расплав, насыщенный заметными количествами газов, может пробить ее. В результате и формируются известные всем кимберлитовые трубки.

Существует и альтернативная флюидная версия, согласно которой крепчайший минерал кристаллизуется на меньшей глубине. Исходным пунктом оказывается распад метана либо его неполное окисление. Окислителем выступает смесь из водорода, углерода, кислорода и серы. Четыре элемента могут пребывать и в жидком, и в газообразном агрегатном состоянии.

Из флюидной гипотезы следует, что алмазы могут появиться при температуре от 1 тыс. градусов, действующей одновременно с давлением от 100 до 500 паскалей.

В других местах проводить крупномасштабную добычу нецелесообразно. С течением времени геологические процессы приводят к разрушению верхней части коренных месторождений. Алмазы оттуда уносятся (и уносились в прошлом) текучей водой. При повторном отложении минерала появляются россыпи.

О тайне происхождения алмазов смотрите в следующем видео.